履带单位接地面积所承受的垂直荷载,称为履带接地比压。这是履带式工程机械的一个非常重要的技术参数,它直接决定机器的行驶通过性和工作稳定性,也是研究履带一地面附着力矩的先决条件。
对于具有两条履带的工程机械来说,当工作重力与垂直外载荷所构成的合力在水平地面上的投影同履带接地区段的几何中心相重合时,履带接地比压便呈均匀分布状态,称为平均比压,其表达式为:
当机器重心在水平地面上的投影与履带接地区段的几何中心相重合,且履带接地区段面积和地面都很光滑并近似于水平状态时,按上式计算的结果与实际情况非常接近。平均接地比压是履带机器的一个重要指标,在机器的使用说明书中一般都要注明。
设计履带式工程机械时,在总体布置上要尽量使垂直载荷对称并均匀地作用于履带接地区段上,这是保证履带机器具有良好的行驶通过性和工作稳定性的必要条件。
但是,平均接地比压并不代表机器的实际接地比压,因为机器重心在水平地面上的投影,一般不会恰好与履带接地区段的几何中心相重合。因此必须研究机器的最大接地比压和最小接地比压;最大接地比压才能反映机器的实际行驶通过性和工作稳定性。
假设履带行驶装置两条履带接地区段的几何中心为O点,通过该点引出相互垂直的纵向与横向中心线x和y。这样便形成一个直角坐标系(如图1所示)。在一般情况下,重心的投影总是落在该直角坐标系的某个象限内(图1表示在第一象限)。C为机器横向偏心距,e为机器纵向偏心距。
由于横向偏心距C的影响,机器重力与垂直外载荷所构成的合力,对两条履带的作用不是平均的。假设履带Ⅰ所承受的重力为
由此得两条履带所承受的不同载荷的计算式为:
式中:
根据式上两式可知,由于机器存在横向偏心距C的原因,距重心较近的履带Ⅰ所承受的载荷G,较大,因而机器的最大接地比压必然发生在履带I的下部;履带Ⅱ的接地比压分布形式与履带I相同,但相应的数值较小,当
当机器重心位于履带接地区段横向y轴上的点1时,即横向偏心距为C,纵向偏心距为零,则两条履带的接地比压都呈均匀分布状态,压力图为矩形(图1b)。
履带Ⅰ的平均接地比压为:
同理:
式中:
根据图2可以求出
综合上述得:
可得:
履带Ⅰ接地区段任意部位的接地比压式为: