剛性機架輪胎壓路機最小轉彎半徑計算與影響因素

楊宏軍 朱 毅 王 靜 李植林 胡啟晨

(陜西建設機械股份有限公司，陜西 西安 710032)

·機械與設備·

剛性機架輪胎壓路機最小轉彎半徑計算與影響因素

楊宏軍 朱 毅 王 靜 李植林 胡啟晨

(陜西建設機械股份有限公司，陜西 西安 710032)

從剛性機架輪胎壓路機最小轉彎半徑的定義及計算出發，分析了影響輪胎壓路機最小轉彎半徑的因素，并總結了最小轉彎半徑與最小轉彎直徑的關系，有利于剛性機架輪胎壓路機總體設計。

輪胎壓路機，最小轉彎半徑，轉向角度

輪胎壓路機的最小轉彎半徑，在輪胎壓路機總體設計上是一項關鍵性技術指標，通過對輪胎壓路機(剛性機架)最小轉彎半徑的計算，分析影響輪胎壓路機轉彎半徑的因素及輪胎壓路機最小轉彎半徑對輪胎壓路機在總體結構設計(軸距，碾壓寬度、重心等)上內在聯系，以便于設計出更加合理的輪胎壓路機。

1 輪胎壓路機最小轉彎半徑定義與引出

1.1 輪胎壓路機最小轉彎半徑定義

輪胎壓路機最小轉彎半徑是指該機以最大轉向角度轉彎時，輪胎的壓痕外緣到回轉中心的距離。

1.2 最小轉彎半徑的引出

當前輪胎壓路機大多采用剛性機架前輪整輪轉向型式，這樣對于輪胎壓路機轉彎半徑就會產生兩種方式(壓痕)即轉向輪轉彎半徑和固定輪轉彎半徑見圖1。

轉彎中心O點到壓輪(壓痕)的外徑，即為剛性機架輪胎壓路機轉彎半徑，這時出現兩個轉彎半徑Rm1和Rm2，輪胎壓路機總體設計時應以轉彎半徑較大的值作為設計該機轉彎半徑的依據，一般對輪胎壓路機(剛性機架)講固定輪半徑Rm2不考慮，根據定義以最大前輪轉向角度θ得到的最小轉彎半徑為Rm1。

2 剛性機架輪胎壓路機最小轉彎半徑的計算

最小轉彎半徑、輪距等屬于機器的重要參數，故在設計輪胎壓路機轉彎半徑時見式(1)：

(1)

其中，R1為轉向輪中心轉彎半徑；L為轉向輪與固定輪之間的軸距；θ為轉向角。

Rm1=R1+1/2×b1。

其中，Rm1為轉向輪轉彎半徑；b1為轉向輪組輪距。即Rm1作為輪胎的最小轉彎半徑。

3 影響最小轉彎半徑因素

從圖1可以看出輪胎壓路機的最小轉彎半徑與輪胎的軸距、轉向角度及壓輪寬度(壓痕)有關系。為此，從以下幾個方面進行分析以獲得最小的轉彎半徑。

3.1 關于輪胎壓路機的軸距

從計算式(1)可以看出，當轉向角一定時，軸距越長輪胎的轉彎半徑越大，軸距越短輪胎壓路機的轉彎半徑就越小。所以軸距問題是輪胎壓路機在總體布置時必須考慮的一個因素，也是輪胎壓路機噸位已定時確定該機最小轉彎半徑要考慮的核心因素。

3.2 轉向角度

輪胎壓路機轉向角度根據實際經驗得到以下數據：一般控制在30°～40°范圍之間。大于或小于這個轉向角度范圍通常會出現影響輪胎壓路機工作效果的問題(推移和壅包)。

1)當輪胎壓路機轉向角過大即超過40°的情況下，對輪胎壓路機轉向輪在工作碾壓時會產生推料或壅包現象，這直接影響輪胎壓路機的工作效果，同時轉向角度與工作碾壓速度也有一定關系，即使在合適的轉彎角度，壓路機彎道碾壓時速度要適當降低，否則，會產生階段性的滑移，影響輪胎壓路機的工作質量。

