履帶車輛滑轉滑移場相關特征分析

歐陽長永 金鑫 葛新章 陳歡

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

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）.

關鍵詞： 履帶車輛;滑轉;滑移;特征分析

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

中圖分類號：U469.6+94? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）17-0064-02

1? 履帶車輛直線行駛牽引計算

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

2? 轉向牽引計算的方法

進行履帶車輛的轉向牽引計算時，應分析研究各行駛條件下的運動參數和轉向外部阻力，還要根據轉向半徑和行駛速度，考慮各種型式轉向機構的性能。

2.1 計算過程中解決的任務? 計算時綜合處理方法解決下列任務：①評價以任何給定轉向半徑在一定地面（土壤）上轉向的能力，以及確定履帶車輛于轉向工況在能轉向的那些排擋上轉向時的最大可能的行駛速度。②計算表明最大轉向阻力系數μmax和直線行駛阻力系數f的地面集合（集合體），在這些地面上，當進入轉向的車速固定時，能夠以任何給定的轉向半徑轉向。③對于每個排擋，確定履帶車輛童心直線運動速度范圍和轉向機構保證的在實際轉向半徑下的速度范圍，以及考慮到由離心力引起的側滑限制時以給定半徑轉向時的排擋速度范圍的利用程度。

2.2 計算過程中假設的條件? 計算時利用下列假設：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。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荷。④履帶車輛的轉向在水平的平坦場地上進行。

2.3 計算時綜合分析處理? 轉向機構的類型通常用在轉向時保持著轉向前直線行駛速度的點的位置表示，其位置用與履帶中心距的比值表示。轉向機構的參數缸，即高速履帶（向前行駛）縱向對稱中心線到在轉向時保持著直線行駛速度點的相對距離。如果上述有代表性點的相對距離，由履帶車輛的縱向對稱中心線起來度量的話，則轉向機構參數用qo表示。根據排擋號，相對規定轉向半徑（當轉向機構離合器完全結合時）為：ρp=0.5[（iTP1+iTP2）/（iTP1-iTP2）+1]。式中：iTP1，iTP2為當履帶車輛轉向時發動機（或液力變矩器渦輪）至主動輪的（下標2為高速前側，下標1為低速側）傳動比（不計效率）。此時，對差速式匯流行星排齒圈的驅動，通常由發動機通過變速箱實現，而對太陽齒輪不經過變速箱，而是通過轉向分路輔助機構驅動。當直線行駛時，太陽齒輪不轉或者以同樣的速度旋轉，當轉向時太陽齒輪的旋轉速度根據相互間的比值而變化。

對于雙功率流的轉向機構，其相對規定轉向半徑為：

ρp=apKciΠ/ik+bp+0.5

式中：ap，bp為轉向機構類型和組別的系數;Kc為差速式匯流排結構參數。

至車輛重心的相對規定轉向半徑為：ρap=Ro/B=ρp-0.5

當履帶車輛轉向時，離合器或轉向機構的能力，以離合器部件的儲備系數（一般大于1.0），以及機械式驅動裝置各齒輪和各軸的強度儲備系數（大于1.0）來確定。所以，在有發動機功率儲備的情況下，與計算的相比，當增大轉向阻力矩時履帶車輛是可以轉向的。如果液壓馬達是不可調節的，此阻力矩受工作液體的最大壓力限制并由調整安全閥來確定。于是，有靜液傳動的轉向機構的履帶車輛，甚至在擁有發動機功率儲備的情況下，當安全閥打開時也不能實現規定轉向半徑的轉向，因為這時履帶車輛會任意增大轉向半徑。基于這一理由，當計算有靜液傳動的轉向機構時，增大阻力矩，即加大系數Umax是適合的。

當履帶車輛以等于或大于被制動履帶的半徑轉向時，實際相對轉向半徑為：ρ'=KR·ρ

當設計新的履帶車輛時，可使用任何安裝相同行動部分和具有相同重量的、已知履帶車輛的實驗KR系數值，或者采用KR=L/B。上述最后的關系式可使用的原因，是因為許多研究在較低速度和較小半徑區間轉向的研究者均得到過上述關系式。根據國外列出的數據，當在較大速度和較大半徑區間轉向時，在離心力的作用下系數KR會增大并逐漸大于比值L/B。由直線行駛牽引計算的結果中，對每個排擋選取履帶車輛重心在進入轉向時刻的直線行駛速度（vo）值，和與速度相應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值的變化值，還包括與最大功率、最大扭矩和怠轉工況的發動機轉速相應的有代表性的數值。

3? 履帶驅動力分析

履帶的驅動力和滑轉率理想狀態下，可預測具有均勻法向壓力分布的履帶牽引力，實際上，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，計算其產生的驅動力。a線表示法向壓力由前向后線性增加時，在摩擦型土壤中履帶所產生的驅動力。b線表示法向壓力呈余弦曲線分布時，在摩擦型土壤中履帶所產生的驅動力。

c線表示法向壓力呈正弦曲線分布，最大壓力在中點，且前、后端壓力為零時，在摩擦型土壤中履帶所產生的驅動力。d線表示法向壓力由后向前線性增加時，在摩擦型土壤中履帶所產生的驅動力。根據圖中顯示出來的變化情況，可見法向壓力分布分布對于驅動力確實有明顯影響，特別是在低滑轉率的情況下。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，計算理想狀態下和實際中每塊履帶板承受的驅動力和履帶板疊加后所受的驅動力。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。履帶板疊加后，考慮間隙時，驅動力較大。得出結論，履帶小間隙問題，對履帶的影響較小。

參考文獻：

[1]王紅巖，芮強，高連華，沙學鋒等譯.履帶車輛傳動裝置[J].北京：國防工業出版社，2014.

[2]黃祖勇，著賈振中，李升波，胡曉松譯.地面車輛原理[J].北京：機械工業出版社，2018.

[3]郭曉林，王濤，劉杰，等.裝甲車輛行駛理論[J].北京：國防工業出版社，2017.

[4]李軍魁.履帶車輛穩態轉向性能分析與試驗[J].北京：國防工業出版社，2002.

[5]閻清東，張連第，等.履帶車輛構造與設計[J].北京：北京理工大學出版社，2007.

[6]陳淑艷.移動機器人履帶行走裝置的構型與機動性能研究[J].2008.