丁 肇，李耀明，任利東，唐 忠

履帶式行走機構壓實作用下土壤應力分布均勻性分析

丁 肇1，李耀明1，任利東2，唐 忠1

（1. 江蘇大學現(xiàn)代農業(yè)裝備與技術省部共建教育部重點實驗室，鎮(zhèn)江 212013；2. 比利時根特大學生物科學工程學院環(huán)境系，Ghent 9000）

履帶式行走機構因具有較小的接地壓力而被逐漸應用在大型農業(yè)車輛上，以減小對土壤的壓實。然而由于履帶下應力分布的不均勻，導致農業(yè)車輛對土壤的最大應力并未有效減小，對土壤較長的壓力作用時間反而增加了土壤被壓實的風險。應力分布的不均勻還會造成履帶沉陷量的增大，降低車輛在軟土地面的通過性能。為了研究履帶式行走機構壓實作用下土壤內的應力分布規(guī)律以及如何提高應力分布的均勻性，以緩解履帶車輛對土壤壓實作用、提高履帶車輛軟地通過能力，該文采用側斷面水平鉆孔埋設壓力傳感器的方法，測得了履帶式行走機構壓實作用下履帶中心線橫截面內0.35 m深度土壤內沿履帶長度方向上的垂直及水平應力分布；同時研究了履帶張緊力大小對應力分布均勻性的影響。結果表明，履帶式行走機構下的垂直應力在各負重輪的軸線處呈現(xiàn)一個應力峰值；水平應力在各負重輪軸線的前、后方分別呈現(xiàn)一個應力峰值，且最小應力在軸線處。各負重輪下的應力峰值大小不同。最大垂直應力出現(xiàn)在履帶式行走機構后端的導向輪處；最大水平應力出現(xiàn)在后支重輪與導向輪之間。適當減小履帶張緊力能夠提高垂直及水平應力分布的均勻性。履帶張緊力由1.8×104kPa減小至1.6×104kPa時，履帶下的最大垂直及水平應力分別減小了約37.3% 和21.7%；平均最大垂直及水平應力分別減小了約26.4%和20.4%。研究結果可為履帶式行走機構結構的優(yōu)化提供理論依據(jù)，以期提高履帶下應力分布的均勻性。

農業(yè)機械；應力；行走機構；分布均勻性；履帶；土壤壓實

0 引 言

農業(yè)車輛的逐步大型化增加了對農田土壤的壓實風險[1-2]。車輛對土壤的壓實應力將土壤中較小的團聚體壓縮成為具有更高容重和機械強度的大團聚體，限制了植物根系的生長，影響作物根系對水分及養(yǎng)分的吸收，導致農作物產量降低[3-7]。

履帶相比較于輪胎因具有較大的接地面積而被逐漸應用在大型農業(yè)車輛上，以緩解對土壤的壓實[8]。然而，履帶式行走機構是由柔性履帶將驅動輪、導向輪及支重輪包圍所組成的復雜整體。履帶與支重輪及地面間的相互接觸關系復雜，表現(xiàn)為履帶與土壤接觸面應力分布的不均勻[9]，導致履帶壓實作用下土壤內的最大應力并未有效的減小，在一定程度上降低了履帶緩解對土壤壓實的能力。Keller等[10]測試了履帶車輛壓實作用下0.3 m深度土壤內的垂直應力沿履帶長度方向上的分布，發(fā)現(xiàn)垂直應力的分布極不均勻，其最大應力約為平均應力的3.2倍。Lamandé等[11]比較了同一車輛分別采用輪式和履帶式行走機構時對土壤的垂直應力。研究發(fā)現(xiàn)雖然履帶的接地面積約為輪胎的2.2倍，但履帶下0.35 m深度土壤內的最大垂直應力相比較于輪胎僅減小了約0.2倍；所測得履帶下的最大垂直應力約為平均垂直應力的3.8倍。丁肇等[12]研究了相同載質量的輪式及履帶式車輛行走對農田土壤功能的影響，研究發(fā)現(xiàn)履帶壓實作用下0.15和0.35 m深度內土壤的透氣率均明顯小于輪胎，但先期固結壓力及干容重無顯著區(qū)別。這說明與輪胎相比，履帶并未減輕對土壤的壓實。該研究認為造成這一現(xiàn)象的原因有兩點：一是履帶下應力分布的不均勻導致土壤內最大應力相比較于輪胎并未有效的減??；二是履帶對土壤更長的壓實作用時間。另外，履帶與土壤接觸面壓力分布的不均勻還會增大履帶在軟土地面的沉陷量，從而增大車輛的行駛阻力，降低車輛的通過性能[13-15]。Rowland[16]提出了以最大平均接地壓力，即所有負重輪下的最大壓力的平均值，作為履帶車輛在軟土地面通過性的評價指標。

