歐陽長永 金鑫 葛新章 陳歡

摘要： 履帶車輛勻速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向機構(gòu)輔助驅(qū)動裝置中和履帶推進器中的動力和空轉(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(zhuǎn)向機構(gòu)（但不包括在液力機械傳動裝置中有直接來自發(fā)動機的機械式驅(qū)動裝置，和在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向機構(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：U469.6+94? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)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(dāng)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(fā)動機和主動輪之間無剛性的運動聯(lián)系，傳動裝置的運動學(xué)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(xué)傳動比，應(yīng)與繪制履帶車輛牽引特性時確定的發(fā)動機工況相對應(yīng)。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(tǒng)，當(dāng)分析履帶車輛加速時應(yīng)考慮這點。④液力機械式傳動裝置的動力學(xué)傳動比與運動學(xué)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(xué)傳動比。⑤當(dāng)決定變速箱的速度范圍和劃分排擋時，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(jīng)常處于閉鎖工況，如4HP-250液力機械式傳動裝置。

2? 轉(zhuǎn)向牽引計算的方法

進行履帶車輛的轉(zhuǎn)向牽引計算時，應(yīng)分析研究各行駛條件下的運動參數(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)向機構(gòu)的性能。

2.1 計算過程中解決的任務(wù)? 計算時綜合處理方法解決下列任務(wù)：①評價以任何給定轉(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)向時的最大可能的行駛速度。②計算表明最大轉(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)進入轉(zhuǎn)向的車速固定時，能夠以任何給定的轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向機構(gòu)保證的在實際轉(zhuǎn)向半徑下的速度范圍，以及考慮到由離心力引起的側(cè)滑限制時以給定半徑轉(zhuǎn)向時的排擋速度范圍的利用程度。

2.2 計算過程中假設(shè)的條件? 計算時利用下列假設(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行。

2.3 計算時綜合分析處理? 轉(zhuǎn)向機構(gòu)的類型通常用在轉(zhuǎn)向時保持著轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向機構(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?qū)ΨQ中心線起來度量的話，則轉(zhuǎn)向機構(gòu)參數(shù)用qo表示。根據(jù)排擋號，相對規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑（當(dāng)轉(zhuǎn)向機構(gòu)離合器完全結(jié)合時）為：ρp=0.5[（iTP1+iTP2）/（iTP1-iTP2）+1]。式中：iTP1，iTP2為當(dāng)履帶車輛轉(zhuǎn)向時發(fā)動機（或液力變矩器渦輪）至主動輪的（下標(biāo)2為高速前側(cè)，下標(biāo)1為低速側(cè)）傳動比（不計效率）。此時，對差速式匯流行星排齒圈的驅(qū)動，通常由發(fā)動機通過變速箱實現(xiàn)，而對太陽齒輪不經(jīng)過變速箱，而是通過轉(zhuǎn)向分路輔助機構(gòu)驅(qū)動。當(dāng)直線行駛時，太陽齒輪不轉(zhuǎn)或者以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)向時太陽齒輪的旋轉(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：ρap=Ro/B=ρp-0.5

當(dāng)履帶車輛轉(zhuǎn)向時，離合器或轉(zhuǎn)向機構(gòu)的能力，以離合器部件的儲備系數(shù)（一般大于1.0），以及機械式驅(qū)動裝置各齒輪和各軸的強度儲備系數(shù)（大于1.0）來確定。所以，在有發(fā)動機功率儲備的情況下，與計算的相比，當(dāng)增大轉(zhuǎn)向阻力矩時履帶車輛是可以轉(zhuǎn)向的。如果液壓馬達是不可調(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，有靜液傳動的轉(zhuǎn)向機構(gòu)的履帶車輛，甚至在擁有發(fā)動機功率儲備的情況下，當(dāng)安全閥打開時也不能實現(xiàn)規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑的轉(zhuǎn)向，因為這時履帶車輛會任意增大轉(zhuǎn)向半徑。基于這一理由，當(dāng)計算有靜液傳動的轉(zhuǎn)向機構(gòu)時，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履帶的半徑轉(zhuǎn)向時，實際相對轉(zhuǎn)向半徑為：ρ'=KR·ρ

當(dāng)設(shè)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(shù)值，或者采用KR=L/B。上述最后的關(guān)系式可使用的原因，是因為許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，在離心力的作用下系數(shù)KR會增大并逐漸大于比值L/B。由直線行駛牽引計算的結(jié)果中，對每個排擋選取履帶車輛重心在進入轉(zhuǎn)向時刻的直線行駛速度（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)動機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的有代表性的數(shù)值。

3? 履帶驅(qū)動力分析

履帶的驅(qū)動力和滑轉(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(chǎn)生的驅(qū)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(chǎn)生的驅(qū)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(chǎn)生的驅(qū)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(chǎn)生的驅(qū)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(chǎn)生的驅(qū)動力。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)動力確實有明顯影響，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)下的履帶整體運動，現(xiàn)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(tài)下和實際中每塊履帶板承受的驅(qū)動力和履帶板疊加后所受的驅(qū)動力。前面幾塊履帶版所受驅(qū)動力較小，但是考慮間隙后，所受驅(qū)動力略大于理想狀態(tài)。履帶板疊加后，考慮間隙時，驅(qū)動力較大。得出結(jié)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(xué)鋒等譯.履帶車輛傳動裝置[J].北京：國防工業(yè)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(yè)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(yè)出版社，2017.

[4]李軍魁.履帶車輛穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向性能分析與試驗[J].北京：國防工業(yè)出版社，2002.

[5]閻清東，張連第，等.履帶車輛構(gòu)造與設(shè)計[J].北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.

[6]陳淑艷.移動機器人履帶行走裝置的構(gòu)型與機動性能研究[J].2008.