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单钢轮振动压路机沙漠打滑现象浅析

2007-08-16 23:02
随着西部开发的深入进行,国家对西部公路建设投资的加大,沙漠适应性压路机的需求日益增加。由于沙土含水量低,内摩擦力小,堆隙密度小,从而附着力小,普通单钢轮振动压路机经常会出现橡胶轮打滑现象,出现该现象的因素较多,数学模型建立比较困难,本文仅结合现阶段认识从以下五个方面对这一现象进行了分析。
一 轮胎的影响:
沙漠打滑往往表现在后退时的后橡胶轮打滑。前进时,由于后橡胶轮是在前钢轮压过的路面上前进,路面的密实度高,从而附着力高,路面通过能力强,相对不易打滑;而在后退时,后橡胶轮是在松软的干沙土上前进,此时,橡胶轮的沉陷较多,通行阻力倍增,附着力成倍降低,从而难以后退。
二 前后车重量分配的影响:
在以往的经验中,设计全液压单钢轮的前后车重量分配时,为了增强压实效果,前钢轮的分配重量约为后橡胶轮分配重量的两倍。而在沙漠中行驶,如果后橡胶轮分配载荷较轻,容易导致胶轮附着力不够,产生滑转。为了增加后橡胶轮的附着力,可以适当增加后轮的分配载荷,从而减小后轮的滑转。
三 滚动半径的影响:
从设计角度来看,求转速或排量公式应为=(1)
=×(2)
式中,V——泵的排量
r——前轮的滚动半径
V——马达的排量
r——后轮的滚动半径
n1——前轮马达的转速
i——前轮的轮边减速比
n2——后轮马达的转速
i——后轮的减速比
n——泵的转速
在实际设计过程中,如果用r代替r,用r代替r(注:r,r分别代表前轮和后轮的自然状态半径),对于前钢轮,视之为完全钢性,是可以的。而对于后橡胶轮,它存在很大的弹性形变,故而r小于r,这必导致实际的n2增大,n1减小,n1一旦减小,其线速度相应减小,将会出现拥土现象。n2一旦增大,将会导致其实际的滚动线速度V≥V(纯滚动线速度),后橡胶轮出现滑移,既而打滑。后轮一打滑,前轮的转速n1→0,后轮n2增大。方程式(2)右边趋于∞,导致左边的r趋于0。而后橡胶轮的滑转率δ=1-(3),容易看出,当r趋于0时,δ→100%,完全打滑。
四 前后轮扭矩分配的影响:
如果液压回路给后橡胶轮提供的扭矩太大,相对于前钢轮而言,后橡胶轮超出的扭矩过多,因而易先打滑,后橡胶轮一打滑,导致前钢轮的流量流向后橡胶轮,前钢轮的相应减小,故而不打滑。我们认为前后流量最好独立控制,以便减小后轮的驱动抓矩,进而减小其驱动力,从而降低后轮土层所受的剪应力,抑制胶轮的滑移。
五 附着系数和阻力系数的影响:
在常规设计中,我们选用的橡胶轮的附着系数和阻力系数分别为0.65和0.15。设计在一般的公路上施工的压路机,这样取值是可行的,并且也得到了实践的认可。但在沙漠上行驶,由于其特殊性,这样的取值容易低算实际阻力,多算理论的附着力,从而带来对整机系统和爬坡能力计算的影响。针对沙漠铺层厚度的分析,结合沙漠试验的经验,把附着系数值取低一点,阻力系数值取高一点更符合实际。
结论:
提高非公路移动式车辆的附着力,是工程机械设计人员永恒的追求。由于一层弹性沙阻隔了轮胎与硬路面的接触,导致了轮胎附着力的降低,从而打滑。我们可以从以下几方面来改善压路机在沙漠中的通过能力:
从附着力和阻力调整方面:
◆采用大直径、宽基低压光面轮胎或沙漠专用容沙性轮胎。
◆减小前后轮重量分配的差距,设计前后重量均衡。
◆设计整机时,建议把橡胶轮附着系数和阻力系数分别取为0.32和0.23。
◆在允许的范围内加大前钢轮直径,钢轮外圈可加薄镶条。 从扭矩调整方面:
◆适当减小后橡胶轮驱动力矩,加大前钢轮驱动力矩。
◆提高轮边减速器的减速比,将有助于提高钢轮驱动力矩。
从减小线速度方面:
◆设计时认真计算滚动半径,并在相应的公式中使用滚动半径来计算。


作者: 徐工研究院 史正文 赵 兵

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