软粘土地面的车辆通用性评价原理与方法

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1、软粘土地面的车辆通过性评价原理与方法农业机械化及其自动化杨海燕指导老师：丁启朔摘要：主要介绍了软粘土地面的车辆通过性评价指标和方法，及其研究意义，国内外研究的现状。关键词：车辆；通过性；原理；方法；ThesoftclaygroundvehiclespasstheappraisalprincipleandthemethodMechanizationofagricultureandautomationYangHaiyanInstructsteacher:DingQishuoAbstract:MainlyintroducedtMechanizationofagriculturean

2、dautomationhesoftclaygroundvehiclespasstheappraisaltargetandthemethod,andresearchsignificance,domesticandforeignresearchpresentsituation.Keyword:Vehicles;Throughnature;Principle;Method;0引言：　我国水田面积大，在耕地中占有很大比例，另外，我国尚有大量的沿海及湖泊、河道、滩涂和沼泽地有待于开发利用，而开发利用这些资源就必须要有在此环境下性能优良的车辆及其它与土壤作用的机具。这些机具的研制、开发都

3、离不开对软粘性的土壤力学性质的深入研究。到目前为止，已进行了大量的旨在提高车辆软粘土地面通过性的研究，可分为两个方面，一是为改进车轮性能而进行的关于车轮参数如几何尺寸、形状、气压、结构等对通过性的影响方面的研究;二是非轮式特种行走机构如履带、步行机构等的研究设计。车辆的用途不同，对通过性的要求也不一样。行驶在城市铺设路面的车辆，对通过性要求并不突出，但对农用车或军用车辆，就要求有良好的通过性，因为这类车辆所行驶的路面条件复杂且较恶劣。如农业车辆在南方软粘土环境中行走时，地面对车辆的应力传递过程相当复杂，此时，车轮会下陷，致使行驶阻力增大，车辆通过性变差[1]。这在很大程度上是

4、由于南方水田中的软粘土，土壤含水率高，附着性能差，道路阻力大，具有流变机理，只有特制轮胎才能符合在这种条件下的通过性要求[2]土壤剪切强度是支配车辆在软粘土壤上通过性最重要的特性，甚至是决定性的因素。因此，所有有关提高通过性的研究都是出于有效利用车辆行走机构下土壤强度而考虑的，即，尽量增加接地面积，以使在车辆在软粘土地面上作业时其单位接地压力不超过其下土壤的承载能力。基于这一思想，便发展了履带车辆。履带的设计思想实际上已经成为软粘土地面上车辆行走机构设计的基本出发点，已经发展了多种行走机构，如特殊履带(橡胶履带，充气履带等)、轮胎(宽断面胎、低压胎、拱型胎等)、金属弹性轮机构

5、等。随着农业机械化发展的加快，解决水田作业机械问题已成为极为迫切的问题，但传统的方法在探讨耕作部件和车辆的行走装置与土壤的相互作用规律时，均将土壤作为弹性、塑性或弹塑性材料，而这些方法不适用于含水率较高的水田土壤[3]1国内外研究动态过去人们认为，只要加大轮胎或履带的接地面积以减轻对地面的单位压力，并加大发动机功率以提高驱动力，车辆就能有良好的通过松软地面的能力。根据这一概念曾设计出三轴十轮的军用越野货车。在第二次世界大战中使用结果表明，在同样的轴荷下，双轮胎的行驶阻力加大，效果不佳。这就引起人们开始系统地研究轮胎、履带等在各种地面上的驱动力、阻力、下陷和滑转及滑移等的变化规

6、律和相互关系，以解决越野车辆设计问题。到目前为止，为适应不同松软地面行驶的需要，国内外学者的研究概括起来主要有两大类：基于轮式车辆行走机构的研究和基于非轮式车辆行走机构的研究[4]。前者主要研究车轮性能参数（如几何尺寸形状、气压及结构等）对车辆通过性的影响；后者主要研究不同车辆行走机构（如履带、步行机构等）对车辆通过性的影响[5]。在关于轮胎性能参数对轮式车辆在松软地面通过性影响研究方面，M.G.Bekker等学者做了大量的研究工作[6-8]出了很多有益的结论。他们所得到的一般性结论是降低轮胎气压、增加轮胎直径有利于通过松软地面。但是从车辆行走机构和沙土相互作用看，降低轮胎气

7、压并没有改进作用方式，只能在一定程度上降低滚动阻力，并不能使通过性得到很大的提高[9]提高轮式车辆通过性的另一个研究方向，就是发展特殊型式的轮胎。这些靠自身很宽的断面来降低接地压力，减少下限和阻力，使轮式车辆的通过性有了很大的提高[10]非轮式车辆行走机构的研究主要有履带式的、步行机构、螺旋式锥式车以及仿生研究等[11]。综上所述，国内外学者在汽车地面相互作用的研究方法归纳起来可分为纯经验方法：典型代表是美国陆军工程部队水道实验站的圆锥指数法（简称WES法）[12]模型试验和因次分析方法；半经验方法。目