履带式防核辐射挖掘机越障过程动力学建模及影响因素研究

第31卷第3期2017年9月南华大学学报(自然科学版)J o u r n a l o fU n i v e r s i t y o f S o u t hC h i n a (S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y)V o l .31N o .3S e p.2017收稿日期:2017-08-03基金项目:湖南省军民融合产业发展专项(2013MH 01);衡阳市科技局计划项目(2016K G 81)作者简介:张 德(1988-),男,助教,硕士,主要从事于核设施应急安全作业技术与装备㊁环保设备设计方面的研究.E -m a i l :I r i s _1227@126.c o m.*通讯作者:邹树梁,E -m a i l :z o u s l 2013@126.c o m文章编号:1673-0062(2017)03-0001-09履带式防核辐射挖掘机越障过程动力学建模及影响因素研究张 德1,2,邹树梁1,2*(1.南华大学环境与安全工程学院,湖南衡阳421001;2.核设施应急安全作业技术与装备湖南省重点实验室,湖南衡阳421001)摘 要:根据履带式防核辐射挖掘机结构及参数,构建了攀爬垂直壁和跨越壕沟两种典型越障工况的越障能力计算模型,计算得到其越障能力值分别为555mm ㊁1721mm.运用虚拟样机技术,建立对应工况下的动力学仿真模型,通过仿真获得其攀爬垂直壁和跨越壕沟能力值分别为551mm ㊁1625mm ,与理论值相近.对其仿真结果进行分析得到质心位置及行驶速度对越障能力的影响规律:质心前移与上升能提升其攀爬垂直壁㊁跨越壕沟的能力,质心左右偏移对其越障能力影响微小;低速挡攀爬凸起障碍物时对车体冲击量较小,高速挡能有效提升其跨越壕沟能力.关键词:履带式防核辐射挖掘机;攀爬垂直壁;跨越壕沟;质心偏移;行驶速度中图分类号:T P 249 文献标志码:AD y n a m i cM o d e l o fC r a w l e rA n t i -r a d i a t i o nE x c a v a t o rC l i m b i n g ov e r O b s t a c l e s a n dA n a l ys i s o n i t s I n f l u e n t i a l F a c t o r s Z H A N GD e 1,2,Z O US h u -l i a n g1,2(1.S c h o o l o fE n v i r o n m e n t a n dS a f e t y E n g i n e e r i n g ,U n i v e r s i t y o f S o u t hC h i n a ,H e n g y a n g,H u n a n421001,C h i n a ;2.H u n a nK e y L a b o r a t o r y o fN u c l e a rF a c i l i t i e sE m e r g e n c y S a f e t yT e c h n o l o g y a n dE q u i p m e n t ,H e n g y a n g,H u n a n421001,C h i n a )A b s t r a c t :A c c o r d i n gt o t h e s t r u c t u r e a n d p a r a m e t e r s o f t h e c r a w l e r a n t i -r a d i a t i o n e x -c a v a t o r ,t w o t y p i c a l o b s t a c l e c r o s s i n g a b i l i t y c o m pu t a t i o n a l m o d e l s u n d e r t h e o b s t a c l e c r o s s i n g w o r k i n g c o n d i t i o n :t h e c l i m b i n g ve r t i c a lw a l lm o d