2)轉向角過小即輪胎壓路機轉向角小于30°情況下，在同等軸距下，使得輪胎壓路機的轉彎半徑較大，不利于彎道碾壓。

3)軸距與轉向角度及最小轉彎半徑的關系。

下面為當軸距一定時，轉向角度分別為40°(見圖2)，35°(見圖3)，30°(如圖4所示)所得到的幾種不同轉彎半徑。

從圖2～圖4可以看出一個趨勢，當軸距一定時轉向角度大轉彎半徑小，轉向角度小轉彎半徑就越大。

所以在總體設計時，當軸距一定的情況下選擇合適的轉向角度，對輪胎壓路機工作尤為重要。

3.3 輪胎壓痕寬度

根據GB/T 2980—2009工程機械輪胎規格、尺寸、氣壓與負荷標準規定，輪胎壓路機的輪胎由于規格型號不同，從而導致輪胎壓痕大小不同，一般輪胎壓路機選擇的輪胎為C-1型光面輪胎。在此型號下，輪胎又分為寬基輪胎和窄基輪胎，這樣必然導致輪胎壓痕寬度的變化，這也是對輪胎壓路機最小轉彎半徑影響的一個因素。所以，在設計輪胎壓路機時，通常選擇窄基輪胎的最小轉彎半徑要比使用寬基輪胎的半徑小。

4 輪胎壓路機最小轉彎半徑與最小轉彎直徑關系

在JB/T 10473—2005輪胎壓路機標準中，對輪胎壓路機的最小轉彎直徑進行了規定，對于不同噸位的壓路機進行了最小轉彎直徑限制，見表1。

表1 輪胎壓路機最小轉彎直徑限制表

輪胎壓路機設計時企業多考慮控制壓路機的最小轉彎半徑，而實測中是將轉向角度轉到最大并保持不變，以最低檔速在試驗場地形成一個圓形封閉軌跡后，每隔120°測量最大直徑，取其平均值，這樣就將設計中的最小轉彎半徑換算為輪胎壓路機標準規定的最小轉彎直徑值即可。

5 輪胎壓路機總體設計布置與轉彎半徑的內在聯系

在總體設計時機器的布置上考慮較多，在噸位一定的情況下和轉向角度在規定的范圍內，軸距越大配重布置較為方便且重心較低整機穩定性好，轉彎半徑較大；軸距越短重心高，轉彎半徑小；對于壓輪寬度及壓輪數量的配置也是不一樣(有前四后五、前四后四、前五后六等)導致轉彎半徑的變化等，所以在輪胎壓路機最小轉彎半徑設計應滿足JB/T 10473—2005輪胎壓路機標準中規定的要求。

從上面論述可以看出，輪胎壓路機(剛性機架)最小轉彎半徑在輪胎壓路機設計中是要考慮的重要指標，而它在壓路機設計上又受到諸多因素的關聯，關系到輪胎壓路機的軸距、輪距寬度、轉向角度等甚至影響到壓路機的碾壓性能，所以在設計輪胎壓路機時弄清最小轉彎半徑的計算與影響因素，統盤考慮問題以得到最佳的產品設計效果。

[1] 吳永平,姚懷新.工程機械設計[M].北京:人民交通出版社,2008.

[2] 王風喜,王蘇光.壓路機原理與維修[M].北京:機械工業出版社,2012.

[3] JB/T 10473—2005,輪胎壓路機標準[S].

[4] 程建輝.工程機械總體設計與工裝設計[M].北京:國防工業出版社,2012.

On calculation of minimal turning radius for rigid rack road roller and its influential factors

Yang Hongjun Zhu Yi Wang Jing Li Zhilin Hu Qichen

(ShannxiConstructionMechanizedCo.,Ltd,Xi’an710032,China)

From the definition of the minimal turning radius for rigid rack road roller and its design and calculation, the paper analyzes the factors which affect the minimal turning radius for rigid rack road roller and sums up the relationship between the minimal turning radius and minimal turning diameter, so as to enhance the whole design for the rigid rack road roller.

road roller, minimal turning radius, turning angle

1009-6825(2017)21-0227-03

2017-05-16

楊宏軍(1970- )，男，高級工程師

TU661

A