剛性機(jī)架輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑計算與影響因素

楊宏軍 朱 毅 王 靜 李植林 胡啟晨

(陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司，陜西 西安 710032)

·機(jī)械與設(shè)備·

剛性機(jī)架輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑計算與影響因素

楊宏軍 朱 毅 王 靜 李植林 胡啟晨

(陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司，陜西 西安 710032)

從剛性機(jī)架輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑的定義及計算出發(fā)，分析了影響輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑的因素，并總結(jié)了最小轉(zhuǎn)彎半徑與最小轉(zhuǎn)彎直徑的關(guān)系，有利于剛性機(jī)架輪胎壓路機(jī)總體設(shè)計。

輪胎壓路機(jī)，最小轉(zhuǎn)彎半徑，轉(zhuǎn)向角度

輪胎壓路機(jī)的最小轉(zhuǎn)彎半徑，在輪胎壓路機(jī)總體設(shè)計上是一項關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)，通過對輪胎壓路機(jī)(剛性機(jī)架)最小轉(zhuǎn)彎半徑的計算，分析影響輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑的因素及輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑對輪胎壓路機(jī)在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(軸距，碾壓寬度、重心等)上內(nèi)在聯(lián)系，以便于設(shè)計出更加合理的輪胎壓路機(jī)。

1 輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑定義與引出

1.1 輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑定義

輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑是指該機(jī)以最大轉(zhuǎn)向角度轉(zhuǎn)彎時，輪胎的壓痕外緣到回轉(zhuǎn)中心的距離。

1.2 最小轉(zhuǎn)彎半徑的引出

當(dāng)前輪胎壓路機(jī)大多采用剛性機(jī)架前輪整輪轉(zhuǎn)向型式，這樣對于輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑就會產(chǎn)生兩種方式(壓痕)即轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)彎半徑和固定輪轉(zhuǎn)彎半徑見圖1。

轉(zhuǎn)彎中心O點到壓輪(壓痕)的外徑，即為剛性機(jī)架輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑，這時出現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)彎半徑Rm1和Rm2，輪胎壓路機(jī)總體設(shè)計時應(yīng)以轉(zhuǎn)彎半徑較大的值作為設(shè)計該機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑的依據(jù)，一般對輪胎壓路機(jī)(剛性機(jī)架)講固定輪半徑Rm2不考慮，根據(jù)定義以最大前輪轉(zhuǎn)向角度θ得到的最小轉(zhuǎn)彎半徑為Rm1。

2 剛性機(jī)架輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑的計算

最小轉(zhuǎn)彎半徑、輪距等屬于機(jī)器的重要參數(shù)，故在設(shè)計輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑時見式(1)：

(1)

其中，R1為轉(zhuǎn)向輪中心轉(zhuǎn)彎半徑；L為轉(zhuǎn)向輪與固定輪之間的軸距；θ為轉(zhuǎn)向角。

Rm1=R1+1/2×b1。

其中，Rm1為轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)彎半徑；b1為轉(zhuǎn)向輪組輪距。即Rm1作為輪胎的最小轉(zhuǎn)彎半徑。

3 影響最小轉(zhuǎn)彎半徑因素

從圖1可以看出輪胎壓路機(jī)的最小轉(zhuǎn)彎半徑與輪胎的軸距、轉(zhuǎn)向角度及壓輪寬度(壓痕)有關(guān)系。為此，從以下幾個方面進(jìn)行分析以獲得最小的轉(zhuǎn)彎半徑。

3.1 關(guān)于輪胎壓路機(jī)的軸距

從計算式(1)可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)向角一定時，軸距越長輪胎的轉(zhuǎn)彎半徑越大，軸距越短輪胎壓路機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑就越小。所以軸距問題是輪胎壓路機(jī)在總體布置時必須考慮的一個因素，也是輪胎壓路機(jī)噸位已定時確定該機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑要考慮的核心因素。

3.2 轉(zhuǎn)向角度

輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向角度根據(jù)實際經(jīng)驗得到以下數(shù)據(jù)：一般控制在30°～40°范圍之間。大于或小于這個轉(zhuǎn)向角度范圍通常會出現(xiàn)影響輪胎壓路機(jī)工作效果的問題(推移和壅包)。

1)當(dāng)輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向角過大即超過40°的情況下，對輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向輪在工作碾壓時會產(chǎn)生推料或壅包現(xiàn)象，這直接影響輪胎壓路機(jī)的工作效果，同時轉(zhuǎn)向角度與工作碾壓速度也有一定關(guān)系，即使在合適的轉(zhuǎn)彎角度，壓路機(jī)彎道碾壓時速度要適當(dāng)降低，否則，會產(chǎn)生階段性的滑移，影響輪胎壓路機(jī)的工作質(zhì)量。

2)轉(zhuǎn)向角過小即輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向角小于30°情況下，在同等軸距下，使得輪胎壓路機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑較大，不利于彎道碾壓。