e l a n d t h ed i t c h c r o s s i n g m o d e l ,h a v e b e e nb u i l t .A n d t h e o b s t a c l e c r o s s i n g a b i l i t y va l u e s ,a f t e r c a l c u -l a t i o n ,a r e555mm a n d1721mm r e s p e c t i v e l y .B y u t i l i z i n g t h ev i r t u a l p r o t o t y pe南华大学学报(自然科学版)2017年9月t e c h n o l o g y,t h e d y n a m i c s i m u l a t i o nm o d e l i n a c c o r d a n c ew i t h t h ew o r k i n g c o n d i t i o nh a s b e e n s e t u p,a n d t h e c l i m b i n g v e r t i c a lw a l l c a p a b i l i t y a n d t h ed i t c hc r o s s i n g c a-p a b i l i t y a r e551mm a n d1625mm r e s p e c t i v e l y,c l o s et ot h et h e o r e t i c a lv a l u e.T h r o u g hf u r t h e r a n a l y s i s o n t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s,t h e r u l e o ft h e c e n t r o i dp o s i t i o n s a n d t h ed r i v i n g s p e e d s i n f l u e n c eo nt h eo b s t a c l ec r o s s i n g c a p a b i l i t y h a sb e e nb r o u g h tf o r t h:t h ef o r w a r dl e a da n dr i s i n g o ft h ec e n t r o i dc a ni m p r o v ei t sc l i m b i n g v e r t i c a l w a l la b i l i t y a n dt h ed i t c h c r o s s i n g a b i l i t y.T h elef ta n dr igh ts h i f t i n g o f t h e c e n t r o i d h a s a t i n y i n f l u e n c e o n i t s o b s t a c l e c r o s s i n g c a p a b i l i t y;c l i m b-i n g t h eb u l g i n g o b s t a c l e sw i t ha l o w g e a r h a s a s m a l l i m p a c t o n t h e c a r,a n dah i g hg e a r c a ne f f e c t i v e l y i m p r o v e i t s d i t c hc r o s s i n g a b i l i t y.k e y w o r d s:c r a w l e r a n t i-r a d i a t i o ne x c a v a t o r;c l i m b i n g v e r t i c a lw a l l;c r o s s i n g t r e n c h;e c c e n t r i c c e n t r o i d;v e h i c l e s p e e d0引言20世纪核能的发现与发展是世界历史上最重要的创造之一,同时也带来了一系列的核安全问题.