技术领域
[0001] 本
发明涉及履带转向滑转率测试领域，特别涉及一种履带式车辆转向滑转率的测试方法。
背景技术
[0002] 滑转是指履带相对于地面的绝对运动情况，而这一运动由履带对于车体的相对运动(履带的卷绕运动)和牵连运动(履带车辆绕转向中心的旋转运动)所决定，当相对运动速度大于牵连运动速度时,产生滑转现象。
[0003] 履带车辆在转向过程中总是伴随着接地段履带相对于地面的打滑，对车辆的转向性能造成较大影响，直接影响其工作安全性、通过性及作业效率。
[0004] 履带式车辆在转向过程中，在内侧履带的
制动作用及外侧履带的驱动
力作用下产生滑转。造成车辆的实际转向半径大于理论转向半径，实际转向
角速度小于理论转向角速度，实际机动性能低于理论机动性能。履带式联合
收获机高效的驱动效率需要工作在最佳的滑转率范围内，在不同的田地作业有不同的滑转率范围。滑转率与地面性质、转向半径、履带板结构等因素有关。
[0005] 传统的滑转率的测量较为复杂，主要包括对
驱动轮转速的测量和车速的测量。转速的测量多使用霍尔
传感器、光电
编码器等，
精度较高；车速的测量较为复杂，测量设备一般有GPS、雷达、五轮仪等。钟文军在《路面行驶工况下
拖拉机驱动轮滑转率的测试与分析》中采用编码器对拖拉机驱动轮转速进行测量，采用GPS法、雷达法、最小轮速法3种方法对行驶速度进行测量，但GPS法受天气影响较大，雷达法适合路面情况较好的环境，最小轮速法适合高转速的情况。中国
专利公开了一种拖拉机滑转率测试方法，同样是利用编码器测量同一侧前后轮的转速，利用雷达测量车辆平移速度。周慧等在《
四轮驱动拖拉机滑转率的测量与特性分析设计》中采用了一套基于LabVIEW的拖拉机滑转率测量系统，并通过田间的试验验证了此系统的精确性，但此系统所需软
硬件较复杂，价格较高，不具有通用性。宋海军等在《履带车辆转向过程打滑率测试方法研究》中建立了履带车辆两侧履带理论速度、实际相对转向半径和转向角速与两侧履带打滑率之间的关系模型，通过测定履带运动物理量即可计算出转向过程中两侧履带的打滑率，但计算所需测得的物理量较多，且测量较困难。
发明内容
[0006] 针对
现有技术中存在的不足，本发明提供了一种履带式车辆转向滑转率的测试方法，解决了传统测试中车速测量较为复杂、受环境影响较大的问题，所用的测试的方法更加简单易行，能够获得车辆在不同地面条件下的履带滑转率。
[0007] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0008] 一种履带式车辆转向滑转率的测试方法，包括如下步骤：
[0009] 建立转向过程中履带板上任意点运动方程；
[0010] 建立履带式车辆单边制动转向时间T与履带滑转率i的数学模型；
[0011] 通过测试履带式车辆单边制动转向时间T和驱动轮转速n，计算履带滑转率i。
[0012] 进一步，建立转向过程中履带板上任意点运动方程，具体为：
[0013] 分别建立基于地面的静
坐标系XOY和随底盘转动的转动坐标系x1o1y1；
[0014] 选择与地面
接触的履带板上的任意点M，当履带车辆转过角度 时间由0变到t时，在转动坐标系x1o1y1中点M的坐标值由(xp0,yp0)变为(xp,yp)；
[0015] 设定M点的绝对速度为 M点的相对速度为 M点的牵连速度为 则：
[0016]
[0017] 其中：Vp为履带理论行进速度；ω为履带车辆实际转向角速度， i为履带滑转率，B为履带轨距；和 分别为转动坐标系x1o1y1中的两单位矢量；
[0018] 根据 的关系，可以得到M点的绝对速度为：
[0019]
[0020] 则点M在静坐标系XOY中的绝对速度为：
[0021]
[0022] 其中：和 为静坐标系XOY中的两单位矢量；
[0023] 因此，M点的运动方程为：
[0024]
[0025] 进一步，建立履带式车辆单边制动转向时间T与履带滑转率i的数学模型，具体为：
[0026] 设时间为t1时履带板上P点离开地面，车辆需要转过角度为α，
[0027] 其中：
[0028] xpt和ypt分别为履带车辆转过时间t1时最前方履带板最外侧点P坐标值，可通过任意点运动方程求解得出；
[0029] 车辆转向一周时间为： L为履带板长度；Vp为履带理论行进速度， Vp＝2πrn；r为驱动轮半径，n为驱动轮转速；
