專利名稱：一種履帶行走機(jī)構(gòu)內(nèi)阻力和功耗分析計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于履帶行走機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種履帶行走機(jī)構(gòu)內(nèi)阻力和功耗分析計(jì)算方法，
背景技術(shù)：
履帶車輛是一種“自鋪”路面車輛，由于其較強(qiáng)的牽引附著能力以及對(duì)惡劣地面環(huán)境的適應(yīng)性，良好的通過性能，在現(xiàn)代軍事、農(nóng)業(yè)、能源、建筑等領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用。履帶行走機(jī)構(gòu)是履帶車輛的重要組成部分。它是一種比輪式行走機(jī)構(gòu)路面適應(yīng)性更強(qiáng)的行走裝置。履帶行走機(jī)構(gòu)可以在工作環(huán)境惡劣，輪式裝置無法行進(jìn)的路面行駛，比如深雪、沼澤、軟泥和沙石等環(huán)境，而且履帶行走機(jī)構(gòu)的接地比壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輪式，所能承受的載荷沖擊也大于輪式。所以對(duì)于像采煤機(jī)、挖掘機(jī)等往往工作在礦上的沙石、軟泥中，并且在工作過程中同時(shí)受到較大載荷沖擊的重型工程機(jī)械而言，履帶式行走機(jī)構(gòu)便會(huì)發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)。然而，履帶行走機(jī)構(gòu)到目前為止仍是很不完善的。在道路上行駛時(shí)，它的機(jī)械效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于輪式行駛裝置；履帶行走機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)不如輪式裝置工作可靠，并且大大增加了車輛系統(tǒng)的復(fù)雜程度和造價(jià)。由于其通常工作于惡劣的地面環(huán)境，潤滑條件很差。摩擦磨損現(xiàn)象十分普遍，是這類工程機(jī)械發(fā)生故障和影響壽命的主要原因。因此，深入研究工程機(jī)械履帶行走機(jī)構(gòu)內(nèi)部的各種摩擦規(guī)律，分析其產(chǎn)生機(jī)理，尋求合理的解決方案，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高可靠性和使用壽命有著重大的經(jīng)濟(jì)意義。另外，履帶行走機(jī)構(gòu)本身是一個(gè)非常復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，人們很難對(duì)其機(jī)動(dòng)性能有深刻全面的認(rèn)識(shí)。長期以來，對(duì)履帶式車輛的研究一直處于“經(jīng)驗(yàn)+試驗(yàn)”的基礎(chǔ)上，需要建立大量的經(jīng)驗(yàn)公式，統(tǒng)計(jì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究周期長，對(duì)影響履帶車輛性能的諸多因素難以有定量的識(shí)別和刻畫，設(shè)計(jì)-試制-試驗(yàn)-改進(jìn)一直是履帶車輛研究的傳統(tǒng)模式。這 種模式的弊端是很明顯的。經(jīng)驗(yàn)依賴的設(shè)計(jì)需要投入大量的人力物力，而且設(shè)計(jì)本身是不精確的，這會(huì)在一定程度上造成設(shè)計(jì)資源的浪費(fèi)，因此，本領(lǐng)域急需一種科學(xué)理論的指導(dǎo)以及定量化的分析與計(jì)算方法。因此系統(tǒng)的分析計(jì)算履帶行走機(jī)構(gòu)的內(nèi)阻力和功耗，對(duì)深入研究履帶行走機(jī)構(gòu)內(nèi)部的各種摩擦規(guī)律具有指導(dǎo)意義；開發(fā)履帶系統(tǒng)內(nèi)阻力及功耗分析計(jì)算軟件對(duì)于縮短計(jì)算時(shí)間，提聞效率具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種履帶行走機(jī)構(gòu)內(nèi)阻力和功耗分析計(jì)算方法，該方法能夠系統(tǒng)的分析履帶行走機(jī)構(gòu)的外部特性、內(nèi)部摩擦阻力及驅(qū)動(dòng)力矩和功率的理論，考慮到履帶機(jī)器本身及土壤的影響因素，從接地比壓、沉陷深度、地面牽引力、行駛阻力、履帶銷和銷套相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦阻力、履帶架和履帶之間的摩擦阻力、驅(qū)動(dòng)輪軸承處的摩擦阻力、導(dǎo)向輪軸承處的摩擦阻力、驅(qū)動(dòng)輪齒與履帶板的嚙合摩擦阻力等方面全面給出了履帶系力學(xué)分析計(jì)算。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的這種履帶行走機(jī)構(gòu)內(nèi)阻力和功耗分析計(jì)算方法，包括以下步驟(I)外部特性理論推導(dǎo)I)接地比壓計(jì)算根據(jù)地面力學(xué)理論，考慮縱向偏心距e，當(dāng)縱向偏心距在e e (O,L/6)時(shí)，接地壓力呈梯形分布；當(dāng)e e (L/6，L/2)時(shí)，接地壓力圖呈底邊縮小的直角三角形；e e (L/6，L/2)時(shí)，履帶接地壓力計(jì)算公式為
