单钢轮振动压路机沙漠打滑现象浅析

随着西部开发的深入进行，国家对西部公路建设投资的加大，沙漠适应性压路机的需求日益增加。由于沙土含水量低，内摩擦力小，堆隙密度小，从而附着力小，普通单钢轮振动压路机经常会出现橡胶轮打滑现象，出现该现象的因素较多，数学模型建立比较困难，本文仅结合现阶段认识从以下五个方面对这一现象进行了分析。
一 轮胎的影响：
沙漠打滑往往表现在后退时的后橡胶轮打滑。前进时，由于后橡胶轮是在前钢轮压过的路面上前进，路面的密实度高，从而附着力高，路面通过能力强，相对不易打滑；而在后退时，后橡胶轮是在松软的干沙土上前进，此时，橡胶轮的沉陷较多，通行阻力倍增，附着力成倍降低，从而难以后退。
二 前后车重量分配的影响：
在以往的经验中，设计全液压单钢轮的前后车重量分配时，为了增强压实效果，前钢轮的分配重量约为后橡胶轮分配重量的两倍。而在沙漠中行驶，如果后橡胶轮分配载荷较轻，容易导致胶轮附着力不够，产生滑转。为了增加后橡胶轮的附着力，可以适当增加后轮的分配载荷，从而减小后轮的滑转。
三 滚动半径的影响：
从设计角度来看，求转速或排量公式应为＝（１）
＝×（２）
式中，Ｖ——泵的排量
ｒ——前轮的滚动半径
Ｖ——马达的排量
ｒ——后轮的滚动半径
ｎ１——前轮马达的转速
ｉ——前轮的轮边减速比
ｎ２——后轮马达的转速
ｉ——后轮的减速比
ｎ——泵的转速
在实际设计过程中，如果用ｒ代替ｒ，用ｒ代替ｒ（注：ｒ，ｒ分别代表前轮和后轮的自然状态半径），对于前钢轮，视之为完全钢性，是可以的。而对于后橡胶轮，它存在很大的弹性形变，故而ｒ小于ｒ，这必导致实际的ｎ２增大，ｎ１减小，ｎ１一旦减小，其线速度相应减小，将会出现拥土现象。ｎ２一旦增大，将会导致其实际的滚动线速度Ｖ≥Ｖ（纯滚动线速度），后橡胶轮出现滑移，既而打滑。后轮一打滑，前轮的转速ｎ１→０，后轮ｎ２增大。方程式（２）右边趋于∞，导致左边的ｒ趋于０。而后橡胶轮的滑转率δ＝１－（３），容易看出，当ｒ趋于０时，δ→１００％，完全打滑。
四 前后轮扭矩分配的影响：
如果液压回路给后橡胶轮提供的扭矩太大，相对于前钢轮而言，后橡胶轮超出的扭矩过多，因而易先打滑，后橡胶轮一打滑，导致前钢轮的流量流向后橡胶轮，前钢轮的相应减小，故而不打滑。我们认为前后流量最好独立控制，以便减小后轮的驱动抓矩，进而减小其驱动力，从而降低后轮土层所受的剪应力，抑制胶轮的滑移。
五 附着系数和阻力系数的影响：
在常规设计中，我们选用的橡胶轮的附着系数和阻力系数分别为０．６５和０．１５。设计在一般的公路上施工的压路机，这样取值是可行的，并且也得到了实践的认可。但在沙漠上行驶，由于其特殊性，这样的取值容易低算实际阻力，多算理论的附着力，从而带来对整机系统和爬坡能力计算的影响。针对沙漠铺层厚度的分析，结合沙漠试验的经验，把附着系数值取低一点，阻力系数值取高一点更符合实际。
结论：
提高非公路移动式车辆的附着力，是工程机械设计人员永恒的追求。由于一层弹性沙阻隔了轮胎与硬路面的接触，导致了轮胎附着力的降低，从而打滑。我们可以从以下几方面来改善压路机在沙漠中的通过能力：
从附着力和阻力调整方面：
◆采用大直径、宽基低压光面轮胎或沙漠专用容沙性轮胎。
◆减小前后轮重量分配的差距，设计前后重量均衡。
◆设计整机时，建议把橡胶轮附着系数和阻力系数分别取为０．３２和０．２３。
◆在允许的范围内加大前钢轮直径，钢轮外圈可加薄镶条。 从扭矩调整方面：
◆适当减小后橡胶轮驱动力矩，加大前钢轮驱动力矩。
◆提高轮边减速器的减速比，将有助于提高钢轮驱动力矩。
从减小线速度方面：
◆设计时认真计算滚动半径，并在相应的公式中使用滚动半径来计算。

作者： 徐工研究院　史正文　赵　兵