影响履带转向阻力系数的因素分析

周亚辉 周鸣宇

摘要：履带转向阻力系数大小的选取，对履带整机结构的设计有很大的影响，目前人们只考虑了转弯半径对履带转向阻力系数的影响，而往往忽略了履带沉陷量、履带中心距与其接地长度对其的影响。本文逐一对影响履带转向阻力系数的因素进行分析。

关键词：转向阻力系数；行驶阻力系数；履带沉陷量；转弯半径

引言

履带与地面之间的水平作用，是一个非常复杂的物理现象，与其直接相关的因素很多，如履带的整体结构形式，履带板的结构参数，地面土壤的物理—力学性能，履带对地面的沉陷量等。其中，履带与地面之间的转向阻力系数大小的选定对履带结构设计和强度设计有很大的决定作用，本文将对影响转向阻力系数大小的因素逐一进行分析。

1.影响履带转向阻力系数因素的理论分析

影响转向阻力系数的因素很多，下面假定车辆沿顺时针方向转弯， 为车辆几何中心， 为履带理论转向中心， 分别为横向和纵向偏心距离，其中 ， ，L为履带接地长度， 为履带中心距， 为履带车辆理论转弯半径。

苏联尼基金教授提出的经验公式【1】：

2.各参数对履带转向阻力系数的影响分析

2.1履带转向阻力系数和转弯半径关系

由图1曲线可知，当转弯半径很小时，履带转向阻力系数很大；当履带转弯半径 时，履帶转向阻力系数大约为0.6；当转弯半径足够大时，履带车辆近似于直行，此时履带转向阻力系数趋近于行驶阻力系数。

图1 履带转向阻力系数和转弯半径之间的关系曲线

2.2履带转向阻力系数和履带沉陷量关系

由图2曲线可知，在转弯半径一定的条件下，随着履带沉陷量的增大，转向阻力系数亦增加。由于随着履带沉陷量的增加，履带式机器所受的总的土壤水平变形阻力增加，但行驶阻力系数为履带所受的土壤水平变形阻力与机器重力与垂直外载荷的合力的比值相关。

图2 履带转向阻力系数和履带沉陷量关系曲线

2.3履带转向阻力系数和履带接地长度、履带中心距关系

由图3曲线可知，在一定的范围内，随履带接地长度的增加，履带转向阻力系数随之减小；而随着履带中心距的增加，履带转向阻力系数随之增加。但履带接地长度和履带中心距不能孤立来看对履带转向阻力系数的影响，因为只有在 范围内才是合适的，如果 时，履带行走装置不稳定，如果 时，履带车辆无法转弯[2]。

图3 履带转向阻力系数和履带接地长度、履带中心距之间的关系曲线

3.结论

通过上述计算和分析，总结出影响履带转向阻力系数大小的因素分析：

3.1对履带转弯阻力系数影响最大的是履带的转弯半径，当转弯半径很小时，转向阻力系数很大；当转弯半径趋于无穷大时，转向阻力系数等同于行驶阻力系数，相当于履带是直行。

3.2在一定的范围内，随履带接地长度的增加，履带转向阻力系数随之减小；而随着履带中心距的增加，履带转向阻力系数随之增加。

3.3履带的沉陷量对履带的转向阻力系数影响很大，并且提高了履带式机器所受的总的土壤水平变形阻力。

参考文献：

[1]吴运耕.试谈双履带行走装置的转弯理论和功率计算[J].工程机械，1987，1：19

[2]刘景鹏.排土（岩）机履带行走装置主要参数选定[J].机械研究与应用，2005，6：83-84.