某履帶車輛分布式電渦流輔助制動研究

史浩楠， 董 政， 王天祺， 孫國偉

（1.陸軍裝甲兵學院， 北京 100072； 2.中國人民解放軍63853部隊， 吉林 白城 137000；3.中國人民解放軍72690部隊， 山東 泰安 271000）

引言

履帶式車輛具有高機動性的要求，即實現車輛快速有效的行、停、轉的高機動性能，其中“停”即是制動系統所發揮的作用。分布式聯合制動在履帶車輛上是一個新的技術，對于提高履帶車輛制動性能，減小主動輪制動力矩等方面有著巨大作用。與傳統履帶車輛制動方式相比，采用分布式電渦流聯合制動主要有以下幾點優勢[1-3]：第一，延長制動器壽命。分布式制動可以使制動力分散于各負重輪，減小機械制動器的制動力矩，并減少機械制動部件的發熱，延長其使用壽命。第二，制動性能好。分布式聯合制動采用電渦流制動器對負重輪進行輔助制動，與傳統的制動相比，制動力矩大大增加，極大程度上提升了制動性能。第三，節約能源。電渦流制動可作為發電機，不僅提供制動力矩，還可以回收部分能量，提高能量利用率。

1 車輛動力學分析

1.1 車輛制動受力分析

履帶車輛水平制動力學方程為[4]：

式中：Ff為滾動阻力；FB為制動力（電氣機械制動合力）；Fw為空氣阻力（可忽略）；fs為滾動摩擦系數；C為空氣阻力系數，取0.59～0.74；A為車輛迎風面積；B為履帶中心距，取2.8 m；H為車高，取2.44 m；修正系數n為0.8～0.9；v為車輛速度；堅硬路面滾動阻力系數，fs=0.03～0.05；g為重力加速度。FB為地面提供制動力的反作用力，其數值上限為：

式中：ψ為地面的附著系數，數值與地面屬性、履帶結構以及兩者之間的滑移程度有關，如不考慮滑移程度，就鋼制履帶來說，對于沙地，其附著系數一般為0.6～0.7之間，水泥地面為0.7～0.8之間，黏土地面約為0.4左右[5]，本文選取地面為水泥地面，其附著系數為0.7。

周所長說：“這幾天我們對進站檢查很嚴，特別是對大宗的行李都要開箱檢查，可能兇手一看形勢不對，又拖著這么大一個箱子不方便，只好先寄存了再說，后來兇手又肯定是被別的什么事給耽誤了，以至于沒有時間回來再處理尸體。”

1.2 參數選擇

履帶車輛全重m=52 077 kg，車高H=2.44 m，履帶中心距B=2.8 m，修正系數n=0.8，履帶著地長L=4.6 m，主動輪半徑R1=0.318 m，負重輪半徑為0.69～0.71 m，取 0.7 m，空氣阻力系數 C 為 0.59～0.74，取0.6，水泥地面滾動阻力系數f為0.03～0.05，取0.04，由此得最大車速時風阻為：

利用f（u）以及m文件所提供參數求得溫度對轉矩的影響值。建立溫度與轉速對轉矩的綜合制動力矩模型，如圖6所示。

表1 緩速器主要參數

2 聯合仿真模型建立

2.1 動力學模型建立

2.1.1 履帶建模

履帶車輛的行動部分主要有推進裝置和懸掛裝置兩部分所組成，其推進裝置包括2個主動輪、12個負重輪、6個拖帶輪、2個誘導輪以及156塊履帶板。采用雙輪緣負重輪、雙銷式履帶的結構設置。每側履帶前部設一個主動輪，將仿真時的力矩施加于主動輪之上，通過主動輪傳遞給履帶，而履帶與地面直接接觸，與地面產生摩擦力用于牽引或制動。參考實際車輛主動輪構造，完成履帶部分建模[6-7]，如圖1所示。

圖1 履帶部分模型

2.1.2 車體建模

以某履帶車輛尺寸為參考，使用基于SolidWorks軟件的三維實體建模功能，對車輛進行建模，并轉換為相應的格式導入RecuDyn中。建模時將車體模型與履帶模型連接得到，履帶車輛動力學模型如圖2所示。

圖2 履帶車輛動力學模型

2.1.3 路面建模

利用f函數建立溫度與扭矩的關系模型，其參數如圖5所示。

對于履帶裝甲車輛來說，路面的抗剪切和承壓能力是影響履帶所承受制動力矩的關鍵性因素。因此，在對履帶裝甲車輛的制動性能進行研究時，一個合適的路面力學模型的構建對仿真研究的成功與否具有至關重要的作用。