[0030] 转向时间T与滑转率i关系为：
[0031]
[0032] 本发明的有益效果在于：
[0033] 1.本发明所述的履带式车辆转向滑转率的测试方法，解决了传统测试中车速测量较为复杂、受环境影响较大的问题，所用的测试的方法更加简单易行。
[0034] 2.本发明所述的履带式车辆转向滑转率的测试方法，验证可行有效，能够获得车辆在不同地面条件下的履带滑转率。
[0035] 3.本发明所述的履带式车辆转向滑转率的测试方法，通过测试计算，并与理论值对比，验证了本方法的有效性。
附图说明
[0036] 图1为本发明所述的履带式车辆转向运动简图。
[0037] 图2为本发明所述的履带式车辆转向过程中履带板上任意点速度简图。
[0038] 图3为本发明所述的履带式车辆转向时履带运动轨迹图。
具体实施方式
[0039] 下面结合附图以及具体
实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0040] 某型履带式车辆分别在三种地面环境下对转向时的履带滑转率进行测试。三种地面分别为
水泥地面、砂石地面和软土地面。履带车辆结构参数为：履带接地长度L为1720mm，履带宽度B为50mm，驱动轮半径r为100mm。
[0041] 行进速度均采用低速挡，转速测量装置选用霍尔传感器，测得驱动轮转速n，可得履带理论行进速度Vp为0.8m/s。
[0042] 如图1，建立基于地面的静坐标系XOY和随底盘转动的坐标系x1o1y1，对于外侧履带刚与地面接触的那
块履带板上的任意一点M，当履带车辆转过角度 时间由0变到t时，点M在坐标系x1o1y1中的坐标值由(xp0,yp0)变为(xp,yp)，
[0043] 以M点为研究对象，设定M点的绝对速度为 相对速度为 牵连速度为 则[0044]
[0045]
[0046] Vp为履带理论行进速度，ω为履带车辆实际转向角速度：
[0047]
[0048] i为履带滑转率，B为履带轨距；
[0049] 由上述三个速度相互关系
[0050]
[0051] 如图2，可以得到M点的绝对速度为：
[0052]
[0053] 其中：和 为转动坐标系x1o1y1中的两单位矢量；
[0054] 所以，点M在静坐标系XOY中的绝对速度为：
[0055]
[0056] 其中：和 为静坐标系XOY中的两单位矢量
[0057] 可以得到M点的轨迹方程为：
[0058]
[0059] 如图3，设时间为t1时履带板上P点离开地面，此时车辆转过角度为α，则：
[0060]
[0061]
[0062] xpt和ypt分别为履带车辆转过时间t1时最前方履带板最外侧点P坐标值，可由该点的转向轨迹方程求得。
[0063] 所以，车辆转向一周时间为：
[0064]
[0065] 其中：L为履带板长度，Vp为履带理论行进速度；
[0066] 计算履带理轮行进速度Vp
[0067] Vp＝2πrn (11)
[0068] r为驱动轮半径，n为驱动轮转速；
[0069] 由上述公式可得转向时间T与滑转率i关系为：
[0070]
[0071] 将履带已知参数，即履带接地长度L、履带宽度B，驱动轮半径r，以及所测得转向时间 T及驱动轮转速n带入式(12)，最终得出履带车辆转向时间T与滑转率i关系为[0072] T＝11.836i2+5.677i+10.607 (13)
[0073] 根据式(13)，在三种地面条件下分别测得履带车辆转向一周时间T,即可求得履带车辆在该地面条件下的滑转率。将滑转率平均测试值与魏宸官在论文“履带车辆转向问题的研究”中所列出的理论值进行对比，结果见表1
[0074] 表1理论值与本发明测试值的对比
[0075]
水泥地面 砂石地面 软土地面理论值范围 0.1-0.2 0.2-0.3 0.3-0.6
本发明平均测试值 0.164(0.02) 0.235(0.023) 0.448(0.012)
[0076] 注：表中括号内值为平均测试值标准误差
[0077] 从表1可以明显看出，利用本发明方法所测得的履带滑转率在理论值范围内。试验结果验证了本方法的有效性。本发明提供的方法比传统方法更加简单，解决了履带车辆转向时滑转率测量受环境条件限制的问题。
[0078] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