土壤內的壓實應力是由車輛重力以及牽引力所引起的土壤壓縮（垂直）應力與剪切（水平）應力的組合[17]。土壤的壓實是由垂直應力引起的土壤壓縮形變和水平應力引起的土壤剪切形變共同作用的結果[18]。因此要探究履帶式行走機構對土壤的壓實作用過程，需要對履帶壓實作用下土壤內垂直及水平方向的應力分布進行研究。Lamandé等[11]測試了橡膠履帶式行走機構與土壤接觸面內垂直應力沿履帶長度方向的分布，研究發(fā)現(xiàn)垂直應力呈類似于正弦函數(shù)的分布形式，分別在各負重輪的軸線處呈現(xiàn)一個應力峰值。栗浩展[19]等研究了金屬履帶式行走機構與土壤接觸面內的垂直應力分布情況，發(fā)現(xiàn)垂直應力沿履帶長度方向呈現(xiàn)不連續(xù)的近似三角形的分布形式，且最大應力出現(xiàn)在各負重輪軸線處。

履帶式行走機構壓實作用下土壤內應力分布的均勻性與地面條件、行走機構結構型式、載質量大小及作業(yè)工況等有關[16]。趙子涵等[20]研究了地面軟硬程度和車輛載質量大小對垂直應力分布均勻性的影響，測試表明在堅實的地面條件下，各負重輪之間的履帶幾乎不承重，應力呈非連續(xù)分布；而在松軟的地面條件下，履帶在長度方向上均承重，應力呈連續(xù)分布，且載荷越大，各負重輪下的應力分布越均勻。Keller等[10]研究發(fā)現(xiàn)履帶車輛在牽引作業(yè)時，后端負重輪下的垂直應力要大于前端負重輪，分析原因是車輛牽引作業(yè)造成車身重心向后端發(fā)生了偏移；在減小了牽引載荷后垂直應力分布的不均勻性得到了明顯改善。該研究表明保持履帶車輛行駛過程中重心的平衡，是提高履帶下壓實應力分布均勻性的有效手段之一。

綜上所述，研究履帶式行走機構壓實作用下土壤內的應力分布規(guī)律，并尋求提高履帶下應力分布均勻性的方法，是緩解履帶車輛對土壤壓實作用和提高履帶車輛軟地通過能力的關鍵。然而，目前的研究均針對履帶下土壤內的垂直應力分布進行研究，對于水平方向應力的分布規(guī)律尚不清楚。此外，由于履帶為柔性體，其張緊力的大小會影響履帶與負重輪及土壤之間的接觸情況，進而影響履帶下的壓實應力分布。因此有必要研究履帶張緊力大小對應力分布均勻性的影響。本文通過在土壤內埋設壓力傳感器，對履帶式行走機構下履帶中心線橫截面內0.35 m深度土壤內在履帶長度方向上的垂直及水平應力分布規(guī)律進行研究；同時改變履帶張緊力的大小，研究履帶張緊力大小對應力分布均勻性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗車輛及地點