国内外发生的多起核事故(如日本福岛核电站爆炸)给人类敲醒警钟,在核事故发生后急需能在高核辐射剂量放射物质存在㊁且工作人员无法直接进入的放射场所作业的工程作业装备[1].目前国内核应急与核退役处理处置过程中一般采用固定履带式㊁摆臂履带式机器人[2-3].鉴于其体积小㊁处理能力弱等缺点,它无法满足对大型废弃核设施与核废料的处理.因此,履带式防核辐射挖掘机应运而生,它是一种在核事故应急与核设施退役过程中对废弃核设施与核废料进行拆除㊁剪切㊁铣削㊁装载与搬运的履带式工程抢险作业装备车[4].核事故应急与核设施退役抢险作业现场地形通常可视为无法预知的非结构化地形,包括突起㊁管沟和陡坡等障碍物,且90%以上工程车辆发生倾翻事故都是在在此复杂崎岖地形下运动或作业引起的[5].在此恶劣工作路况下,履带式行走系统与轮式行走系统相比,具有较强的越障能力与越障稳定性[6-7].其越障能力又将直接影响其在对废弃核设施处理与处置的效率.因此,对履带式行走系统越障过程进行动力学建模及对其影响因素进行研究已成为核应急与核设施退役技术与装备研究领域的热点问题.近年来,国内外诸多学者对履带式行走系统运动特性及越障性能进行了大量研究.文献[8-9]对履带式机器人设计及运动特性进行了研究;文献[10-11]对履带式机器人在一般环境下越障模型进行了构建,并对其过程进行了分析,研究了各类机器人的越障性能与其自身结构参数及越障姿态间的内在关系;文献[12]通过建立挖掘机虚拟样机模型,对其进行动力学分析,获得了挖掘机不同越障工况下履带链条的疲劳寿命.上述研究的重点均集中在对其履带结构的设计㊁越障过程理论建模与动力学仿真分析,对影响其越障能力及越障稳定性的因素研究较少.本文以南华大学自主研制开发的履带式防核辐射挖掘机为研究对象,在分析其越障过程机理的基础上,构建其攀爬垂直壁㊁跨越壕沟两种典型越障工况的动力学仿真模型,并对该模型进行了仿真分析,获得该挖掘机越障能力,重点分析了质心偏移及行驶速度对该特种工程装备越障能力的影响规律,对其越障稳定性进行了相关研究. 1履带式防核辐射挖掘机结构及其参数履带式防核辐射挖掘机(如图1所示)相比普通挖掘机具有以下特点:图1履带式防核辐射挖掘机F i g.1C r a w l e r a n t i-r a d i a t i o n e x c a v a t o r2第31卷第3期张 德等:履带式防核辐射挖掘机越障过程动力学建模及影响因素研究1)研发了适用于核辐射环境下的驾驶舱屏蔽防护系统[13],用以屏蔽放射性核素(气溶胶等)对工作人员的伤害,如图2所示;2)研发了高效节能型抑尘装置[14],用以抑制退役核设施处理过程中产生的放射性尘埃扩散;3)开发一套耐核辐射监测预警系统,有效解决由于屏蔽防护系统工作视野小所引起的操作难等问题.图2 驾驶舱屏蔽防护系统F i g .2 S h i e l d i n gp r o t e c t i o n s ys t e mo f e x c a v a t o r c a b 履带式防核辐射挖掘机主要设计参数如表1所示.表1 履带式防核辐射挖掘机的主要设计参数T a b l e 1 T h em a i n t e c h n i c a l p a r a m e t e r s o f c r a w l e ra n t i -r a d i a t i o n e x c a v a t o r 参数名称数值整机质量/t29.2外形尺寸/mmˑmmˑmm9590ˑ2540ˑ3245质心位置(x ,y ,z )/m m ,m m ,m m (-127.66,1914,-68.24) 理论行驶速度υ/(k m ㊃h -1)3.2/5.5 驱动轮半径r f/mm 285 导向轮半径r r/mm 297 支重轮个数/个9 轮距s /mm3645 履带轨距s '/mm2200 履带总长L /mm 4220 履带接地宽度L d /mm3655 履带板宽度b /mm600 配重(后车尾)离地间隙H L /mm10602 典型越障过程履带式防核辐射挖掘机越障能力是指:行走机构在驱动力的作用下,整机质心顺利越过所遇障碍物关键边界线,而在此过程中挖掘机不发生倾翻㊁不受障碍卡阻且能继续保持挖掘机的稳定姿态与移动能力.2.1 攀爬垂直壁履带式防核辐射挖掘机在对大型废弃核设施进行拆卸㊁搬运等处理时,经常会遭遇一些突起障碍物,可将其近似为 垂直壁障碍 .