本文仿真分析采用堅實路面，其參數如表2所示。

3）不考慮電渦流緩速器自身體積，以及實際安裝問題。

路面模型如圖3所示。

表2 地面主要參數

圖3 路面模型

2.2 MATLAB模型建立

1）履帶車輛多體動力學模型車體的質量均勻分布，中心位于車體幾何中心。

純負重輪電渦流制動，由于電渦流制動規律影響，當車速逐步減小時，所提供的減速度也越來越小，仿真結果如圖9所示。

圖4 溫度模型

常規組：常規開腹切除術32例，均行胃楔形切除術，包括胃底11例，胃體10例，小彎側7例，胃竇7例。標本冷凍保存以備病理檢查。

圖5 f（u）參數

建模仿真以某型電渦流緩速器實驗數據為參考，其主要技術規格如表1所示。

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圖6 溫度與轉速對轉矩的綜合制動力矩模型

2.3 聯合仿真模型建立

將在動力學軟件RecurDyn建立的車輛動力學系統模型以及采用Matlab軟件進行建立的電渦流緩速器模型的基礎上，運用RecurDyn和Matlab軟件接口技術，進一步構建分布式電渦流制動聯合仿真模型，形成聯合仿真模型如下頁圖7所示。

3 仿真實驗與分析

3.1 仿真環境分析

聯合仿真建立的假設前提：

在測繪領域，隨著無人機的普及，獲取航攝資料比以往更容易。然而傳統的數字航空攝影測量方法無法適應無人機高效生產的需要，主要原因在于：空三加密環節自動化程度低，需要大量人工干預；在采集環節需要頻繁地切換像對，并由此產生大量接邊問題。因此，使用更高效的三維建模軟件，并以此為核心重新設計作業流程，可以克服以上弊端，提高生產效率。為此，本文以1∶2 000地形圖的生產為例，介紹基于Smart 3D三維建模軟件的無人機航測地形圖的生產過程，并對成果精度進行了驗證。

圖7 聯合仿真模型

通過查閱資料可知，某電流緩速器制動轉矩主要與車速及溫度有關，4檔時最大制動力矩大約為1 240 N·m，平均制動力矩為1 000 N·m。電渦流制動器的熱力學特性通式為：

2）在堅硬路面上行駛，不考慮履帶與軟地面之間的相對摩擦。

為了驗證所提出算法的有效性，截取部分送往雷達終端顯示的280 s共28幀雷達圖像，經過多幀積累得到如圖2所示的目標回波積累圖像。

3.2 純機械制動仿真實驗分析

設定車輛初速度為85 km/h，采用純機械方式制動，使車輛停車，仿真結果如圖8所示。

圖8 純機械制動車輛速度

式（7）中：mi為緩速器轉子盤質量；ci為緩速器質量熱容；Ki為緩速器傳熱系數；Ai為緩速器有效散熱面積；θi緩速器溫度；θ∞為汽車環境溫度；F緩速器制動力；v為車輛行駛速度，利用其外特性曲線擬合多項，建立f（u）函數，利用負重輪轉速求得電渦流制動器制動力。通過反饋的力矩以及轉速求解瞬時溫度的模型，如圖4所示。

對分布式電渦流輔助制動進行仿真分析，仿真結果如圖10、11、12所示。其中圖10為分布式電渦流制動圖，圖11為車輛減速度，圖12為電渦流制動力。

由仿真結果可知，采用分布式電渦流輔助制動方式其制動時間為5 s，比純機械制動時間減少2.5 s，當車速較大，車輛緊急制動時，電渦流制動器能夠提供較大制動力，車輛制動過程中偏駛量較小，符合設計要求，評估了分布式電渦流制動的可行性。

4 結論

基于Matlab與RecurDyn軟件，建立了履帶車輛的多體動力學模型以及電渦流simulink控制模型，對履帶車輛自然停車、主動輪單獨制動、分布式電渦流輔助制動等各種工況進行仿真。

2017年，數字報紙廣告運營收入依然在下滑，而“兩微一端”的運營則大大填補廣告收入缺口。報業機構建立了全媒體矩陣，大大增強了其傳播影響力，突破了傳統報紙廣告宣傳的局限性，在廣告市場中重新獲得了競爭優勢。

1）通過對履帶車輛豎直方向震動情況、偏駛情況、制動距離、制動加速度等指標的分析，驗證了履帶車輛制動模型的正確性、可靠性。

2.5 兩組手術前后CSI及BSI比較 術前，兩組CSI及BSI比較，差異無統計學意義(P>0.05)；術后，兩組CSI及BSI均下降，組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表5。

（5）結合某大跨徑連續剛構橋實例，對結構溫度分布確定方式應用進行了簡要說明，最后得出沿箱梁高度方向分布的溫度和以上十分接近，但和現行規范要求有很大差異；沿橋梁長度方向分布的實際溫度大致相同的結論。

2）通過對各制動工況仿真分析，得到分布式電渦流輔助制動方式制動時間較傳統制動方式減少約為2.5 s，達到了仿真目的，評估了履帶車輛分布式制動性能，為進一步研究履帶車輛車輛分布式電渦流輔助制動及實車實驗奠定了理論基礎。

圖9 純負重輪電渦流制動仿真圖

圖10 分布式電渦流制動車輛速度

圖11 車輛制動加速度

圖12 電渦流制動力