試驗所用車輛為Class Lexion 770型自走半履帶半輪式聯(lián)合收獲機，車輛前端為履帶，后端為輪胎。履帶式行走機構如圖1所示，分別由橡膠履帶、驅動輪、導向輪和位于履帶中間位置的2個支重輪組成。試驗時車輛為空載，為方便測試卸去車輛前部的割臺裝置。試驗時間為2018年6月，地點位于奧胡斯大學Foulum研究中心的試驗田（56°30'N，9°34'E）。試驗地區(qū)年平均降水量為626 mm，年平均氣溫為7.3 ℃。土壤質地為砂壤土，相關物化參數(shù)如表1所示。

圖1 履帶式行走機構結構示意圖

表1 土壤相關物化參數(shù)

1.2 土壤應力測試

土壤應力測試采用側斷面水平鉆孔埋設壓力傳感器的方法[12]。該方法對原狀土壤的擾動量極小，能夠最大程度的減小由于對傳感器上方土壤擾動而產生的測量誤差[21-26]。壓力傳感器選用Lamandé 等[27]設計的變直徑圓柱型壓力傳感器，該傳感器可通過改變測力面的放置方向測試土壤內不同方向的應力；傳感器下部的契型滑塊可調節(jié)傳感器直徑大小以保證傳感器測力面與土壤充分接觸，最大程度的減小由于傳感器測力面和土壤接觸不完全所造成的測量誤差[28]。壓力傳感器的測量范圍為0～100 kPa，輸出電壓為0～5 V，工作溫度為-20～80 ℃，過載能力為最大測量范圍的150%，測量重復性誤差為最大測量范圍的±0.02%。

不同于耕作層土壤，犁底層土壤一旦被壓實，無法通過傳統(tǒng)的耕作及作物輪作等方式進行緩解，其自然恢復時間長達幾十年[2]。隨著犁底層土壤不斷被壓實，土壤的通氣性及透水性下降，對作物的生長造成嚴重影響。因此在實際生產中我們更加關心犁底層土壤的壓實情況。由于試驗田主要種植作物為小麥，耕作層深度在0.25～0.3 m之間，因此試驗中選取距離地表0.35 m深度土壤進行應力測試。試驗共在3個相距約30 m的應力測試點進行，每個應力測試點在0.35 m深度土壤內共埋設4個傳感器，其中2個傳感器測力面朝上平行于地表放置，用于測試土壤內的垂直應力；另外2個傳感器測力面朝車輛行駛方向水平放置，用于測試土壤內的水平應力；在地表放置激光測位傳感器，用于測試履帶式行走機構行駛過程中各負重輪的實時位置。具體的壓力傳感器結構、傳感器放置方法及應力測試過程見文獻[12]。試驗時，車輛以3 km/h的恒定速度從傳感器上方通過，并保證履帶中心線在2個傳感器的中間位置。每個應力測試點共重復3次測試。

2 結果與分析

2.1 垂直及水平應力分布規(guī)律

由于3組測試所測得的應力分布規(guī)律相似，因此選取其中一個應力測試點的結果進行分析。所測得履帶式行走機構壓實作用下0.35 m深度土壤內的垂直及水平應力沿履帶長度方向的分布曲線如圖2所示。

注：P1、P2和P3為垂直應力分布曲線的峰值點，kPa；Q1、Q2、Q3和Q4為水平應力分布曲線的峰值點，kPa；A和B為水平應力分布曲線的極小值點，kPa。Note: P1, P2 and P3 are peaks of vertical stress distribution curve, kPa; Q1, Q2, Q3 and Q4 are peaks of horizontal stress distribution curve, kPa; A and B are minimum value of horizontal stress distribution curve, kPa.

