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1、第38卷第4期太原理工大学学报Vol.38No.42007年7月JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJul.20073文章编号:100729432(2007)0420336203煤矿井下履带车辆转向阻力矩的计算12李春英,王斌(11太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;21煤炭科学研究总院太原研究院太原030006)摘要:应用摩擦理论,根据履带与驱动轮、导向轮、支重轮和托链轮以及履带运动的不均匀性等造成的阻力,推导了履带行走时的内摩擦阻力矩;然后根据路面对履带的运行阻力、
2、不稳定运行时的惯性阻力、转向阻力等,推导了履带转向时的外摩擦阻力矩;得出了一套适用于井下履带车辆转向阻力矩的计算公式。为煤矿井下履带车辆的设计计算提供了理论依据。关键词:履带;转向;扭矩中图分类号:TD401文献标识码:A煤矿井下利用履带行走的设备和车辆(以下简称履带车辆)很多,如采煤机搬运车、掘进机等等。对于履带转向阻力矩的计算,各版本的教材和手册涉及较少,笔者在采煤机搬运车的设计过程中,对有关履带车辆转向阻力矩的设计计算进行了研究。就基本原理来说,这些履带车辆的转向机构是相同的,都是依靠改变两侧驱动轮的转速,使其达到
3、转向的目的,如图1所示。履带转向的方法有三种:′1)外侧履带的速度大于内侧履带的速度,即v2′>v1>0;2)外侧履带的速度大于零,内侧履带的速度等v′1—内侧履带的行走速度;v′2—外侧履带的行走速度;v′—′′在中心O于零,即v2>0,v1=0;T的行走速度;B—两履带的间距;O1,O2—两个履带的中心;3)外侧履带的速度大于零,内侧履带的速度为R—转弯半径;ωT—转向角速度′′图1履带式机械转向运动简图负数,即v2>0,v1<0.无论是利用哪种方法转向,其履带所受的转向1内摩擦阻力矩M1阻力都是一样的,如图2所示。
4、图中Fk、Fk分别为12履带车辆转向时内摩擦阻力矩是指履带内部消左右两侧履带转向时所承受的驱动力,Fk=Fk+1耗的阻力矩,它包括:Fk;Ff、Ff分别为左右两侧履带所承受的阻力,Ff212′1)履带和驱动轮啮合的阻力矩;=Ff+Ff;Fk为机器承受的运行阻力(牵引阻12f′2)驱动轮轴颈摩擦阻力矩;力),机器稳定运行时Fk=0;L为履带接地长度;qμf3)履带绕过驱动轮和导向轮时,履带板铰中的为履带在转向时,其上各点所受土壤的横向反力。摩擦阻力矩(销轴);因为转向时履带边滚边侧滑,所以受力状况比较复′′4)支重轮沿履带
5、的滚动摩擦阻力矩和支重轮杂。下面以v2=0,v1=0,后轮为驱动轮来研究履带轴径的摩擦阻力矩;车辆的转向阻力矩。对履带车辆转向时承受的力矩′5)履带上分支沿托链轮滚动的摩擦阻力矩和有内摩擦阻力矩M1和外摩擦阻力矩M2。当v2=0,′托链轮轴径的摩擦力矩;v1=0时,Fk=0,Ff=0;Fk=Fk,Ff=Ff=FR+11226)履带运动的不均匀性造成的阻力矩。Fw。其中FR为内摩擦阻力;Fw为外摩擦阻力。3收稿日期:2006210216作者简介:李春英(1959-),女,山西太原人,高级工程师,主要从事煤矿采、掘、车辆机械
6、机构的力学研究,(Tel)0351-6014147第4期李春英等:煤矿井下履带车辆转向阻力矩的计算337Wl履带的下分支的重量,W0=,N;Wl为一条履带3的重量,Wl=Wkn,kN;Wk为一块履带板、链轨及连接螺栓组的重量,kN;n为履带板数;d1为支重轮轴颈直径,m;μ3为支重轮与链轨的滚动摩擦系数,q3μ3=;q为滚动摩擦力臂,q=015×10,m;D1为D1支重轮直径,m。1.6履带上分支沿托链轮的滚动摩擦阻力和托链轮轴颈的摩擦阻力′W0(μ1d2+2μ4)FR=.5D2′′Wl式中:W0为一条履带的上分支的重量
7、,W0=,2kN;d2为托链轮轴颈直径,m;μ4为托链轮与链轨q图2转向时履带的受力状态图的滚动摩擦系数,μ4=;q为滚动摩擦力臂,q=D2这些阻力矩的计算如下。3015×10,m;D2为托链轮直径,m。1.1履带运行参数的确定1.7履带运动不均匀性造成的阻力通过实验得出:2βFR=F1tan.W64履带最大牵引力F1max=,22π式中:β为相当于一节履带板的中心角,β=,(°);额定牵引力F1=017F1max,z履带张紧力Fz=015F1.z为当量齿数。式中:W为履带上的机器总重量,kN。1.8内摩擦阻力112履带
8、和驱动轮啮合阻力FR=FR1+FR2+FR3+FR4+FR5+FR6.FR=F1(1-ηn).1.9内摩擦阻力矩1式中:ηn为履带和驱动轮啮合效率,一般ηn=0195。MD1=FR2113驱动轮轴颈摩擦阻力式中:D为驱动轮的节圆直径,m。(F1+3Fz)μ1dFR=.2D2外摩擦阻力矩式中:μ1为轴颈中的摩擦系数;d