挖掘机能顺利攀爬垂直壁的最大高度,被定义为攀爬能力.根据挖掘机实际攀爬情况,可将攀爬垂直壁过程分为三个动作规划,具体分析如下:第一阶段 导向轮与垂直壁接触,升上垂直壁边缘,如图3(a )所示,当履带与垂直壁在A 点碰撞后,整机发生旋转运动,使挖掘机前端导向轮沿着垂直壁缓缓上升.挖掘机能否顺利攀越此障碍决定于A 点和质心G 点的位置,一般情况下,质心G 点远高于A 点.因此,为了使其能顺利通过,应该在接近垂直壁前的某时刻开始加油,增大行走系统中驱动轮的驱动力矩,使挖掘机尾端下沉㊁前端上升,直到A 点升至G 点之上;第二阶段 挖掘机导向轮轴心作用线与垂直臂边缘重合到质心作用线与垂直臂边缘重合的阶段,如图3(b)所示;第三阶段 挖掘机质心作用线越过垂直壁垂直边缘线后,挖掘机落于垂直壁水平面上,如图3(c)所示.若履带式防核辐射挖掘机顺利完成此阶段,表明已成功攀越该垂直壁障碍物.图3 攀爬垂直壁过程动作规划F i g .3 T h em o t i o n p l a n n i n g o f c l i m b i n g ve r t i c a l w a l l 挖掘机攀爬垂直壁能力与质心位置㊁行驶速度及行走系统各部件结构参数相关.若挖掘机的质心位于垂直壁边缘前端,它能很快恢复水平,顺利攀越过垂直壁.若质心向后偏移,并使垂直于此3南华大学学报(自然科学版)2017年9月向量的线与履带后边相切时,挖掘机不同俯仰角度(倾斜角度)δ将对应攀越垂直壁的极限高度H m a x ,详见图4.图4 俯仰角度δ与攀越垂直壁极限高度H m a x 的关系F i g .4 T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n p i t c ha n gl e a n d l i m i t i n g v e r t i c a l w a l l h e i gh t 根据上述分析和挖掘机在垂直壁垂直面上的位置,可建立履带式防核辐射挖掘机攀爬垂直壁高度H 的函数关系:H (l 0,h 0,δ)=l 0s i n δ+h 0c o s δ+r f +r -h 0c o s δ(1)式(1)中:l 0为质心至驱动轮轮轴间距离;δ为仰角;h 0为质心与驱动轮轴心的高度差;r f 为驱动轮半径;h 1为质心高度.要保证履带式防核辐射挖掘机能顺利通过垂直壁,δ取值必然在(0~0.5π)之间,将挖掘机质心位置视为可变量,分别对l 0和h 0求偏导,可得:∂H ∂l 0=s i n δ>0 ∂H∂h 0=-si n δt a n δ<0(2) 从式(2)可知,H (l 0,h 0,δ)是关于l 0的增函数和关于h 0的减函数.因此,履带式防核辐射挖掘机的越障能力随其质心的前移而增强,随着质心的上升而下降.对固定式双履带工程机械而言,δ在30ʎ时,可接近其所能克服的最大坡度值[15].当倾斜角度δ取最大值30ʎ时,可估算履带式防核辐射挖掘机顺利攀越垂直壁的极限高度H m a x =555m m.2.2 跨越壕沟跨越壕沟是履带式防核辐射挖掘机在退役核设施处理处置过程中常见的另一典型工况,是挖掘机通过障碍物能力的重要体现之一.在跨越近似于垂直的壕沟情况下,可将其越障能力界定为:挖掘机以尽可能低的速度均匀行驶,且车辆不发生坠落㊁翻车等事故所能跨越的水平面壕沟的极限宽度,根据履带行走系统结构参数,构建履带式防辐射挖掘机跨越壕沟分析模型,如图5所示.库纳(K.K u m e r)曾对履带式车辆跨越壕沟能力进行了理论分析,在大量实验基础之上,提出固定双履带工程机械质心位于s +0.7(r f +r 1)的一半距离时,能达到跨越壕沟的极限(最大)宽度.L m a x 估算公式为:L m a x =49[s +0.7(r f +r r )](3)式(3)中:s 为驱动轮与导向轮间距(轮距);r f 为驱动轮半径;r r 为导向轮半径.实际工况下,履带式车辆跨越壕沟的宽度还与路面土壤属性相关.但是,可运用此公式对履带式防核辐射挖掘机顺利跨越壕沟的极限宽度L m a x 进行预估,估算结果L m a x =1721m m.