從圖2a可以看到，履帶式行走機構壓實作用下土壤內的垂直應力分布極不均勻，在履帶長度方向上共呈現(xiàn)3個應力峰值，分別在驅動輪、導向輪及兩個支重輪之間（P1、P3及P2）。然而在Lamandé等[11]對履帶行走機構與土壤接觸面內垂直應力的測試中，各支重輪下方均呈現(xiàn)一個應力峰值。分析圖2a中僅在兩個支重輪之間呈現(xiàn)一個應力峰值的原因可能為：應力從土壤表面?zhèn)鬟f至0.35 m深度土壤后有一定的衰減；支重輪半徑較小，且兩支重輪間距較小，其下方的應力發(fā)生相互干涉，而Lamandé等[11]所采用的履帶式行走機構的支重輪間距較大。另外，Lamandé等[11]所測得履帶與土壤接觸面的垂直應力峰值在各支重輪的軸線處，但圖2a中的垂直應力峰值位于輪軸線的后（右）方約0.15 m處，這是由于應力需要一定的時間從土壤表面?zhèn)鬟f到0.35 m深度土壤內。

從圖2b可以看到，履帶行走機構壓實作用下土壤內的水平應力在驅動輪及導向輪軸線的前、后方各呈現(xiàn)一個應力峰值（Q1、Q2及Q3、Q4）。驅動輪后方的應力與前支重輪前方的應力發(fā)生干涉，僅呈現(xiàn)一個應力峰值（Q2）；后支重輪后方的應力與導向輪前方的應力發(fā)生干涉，僅呈現(xiàn)一個應力峰值（Q3）。同樣，由于應力傳遞過程中的衰減及前、后支重輪的間距過小，兩個支重輪之間無應力峰值。各支重輪前方的應力峰值是由于支重輪對土壤的推土作用形成；而后方的應力峰值是由于支重輪對土壤的剪切作用形成。

另外，由于土壤內的水平應力是由履帶與土壤接觸面的垂直載荷及剪向載荷共同作用引起的。因此當各輪軸線正好位于傳感器測力點上方時，由接觸面垂直載荷引起的土壤內的水平應力值應為0。此時土壤內的水平應力達到最小值，僅由接觸面的剪切載荷引起。由此可以推斷，支重輪下方的水平應力極小值點（A、B）應該位于支重輪的軸線處。然而，圖2b中驅動輪及導向輪下方的水平應力極小值點A、B均位于輪軸線的后方，這同樣是由于應力需要一定的時間從土壤表面?zhèn)鬟f到0.35 m深度土壤內。

以上結果表明，履帶式行走機構壓實作用下土壤內在履帶長度方向上的垂直及水平應力分布極不均勻，極大的降低了履帶式行走機構緩解對土壤壓實的能力以及車輛的軟地通過性能。由于垂直及水平應力在履帶長度方向均呈現(xiàn)出若干個明顯的應力峰值，履帶式行走機構的行駛過程可以看作對土壤連續(xù)的碾壓。已有研究表明[29-32]，土壤的壓實程度隨著被碾壓次數(shù)的增多而增大。因此提高履帶式行走機構下應力分布的均勻性對于降低履帶車輛對土壤的壓實風險以及提高履帶車輛在軟土地面的通過性至關重要。

2.2 應力峰值分析

測試履帶式行走機構下各垂直和水平應力峰值、平均垂直和水平應力（履帶長度方向上的應力平均值）以及平均最大垂直和水平應力（履帶下各應力峰值的平均值），3組試驗的平均值如表2所示。

