歐陽長(zhǎng)永 葛新章 張帥 梁祎晨 周澤林

摘要：履帶車輛在較為松軟土地上行駛時(shí)，會(huì)出現(xiàn)低速側(cè)滑移，高速側(cè)滑轉(zhuǎn)，導(dǎo)致履帶塊與地面之間的實(shí)際速度和軌道的卷繞速度不一樣?；坡屎突坡适橇炕屏康闹笜?biāo)，但目前還沒有滑移率的在線監(jiān)測(cè)方法。

Abstract： When the tracked vehicle runs on the relatively soft land， it will have low speed sideslip and high speed sideslip， which will lead to the difference between the actual speed of the tracked block and the ground and the winding speed of the track. Slip rate and slip rate are indicators to quantify slip amount， but there is no online monitoring method for slip rate at present.

關(guān)鍵詞：履帶車輛;滑轉(zhuǎn);滑移

Key words： track-laying vehicle;trackslip;slippage

中圖分類號(hào)：TJ81? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）11-0077-03

0? 引言

軍用履帶車輛設(shè)計(jì)的最終目的，就是要對(duì)車輛的總體性能和各分系統(tǒng)性能進(jìn)行系統(tǒng)分析、建模和優(yōu)化，獲取最優(yōu)的綜合性能：一方面，要以作戰(zhàn)效能為目標(biāo)，對(duì)火力及火力機(jī)動(dòng)性能、機(jī)動(dòng)性能、防護(hù)性能、電子信息性能及使用維修性能等進(jìn)行系統(tǒng)論證和優(yōu)化;另一方面，在保證各性能的同時(shí)，盡量減小車輛和各分系統(tǒng)的體積、質(zhì)量和成本。

1? 滑轉(zhuǎn)滑移場(chǎng)特征分析

1.1 動(dòng)力裝置要求

由于軍用履帶車輛的特殊性，在測(cè)試過程中對(duì)動(dòng)力裝置也提出了如下要求：①在適應(yīng)外界條件方面，應(yīng)滿足環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、環(huán)境空氣含塵量、天氣條件等的要求。②一般要求，包括體積小重量輕、對(duì)維護(hù)保養(yǎng)的部件有良好的接近性、維護(hù)和更換部件簡(jiǎn)便。③動(dòng)力裝置應(yīng)具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性和機(jī)油經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)力裝置還應(yīng)有使用多種燃油的可能性。④動(dòng)力裝置的可靠性、技術(shù)保養(yǎng)的周期性和持續(xù)期應(yīng)符合軍用履帶車輛的一般要求。動(dòng)力裝置的組成部件，在動(dòng)力裝置的保險(xiǎn)期內(nèi)，應(yīng)該保有其工作能力不得少于500h，而在車上的工作壽命，在大修前、不經(jīng)中間拆裝，應(yīng)不少于1000h。為檢查動(dòng)力裝置的狀況和確定故障，各主要系統(tǒng)和部件應(yīng)配備有診斷用的傳感器，并將各傳感器的指示輸出到專門的診斷裝置中去。⑤為了防火，在動(dòng)力裝置中，應(yīng)防止油料落入高溫區(qū)，并應(yīng)消除它們揮發(fā)的油蒸氣。⑥當(dāng)氣溫低到25°C的情況下，動(dòng)力裝置可進(jìn)行加載的準(zhǔn)備時(shí)間應(yīng)不超過3min，而當(dāng)氣溫低到-40°C的情況下，其準(zhǔn)備時(shí)間應(yīng)不超過15min（對(duì)于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)）和3min（對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)）。⑦當(dāng)設(shè)計(jì)動(dòng)力裝置和動(dòng)力傳動(dòng)艙時(shí)，必需考慮有關(guān)提高軍用履帶車輛生存力的要求：降低熱輻射、燃油隔艙化、部件的布置要考慮加強(qiáng)薄弱區(qū)和相互屏蔽、兩套機(jī)構(gòu)，兩套系統(tǒng)、提高部件的抗沖擊性。

對(duì)動(dòng)力裝置的上述各項(xiàng)要求，隨具體的軍用車輛的要求予以增減。

1.2 履帶車輛動(dòng)力傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

履帶車輛動(dòng)力結(jié)構(gòu)基本布置如圖1所示，履帶車輛動(dòng)力傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

1.3 特性分析

履帶車輛直駛過程中，用Vq表示牽連速度，用Vx表示其相對(duì)速度，用Vj表示其絕對(duì)速度，則Vq、Vx、Vj的矢量關(guān)系為：

Vj=Vq+Vx? ? （1）

履帶上各點(diǎn)的速度示意圖見圖3，當(dāng)Vj和Vx存在一個(gè)角度a，則該點(diǎn)絕對(duì)速度的絕對(duì)值為：

Vj=（2）

對(duì)履帶上支段，Vq和Vx的夾角a=0°，式（2）變?yōu)椋?/p>

Vj=Vq+Vx（3）

對(duì)履帶接地段，u，和v，的夾角a=180°，式（2）變?yōu)椋?/p>

Vj=Vq-Vx（4）

履帶和地面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相互作用都發(fā)生在履帶直接和地面接觸的這部分，由此可以將Vq和Vx直接存在的關(guān)系分為三種情況。

1.3.1 理論行駛狀態(tài)

當(dāng)Vq=Vx時(shí)，Vj=0

1.3.2 滑轉(zhuǎn)狀態(tài)

當(dāng)Vq<Vx時(shí)，Vj=Vq-Vx<0

當(dāng)坦克在自身動(dòng)力的作用下正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)在接地段區(qū)域發(fā)生部分打滑運(yùn)動(dòng)。特殊地，當(dāng)Vj=-Vx時(shí)，此時(shí)車體保持相對(duì)靜止不動(dòng)，履帶相對(duì)于車體空轉(zhuǎn)。