图5 跨越壕沟示意图F i g .5 T h e d i a g r a mo f t h e d i t c h c r o s s i n g3 越障过程动力学仿真建模3.1 车体模型简化处理在对履带式防辐射挖掘机进行动力学建模过程中需对车体进行相应简化处理,具体包括以下几个方面:1)将车体视为一个整体,即5大组成部件之间不存在相对运动;2)工作装置位置相对固定,即挖掘机处于正常行走姿态;3)简化抑尘系统,忽略对车体总重及质心位置影响较小的零部件,如水泵㊁阀门㊁管道和喷嘴等;4)忽略车体模型中的圆角.3.2 履带行走系统参数化建模参照表1参数,基于行走系统各零部件间装配关系,利用多体动力学仿真分析软件R e c u r D y n /L M 对履带系统进行参数化建模.该系统由左㊁右两侧履带组成,每侧履带零部件有:履带架㊁驱动轮㊁导向轮㊁张紧装置㊁履带链轮各1个,支重轮8个,其中每条履带链由51块履带板通过履带销轴连接形成.最终建立履带行走系统参数化模型如图6所示.1.驱动轮;2.支重轮;履带架;拖链轮;4第31卷第3期张 德等:履带式防核辐射挖掘机越障过程动力学建模及影响因素研究3.3 运动副定义及越障路面工况设定复杂机械动力学建模最关键步骤在于各零部件间的约束关系,这直接影响到其正常动作的完成.依据履带式防核辐射挖掘机行走动作原理,定义如图7所示的各部件约束关系.图7 履带式防核辐射挖掘机各部件间的约束关系F i g .7 T h e c o n s t r a i n t r e l a t i o n s h i p a m o n g t h e c o m po n e n t s o f c r a w l e r a n t i -r a d i a t i o n e x c a v a t o r 本文设定防核辐射挖掘机攀越垂直壁和跨越壕沟等越障过程的地面模型为某干砂型(软性)地面,其特征参数如表2所示.路面模型采用矩形单元定义,以提高路面模型设置精度.表2 某干砂型路面特征参数T a b l e 2 C h a r a c t e r i s t i c p a r a m e t e r s o f ad r ys a n d r o a d 参数数值内聚的土壤变形模量(k _c )3e -004内摩擦的土壤变形模量(k _p h i)7.67e -004土壤变形指数n 1.1内聚力/N0.0014剪切阻力角度/(ʎ)26剪切变形模数k 25下沉比率5e -002将回转平台底部中心设定为虚拟样机模型的坐标中心点,建立攀爬垂直壁和跨越壕沟两种越障工况动力学模型,如图8所示.图8 履带式防核辐射挖掘机越障动力学模型F i g .8 O b s t a c l e -n a v i g a t i o nd yn a m i c sm o d e l o f c r a w l e r a n t i -r a d i a t i o n e x c a v a t o r4 越障能力的影响因素分析影响履带式防核辐射挖掘机越障能力的主要因素有运动状态(速度)㊁车体与地面附着系数㊁车体重心位置.研究不同影响因素对其越障能力的影响规律对于实际工程作业具有重大指导作用.4.1 质心偏移对越障能力的影响4.1.1 攀爬垂直壁通过对挖掘机攀爬垂直壁进行仿真可知,随着垂直壁高度H 的增大,挖掘机攀爬垂直壁会出现3个状态,如图9所示.图9 攀爬垂直壁过程中的3种状态F i g.9 T h e t h r e e k i n d s o f s t a t e i n t h e p r o c e s s o f c l i m b i n g ve r t i c a l w a l l 其中图9(a)表示挖掘机顺利通过垂直壁;图9(b)表示挖掘机虽然可以通过垂直壁,但是车尾会与垂直壁直角边缘处发生碰撞,现实操作中若出现此种情况,将对挖掘机车身构成损伤,应视为未能顺利通过;图9(c )表示样机已发生侧翻,未通过垂直壁障碍物,该情况属于重大事故.由此,可定义挖掘机攀爬垂直壁的最大高度为状态图9(a)下攀越垂直壁的最大高度.对履带式防核辐射挖掘机攀爬垂直壁动力学模型进行参数设置,通过仿真获得不同质心位置下顺利攀爬垂直壁3种状态下的极限高度,从而确定质心变化对其攀爬垂直壁的影响规律,如图10所示.