3)軸距與轉(zhuǎn)向角度及最小轉(zhuǎn)彎半徑的關(guān)系。

下面為當(dāng)軸距一定時，轉(zhuǎn)向角度分別為40°(見圖2)，35°(見圖3)，30°(如圖4所示)所得到的幾種不同轉(zhuǎn)彎半徑。

從圖2～圖4可以看出一個趨勢，當(dāng)軸距一定時轉(zhuǎn)向角度大轉(zhuǎn)彎半徑小，轉(zhuǎn)向角度小轉(zhuǎn)彎半徑就越大。

所以在總體設(shè)計時，當(dāng)軸距一定的情況下選擇合適的轉(zhuǎn)向角度，對輪胎壓路機(jī)工作尤為重要。

3.3 輪胎壓痕寬度

根據(jù)GB/T 2980—2009工程機(jī)械輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，輪胎壓路機(jī)的輪胎由于規(guī)格型號不同，從而導(dǎo)致輪胎壓痕大小不同，一般輪胎壓路機(jī)選擇的輪胎為C-1型光面輪胎。在此型號下，輪胎又分為寬基輪胎和窄基輪胎，這樣必然導(dǎo)致輪胎壓痕寬度的變化，這也是對輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑影響的一個因素。所以，在設(shè)計輪胎壓路機(jī)時，通常選擇窄基輪胎的最小轉(zhuǎn)彎半徑要比使用寬基輪胎的半徑小。

4 輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑與最小轉(zhuǎn)彎直徑關(guān)系

在JB/T 10473—2005輪胎壓路機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中，對輪胎壓路機(jī)的最小轉(zhuǎn)彎直徑進(jìn)行了規(guī)定，對于不同噸位的壓路機(jī)進(jìn)行了最小轉(zhuǎn)彎直徑限制，見表1。

表1 輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎直徑限制表

輪胎壓路機(jī)設(shè)計時企業(yè)多考慮控制壓路機(jī)的最小轉(zhuǎn)彎半徑，而實測中是將轉(zhuǎn)向角度轉(zhuǎn)到最大并保持不變，以最低檔速在試驗場地形成一個圓形封閉軌跡后，每隔120°測量最大直徑，取其平均值，這樣就將設(shè)計中的最小轉(zhuǎn)彎半徑換算為輪胎壓路機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小轉(zhuǎn)彎直徑值即可。

5 輪胎壓路機(jī)總體設(shè)計布置與轉(zhuǎn)彎半徑的內(nèi)在聯(lián)系

在總體設(shè)計時機(jī)器的布置上考慮較多，在噸位一定的情況下和轉(zhuǎn)向角度在規(guī)定的范圍內(nèi)，軸距越大配重布置較為方便且重心較低整機(jī)穩(wěn)定性好，轉(zhuǎn)彎半徑較大；軸距越短重心高，轉(zhuǎn)彎半徑??；對于壓輪寬度及壓輪數(shù)量的配置也是不一樣(有前四后五、前四后四、前五后六等)導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎半徑的變化等，所以在輪胎壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計應(yīng)滿足JB/T 10473—2005輪胎壓路機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求。

從上面論述可以看出，輪胎壓路機(jī)(剛性機(jī)架)最小轉(zhuǎn)彎半徑在輪胎壓路機(jī)設(shè)計中是要考慮的重要指標(biāo)，而它在壓路機(jī)設(shè)計上又受到諸多因素的關(guān)聯(lián)，關(guān)系到輪胎壓路機(jī)的軸距、輪距寬度、轉(zhuǎn)向角度等甚至影響到壓路機(jī)的碾壓性能，所以在設(shè)計輪胎壓路機(jī)時弄清最小轉(zhuǎn)彎半徑的計算與影響因素，統(tǒng)盤考慮問題以得到最佳的產(chǎn)品設(shè)計效果。

[1] 吳永平,姚懷新.工程機(jī)械設(shè)計[M].北京:人民交通出版社,2008.

[2] 王風(fēng)喜,王蘇光.壓路機(jī)原理與維修[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

[3] JB/T 10473—2005,輪胎壓路機(jī)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] 程建輝.工程機(jī)械總體設(shè)計與工裝設(shè)計[M].北京:國防工業(yè)出版社,2012.

On calculation of minimal turning radius for rigid rack road roller and its influential factors

Yang Hongjun Zhu Yi Wang Jing Li Zhilin Hu Qichen

(ShannxiConstructionMechanizedCo.,Ltd,Xi’an710032,China)

From the definition of the minimal turning radius for rigid rack road roller and its design and calculation, the paper analyzes the factors which affect the minimal turning radius for rigid rack road roller and sums up the relationship between the minimal turning radius and minimal turning diameter, so as to enhance the whole design for the rigid rack road roller.

road roller, minimal turning radius, turning angle

1009-6825(2017)21-0227-03

2017-05-16

楊宏軍(1970- )，男，高級工程師

TU661

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