從表2中可以看到，履帶式行走機構下的垂直應力峰值大小各不相同，最大垂直應力出現(xiàn)在履帶后端的導向輪處（P3），最小垂直應力出現(xiàn)在履帶前端的驅動輪處（P1）。這說明車輛行駛過程中履帶后端的接地壓力比前端大，其重心向履帶后端發(fā)生了偏移。這種情況一般出現(xiàn)在履帶車輛牽引作業(yè)時[10]。對于本文所使用的半履帶半輪胎式聯(lián)合收獲機，由于履帶式行走機構在車輛前端，提供了大部分的驅動力，這與履帶車輛牽引作業(yè)時的情況類似。另外，在試驗過程中卸除了聯(lián)合收獲機前部的割臺裝置，這也導致了車輛重心的向后偏移。履帶式行走機構下的水平應力峰值大小也各不相同。其中，驅動輪與前支重輪之間以及后支重輪與導向輪之間的應力峰值（Q2及Q3）要明顯的大于驅動輪前方的應力峰值（Q1）及導向輪后方的應力峰值（Q4）。這是由于應力峰值（Q2）是驅動輪后方的應力峰值及前支重輪前方應力峰值的疊加，而應力峰值（Q3）是后支重輪后方的應力峰值與導向輪前方應力峰值的疊加。另外，后支重輪與導向輪之間的應力峰值（Q3）要大于驅動輪與前支重輪之間的應力峰值（Q2），原因同樣是由于車輛重心的向后偏移，造成履帶后端的接地壓力要大于前端。

表2 履帶式行走機構下應力峰值、平均應力及平均最大應力測試值

注：平均最大應力表示各應力峰值點的平均應力，kPa；平均應力表示應力在履帶長度方向上的平均值；括號中的值表示應力峰值標準差。

Note: mean maximum stress is the mean value of each stress peak, kPa; mean stress is the mean value of stress along the length of track; Values in brackets indicate standard deviation of peak stress.

從表2中還可以看到，最大垂直應力（51.7 kPa）約為平均垂直應力（17.1 kPa）的3.0倍。平均最大垂直應力（42.5 kPa）約為平均垂直應力（17.1 kPa）的2.5倍。這與Kelle等[10]及Lamandé等[11]的測試結果相近。另外，最大水平應力（Q3）（7.2 kPa）約為平均水平應力（3.3 kPa）的2.2倍。平均最大水平應力（5.1 kPa）約為平均水平應力（3.3 kPa）的1.5倍。這說明由于履帶下應力分布的不均勻，最大應力和平均最大應力均遠大于平均應力。造成履帶下的最大垂直及水平應力并未有效的減小。

以上結果表明，由于聯(lián)合收獲機作業(yè)過程中重心的向后偏移以及履帶式行走機構各負重輪下應力的相互干涉，造成各負重輪下的垂直及水平應力峰值大小不同，加劇了應力分布的不均勻性。因此，保持履帶車輛在行駛過程中重心的平衡以及合理布置各負重輪在履帶長度方向上的分布，是提高履帶式行走機構壓實作用下土壤內應力分布均勻性的重要因素。

2.3 履帶張緊力大小對應力分布均勻性的影響

采用控制變量法，改變履帶張緊力的大小，對不同履帶張緊力條件下的垂直及水平應力分布進行測試，研究其影響。履帶初始張緊力為1.8×104kPa，通過液壓調節(jié)裝置分別將張緊力調節(jié)至1.7×104和1.6×104kPa。每個張緊力條件下進行3組測試。為保證在每個張緊力條件下測試時土壤的初始狀態(tài)一致，采取每組測試間隔30 min進行，目的是給予土壤充足的回彈時間。

所測得不同履帶張緊力條件下的垂直及水平應力的分布曲線如圖3所示。選取履帶行走機構作用下土壤內的最大應力（各應力峰值的最大值）以及平均最大應力（各應力峰值的平均值）作為表征應力分布均勻性的指標。不同履帶張緊力條件下所測得土壤內最大應力及平均最大應力如表3所示。

圖3 不同履帶張緊力下的垂直及水平應力分布

表3 不同履帶張緊力條件下土壤內的最大應力及平均最大應力測試值

注：最大應力表示履帶下各應力峰值的最大值，kPa；平均最大應力表示履帶下各應力峰值的平均值，kPa；<0.05表示最大應力及平均最大應力隨履帶張緊力的減小變化顯著。

Note: Maximum stress means the maximum value of each stress peak, kPa; mean maximum stress means the mean value of each stress peak, kPa;<0.05 means significant difference between track tension and measured stress.

