履帶車輛滑轉滑移場測試方案研究

歐陽長永 葛新章 張帥 梁祎晨 周澤林

摘要：履帶車輛在較為松軟土地上行駛時，會出現低速側滑移，高速側滑轉，導致履帶塊與地面之間的實際速度和軌道的卷繞速度不一樣。滑移率和滑移率是量化滑移量的指標，但目前還沒有滑移率的在線監測方法。

Abstract： When the tracked vehicle runs on the relatively soft land， it will have low speed sideslip and high speed sideslip， which will lead to the difference between the actual speed of the tracked block and the ground and the winding speed of the track. Slip rate and slip rate are indicators to quantify slip amount， but there is no online monitoring method for slip rate at present.

關鍵詞：履帶車輛;滑轉;滑移

Key words： track-laying vehicle;trackslip;slippage

中圖分類號：TJ81? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）11-0077-03

0? 引言

軍用履帶車輛設計的最終目的，就是要對車輛的總體性能和各分系統性能進行系統分析、建模和優化，獲取最優的綜合性能：一方面，要以作戰效能為目標，對火力及火力機動性能、機動性能、防護性能、電子信息性能及使用維修性能等進行系統論證和優化;另一方面，在保證各性能的同時，盡量減小車輛和各分系統的體積、質量和成本。

1? 滑轉滑移場特征分析

1.1 動力裝置要求

由于軍用履帶車輛的特殊性，在測試過程中對動力裝置也提出了如下要求：①在適應外界條件方面，應滿足環境溫度、相對濕度、環境空氣含塵量、天氣條件等的要求。②一般要求，包括體積小重量輕、對維護保養的部件有良好的接近性、維護和更換部件簡便。③動力裝置應具有良好的燃油經濟性和機油經濟性，動力裝置還應有使用多種燃油的可能性。④動力裝置的可靠性、技術保養的周期性和持續期應符合軍用履帶車輛的一般要求。動力裝置的組成部件，在動力裝置的保險期內，應該保有其工作能力不得少于500h，而在車上的工作壽命，在大修前、不經中間拆裝，應不少于1000h。為檢查動力裝置的狀況和確定故障，各主要系統和部件應配備有診斷用的傳感器，并將各傳感器的指示輸出到專門的診斷裝置中去。⑤為了防火，在動力裝置中，應防止油料落入高溫區，并應消除它們揮發的油蒸氣。⑥當氣溫低到25°C的情況下，動力裝置可進行加載的準備時間應不超過3min，而當氣溫低到-40°C的情況下，其準備時間應不超過15min（對于活塞式發動機）和3min（對于燃氣輪機）。⑦當設計動力裝置和動力傳動艙時，必需考慮有關提高軍用履帶車輛生存力的要求：降低熱輻射、燃油隔艙化、部件的布置要考慮加強薄弱區和相互屏蔽、兩套機構，兩套系統、提高部件的抗沖擊性。

