隨著西部開發(fā)的深入進(jìn)行,國(guó)家對(duì)西部公路建設(shè)投資的加大,沙漠適應(yīng)性壓路機(jī)的需求日益增加。由于沙土含水量低,內(nèi)摩擦力小,堆隙密度小,從而附著力小,普通單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)橡膠輪打滑現(xiàn)象,出現(xiàn)該現(xiàn)象的因素較多,數(shù)學(xué)模型建立比較困難,本文僅結(jié)合現(xiàn)階段認(rèn)識(shí)從以下五個(gè)方面對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了分析。
一 輪胎的影響:
沙漠打滑往往表現(xiàn)在后退時(shí)的后橡膠輪打滑。前進(jìn)時(shí),由于后橡膠輪是在前鋼輪壓過(guò)的路面上前進(jìn),路面的密實(shí)度高,從而附著力高,路面通過(guò)能力強(qiáng),相對(duì)不易打滑;而在后退時(shí),后橡膠輪是在松軟的干沙土上前進(jìn),此時(shí),橡膠輪的沉陷較多,通行阻力倍增,附著力成倍降低,從而難以后退。
二 前后車重量分配的影響:
在以往的經(jīng)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)全液壓?jiǎn)武撦喌那昂筌囍亓糠峙鋾r(shí),為了增強(qiáng)壓實(shí)效果,前鋼輪的分配重量約為后橡膠輪分配重量的兩倍。而在沙漠中行駛,如果后橡膠輪分配載荷較輕,容易導(dǎo)致膠輪附著力不夠,產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。為了增加后橡膠輪的附著力,可以適當(dāng)增加后輪的分配載荷,從而減小后輪的滑轉(zhuǎn)。
三 滾動(dòng)半徑的影響:
從設(shè)計(jì)角度來(lái)看,求轉(zhuǎn)速或排量公式應(yīng)為=(1)
=×(2)
式中,V——泵的排量
r——前輪的滾動(dòng)半徑
V——馬達(dá)的排量
r——后輪的滾動(dòng)半徑
n1——前輪馬達(dá)的轉(zhuǎn)速
i——前輪的輪邊減速比
n2——后輪馬達(dá)的轉(zhuǎn)速
i——后輪的減速比
n——泵的轉(zhuǎn)速
在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中,如果用r代替r,用r代替r(注:r,r分別代表前輪和后輪的自然狀態(tài)半徑),對(duì)于前鋼輪,視之為完全鋼性,是可以的。而對(duì)于后橡膠輪,它存在很大的彈性形變,故而r小于r,這必導(dǎo)致實(shí)際的n2增大,n1減小,n1一旦減小,其線速度相應(yīng)減小,將會(huì)出現(xiàn)擁土現(xiàn)象。n2一旦增大,將會(huì)導(dǎo)致其實(shí)際的滾動(dòng)線速度V≥V(純滾動(dòng)線速度),后橡膠輪出現(xiàn)滑移,既而打滑。后輪一打滑,前輪的轉(zhuǎn)速n1→0,后輪n2增大。方程式(2)右邊趨于∞,導(dǎo)致左邊的r趨于0。而后橡膠輪的滑轉(zhuǎn)率δ=1-(3),容易看出,當(dāng)r趨于0時(shí),δ→100%,完全打滑。
四 前后輪扭矩分配的影響:
如果液壓回路給后橡膠輪提供的扭矩太大,相對(duì)于前鋼輪而言,后橡膠輪超出的扭矩過(guò)多,因而易先打滑,后橡膠輪一打滑,導(dǎo)致前鋼輪的流量流向后橡膠輪,前鋼輪的相應(yīng)減小,故而不打滑。我們認(rèn)為前后流量最好獨(dú)立控制,以便減小后輪的驅(qū)動(dòng)抓矩,進(jìn)而減小其驅(qū)動(dòng)力,從而降低后輪土層所受的剪應(yīng)力,抑制膠輪的滑移。
五 附著系數(shù)和阻力系數(shù)的影響:
在常規(guī)設(shè)計(jì)中,我們選用的橡膠輪的附著系數(shù)和阻力系數(shù)分別為0.65和0.15。設(shè)計(jì)在一般的公路上施工的壓路機(jī),這樣取值是可行的,并且也得到了實(shí)踐的認(rèn)可。但在沙漠上行駛,由于其特殊性,這樣的取值容易低算實(shí)際阻力,多算理論的附著力,從而帶來(lái)對(duì)整機(jī)系統(tǒng)和爬坡能力計(jì)算的影響。針對(duì)沙漠鋪層厚度的分析,結(jié)合沙漠試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn),把附著系數(shù)值取低一點(diǎn),阻力系數(shù)值取高一點(diǎn)更符合實(shí)際。
結(jié)論:
提高非公路移動(dòng)式車輛的附著力,是工程機(jī)械設(shè)計(jì)人員永恒的追求。由于一層彈性沙阻隔了輪胎與硬路面的接觸,導(dǎo)致了輪胎附著力的降低,從而打滑。我們可以從以下幾方面來(lái)改善壓路機(jī)在沙漠中的通過(guò)能力:
從附著力和阻力調(diào)整方面:
◆采用大直徑、寬基低壓光面輪胎或沙漠專用容沙性輪胎。
◆減小前后輪重量分配的差距,設(shè)計(jì)前后重量均衡。
◆設(shè)計(jì)整機(jī)時(shí),建議把橡膠輪附著系數(shù)和阻力系數(shù)分別取為0.32和0.23。
◆在允許的范圍內(nèi)加大前鋼輪直徑,鋼輪外圈可加薄鑲條。 從扭矩調(diào)整方面:
◆適當(dāng)減小后橡膠輪驅(qū)動(dòng)力矩,加大前鋼輪驅(qū)動(dòng)力矩。
◆提高輪邊減速器的減速比,將有助于提高鋼輪驅(qū)動(dòng)力矩。
從減小線速度方面:
◆設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真計(jì)算滾動(dòng)半徑,并在相應(yīng)的公式中使用滾動(dòng)半徑來(lái)計(jì)算。