從圖3可以看到，不同履帶張緊力條件下所測得的垂直及水平應力分布曲線形狀類似，履帶式行走機構各負重輪下的應力峰值分布規(guī)律相同。由表3可知，履帶式行走機構壓實作用下土壤內的最大垂直應力及平均最大垂直應力均隨著履帶張緊力的減小而顯著減?。?0.05）。履帶張緊力由1.8×104kPa減小至1.6×104kPa時，最大垂直應力減小了約37.3%；平均最大垂直應力減小了約26.4%。研究結果表明，減小履帶的張緊力能夠顯著提高履帶式行走機構下垂直應力分布的均勻性。這是由于履帶是一個柔性體，其張緊力的減小使各負重輪與履帶的接觸面積增大，使負重輪下的應力分布更加均勻，這與通過降低輪胎氣壓增加與土壤接觸面積，從而減小輪胎下土壤壓實應力的方法類似[33-38]。另外，履帶式行走機構壓實作用下土壤內的最大水平應力及平均最大水平應力也隨履帶張緊力的減小有減小的趨勢，但并不顯著（>0.05）。履帶張緊力由1.8×104kPa減小至1.6×104kPa時，最大水平應力及平均最大水平應力分別減小約21.7%及20.4%，小于垂直應力的減小量。履帶張緊力的減小雖然使履帶與土壤的接觸面積增大，減小了土壤內的最大水平應力，但同時也造成了履帶與土壤接觸面剪切作用的增大，這在一定程度上增加了土壤內的水平應力。因此最大水平應力的減小并不顯著。

以上結果表明，適當?shù)臏p小履帶張緊力能夠在一定程度上提高履帶式行走機構下垂直及水平應力分布的均勻性。從而降低對土壤的壓實風險，提高履帶車輛在軟土地面的通過性能。但履帶張緊力過小會造成履帶松弛，容易出現(xiàn)脫帶、爬齒等現(xiàn)象，造成履帶失效，影響車輛行駛的平順性[39]。因此通過減小履帶張緊力的方法來提高應力分布的均勻性有一定的局限性。此外，負重輪沿履帶長度方向的布置方式（如負重輪數(shù)量、間距等）及負重輪的直徑大小，都會影響履帶與地面的接觸情況，進而影響履帶式行走機構下應力的分布。因此，如何通過對履帶式行走機構結構的優(yōu)化來提高履帶下應力分布的均勻性，是今后需要著重研究的問題。

3 結 論

1）履帶式行走機構壓實作用下土壤內的垂直及水平應力沿履帶長度方向的分布極不均勻。垂直應力在各負重輪的軸線處呈現(xiàn)一個應力峰值；水平應力在各負重輪軸線的前、后方各呈現(xiàn)一個應力峰值，且最小應力在軸線處。對履帶式行走機構下應力分布的研究為履帶車輛對土壤壓實機理的研究奠定了理論基礎。

2）由于履帶車輛重心向后的偏移以及各負重輪下應力的干涉，造成履帶式行走機構各負重輪下的應力峰值大小不同。最大垂直應力出現(xiàn)在履帶后端的導向輪處，最大水平應力出現(xiàn)在后支重輪與導向輪之間。保持履帶車輛行駛過程中重心平衡以及合理布置各負重輪在履帶長度方向上的分布是提高履帶式行走機構下應力分布均勻性，以減輕履帶車輛對土壤壓實的關鍵因素。

3）適當減小履帶的張緊力能夠在一定程度提高履帶式行走機構下垂直及水平應力分布的均勻性，當履帶張緊力由1.8×104 kPa減小至1.6×104 kPa時，履帶下的最大垂直及水平應力分別減小了約37.3%和21.7%；平均最大垂直及水平應力分別減小了約26.4%和20.4%，水平應力的減小量小于垂直應力。

緩解履帶車輛對土壤的壓實，提高車輛在軟地的通過性。

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Distribution uniformity of soil stress under compaction of tracked undercarriage

