履带车辆小半径转向载荷比受地面条件影响机理的研究

转向时发动机载荷增长程度是评价履带车辆转向性能的重要指标之一，在进行液压机械双功率流差速转向机构的转向性能实验中发现，在进行小半径转向时的载荷比测量时，由于地面附着力有限和两侧履带发生滑移和滑转，导致实际转向半径大于理论转向半径，从而使实际载荷比小于理论载荷比。由于转向性能的发挥受地面附着条件等的限制，所以本课题在Bekker等经典力学理论的基础上，建立牵引力、履带与土壤间的剪切阻力、压力和下陷量等各影响因素的力学模型，并结合几何关系，建立数学模型，通过编制软件，并综合载荷比的理论研究，研究载荷比、转向半径与地面附着系数、滑移量（率）、滑转量（率）和下陷深度等因素的关系，从而得到载荷比与转向半径、转向系数等的关系，将研究结果与前期研究结果（行走直线性、最小周转向时间、最小转向半径）综合起来评价液压机械双流驱动系统的转向性能。该课题对于解决履带车辆差速转向和平滑转向具有重大的研究意义。

本文基于前期对动力差速转向机构及其性能的研究，在考虑打滑的条件下，对采用该差速机构的履带车辆的载荷比进行了深入研究。完成的内容如下：.（1）通过建立静坐标系、动坐标系，以及速度的合成、角速度的表达式，得到了打滑条件下内、外侧履带上任意一点的轨迹方程。.（2）基于驱动力、平面运动方程，建立了考虑打滑时的载荷比表达式，发现了载荷比与转向半径、转向系数、打滑率、土壤参数等有关，得到了小半径差速转向时载荷比与打滑率的变化规律。并根据转向系数的定义，理论上又得到了载荷比、转向半径、转向系数的关系式及它们的三维曲面。.（3）对采用动力差速转向机构的履带样机在土壤上进行了样机试验，包括原地转向、小半径差速转向和大半径转向，提出了载荷比、转向半径、打滑率、转向系数的测试方法，试验中测量了周转向时间、转向半径、载荷比、打滑率、转向系数。.（4）分析了载荷比与转速比、转向半径、转向系数、打滑率之间的定量关系，转向半径与转速比、打滑率之间的定量关系，并分别得到了载荷比与转向半径、打滑率、转向系数之间的变化规律，同时分析了载荷比的理论值与实际值、转向半径的理论值与实际值间的差异。综合起来得到了载荷比与转向半径、转向系数的实际变化规律，并拟合了它们的三维曲面及表达式。.试验表明：.履带样机试验土壤的平均含水率为16.85 %、内摩擦角为17.926°、内聚力为14.071 kPa、土壤剪切变形模量为0.267 mm。载荷比分别与转向半径、打滑率、转向系数的变化规律与理论分析规律一致；拟合出的载荷比与转向半径、转向系数的表达式与理论上推导的表达式上形式一致。小半径差速转向时，实际打滑载荷比小于理论打滑载荷比，内侧履带的滑转程度大于外侧履带的滑转程度。大半径转向时，转向系数与实测转向半径的比值小于0.985时，理论打滑载荷比小于实际载荷比，转向系数与实测转向半径的比值大于0.985时，理论打滑载荷比大于实际载荷比，且外侧履带的滑转程度大于内侧履带的滑移程度。无论小半径转向还是大半径转向，发动机的载荷增长程度均满足动力差速转向机构的理论射线规律。