對動力裝置的上述各項要求，隨具體的軍用車輛的要求予以增減。

1.2 履帶車輛動力傳動簡圖

履帶車輛動力結構基本布置如圖1所示，履帶車輛動力傳動簡圖如圖2所示。

1.3 特性分析

履帶車輛直駛過程中，用Vq表示牽連速度，用Vx表示其相對速度，用Vj表示其絕對速度，則Vq、Vx、Vj的矢量關系為：

Vj=Vq+Vx? ? （1）

履帶上各點的速度示意圖見圖3，當Vj和Vx存在一個角度a，則該點絕對速度的絕對值為：

Vj=（2）

對履帶上支段，Vq和Vx的夾角a=0°，式（2）變為：

Vj=Vq+Vx（3）

對履帶接地段，u，和v，的夾角a=180°，式（2）變為：

Vj=Vq-Vx（4）

履帶和地面間的相對運動和相互作用都發生在履帶直接和地面接觸的這部分，由此可以將Vq和Vx直接存在的關系分為三種情況。

1.3.1 理論行駛狀態

當Vq=Vx時，Vj=0

1.3.2 滑轉狀態

當Vq<Vx時，Vj=Vq-Vx<0

當坦克在自身動力的作用下正常運行時，會在接地段區域發生部分打滑運動。特殊地，當Vj=-Vx時，此時車體保持相對靜止不動，履帶相對于車體空轉。

1.3.3 滑移狀態

當Vq>Vx時，由式（4）知：Vj=Vq-Vx>0

特殊地，當Vx=0，Vq>0時，由式（4）知：Vj=Vq>0

此時履帶和車體隨坦克以速度Vq一起運動。

上述三種情況中，通常使用滑轉系數來度量滑轉和滑移程度的大小，以σ表示。

σ=? ?（5）

由式（5）可知，在一定滑轉系數下，坦克實際行駛速度為：

V=Vq=（1-σ）Vx（6）

對應前面討論的Vx、Vq的三種關系，滑轉系數σ和坦克實際行駛速度V之間也有三種相互關系。

①當σ=0，即V=Vq=Vx，此時坦克行駛速度與理論行駛車速相同（理論狀態）。

②當0<σ≤即V=Vq<Vx，為滑轉狀態。特別是在流沙地帶、冰雪路面等特殊情況下，可能會因為滑轉系數較大而使得坦克行駛速度有較大損失。在坦克和裝甲車輛的戰術和戰役運用過程中必須充分注意到這種現象的影響。

③當σ<0，即V=Vq>Vx，為滑移狀態。此時履帶被完全制動，坦克緊急制動時便可能出現這種情況。尤其在冰凍地等附著力較小的光滑地面上更易出現這種情況。坦克完全滑移時，可能會發生轉向而造成橫滑，不易控制，易出危險。

綜上所述，滑轉系數的不同取值范圍可以描述履帶的三種運動狀態，同時滑轉系數絕對值的大小也可以度量滑轉或滑移程度的大小。

2? 滑轉滑移場多點同步測試方法分析

2.1 測試方法

在測試車輛后方用牽引繩連接一輛質量足夠大的輔助測試車輛，使測試車輛擁有足夠大的阻力矩，隨后逐漸增加測試車輛的輸出功率，待到測試車輛履帶摩擦力與地面附著力相等時，繼續增加測試車輛輸出功率，使測試車輛發生滑轉現象。此時利用激光傳感器測出滑轉量，根據測量出來的數據與實際參數相比較，進一步得出相關結論。

2.2 方案選擇

方案一：在不影響行駛的條件下，將激光傳感器固定在履帶板外邊緣上，在車頭或車尾處設置反光板，進行測量。

方案二：在測試履帶板上設置反光板，將多個傳感器置于車頭或車尾處進行測量。

結論：由于將傳感器固定在履帶板上難度較大，測量時會有劇烈抖動，而且考慮到人與車之間的安全距離，測量時人員實驗人員安全難以保障，所以選擇方案二。根據均勻法向壓力分布情況，研究理想狀態下的履帶整體運動，現實生活中，車輛運動時，履帶與履帶之間存在間隙，間隙約為5毫米。前面幾塊履帶版所受驅動力較小，但是考慮間隙后，所受驅動力略大于理想狀態。

2.3 實驗演示

根據相關測量數據，對某型履帶車輛底盤建模如圖4所示。

根據該型號車輛履帶板特點，在一側履帶板上設置若干反光板，將多個傳感器置于車頭或車尾處進行測量，連接示意圖如圖5所示，一切準備就緒后平穩啟動車輛（車輛前后位置禁止站人），此時反光板隨著履帶板運動，傳感器測量數據傳輸至相連計算機進行數據收集處理。

3? 結語

①依據針對履帶車輛滑轉滑移場測量問題，運用車輛基礎理論，區分滑轉滑移場特征分析、滑轉滑移場多點同步測試方法分析，測試設備及測試系統分析，滑轉滑移場實車測試方案等模塊;②通過理論分析，關鍵子部件選型等步驟，綜合運用理論知識解決履帶車輛現實中遇到的相關問題;③測量實車相關數據，提出實驗測試方案，利用soildwork軟件，對履帶車輛建立模型;④通過激光傳感器測量結果，分析履帶車輛滑轉滑移性能。

參考文獻：

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