履带式行走机构压实作用下土壤应力分布均匀性分析

履带式行走机构因具有较小的接地压力而被逐渐应用在大型农业车辆上,以减小对土壤的压实。然而由于履带下应力分布的不均匀,导致农业车辆对土壤的最大应力并未有效减小,对土壤较长的压力作用时间反而增加了土壤被压实的风险。应力分布的不均匀还会造成履带沉陷量的增大,降低车辆在软土地面的通过性能。为了研究履带式行走机构压实作用下土壤内的应力分布规律以及如何提高应力分布的均匀性,以缓解履带车辆对土壤压实作用、提高履带车辆软地通过能力,该文采用侧断面水平钻孔埋设压力传感器的方法,测得了履带式行走机构压实作用下履带中心线横截面内0.35 m深度土壤内沿履带长度方向上的垂直及水平应力分布;同时研究了履带张紧力大小对应力分布均匀性的影响。结果表明,履带式行走机构下的垂直应力在各负重轮的轴线处呈现一个应力峰值;水平应力在各负重轮轴线的前、后方分别呈现一个应力峰值,且最小应力在轴线处。各负重轮下的应力峰值大小不同。最大垂直应力出现在履带式行走机构后端的导向轮处;最大水平应力出现在后支重轮与导向轮之间。适当减小履带张紧力能够提高垂直及水平应力分布的均匀性。履带张紧力由1.8×10~4k Pa减小至1.6×10~4k Pa时,履带下的最大垂直及水平应力分别减小了约37.3%和21.7%;平均最大垂直及水平应力分别减小了约26.4%和20.4%。研究结果可为履带式行走机构结构的优化提供理论依据,以期提高履带下应力分布的均匀性。