牽引式山地果園運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)繩輪摩擦磨損

李善軍，侯劍鋒，萬 強(qiáng),3,5，喬安國，李衛(wèi)民，辛智強(qiáng)，劉 興，張子豪

（1. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，武漢 430070；2. 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（柑橘）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，武漢 430070；3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070；4. 國家柑橘保鮮技術(shù)研發(fā)專業(yè)中心，武漢 430070；5. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部柑橘全程機(jī)械化科研基地，武漢 430070；6. 武漢勵(lì)耕果園機(jī)械有限公司，武漢 430070；7. 武漢騰索科技有限公司，武漢 430000）

0 引言

水果種植業(yè)是中國僅次于糧食、蔬菜的第三大種植農(nóng)業(yè)[1]，而柑橘是中國種植面積最大的水果，其產(chǎn)量更是在2018年超越蘋果，成為種植面積和產(chǎn)量的雙料冠軍[2]。柑橘的主要產(chǎn)區(qū)在中國的西南地區(qū)，多為丘陵山地，人工運(yùn)輸難度大，成本高，更適宜機(jī)械運(yùn)輸。近年來，國內(nèi)學(xué)者對(duì)果園運(yùn)輸機(jī)械進(jìn)行了大量研究，形成了以輪式運(yùn)輸機(jī)[3]、履帶式運(yùn)輸機(jī)[4]、索道[5]、自走式軌道運(yùn)輸機(jī)[6-9]和牽引式軌道運(yùn)輸機(jī)[10-11]為主要代表的山地果園運(yùn)輸機(jī)械體系。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院在國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（柑橘）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的支持下研發(fā)的電動(dòng)遙控式單軌果園運(yùn)輸機(jī)[11]作為國家農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼產(chǎn)品已經(jīng)在水果主產(chǎn)區(qū)經(jīng)過十余年推廣應(yīng)用，大量應(yīng)用案例表明該運(yùn)輸機(jī)的軌道及車廂等部分運(yùn)行狀況良好，但作為動(dòng)力傳動(dòng)部分的驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)[12]磨損較為嚴(yán)重，成為該類型果園運(yùn)輸機(jī)急需解決的瓶頸問題。專家學(xué)者對(duì)果園運(yùn)輸機(jī)械的關(guān)鍵部件在自動(dòng)控制[13]，安全性[14]，驅(qū)動(dòng)性能[15]等方面進(jìn)行了大量研究，卻很少關(guān)注磨損的影響。目前，虛擬樣機(jī)技術(shù)已相當(dāng)成熟，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)及仿真分析也已十分常見，謝麗蓉等[16]對(duì)摩擦提升機(jī)的鋼絲繩建模，分析了鋼絲繩提升周期內(nèi)承載狀況的變化規(guī)律。劉輝等[17]建立運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)輪與軌道齒條嚙合的虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行齒條齒形研究。常見繩輪接觸部件的摩擦磨損研究也非常廣泛，王新洪[18]對(duì)繩輪配合工作產(chǎn)生的打滑進(jìn)行了檢測(cè)。李信芳等[19-20]對(duì)繩輪接觸處的磨損進(jìn)行了分析研究。歐陽玉平等[21]對(duì)鋼絲繩的斷裂機(jī)理進(jìn)行了探究。Zhao等[22-25]針對(duì)鋼絲繩不同情況下的摩擦疲勞狀況進(jìn)行了研究。綜上分析，本文利用虛擬樣機(jī)技術(shù)分析對(duì)驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)影響較大的因素，并使用試驗(yàn)臺(tái)架對(duì)重點(diǎn)因素進(jìn)行深入研究。

1 受力分析

為探求影響驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)摩擦磨損行為的因素，需對(duì)其受力原理進(jìn)行分析。驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其受力與帶傳動(dòng)[26]類似，鋼絲繩在底面相差一個(gè)槽距的固定多槽輪之間以“8”字形多圈依次纏繞，其中輸入處和輸出處部分纏繞，其余各圈完整纏繞。鋼絲繩的兩端連接在運(yùn)輸機(jī)的貨廂上，形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)后預(yù)緊，利用鋼絲繩與多槽輪之間的摩擦克服貨廂負(fù)載質(zhì)量。

驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)中，鋼絲繩纏繞分兩種情況，一種是兩端的部分纏繞圈，另一種是內(nèi)部的完整纏繞圈。各纏繞圈位置不同，但受力原理相同。如圖2所示為單一纏繞圈受力。靜止時(shí)，在預(yù)緊力F0作用下，閉環(huán)鋼絲繩被預(yù)緊，鋼絲繩與多槽輪沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。工作時(shí)，負(fù)載恒在同一側(cè)，受力方向不變，鋼絲繩一側(cè)拉力由F0增加到F1被拉緊，另一側(cè)由F0減小到F2被放松。在彈性滑動(dòng)作用下鋼絲繩開始移動(dòng)。

假設(shè)鋼絲繩總長(zhǎng)度不變，緊邊伸長(zhǎng)量等于松邊減少量，且鋼絲繩長(zhǎng)度變化符合胡克定律，可得

驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，處于平衡態(tài)，鋼絲繩受力平衡，根據(jù)剛化原理將其等效為剛體。根據(jù)平面任意力系平衡的解析條件，可得

當(dāng)繩輪開始打滑時(shí)，摩擦力Ff達(dá)到極限，截取鋼絲繩微段圓弧進(jìn)行受力分析，如圖3所示。假設(shè)鋼絲繩整體無伸長(zhǎng)變形，鋼絲繩的彎曲阻力不計(jì)，可得

其中dFNC=qv2dα, dFf=fv·dFN，式（3）化簡(jiǎn)得

式中q是鋼絲繩單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，kg/m;v是線速度，m/s。對(duì)式（4）等號(hào)兩側(cè)分別在F1～F2和0～α0范圍內(nèi)積分，α0是繩輪單圈包角（rad），可得

由于驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)工作時(shí)，速度較慢，相比F1和F2，qv2可忽略不計(jì)，可得

將式（1）和式（2）代入式（6）得到每圈鋼絲繩的最大受力為

綜合各圈受力，得到繩輪系統(tǒng)可以承受的最大負(fù)載表達(dá)式為

式中n是纏繞部分的圈數(shù)。鋼絲繩連接的負(fù)載在Fmax之下，系統(tǒng)正常工作，超過Fmax，鋼絲繩與多槽輪之間會(huì)打滑。

式（8）表明，工作時(shí)，影響繩輪接觸處摩擦的主要因素為鋼絲繩纏繞多槽輪的圈數(shù)、鋼絲繩受到的預(yù)緊力、繩輪單圈接觸包角、繩輪接觸的當(dāng)量摩擦系數(shù)。兩輪中心距和輪徑的變化會(huì)引起繩輪單圈接觸包角的變化。槽距和槽壁傾角的改變會(huì)造成繩輪接觸處受力點(diǎn)位置的改變，進(jìn)而影響當(dāng)量摩擦系數(shù)。不同繩輪材料之間的摩擦系數(shù)對(duì)磨損的影響是驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)后續(xù)優(yōu)化研究的重點(diǎn)方向，本文不做過多討論。

2 單因素試驗(yàn)

由驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)的受力分析可知，影響其摩擦磨損行為的因素為預(yù)緊力、纏繞圈數(shù)、中心距、槽距、輪徑和槽壁傾角，直接進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使用虛擬樣機(jī)技術(shù)，以各因素為變量，進(jìn)行仿真分析，選擇影響較大的因素進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)。

2.1 試驗(yàn)方法

利用Adams軟件建立繩輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型，構(gòu)建虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真計(jì)算。驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)模型由離散的鋼絲繩和剛性體的多槽輪組成，多槽輪相對(duì)固定點(diǎn)滿足旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副，鋼絲繩與多槽輪接觸處不發(fā)生打滑時(shí)，二者的摩擦形式為滾動(dòng)摩擦。鋼絲繩由離散體通過移動(dòng)副和作用力進(jìn)行約束來模擬。在鋼絲繩兩端設(shè)置不同力值，較小力模擬預(yù)緊力，較大力模擬預(yù)緊力與負(fù)載合力，不考慮重力的影響。