1.3.3 滑移狀態(tài)

當(dāng)Vq>Vx時(shí)，由式（4）知：Vj=Vq-Vx>0

特殊地，當(dāng)Vx=0，Vq>0時(shí)，由式（4）知：Vj=Vq>0

此時(shí)履帶和車體隨坦克以速度Vq一起運(yùn)動(dòng)。

上述三種情況中，通常使用滑轉(zhuǎn)系數(shù)來度量滑轉(zhuǎn)和滑移程度的大小，以σ表示。

σ=? ?（5）

由式（5）可知，在一定滑轉(zhuǎn)系數(shù)下，坦克實(shí)際行駛速度為：

V=Vq=（1-σ）Vx（6）

對(duì)應(yīng)前面討論的Vx、Vq的三種關(guān)系，滑轉(zhuǎn)系數(shù)σ和坦克實(shí)際行駛速度V之間也有三種相互關(guān)系。

①當(dāng)σ=0，即V=Vq=Vx，此時(shí)坦克行駛速度與理論行駛車速相同（理論狀態(tài)）。

②當(dāng)0<σ≤即V=Vq<Vx，為滑轉(zhuǎn)狀態(tài)。特別是在流沙地帶、冰雪路面等特殊情況下，可能會(huì)因?yàn)榛D(zhuǎn)系數(shù)較大而使得坦克行駛速度有較大損失。在坦克和裝甲車輛的戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)役運(yùn)用過程中必須充分注意到這種現(xiàn)象的影響。

③當(dāng)σ<0，即V=Vq>Vx，為滑移狀態(tài)。此時(shí)履帶被完全制動(dòng)，坦克緊急制動(dòng)時(shí)便可能出現(xiàn)這種情況。尤其在冰凍地等附著力較小的光滑地面上更易出現(xiàn)這種情況。坦克完全滑移時(shí)，可能會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)向而造成橫滑，不易控制，易出危險(xiǎn)。

綜上所述，滑轉(zhuǎn)系數(shù)的不同取值范圍可以描述履帶的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)滑轉(zhuǎn)系數(shù)絕對(duì)值的大小也可以度量滑轉(zhuǎn)或滑移程度的大小。

2? 滑轉(zhuǎn)滑移場(chǎng)多點(diǎn)同步測(cè)試方法分析

2.1 測(cè)試方法

在測(cè)試車輛后方用牽引繩連接一輛質(zhì)量足夠大的輔助測(cè)試車輛，使測(cè)試車輛擁有足夠大的阻力矩，隨后逐漸增加測(cè)試車輛的輸出功率，待到測(cè)試車輛履帶摩擦力與地面附著力相等時(shí)，繼續(xù)增加測(cè)試車輛輸出功率，使測(cè)試車輛發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。此時(shí)利用激光傳感器測(cè)出滑轉(zhuǎn)量，根據(jù)測(cè)量出來的數(shù)據(jù)與實(shí)際參數(shù)相比較，進(jìn)一步得出相關(guān)結(jié)論。

2.2 方案選擇

方案一：在不影響行駛的條件下，將激光傳感器固定在履帶板外邊緣上，在車頭或車尾處設(shè)置反光板，進(jìn)行測(cè)量。

方案二：在測(cè)試履帶板上設(shè)置反光板，將多個(gè)傳感器置于車頭或車尾處進(jìn)行測(cè)量。

結(jié)論：由于將傳感器固定在履帶板上難度較大，測(cè)量時(shí)會(huì)有劇烈抖動(dòng)，而且考慮到人與車之間的安全距離，測(cè)量時(shí)人員實(shí)驗(yàn)人員安全難以保障，所以選擇方案二。根據(jù)均勻法向壓力分布情況，研究理想狀態(tài)下的履帶整體運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)實(shí)生活中，車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，履帶與履帶之間存在間隙，間隙約為5毫米。前面幾塊履帶版所受驅(qū)動(dòng)力較小，但是考慮間隙后，所受驅(qū)動(dòng)力略大于理想狀態(tài)。

2.3 實(shí)驗(yàn)演示

根據(jù)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)某型履帶車輛底盤建模如圖4所示。

根據(jù)該型號(hào)車輛履帶板特點(diǎn)，在一側(cè)履帶板上設(shè)置若干反光板，將多個(gè)傳感器置于車頭或車尾處進(jìn)行測(cè)量，連接示意圖如圖5所示，一切準(zhǔn)備就緒后平穩(wěn)啟動(dòng)車輛（車輛前后位置禁止站人），此時(shí)反光板隨著履帶板運(yùn)動(dòng)，傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸至相連計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集處理。

3? 結(jié)語

①依據(jù)針對(duì)履帶車輛滑轉(zhuǎn)滑移場(chǎng)測(cè)量問題，運(yùn)用車輛基礎(chǔ)理論，區(qū)分滑轉(zhuǎn)滑移場(chǎng)特征分析、滑轉(zhuǎn)滑移場(chǎng)多點(diǎn)同步測(cè)試方法分析，測(cè)試設(shè)備及測(cè)試系統(tǒng)分析，滑轉(zhuǎn)滑移場(chǎng)實(shí)車測(cè)試方案等模塊;②通過理論分析，關(guān)鍵子部件選型等步驟，綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決履帶車輛現(xiàn)實(shí)中遇到的相關(guān)問題;③測(cè)量實(shí)車相關(guān)數(shù)據(jù)，提出實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案，利用soildwork軟件，對(duì)履帶車輛建立模型;④通過激光傳感器測(cè)量結(jié)果，分析履帶車輛滑轉(zhuǎn)滑移性能。

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