隨著西部開發(fā)的深入進行,國家對西部公路建設(shè)投資的加大,沙漠適應(yīng)性壓路機的需求日益增加。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,普通單鋼輪振動壓路機經(jīng)常會出現(xiàn)橡膠輪打滑現(xiàn)象,出現(xiàn)該現(xiàn)象的因素較多,數(shù)學模型建立比較困難,本文僅結(jié)合現(xiàn)階段認識從以下五個方面對這一現(xiàn)象進行了分析。
一 輪胎的影響:
沙漠打滑往往表現(xiàn)在后退時的后橡膠輪打滑。前進時,由于后橡膠輪是在前鋼輪壓過的路面上前進,路面的密實度高,從而附著力高,路面通過能力強,相對不易打滑;而在后退時,后橡膠輪是在松軟的干沙土上前進,此時,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)驗中,設(shè)計全液壓單鋼輪的前后車重量分配時,為了增強壓實效果,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,可以適當增加后輪的分配載荷,從而減小后輪的滑轉(zhuǎn)。
三 滾動半徑的影響:
從設(shè)計角度來看,求轉(zhuǎn)速或排量公式應(yīng)為=(1)
=×(2)
式中,V——泵的排量
r——前輪的滾動半徑
V——馬達的排量
r——后輪的滾動半徑
n1——前輪馬達的轉(zhuǎn)速
i——前輪的輪邊減速比
n2——后輪馬達的轉(zhuǎn)速
i——后輪的減速比
n——泵的轉(zhuǎn)速
在實際設(shè)計過程中,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),對于前鋼輪,視之為完全鋼性,是可以的。而對于后橡膠輪,它存在很大的彈性形變,故而r小于r,這必導致實際的n2增大,n1減小,n1一旦減小,其線速度相應(yīng)減小,將會出現(xiàn)擁土現(xiàn)象。n2一旦增大,將會導致其實際的滾動線速度V≥V(純滾動線速度),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r趨于0時,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,相對于前鋼輪而言,后橡膠輪超出的扭矩過多,因而易先打滑,后橡膠輪一打滑,導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。我們認為前后流量最好獨立控制,以便減小后輪的驅(qū)動抓矩,進而減小其驅(qū)動力,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)計在一般的公路上施工的壓路機,這樣取值是可行的,并且也得到了實踐的認可。但在沙漠上行駛,由于其特殊性,這樣的取值容易低算實際阻力,多算理論的附著力,從而帶來對整機系統(tǒng)和爬坡能力計算的影響。針對沙漠鋪層厚度的分析,結(jié)合沙漠試驗的經(jīng)驗,把附著系數(shù)值取低一點,阻力系數(shù)值取高一點更符合實際。
結(jié)論:
提高非公路移動式車輛的附著力,是工程機械設(shè)計人員永恒的追求。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改善壓路機在沙漠中的通過能力:
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)計前后重量均衡。
◆設(shè)計整機時,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:
◆適當減小后橡膠輪驅(qū)動力矩,加大前鋼輪驅(qū)動力矩。
◆提高輪邊減速器的減速比,將有助于提高鋼輪驅(qū)動力矩。
從減小線速度方面:
◆設(shè)計時認真計算滾動半徑,并在相應(yīng)的公式中使用滾動半徑來計算。