专利名称：一种履带行走机构内阻力和功耗分析计算方法
技术领域：
本发明属于履带行走机构技术领域，尤其是一种履带行走机构内阻力和功耗分析计算方法，
背景技术：
履带车辆是一种“自铺”路面车辆，由于其较强的牵引附着能力以及对恶劣地面环境的适应性，良好的通过性能，在现代军事、农业、能源、建筑等领域发挥着十分重要的作用。履带行走机构是履带车辆的重要组成部分。它是一种比轮式行走机构路面适应性更强的行走装置。履带行走机构可以在工作环境恶劣，轮式装置无法行进的路面行驶，比如深雪、沼泽、软泥和沙石等环境，而且履带行走机构的接地比压远远小于轮式，所能承受的载荷冲击也大于轮式。所以对于像采煤机、挖掘机等往往工作在矿上的沙石、软泥中，并且在工作过程中同时受到较大载荷冲击的重型工程机械而言，履带式行走机构便会发挥更大的优势。然而，履带行走机构到目前为止仍是很不完善的。在道路上行驶时，它的机械效率远远低于轮式行驶装置；履带行走机构远不如轮式装置工作可靠，并且大大增加了车辆系统的复杂程度和造价。由于其通常工作于恶劣的地面环境，润滑条件很差。摩擦磨损现象十分普遍，是这类工程机械发生故障和影响寿命的主要原因。因此，深入研究工程机械履带行走机构内部的各种摩擦规律，分析其产生机理，寻求合理的解决方案，实现节能降耗，提高可靠性和使用寿命有着重大的经济意义。另外，履带行走机构本身是一个非常复杂的机械系统，人们很难对其机动性能有深刻全面的认识。长期以来，对履带式车辆的研究一直处于“经验+试验”的基础上，需要建立大量的经验公式，统计大量的实验数据，研究周期长，对影响履带车辆性能的诸多因素难以有定量的识别和刻画，设计-试制-试验-改进一直是履带车辆研究的传统模式。这 种模式的弊端是很明显的。经验依赖的设计需要投入大量的人力物力，而且设计本身是不精确的，这会在一定程度上造成设计资源的浪费，因此，本领域急需一种科学理论的指导以及定量化的分析与计算方法。因此系统的分析计算履带行走机构的内阻力和功耗，对深入研究履带行走机构内部的各种摩擦规律具有指导意义；开发履带系统内阻力及功耗分析计算软件对于缩短计算时间，提闻效率具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种履带行走机构内阻力和功耗分析计算方法，该方法能够系统的分析履带行走机构的外部特性、内部摩擦阻力及驱动力矩和功率的理论，考虑到履带机器本身及土壤的影响因素，从接地比压、沉陷深度、地面牵引力、行驶阻力、履带销和销套相对转动产生的摩擦阻力、履带架和履带之间的摩擦阻力、驱动轮轴承处的摩擦阻力、导向轮轴承处的摩擦阻力、驱动轮齿与履带板的啮合摩擦阻力等方面全面给出了履带系力学分析计算。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的这种履带行走机构内阻力和功耗分析计算方法，包括以下步骤(I)外部特性理论推导I)接地比压计算根据地面力学理论，考虑纵向偏心距e，当纵向偏心距在e e (O,L/6)时，接地压力呈梯形分布；当e e (L/6，L/2)时，接地压力图呈底边缩小的直角三角形；e e (L/6，L/2)时，履带接地压力计算公式为
_1] Pmin=O
权利要求
1.一种履带行走机构内阻力和功耗分析计算方法，其特征在于，包括以下步骤 (I)外部特性理论推导 1)接地比压计算根据地面力学理论，考虑纵向偏心距e，当纵向偏心距在ee (0，L/6)时，接地压力呈梯形分布；当e e (L/6，L/2)时，接地压力图呈底边缩小的直角三角形；e e(L/6，L/2)时，履带接地压力计算公式为 Pmin=O 舰x 3b(L^2e)9b(y2^ey 其中，Pfflin是最小接地比压；Pmax是最大接地比压；PX是接地段任意位置接地比压；b是履带宽度；G是车体重量山是履带接地长度；χ是履带接地段区域任意一点与几何中心O的纵向距离； 2)沉陷深度Z计算履带接地压力引起了土壤发生向下沉陷，计算公式为I OLη 7」.勵—— I ..............................................................Wr L·!/'I十 OJ\.^ 其中，P是接地压力；κ。是土壤粘性成分决定的变形模量是土壤摩擦成分决定的变形模量；η是土壤变形指数； 3)地面牵引力Fh计算当偏心位于(0，L/6)时，地面牵引力方程为 P r IbcK, 4GtmfiKn 6e、 4、12e#i2 Γ, Λ //、fll Fff = 2bcL H--；~(e -1) + Gtan 炉---—(I-)(1 —e )h——11-(1 + —)e [ ILj I I JLjI JL L-Ο ^IJ 当偏心位于(L/6，L/2)时，地面牵引力方程为 ^r/· iLs{}e 1} Fm = 2hc(-L - 3e) + 2hc—(e^ ^ ) 2I +(/^ 3i Kf1 -'%) (3e -疗]+ 9(111K(L^e) KL^ {2K{L^e) , K\^,A( ；Γ ~~ ~~ ( !^ ΤΓ"~ Li 2/ rIr· 其中，C是土壤内聚力，f是土壤内摩擦角，K是土壤的水平剪切变形模量，i是土壤的剪切位移；FH是地面牵引力； 4)行驶阻力计算 当纵向偏心距位于e e [O, L/6]，行驶阻力F' E计算公式为JI4-1 F, —...................................................................2h.............................................................................Γ......G....... nΛ —I ^yhf W 十 f』；, jk V ~ 1 - (w + 1) ^+κω K J 当纵向偏心距位于e e (L/6, L/2)时，行驶阻力F' E的计算公式为
全文摘要
本发明公开了一种履带行走机构内阻力和功耗分析计算方法，其具体分析内容为(1)外部特性理论分析，包括接地比压、沉陷深度、地面牵引力和行驶阻力的分析；(2)内部摩擦阻力理论推导分析，包括履带销和销套相对转动产生的摩擦阻力、履带架和履带之间的摩擦阻力、驱动轮轴承处的摩擦阻力、导向轮轴承处的摩擦阻力和驱动轮齿与履带板的啮合摩擦阻力的分析；(3)驱动力矩和功率的确定，包括力学平衡理论及驱动力矩的确定、功率平衡理论及驱动功率的确定。本发明在坚实的理论研究的基础上系统的分析及计算了履带行走机构的内阻力和功耗，为履带行走机构的设计提供了良好的参考，本发明的计算前后处理方便快捷。
文档编号G06F17/50GK102867092SQ20121034748
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者朱爱斌, 丘大谋, 牛婷 申请人:西安交通大学