分析图10可得,当不改变履带式防核辐射挖掘机总重时,质心前移与质心下降能有效提升其攀爬垂直壁能力(与理论分析结果一致);质心的左右偏移对其越障能力影响非常小,可忽略不计.5南华大学学报(自然科学版)2017年9月同时,从图中的发生损伤区位置可知,车体尾部距离地面的尺寸将影响挖掘机顺利攀爬垂直壁的最大高度,因此,在挖掘机设计过程中,应重点考虑质心位置及车体离地间隙两因素.图10 质心偏移对挖掘机攀爬垂直壁的影响规律F i g.10 I n f l u e n c e o f c e n t r o i do f f s e t o n e x c a v a t o r c l i m b i n g ve r t i c a l w a l l 4.1.2 跨越壕沟改变挖掘机质心坐标,对样机跨越壕沟动力学模型进行的仿真,在仿真过程中同样出现3种状态,如图11所示,同理,状态(a )下的最大宽度为样机顺利跨越壕沟的极限宽度.出现(b )㊁(c )时分别表明防核辐射挖掘机出现损伤或发生重大倾翻事故.图11 跨越壕沟过程中的3种状态F i g.11 T h e t h r e e k i n d s o f s t a t e i n t h e p r o c e s s o f c r o s s i n g di t c h 改变垂直壕沟障碍碍路面的参数设置,进行多次仿真,获得不同方向质心位置变化对其跨越壕沟的影响规律,如图12所示.图12 不同方向质心位置变化对其跨越壕沟的影响规律F i g.12 I n f l u e n c e o f c e n t r o i do f f s e t o n e x c a v a t o r c r o s s i n g di t c h 6第31卷第3期张 德等:履带式防核辐射挖掘机越障过程动力学建模及影响因素研究分析图13可得,履带式防核辐射挖掘机跨越壕沟的能力为1625mm (与理论值误差为5.5%);挖掘机质心前移与上升能提升其跨越壕沟的能力,但垂直方向的变化对其跨越壕沟能力的提升效果较小;质心左右偏移对挖掘机跨越壕沟能力的影响甚微.Δh :高㊁低速挡攀越500mm 垂直壁时车体晃动量之差图13 攀爬垂直壁时车体质心垂直方向位移(H =500m m )F i g .13 V e r t i c a l d i s p l a c e m e n t o f e x c a v a t o r b o d ym a s s c e n t e rw h i l e c l i m b i n g ve r t i c a l w a l l (H =500m m )4.2 行驶速度对越障能力的影响4.2.1 攀爬垂直壁为了获得车速对履带式防辐射挖掘机攀爬垂直壁能力的影响规律,设置攀爬垂直壁越障模型速度参数(高速挡㊁低速挡)㊁递增垂直壁障碍路面模型高度.通过仿真可得到不同驱动速度下,履带式防核辐射挖掘机顺利攀越垂直壁的最大高度㊁车尾与地面接触时对应的高度及发生侧翻事故的高度值如表3所示.表3 速度与挖掘机攀爬垂直壁高度值关系T a b .3T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s pe e da n d t h e h e i g h t of c l i m b i ng v e r t i c a l w a l l 速度低速挡(0.89m ㊃s -1)高速挡(1.53m ㊃s -1)顺利攀爬最大高度/mm 551620发生损伤高度/mm 552~562621~639发生侧翻最小高度/mm563640分析上表数据可得,速度增大可提高履带式防核辐射挖掘机攀爬垂直壁的能力.实际工程作业中,操作人员不应以高速攀越障碍,因为高速越障会使整机振动冲击增大,降低整机的使用寿命.履带式工程机械在越障过程中平稳性最直观体现在于车体的晃动量,即质心垂直方向位移.一般履带行走装置配备有张紧装置,用于张紧履带和缓冲振动,若张紧力过大会导致其缓冲效果减弱.因此,为了更好地分析速度对越障性能的影响,对履带式防核辐射挖掘机高㊁低速挡下攀爬500mm 垂直壁车体垂直方向位移变化㊁张紧力大小变化进行分析,其仿真结果如图14㊁图15所示.