履帶車輛滑轉(zhuǎn)滑移場相關(guān)特征分析

歐陽長永 金鑫 葛新章 陳歡

摘要： 履帶車輛勻速轉(zhuǎn)向的計(jì)算方法，與已知著作中闡述過的方法不同，在這種計(jì)算方法中，考慮了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)輔助驅(qū)動(dòng)裝置中和履帶推進(jìn)器中的動(dòng)力和空轉(zhuǎn)損失，以及使用了車輛轉(zhuǎn)向牽引特性綜合分析方法。此方法廣泛應(yīng)用于安裝機(jī)械式傳動(dòng)裝置和液力機(jī)械式傳動(dòng)裝置的履帶車輛上，不論安裝的是任何類型的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)（但不包括在液力機(jī)械傳動(dòng)裝置中有直接來自發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置，和在轉(zhuǎn)向工況工作時(shí)有解除閉鎖的液力變矩器參與的雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)）。

Abstract： The calculation method of uniform steering of military tracked vehicles is different from the method described in known works. In this method， the power and idling losses in the auxiliary drive of steering mechanism and the tracked propeller are considered， and the comprehensive analysis method of vehicle steering and traction characteristics is used. This method is widely used in a mechanical transmission device and hydraulic mechanical transmission of military tracked vehicle， no matter any type of installation is steering （but is not included in the hydraulic mechanical transmission device is directly from the engine in mechanical drive device， and working condition in turn to work with the closure of hydraulic torque converter of the double power flow to the agency）.

關(guān)鍵詞： 履帶車輛;滑轉(zhuǎn);滑移;特征分析

Key words： track-laying vehicle;track slip;slippage;characteristics analysis

中圖分類號(hào)：U469.6+94? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）17-0064-02

1? 履帶車輛直線行駛牽引計(jì)算

當(dāng)對有液力機(jī)械式傳動(dòng)裝置的履帶車輛進(jìn)行直線行駛牽引計(jì)算時(shí)，要考慮液力變矩器的性能，具有下列特點(diǎn)：①液力變矩器工作時(shí)，在履帶車輛發(fā)動(dòng)機(jī)和主動(dòng)輪之間無剛性的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)傳動(dòng)比不僅由機(jī)械式部件決定，還由液力變矩器的傳動(dòng)比決定。②液力變矩器的運(yùn)動(dòng)學(xué)傳動(dòng)比，應(yīng)與繪制履帶車輛牽引特性時(shí)確定的發(fā)動(dòng)機(jī)工況相對應(yīng)。③液力機(jī)械式傳動(dòng)裝置是一種在較少情況下具有兩自由度的系統(tǒng)，當(dāng)分析履帶車輛加速時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。④液力機(jī)械式傳動(dòng)裝置的動(dòng)力學(xué)傳動(dòng)比與運(yùn)動(dòng)學(xué)傳動(dòng)比差別很大，并且在每種工況下不僅由機(jī)械部件決定，而且還取決于液力交矩器的動(dòng)力學(xué)傳動(dòng)比。⑤當(dāng)決定變速箱的速度范圍和劃分排擋時(shí)，應(yīng)考慮液力變矩器的閉鎖。液力變矩器在全部拍1擋或在高擋自動(dòng)閉鎖的液力機(jī)械式傳動(dòng)裝置（如TX-411，TX-100等）使用較廣泛;還有的使用方法是，這種液力機(jī)械式傳動(dòng)裝置的液力變矩器僅在原地起步和換擋時(shí)使用，而在直線行駛工況中經(jīng)常處于閉鎖工況，如4HP-250液力機(jī)械式傳動(dòng)裝置。

2? 轉(zhuǎn)向牽引計(jì)算的方法

進(jìn)行履帶車輛的轉(zhuǎn)向牽引計(jì)算時(shí)，應(yīng)分析研究各行駛條件下的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和轉(zhuǎn)向外部阻力，還要根據(jù)轉(zhuǎn)向半徑和行駛速度，考慮各種型式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的性能。

2.1 計(jì)算過程中解決的任務(wù)? 計(jì)算時(shí)綜合處理方法解決下列任務(wù)：①評(píng)價(jià)以任何給定轉(zhuǎn)向半徑在一定地面（土壤）上轉(zhuǎn)向的能力，以及確定履帶車輛于轉(zhuǎn)向工況在能轉(zhuǎn)向的那些排擋上轉(zhuǎn)向時(shí)的最大可能的行駛速度。②計(jì)算表明最大轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)μmax和直線行駛阻力系數(shù)f的地面集合（集合體），在這些地面上，當(dāng)進(jìn)入轉(zhuǎn)向的車速固定時(shí)，能夠以任何給定的轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向。③對于每個(gè)排擋，確定履帶車輛童心直線運(yùn)動(dòng)速度范圍和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)保證的在實(shí)際轉(zhuǎn)向半徑下的速度范圍，以及考慮到由離心力引起的側(cè)滑限制時(shí)以給定半徑轉(zhuǎn)向時(shí)的排擋速度范圍的利用程度。

2.2 計(jì)算過程中假設(shè)的條件? 計(jì)算時(shí)利用下列假設(shè)：①履帶車輛的童心位于兩履帶接地段中間上方的縱向平面內(nèi)。②履帶的寬度等于零。③兩履帶接地段上切向反作用力的橫向分量正比于這些接地表面上的垂直負(fù)荷。④履帶車輛的轉(zhuǎn)向在水平的平坦場地上進(jìn)行。

