进军西部的一种新武器——履带轮式沙漠车 =====================================================
西部开发的首要任务是要治理生态环境,解决土地沙化问题,让大片沙漠重新披上绿色的植被。而向沙漠进军的最大困难就是交通问题,人行路难,车行路则更是加难上加难。虽不象唐代大诗人李白所说的那样“难于上青天”,但是却会使你陷入一种软绵绵、慢悠悠、有劲没处使、有气没处出和无奈。
要致富,先修路!这是每个中国人都非常熟悉的一个道理。但是,在一片茫茫的沙漠里,除了遍地沙子以外,又去找什么材料来修路呢?所以,发明一种轻便快捷的、能在沙漠里自由出入的车辆,历来都是人类征服沙漠的一种迫切期望。
在现有的的车辆中,最轻便快捷的当然要数汽车了,但是它在沙漠里却难以正常运行;能在沙漠里自由出入的当然要数坦克,然而它又特别笨重。为了发明一种理想的沙漠车辆,我们对汽车和坦克在沙漠里运行的受力情况作了一番认真地分析,从中发现了一些很有实用价值的机械原理。
汽车不能在沙漠里正常运行,主要是因为它的轮子在松软的沙子里受到的摩擦阻力太小,难以把发动机的动力转化为前进的推力;其次是由于弧面受力,使驱动车轮在转动时越陷越深。比汽车质量大很多倍的坦克能够在沙漠里自由出入,主要应归功于它的履带。履带与车轮相比在沙漠里具有两大优势:一是履带的受力面积大,根据压强公式P=F/S,使其单位面积的压力大大减小,所以能够支持笨重的坦克的松软的沙漠里正常运行;二是平面接触改变了受力方向,使发动机提供的作用力绝大部分方向朝下,只有很少的作用力方向朝后,最大限度地增加了地面的摩擦阻力,使发动机的动力有效地转化为前进的推力,消除了因车轮打滑而导致的无用功损失。
由此可见,履带比车轮更适合用来作沙漠车辆的运行部件。这个结论也早已被人类的发明实践所证明,例如:履带式拖拉机、履带式滑草车、履带式雪地车等等。很多行驶在松软路面的车辆,用履带替换车轮以后都收到了理想的运行效果。但是,沙漠车既不象坦克那样需要很大的牵引力,也不象滑草车和雪地车那样只有很小的装载重量。所以照搬原来的模式就不一定会收到理想的效果。
为此,经过一番深入研究之后发现:把履带与车轮的功能结合起来,设计出一种履带轮用来作为沙漠车的运行部件,肯定会收到理想的运行效果。
这种履带轮的驱动驱动原理是:驱动轴A和驱动齿轮A1一起转动时,带动传动齿轮B1和C1朝着同一方向转动;齿轮B1和C1又分别带动B2和C2转动,齿轮B2和C2再共同驱动履带向前滚动,从而推动沙漠车前进。这种履带轮的承重和减震原理是:驱动轴A通过弹簧钢板与车身连接构成第一次减震;传动轴B和C为活动承重轴,当齿轮B2和C2遇到障碍物时,它们都可以围绕固定承重轴A自动旋转构成第二次减震。为了更好地保护履带,还可以在驱动轴A的正下方再增设一个支撑和减震轮。
由于这种履带轮的面积大压强小,更主要的是它彻底改变了运转时的受力方向,因而就保证了它可以象坦克那样在松软的沙漠里如履平地;又因为这种履带轮的传动齿轮较大,而履带的长度相对较短,就保证了它可以在比较高的速度下正常运行。虽然它还不能够与汽车赛跑,但是也完全可以同轮式拖拉机媲美,对于解决沙漠绿化过程中的交通运输问题已经是绰绰有余。
这种履带轮的结构比较简单,它不象坦克履带那样需要复杂的底盘,只需对汽车底盘稍加改造即可进行安装,因此可以大大减轻沙漠车的自身质量,保证沙漠车的轻便快捷。汽车在沙漠里越陷越深的一般都是起驱动作用的后轮,而不是起支撑作用的前轮。所以,对于那些装载质量比较小的沙漠车来说,如果只在后桥安装履带轮,仍然用宽一点的汽车轮胎来安装前轮,也不会影响它的正常运行。这种类型的沙漠车虽然装载质量比较小,但是它轻便快捷、价廉物美,很可能成为用量最多和最受欢迎的一种车型。然而对于那些装载质量比较大的沙漠车,最好是在前后桥都装上履带轮。为了保证沙漠车在各种复杂地形中都能够自由运行,也可以采用前后双桥驱动方式更加可靠。
履带轮式沙漠车除了用来征服西部的沙漠外,也可以在草原上自由驰骋,为牧业生产提供更好的交通服务;还可以到东部的各种土木工程建设工地上大显身手,展示出比普通轮式车辆更加优良的机械性能。由此可见,它还具有广泛的实用价值,是一种市场前景很好的新型产品。我们虽然提出了“履带轮式沙漠车”的设计方案,但是却没有实际制造和开发能力。因此,还希望有关生产厂家大力合作,早日研制出这种履带轮式沙漠车样车,共同推动我国的西部大开发。
[2001年2月在长春的《汽车文摘》杂志上发表了《进军西部的一种新武器——履带轮式沙漠车》一文。经修改完善了设计方案后,2002年5月又在湖南的《发明与革新》杂志上附图发表了本文。]
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