影響履帶轉向阻力系數的因素分析

周亞輝 周鳴宇

摘要：履帶轉向阻力系數大小的選取，對履帶整機結構的設計有很大的影響，目前人們只考慮了轉彎半徑對履帶轉向阻力系數的影響，而往往忽略了履帶沉陷量、履帶中心距與其接地長度對其的影響。本文逐一對影響履帶轉向阻力系數的因素進行分析。

關鍵詞：轉向阻力系數；行駛阻力系數；履帶沉陷量；轉彎半徑

引言

履帶與地面之間的水平作用，是一個非常復雜的物理現象，與其直接相關的因素很多，如履帶的整體結構形式，履帶板的結構參數，地面土壤的物理—力學性能，履帶對地面的沉陷量等。其中，履帶與地面之間的轉向阻力系數大小的選定對履帶結構設計和強度設計有很大的決定作用，本文將對影響轉向阻力系數大小的因素逐一進行分析。

1.影響履帶轉向阻力系數因素的理論分析

影響轉向阻力系數的因素很多，下面假定車輛沿順時針方向轉彎， 為車輛幾何中心， 為履帶理論轉向中心， 分別為橫向和縱向偏心距離，其中 ， ，L為履帶接地長度， 為履帶中心距， 為履帶車輛理論轉彎半徑。

蘇聯尼基金教授提出的經驗公式【1】：

2.各參數對履帶轉向阻力系數的影響分析

2.1履帶轉向阻力系數和轉彎半徑關系

由圖1曲線可知，當轉彎半徑很小時，履帶轉向阻力系數很大；當履帶轉彎半徑 時，履帶轉向阻力系數大約為0.6；當轉彎半徑足夠大時，履帶車輛近似于直行，此時履帶轉向阻力系數趨近于行駛阻力系數。

圖1 履帶轉向阻力系數和轉彎半徑之間的關系曲線

2.2履帶轉向阻力系數和履帶沉陷量關系

由圖2曲線可知，在轉彎半徑一定的條件下，隨著履帶沉陷量的增大，轉向阻力系數亦增加。由于隨著履帶沉陷量的增加，履帶式機器所受的總的土壤水平變形阻力增加，但行駛阻力系數為履帶所受的土壤水平變形阻力與機器重力與垂直外載荷的合力的比值相關。

圖2 履帶轉向阻力系數和履帶沉陷量關系曲線

2.3履帶轉向阻力系數和履帶接地長度、履帶中心距關系

由圖3曲線可知，在一定的范圍內，隨履帶接地長度的增加，履帶轉向阻力系數隨之減小；而隨著履帶中心距的增加，履帶轉向阻力系數隨之增加。但履帶接地長度和履帶中心距不能孤立來看對履帶轉向阻力系數的影響，因為只有在 范圍內才是合適的，如果 時，履帶行走裝置不穩定，如果 時，履帶車輛無法轉彎[2]。

圖3 履帶轉向阻力系數和履帶接地長度、履帶中心距之間的關系曲線

3.結論

通過上述計算和分析，總結出影響履帶轉向阻力系數大小的因素分析：

3.1對履帶轉彎阻力系數影響最大的是履帶的轉彎半徑，當轉彎半徑很小時，轉向阻力系數很大；當轉彎半徑趨于無窮大時，轉向阻力系數等同于行駛阻力系數，相當于履帶是直行。

3.2在一定的范圍內，隨履帶接地長度的增加，履帶轉向阻力系數隨之減小；而隨著履帶中心距的增加，履帶轉向阻力系數隨之增加。

3.3履帶的沉陷量對履帶的轉向阻力系數影響很大，并且提高了履帶式機器所受的總的土壤水平變形阻力。

參考文獻：

[1]吳運耕.試談雙履帶行走裝置的轉彎理論和功率計算[J].工程機械，1987，1：19

[2]劉景鵬.排土（巖）機履帶行走裝置主要參數選定[J].機械研究與應用，2005，6：83-84.