從鋼絲繩連接負(fù)載端，即添加較大力端開始，沿著鋼絲繩的方向?qū)K輪纏繞處的所有槽道進(jìn)行編號(hào)，如圖 4a所示。

對(duì)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院山地果園運(yùn)輸機(jī)演示園的驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，以圈數(shù)3/4（一輪纏繞3圈，另一輪纏繞4圈）、中心距540 mm、槽距23.5 mm、輪徑145.5 mm、槽壁傾角15 °、繩徑12 mm、較小力（預(yù)緊力）1920 N、較大力3880 N(預(yù)緊力1920 N和負(fù)載1960 N)建立初始模型，如圖4a所示，經(jīng)過試算，設(shè)置仿真參數(shù)為轉(zhuǎn)速80/3 r/min，摩擦系數(shù)0.3、靜動(dòng)摩擦臨界速度10 mm/s、接觸剛度104N/mm、接觸力系數(shù)2.0、接觸阻尼0.1 N·s/mm。預(yù)試驗(yàn)表明，總纏繞圈數(shù)少于4時(shí)繩輪之間容易發(fā)生打滑。在現(xiàn)有支架的基礎(chǔ)上，中心距的允許安裝范圍為360～720 mm，槽距的允許范圍為20～27 mm，輪徑的允許范圍為120～170 mm。為保證鋼絲繩與輪槽配合，多槽輪槽壁傾角的范圍為10°～20°。磨損是摩擦過程的衍生結(jié)果，各槽道所受的摩擦力可以作為研究其磨損情況的重要參考，故仿真分析時(shí)，以摩擦力在各槽道的分布為指標(biāo)。設(shè)置在鋼絲繩兩端的力皆沿鋼絲繩向各自端點(diǎn)方向，預(yù)緊力會(huì)抵消，且力值的變化只改變各處受力值的大小，不改變受力點(diǎn)的位置，不影響分析指標(biāo)，而纏繞圈數(shù)、中心距、槽距、輪徑和槽壁傾角的變化會(huì)導(dǎo)致受力范圍或受力點(diǎn)位置的改變，進(jìn)而影響分析指標(biāo)，故只以纏繞圈數(shù)、中心距、槽距、輪徑和槽壁傾角為因素，試驗(yàn)因素及水平見表1。

表1 試驗(yàn)因素及水平 Table 1 Factors and levels of experirments

2.2 結(jié)果與分析

初始模型中，各完整纏繞圈所在槽道受力占總摩擦力的98.67%，從負(fù)載端開始，沿著鋼絲繩方向受力呈現(xiàn)逐漸減小趨勢(shì)。在初始模型的基礎(chǔ)上，只改變各變量因素的水平進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2.1 圈數(shù)的影響

圈數(shù)為2/3和4/5時(shí)，各完整纏繞圈所在槽道受力分別占總摩擦力的89.8%和99.31%，承擔(dān)的摩擦力值的標(biāo)準(zhǔn)差由102.97 N減小到46.53 N，且從負(fù)載端開始，沿著鋼絲繩方向受力仍呈現(xiàn)逐漸減小趨勢(shì)。纏繞圈數(shù)為4/5時(shí)，槽道2受摩擦力明顯減小，且相比纏繞圈數(shù)為2/3，所受摩擦力減小48.66 %，如圖5a所示。隨著圈數(shù)的增加，各完整纏繞圈所在槽道受力更加均衡，摩擦力峰值所在槽道的工作壓力明顯減小，從而發(fā)生工作失效的可能性減小。增加纏繞圈數(shù)可以有效提高驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)的使用壽命。