2.3 計(jì)算時(shí)綜合分析處理? 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的類型通常用在轉(zhuǎn)向時(shí)保持著轉(zhuǎn)向前直線行駛速度的點(diǎn)的位置表示，其位置用與履帶中心距的比值表示。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的參數(shù)缸，即高速履帶（向前行駛）縱向?qū)ΨQ中心線到在轉(zhuǎn)向時(shí)保持著直線行駛速度點(diǎn)的相對距離。如果上述有代表性點(diǎn)的相對距離，由履帶車輛的縱向?qū)ΨQ中心線起來度量的話，則轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)參數(shù)用qo表示。根據(jù)排擋號(hào)，相對規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑（當(dāng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)離合器完全結(jié)合時(shí)）為：ρp=0.5[（iTP1+iTP2）/（iTP1-iTP2）+1]。式中：iTP1，iTP2為當(dāng)履帶車輛轉(zhuǎn)向時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)（或液力變矩器渦輪）至主動(dòng)輪的（下標(biāo)2為高速前側(cè)，下標(biāo)1為低速側(cè)）傳動(dòng)比（不計(jì)效率）。此時(shí)，對差速式匯流行星排齒圈的驅(qū)動(dòng)，通常由發(fā)動(dòng)機(jī)通過變速箱實(shí)現(xiàn)，而對太陽齒輪不經(jīng)過變速箱，而是通過轉(zhuǎn)向分路輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)直線行駛時(shí)，太陽齒輪不轉(zhuǎn)或者以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)向時(shí)太陽齒輪的旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)相互間的比值而變化。

對于雙功率流的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，其相對規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑為：

ρp=apKciΠ/ik+bp+0.5

式中：ap，bp為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)類型和組別的系數(shù);Kc為差速式匯流排結(jié)構(gòu)參數(shù)。

至車輛重心的相對規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑為：ρa(bǔ)p=Ro/B=ρp-0.5

當(dāng)履帶車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，離合器或轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的能力，以離合器部件的儲(chǔ)備系數(shù)（一般大于1.0），以及機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置各齒輪和各軸的強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)（大于1.0）來確定。所以，在有發(fā)動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備的情況下，與計(jì)算的相比，當(dāng)增大轉(zhuǎn)向阻力矩時(shí)履帶車輛是可以轉(zhuǎn)向的。如果液壓馬達(dá)是不可調(diào)節(jié)的，此阻力矩受工作液體的最大壓力限制并由調(diào)整安全閥來確定。于是，有靜液傳動(dòng)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的履帶車輛，甚至在擁有發(fā)動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備的情況下，當(dāng)安全閥打開時(shí)也不能實(shí)現(xiàn)規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑的轉(zhuǎn)向，因?yàn)檫@時(shí)履帶車輛會(huì)任意增大轉(zhuǎn)向半徑。基于這一理由，當(dāng)計(jì)算有靜液傳動(dòng)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)時(shí)，增大阻力矩，即加大系數(shù)Umax是適合的。

當(dāng)履帶車輛以等于或大于被制動(dòng)履帶的半徑轉(zhuǎn)向時(shí)，實(shí)際相對轉(zhuǎn)向半徑為：ρ'=KR·ρ

當(dāng)設(shè)計(jì)新的履帶車輛時(shí)，可使用任何安裝相同行動(dòng)部分和具有相同重量的、已知履帶車輛的實(shí)驗(yàn)KR系數(shù)值，或者采用KR=L/B。上述最后的關(guān)系式可使用的原因，是因?yàn)樵S多研究在較低速度和較小半徑區(qū)間轉(zhuǎn)向的研究者均得到過上述關(guān)系式。根據(jù)國外列出的數(shù)據(jù)，當(dāng)在較大速度和較大半徑區(qū)間轉(zhuǎn)向時(shí)，在離心力的作用下系數(shù)KR會(huì)增大并逐漸大于比值L/B。由直線行駛牽引計(jì)算的結(jié)果中，對每個(gè)排擋選取履帶車輛重心在進(jìn)入轉(zhuǎn)向時(shí)刻的直線行駛速度（vo）值，和與速度相應(yīng)的地西單位牽引力值f。制成這樣的表格，此表格中不僅包括這些數(shù)值的變化值，還包括與最大功率、最大扭矩和怠轉(zhuǎn)工況的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)的有代表性的數(shù)值。

3? 履帶驅(qū)動(dòng)力分析

履帶的驅(qū)動(dòng)力和滑轉(zhuǎn)率理想狀態(tài)下，可預(yù)測具有均勻法向壓力分布的履帶牽引力，實(shí)際上，法向壓力分布很少是均勻的。分析不同類型壓力分布的履帶，計(jì)算其產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力。a線表示法向壓力由前向后線性增加時(shí)，在摩擦型土壤中履帶所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力。b線表示法向壓力呈余弦曲線分布時(shí)，在摩擦型土壤中履帶所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力。

c線表示法向壓力呈正弦曲線分布，最大壓力在中點(diǎn)，且前、后端壓力為零時(shí)，在摩擦型土壤中履帶所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力。d線表示法向壓力由后向前線性增加時(shí)，在摩擦型土壤中履帶所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)圖中顯示出來的變化情況，可見法向壓力分布分布對于驅(qū)動(dòng)力確實(shí)有明顯影響，特別是在低滑轉(zhuǎn)率的情況下。均勻法向壓力分布情況，研究理想狀態(tài)下的履帶整體運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)實(shí)生活中，車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，履帶與履帶之間存在間隙，間隙約為5毫米，計(jì)算理想狀態(tài)下和實(shí)際中每塊履帶板承受的驅(qū)動(dòng)力和履帶板疊加后所受的驅(qū)動(dòng)力。前面幾塊履帶版所受驅(qū)動(dòng)力較小，但是考慮間隙后，所受驅(qū)動(dòng)力略大于理想狀態(tài)。履帶板疊加后，考慮間隙時(shí)，驅(qū)動(dòng)力較大。得出結(jié)論，履帶小間隙問題，對履帶的影響較小。

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