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田间有效软路面谱的统计探究

  一.前言
  路面不平是拖拉机及农机行驶时产生振动的主要激励源,通常用路面谱表示路面不平程度。
  为了研究车辆的振动及疲劳强度等问题,测取各种路面的路面谱是非常必要的。对于硬路面(如沥青路)的路面谱,目前国内外均已有成熟的测取方法,并规定了路面谱的分级标准。
  但要测取田间、土路等会变形的软路面谱却是一个很复杂的问题,它不像硬路面那样只涉及地表形状,而且还和土壤特性、轮胎特性及载荷等参数有关。目前对软路面谱的测量尚无成熟的方法,大多沿用测硬路面谱的方法,测量未经轮胎行驶的原始路面谱,或测量轮胎行驶后形成的车辙作为软路面谱,前者反映了地表的自然情况,后者反映轮胎行驶后的路面_状况,这两者都不是轮胎与软路面互相作用时,实际激励车辆振动的承载轮下的有效软路面谱,而对拖拉机和农机来说,这是最为重要的一种软路面谱。
  为研究有效软路面谱与软路面的土壤特性、轮胎特性及载荷等参数之间影响规律,我们研制了专门测量软路面不平度的测4定仪,并进行了大量的田间软路面不平度的测量工作。本文从大量的测量数据中统计出有效软路面谱与上述诸参数之间定量关系式,然后通过先测得的原始地表谱来求得有效软路面谱的计算表达式,为计算拖拉机和其他车辆在软路面上行驶时的激励提供依据。
  二.测试工况
  我们研制的软路面不平度测定仪,有A、B和C三个测试轮,可分别测量原始路面谱如(功、有效路面谱q抓动及车辙谱qc。有关测定仪原理及结构见。测试了四种农田软路面:甜菜收后地、土豆收后地、谷子和玉米的垄沟地。以上壤抗压诊强度特性系数(kPa/mm)作为土壤坚实度的评价指标.
  三有效软路面谱的统计分析
  为便于分析各因素对a和、指数影响规律,可对q取对数形式:
  令logq=a一WlogQ在双对数坐标系中进行统计分析处理。
  1.单因素回归方程
  在同一种路面上,保持某一载荷Q的条件下,改变轮胎气压p,测取q(Q),并拟合成对数回归方程。
  2.二因素回归方程
  可以回归出D。、DI、Di及D,参数各自随Q变化而变化的回归方程。
  3.三因素回归方程
  根据上述四种路面的二因素回归方程的模型为:
  =b+bQ+bZ+b3Q
  进一步拟合随凡变化的回归方程从方程模型表明,方程包含了三个因素的独立影响,两两交互影响和三项共同影响的综合结果、较全面地考虑了Q、p和tK对有效软路面谱的影响效果。定义x为不平度修正系数,y为频率指数修正系数。四试验验证与分析为验证拟合的三因素回归方程的可信度,应用方程计算了甜菜地和谷子垄沟地的x和y值,并与再次试验的实测值相比列出了部分工况的计算值与实测值。
  计算结果表明,x和y值随着轮胎气压p和载荷Q的增加而增加,当土壤抗压强度低则x和y增加更大。这是由于气压p和载荷Q增加及凡降低时,轮胎下陷量增加,同时软路面垂直变形量增加,使原始地表不平中幅值更高的波形被碾平,提高对原始不平的平滑作用,因而x值增加。
  又因p和Q的增加,加大了轮胎与地面的接触面积,造成更多较高频率的波形被碾平,起到滤波作用,使有效路面谱的能量在频率域上分布规律有所改变,即降低高频能量,提高了低频能量,造成有效路面谱的频率指数甲B大于原始路面谱的砰月,所以y值增加为验证回归方程可信度,再度在甜菜地和谷子垄沟地进行验证试验,从计算和实测的x和y值相比较,表明两者符合较好,说明处理成的三因素回归方程是基本正确的。通过田间不同软路面的测试,揭示了p和Q参数间的影响趋势和规律,初步统计出物但由于土壤条件极其复杂,有效不平度的影响机理有待于更大量的试验结果来总结,以便求得一个更全面的有效软路面谱计算式,为拖拉机和农机的设计和研究工作提供参考。
  五结论
  1,本文提出了实际激励车辆的是有效路面谱,它不仅与原始地表有关,并与土壤特性、轮胎气压及载荷有关的理论。
  2.通过田间的三因素四水平的大量试验,初步统计出根据原始路面谱进行有效软路面谱计算的定量公式,计算值与实测值吻合较好,说明定量计算公式是可行的。