2.2.2 中心距的影響

中心距為360和720 mm時(shí)，各完整纏繞圈所在槽道受力分別占總摩擦力的97.85%和99.10%，承擔(dān)的摩擦力值的標(biāo)準(zhǔn)差由14.52 N增加到90.96 N。中心距為360 mm時(shí)，各完整纏繞圈所在槽道受力更均衡，但受力為峰值的槽道明顯后移；中心距為720 mm時(shí)，從負(fù)載端開始，沿著鋼絲繩方向其受力仍呈現(xiàn)逐漸減小趨勢(shì)。中心距從360 mm增加到720 mm，槽道2和槽道3受摩擦力增大，且增加部分占總摩擦力的10.74%，其余完整纏繞圈處槽道受摩擦力減小，且減小部分占總摩擦力的9.49%，如圖 5b所示。隨中心距的減小，后端的槽道承擔(dān)更多的力，各完整纏繞圈的槽道受力更均衡。減小中心距有利于改善繩輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作環(huán)境。

2.2.3 槽距的影響

槽距為20和27 mm時(shí)，各完整纏繞圈所在槽道受力占總摩擦力的98.68%和98.67%，與槽距為23.5 mm時(shí)相比，差距在0.01%以下，可忽略不計(jì)。3種槽距對(duì)應(yīng)的摩擦力分布曲線接近重合，如圖5c所示。槽距不同，纏繞在多槽輪上不同圈鋼絲繩的偏移會(huì)發(fā)生變化，影響當(dāng)量摩擦系數(shù)，但不同槽距下，各槽道上摩擦力分布基本沒有變化。槽距對(duì)各槽道摩擦力分布的影響很小。

2.2.4 輪徑的影響

輪徑為120和170 mm時(shí)，各完整纏繞圈所在槽道受力占總摩擦力的98.79%和98.62%，承擔(dān)的摩擦力值的標(biāo)準(zhǔn)差由75.16 N減小到12.73 N，且從負(fù)載端開始，沿著鋼絲繩方向受力仍都呈現(xiàn)逐漸減小趨勢(shì)。多槽輪直徑從120 mm增加到170 mm，槽道2和槽道3受摩擦力減小，且減小部分占總摩擦力的6.96%，其余完整纏繞圈處槽道受摩擦力增大，且增加部分占總摩擦力的6.79%，如圖 5d所示?？壳安鄣离S輪徑的增加，承擔(dān)更少的力。輪徑越大，各完整纏繞圈的槽道受力越均衡。多槽輪直徑增大后其上的摩擦力變化趨勢(shì)與中心距逐漸變大的趨勢(shì)恰好相反。將驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)等比例擴(kuò)大，只增加多槽輪直徑，不改變其他因素，等效于減小中心距。增加輪徑有利于改善繩輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作環(huán)境。

2.2.5 槽壁傾角的影響

槽壁傾角為10°和20°時(shí)，各完整纏繞圈所在槽道受力占總摩擦力的98.7%和98.69%，與槽壁傾角為15°時(shí)相比，差距在0.03%以下，可以忽略不計(jì)，3種槽壁傾角對(duì)應(yīng)的摩擦力分布曲線接近重合，如圖5e所示。鋼絲繩與多槽輪接觸處，多槽輪受力為分布力，且分布在槽道壁，改變槽道壁的傾斜角度，只改變這些分布力的位置，對(duì)合力的分布影響不明顯。槽壁角度變化對(duì)摩擦分布影響很小。

3 臺(tái)架試驗(yàn)

在單因素仿真試驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上確定磨損試驗(yàn)的變量因素，深入研究這些因素對(duì)磨損的影響程度，得出最優(yōu)的各因素水平組合，并探究繩輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)隨時(shí)間變化的磨損機(jī)理。

3.1 試驗(yàn)設(shè)備及方法

3.1.1 試驗(yàn)設(shè)備

繩輪接觸傳遞動(dòng)力的部件常作為大型機(jī)械的不可拆卸部分，專家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行摩擦磨損研究常設(shè)計(jì)專用的試驗(yàn)平臺(tái)[28-29]。本文根據(jù)驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)的工作原理并考慮臺(tái)架的安全穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)模擬臺(tái)架，具體結(jié)構(gòu)如圖6b所示，驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)放在臺(tái)架中間，其部分纏繞圈分布在不同多槽輪上。

將驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)安裝在臺(tái)架上，鋼絲繩兩端通過各定滑輪后在臺(tái)架上端分別與滑塊連接形成閉環(huán)。轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)緊力傳感器下方螺母改變左下角定滑輪的位置，可對(duì)閉環(huán)鋼絲繩預(yù)緊并檢測(cè)預(yù)緊力，閉環(huán)左端連接負(fù)載。臺(tái)架工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)樣品以周期60 s，正反各轉(zhuǎn)7圈的規(guī)律進(jìn)行周期性磨損。運(yùn)行一段時(shí)間后鋼絲繩變長(zhǎng)時(shí)，及時(shí)調(diào)整預(yù)緊力傳感器下方螺母的位置，使系統(tǒng)預(yù)緊力波動(dòng)中心值保持不變。預(yù)緊力傳感器（TQ-1F-15 kN）的量程15 kN，精度為0.05 %。工作時(shí)傳感器每秒采集數(shù)據(jù)10次。

3.1.2 試驗(yàn)方法與材料

由單因素仿真試驗(yàn)可知，多槽輪的槽距和槽壁傾角對(duì)摩擦的影響較小，纏繞圈數(shù)、中心距和輪徑對(duì)摩擦的影響較大，增加輪徑等效于減小中心距。在仿真試驗(yàn)中，預(yù)緊力不作為變量，但實(shí)際工作時(shí)預(yù)緊力的變化會(huì)影響鋼絲繩的緊實(shí)度，進(jìn)而影響磨損。故選取纏繞圈數(shù)、中心距和預(yù)緊力為臺(tái)架試驗(yàn)的變量。由于預(yù)緊力和中心距會(huì)影響兩輪中間懸空部分鋼絲繩的抖動(dòng)，中心距會(huì)影響各圈的包角大小，故考慮中心距和預(yù)緊力以及中心距和纏繞圈數(shù)的交互作用，選取正交表L8(27)，設(shè)計(jì)三因素兩水平正交試驗(yàn)。

果園運(yùn)輸機(jī)的多槽輪質(zhì)量較大，磨損量測(cè)量不便，臺(tái)架試驗(yàn)采用各尺寸等比例縮小4倍的多槽輪（材質(zhì)為QT400-15）和纜式鋼絲繩(材質(zhì)為316不銹鋼，類別為6×6×19，直徑為3 mm)作為試樣。為保證繩輪接觸處應(yīng)力不變，負(fù)載為單因素仿真試驗(yàn)中1960 N的1/16，選用質(zhì)量最接近的125 N砝碼。正交試驗(yàn)各因素水平選取時(shí)，尺寸變量中心距縮小為360 mm和720 mm的1/4，力學(xué)變量預(yù)緊力在1920 N的1/16基礎(chǔ)上選取。部分纏繞圈的繩輪接觸長(zhǎng)度遠(yuǎn)短于完整纏繞圈，忽略部分纏繞圈影響，選取與仿真模型圈數(shù)2/3和4/5最接近的完整纏繞圈數(shù)作為變量。各因素水平見表2。經(jīng)預(yù)試驗(yàn)，磨損1800 s后，可看到明顯磨損形貌，磨損7200 s后，可測(cè)得明顯磨損量。使用花潮高科電子天平（HC3204，精度0.1 mg，量程0～320 g）測(cè)量磨損前后的多槽輪質(zhì)量。選取磨損最輕的各因素組合進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，使用基恩士超景深三維顯微系統(tǒng)（VHK-6000）觀察磨損后多槽輪各槽道磨損形貌。