Ding zhao1, Li Yaoming1, Ren Lidong2, Tang Zhong1

(1.,,,212013,; 2.,,,9000,)

Tracked undercarriage is considered as a technical solution to reduce the soil compaction as compared to the tire due to its large contact area between track and soil. However, the interaction between track and soil is complex, resulting in uneven distributed stress at track/soil interface. Uneven distributed stress may reduce the ability that track decreases the soil compaction and will also lead to the increases of track sinkage depth, which may reduce the vehicle's traffic-ability. Therefore, we can better understanding of the soil compaction process with the help of investigating the distribution of soil stress beneath the tracked undercarriage. The objectives of this study were to estimate the distribution of soil vertical and horizontal stresses under the tracked undercarriage in the track length direction, and to investigate the effect of track tensions on the distribution of soil stress. The test was conducted on the sandy loam soil and combine harvester equipped with rubber tracks was used in the test. The rubber tracked undercarriage system is comprised of a front wheel and a rear wheel with two support wheels. During measurement, the harvester was unloaded and without its header. The soil stress was measured by embedding the pressure sensors under the centerline of the track at depth of 0.35m. In total four pressure sensors were installed: two sensors for vertical stress, and two sensors for horizontal stress (piston facing the vehicle’s driving direction). A laser position sensor fixed on the ground was employed to track the positions of the axle of track wheels. Three repeated measurements were performed with different track tensions (i.e. 1.6×104, 1.7×104, and 1.8×104kPa) at same traffic speed. The results showed that the measured vertical stress presented three peak points along the track length, with two peaks beneath each axle of track drive wheel and guide wheel, and one peak between two support wheels. The horizontal stress presented two peaks before and after each wheel axle, with the minimum stress on the axle. Moreover, the magnitude of soil stress beneath each of track wheel were different, with the largest vertical stress beneath the guide wheel, and the largest horizontal stress between guide wheel and rear support wheel. The maximum stress and mean maximum stress under the track were decreased with the decreasing of track tension, when the track tension was reduced from 1.8 × 104 kPa to 1.6 × 104 kPa, the maximum vertical and horizontal stresses were reduced by 37.3% and 21.7% respectively, and the mean maximum vertical and horizontal stresses were reduced by 26.4% and 20.4% respectively, which indicated that decreasing the track tension could improve the uniformity of the soil stress. However, too small track tension will lead to relaxation of track, resulting in track failure and affecting the ride comfort of the vehicle. Therefore, it has limitations in improving the uniformity of stress by reducing track tension. Some other methods, such as optimizing the configuration of track wheels along the track length, may also improve the uniformity of the soil stress under the tracked undercarriage. More investigation about the effect of track wheel configuration on the soil stress distribution is needed in the future work. This study can provide preliminary guidance on optimizing the structure of tracked undercarriage to improve the uniformity of soil stress.

agricultural machinery; stress; undercarriage; distribution uniformity; track; soil compaction

丁肇，李耀明，任利東，等. 履帶式行走機構壓實作用下土壤應力分布均勻性分析[J]. 農業(yè)工程學報，2020，36(9)：52-58.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.006 http://www.tcsae.org

Ding zhao, Li Yaoming, Ren Lidong, et al. Distribution uniformity of soil stress under compaction of tracked undercarriage[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(9): 52-58. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.006 http://www.tcsae.org

2019-12-01

2019-04-23

國家重點研發(fā)項目（2016YFD0702004）；江蘇省自然科學基金面上項目（BK20170553）；江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃項目（KYLX15_1047）；江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程（三期）資助項目

丁肇，博士生，研究方向：農田土壤壓實及耕作。Email：dingzhao0806@foxmail.com

李耀明，博士，博士生導師，主要從事農業(yè)裝備關鍵技術的基礎理論及產品的研發(fā)工作。Email：ymli@ujs.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.006

S225.3；S219.032.3

A

1002-6819(2020)-09-0052-07