_1] Pmin=O
權(quán)利要求
1.一種履帶行走機(jī)構(gòu)內(nèi)阻力和功耗分析計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟 (I)外部特性理論推導(dǎo) 1)接地比壓計(jì)算根據(jù)地面力學(xué)理論，考慮縱向偏心距e，當(dāng)縱向偏心距在ee (0，L/6)時(shí)，接地壓力呈梯形分布；當(dāng)e e (L/6，L/2)時(shí)，接地壓力圖呈底邊縮小的直角三角形；e e(L/6，L/2)時(shí)，履帶接地壓力計(jì)算公式為 Pmin=O 艦x 3b(L^2e)9b(y2^ey 其中，Pfflin是最小接地比壓；Pmax是最大接地比壓；PX是接地段任意位置接地比壓；b是履帶寬度；G是車體重量山是履帶接地長度；χ是履帶接地段區(qū)域任意一點(diǎn)與幾何中心O的縱向距離； 2)沉陷深度Z計(jì)算履帶接地壓力引起了土壤發(fā)生向下沉陷，計(jì)算公式為I OLη 7」.勵(lì)—— I ..............................................................Wr L·!/'I十 OJ\.^ 其中，P是接地壓力；κ。是土壤粘性成分決定的變形模量是土壤摩擦成分決定的變形模量；η是土壤變形指數(shù)； 3)地面牽引力Fh計(jì)算當(dāng)偏心位于(0，L/6)時(shí)，地面牽引力方程為 P r IbcK, 4GtmfiKn 6e、 4、12e#i2 Γ, Λ //、fll Fff = 2bcL H--；~(e -1) + Gtan 爐---—(I-)(1 —e )h——11-(1 + —)e [ ILj I I JLjI JL L-Ο ^IJ 當(dāng)偏心位于(L/6，L/2)時(shí)，地面牽引力方程為 ^r/· iLs{}e 1} Fm = 2hc(-L - 3e) + 2hc—(e^ ^ ) 2I +(/^ 3i Kf1 -'%) (3e -療]+ 9(111K(L^e) KL^ {2K{L^e) , K\^,A( ；Γ ~~ ~~ ( !^ ΤΓ"~ Li 2/ rIr· 其中，C是土壤內(nèi)聚力，f是土壤內(nèi)摩擦角，K是土壤的水平剪切變形模量，i是土壤的剪切位移；FH是地面牽引力； 4)行駛阻力計(jì)算 當(dāng)縱向偏心距位于e e [O, L/6]，行駛阻力F' E計(jì)算公式為JI4-1 F, —...................................................................2h.............................................................................Γ......G....... nΛ —I ^yhf W 十 f』；, jk V ~ 1 - (w + 1) ^+κω K J 當(dāng)縱向偏心距位于e e (L/6, L/2)時(shí)，行駛阻力F' E的計(jì)算公式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種履帶行走機(jī)構(gòu)內(nèi)阻力和功耗分析計(jì)算方法，其具體分析內(nèi)容為(1)外部特性理論分析，包括接地比壓、沉陷深度、地面牽引力和行駛阻力的分析；(2)內(nèi)部摩擦阻力理論推導(dǎo)分析，包括履帶銷和銷套相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦阻力、履帶架和履帶之間的摩擦阻力、驅(qū)動(dòng)輪軸承處的摩擦阻力、導(dǎo)向輪軸承處的摩擦阻力和驅(qū)動(dòng)輪齒與履帶板的嚙合摩擦阻力的分析；(3)驅(qū)動(dòng)力矩和功率的確定，包括力學(xué)平衡理論及驅(qū)動(dòng)力矩的確定、功率平衡理論及驅(qū)動(dòng)功率的確定。本發(fā)明在堅(jiān)實(shí)的理論研究的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的分析及計(jì)算了履帶行走機(jī)構(gòu)的內(nèi)阻力和功耗，為履帶行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了良好的參考，本發(fā)明的計(jì)算前后處理方便快捷。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102867092SQ20121034748
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者朱愛斌, 丘大謀, 牛婷 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)