表2 因素和水平編碼表 Table 2 Coding of experimental facters and levels

3.2 結(jié)果與分析

3.2.1 正交試驗(yàn)?zāi)p分析

任一槽道被破壞都會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)失效，以每圈的平均磨損率，即多槽輪總磨損率（多槽輪磨損量與磨損前質(zhì)量的比值）與完整纏繞圈數(shù)的比值衡量磨損情況，對(duì)結(jié)果進(jìn)行極差分析和方差分析判定各因素對(duì)單位面積磨損情況的影響主次順序及顯著性情況，試驗(yàn)結(jié)果及極差分析見表3，各因素的極差RB＞RA＞RA×B＞RC＞RA×C，因此各因素對(duì)磨損情況的影響大小依次為預(yù)緊力、中心距、中心距和預(yù)緊力的交互作用、完整圈數(shù)、中心距和完整圈數(shù)的交互作用。方差分析見表4，對(duì)于顯著性水平α=0.05，預(yù)緊力、中心距、中心距和預(yù)緊力的交互作用和纏繞圈數(shù)對(duì)磨損有顯著影響，中心距和纏繞圈數(shù)的交互作用對(duì)磨損的影響不顯著，且這些因素的影響主次順序與極差分析的結(jié)果一致。在各因素水平為A2B1C2，即：中心距180 mm，預(yù)緊力80 N，完整圈數(shù)為8時(shí)，每圈的平均磨損率最小，為0.0696%。單因素仿真試驗(yàn)結(jié)論中，中心距過大會(huì)使得各槽道受力不均衡，故應(yīng)選取較小的中心距，各因素水平為A1B1C2時(shí)，每圈的平均磨損率比A2B1C2高9.05%，相差較多，故最優(yōu)組合仍為A2B1C2。

表3 試驗(yàn)結(jié)果及極差分析 Table 3 Test design and range analysis

表4 方差分析 Table 4 Variance analysis

3.2.2 各槽道磨損形貌分析

選取磨損最輕的各因素組合，即中心距180 mm，預(yù)緊力80 N，完整圈數(shù)為8，進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，磨損1800 s后，利用超景深三維顯微系統(tǒng)觀察繩輪接觸處的磨損形貌。沿著鋼絲繩方向，從連接負(fù)載端開始，對(duì)兩輪的槽道進(jìn)行編號(hào)，如圖6a所示。不考慮部分纏繞圈，圖7a～7h為各完整纏繞圈所在槽道的磨損形貌。槽道2上，塑性變形嚴(yán)重且分布有大量犁溝，槽道9上的塑性變形較輕，且只有少量犁溝，槽道3到槽道8是槽道2和槽道9的過渡階段。這是由于槽道2更接近負(fù)載端，繩輪接觸處受力更大，多槽輪上此處的金屬發(fā)生更大的塑性變形，同理，該處受力大則更接近繩輪接觸所能承受的最大力，產(chǎn)生更大的彈性滑動(dòng)，進(jìn)而發(fā)生更嚴(yán)重的微動(dòng)磨損，產(chǎn)生較多犁溝。各槽道的磨損形貌表明，從連接負(fù)載端開始，沿鋼絲繩方向，多槽輪完整纏繞圈所在的槽道受力逐漸減小，與仿真模型得到的規(guī)律一致，且槽道上容易發(fā)生的失效形式為塑性變形和微動(dòng)磨損。

4 結(jié)論

1）本文對(duì)單軌道山地果園運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)繩輪系統(tǒng)受力進(jìn)行分析，得出影響其摩擦磨損的因素主要為預(yù)緊力、纏繞圈數(shù)、中心距、槽距、輪徑、槽壁傾角。

2）單因素仿真試驗(yàn)結(jié)論表明，從連接負(fù)載端開始，完整纏繞圈所在槽道受到的摩擦力沿著鋼絲繩方向呈現(xiàn)逐漸減小趨勢(shì)，與多槽輪的磨損形貌分析結(jié)果一致。圈數(shù)由2/3增加到4/5，中心距由720mm減小到360 mm，輪徑由120mm增加到170 mm時(shí)，各完整纏繞圈處槽道受力更均衡，同一多槽輪上的槽距和槽壁傾角對(duì)摩擦力分布的影響較小。

3）臺(tái)架正交試驗(yàn)的極差分析和方差分析結(jié)果表明，各因素對(duì)磨損的影響由大到小依次為預(yù)緊力、中心距、完整圈數(shù)。臺(tái)架試驗(yàn)中，中心距180 mm，預(yù)緊力80 N，完整圈數(shù)為8時(shí)，每圈平均磨損率最小，為0.0696%，為最優(yōu)組合。槽道上容易發(fā)生的失效形式為塑性變形和微動(dòng)磨損。