图14 攀爬高度垂直壁时张紧力变化曲线(H =500m m )F i g .14 T h e c u r v e s o f t e n s i o nw h i l e c l i m b i n gt h e v e t i c a l w a l l (H =500m m )分析图13可得,当挖掘机遇到垂直壁障碍物时,由于碰撞冲击和导向轮侧随垂直壁上升的原因,车体质心垂直方向位移增大.根据图形可知,高速挡车体垂直方向位移大于低速挡车体垂直方向位移,经计算两者差值Δh =50mm ㊂分析图14可知,履带式防核辐射挖掘机左㊁右履带张紧力最大值发生在履带车导向轮与垂直壁障碍物发生碰撞的时刻;高㊁低速挡攀越高度为500mm 垂直壁时最大张紧力值分别为214.7k N ㊁190.5k N.结果表明:高速挡攀越垂直壁会引起更大的车体晃动,而且在进行攀越过程中发生的冲击力将明显大于低速挡攀爬时所受冲击力.因此,在实际工程作业时,不建议以高速挡进行攀爬凸起类障碍物操作.4.2.2 跨越壕沟通过定义不同速度驱动函数可求得履带式防核辐射挖掘机低速㊁高速顺利跨越壕沟的最大壕沟宽度㊁车尾与地面接触时对应的壕沟宽度及发生翻车事故的最小壕沟宽度,如表4所示.7表4 速度与挖掘机跨越壕沟宽度值关系T a b l e 4 T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s pe e da n d t h ew i d t hof c r o s s i ng d i t ch 速度低速挡(0.89m ㊃s -1)高速挡(1.53m ㊃s -1)顺利跨越最大宽度/mm16252035发生损伤宽度/mm 1626~17112035~2089发生侧翻最小宽度/mm17122090同理,对履带式防核辐射挖掘机动力学模型在高㊁低速挡下跨越1600mm 壕沟进行了仿真,获得车体质心垂直方向位移变化曲线和张紧力变化曲线,如图15㊁图16所示.图15 跨越壕沟时车体质心垂直方向位移(L =1600m m )F i g .15 V e r t i c a l d i s p l a c e m e n t o f e x c a v a t o r b o d y ma s s c e n t e rw h i l e c r o s s i n g di t c h (L =1600m m)图16 跨越L =1600m m 壕沟的张紧力变化曲线F i g.16 T h e c u r v e s o f t e n s i o nw h i l e c r o s s i n g di t c h (L =500m m )分析图15中可得,在跨越壕沟过程中,车体的晃动并未随速度的变化而有大的改变(与攀爬垂直壁情况不同);分析图16中可得,速度的提高,张紧力减小.表明挖掘机以相对较高的速度跨越一定宽度壕沟时,跨越过程更加顺利平稳,能降低壕沟障碍物对挖掘机的冲击作用.5 结 论根据履带式防核辐射挖掘机基本结构及参数,构造了越障能力计算模型,建立了攀爬垂直壁㊁跨越壕沟两种典型越障工况动力学模型.对其越障能力进行了动力学仿真求解,并分析了质心位置及行驶速度对其越障能力的影响规律,得到以下结论:1)质心前移与上升能提升其攀爬垂直壁㊁跨越壕沟的能力,质心左右偏移对其越障能力影响微小;2)攀爬凸起障碍物时应选择低速挡进行越障,跨越壕沟障碍物时应选择高速挡进行越障.参考文献:[1]张金涛,张建岗.福岛核事故后我国核应急技术与装备研发并进[J ].中国核工业,2016(5):27-29.[2]徐文福,毛志刚.核电站机器人研究现状与发展趋势[J ].机器人,2011,33(6):758-767.[3]刘明哲,庹先国,李哲,等.机器人在核应急辐射环境综合监测中的应用研究[J 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k -w h e e l -t e r r a i ni n t e r a c t i o nm o d e l f o r d yn a m i c s i m u l a t i o n o f t r a c k e d v e h i -c l e s [J ].V e h i c l e S y s t e m D yn a m i c s ,2002,37(6):401-421.(下转第24页)通过将测量结果与I C R P规定限值及放射卫生防护基础进行比较,可估算出受检者每年可接受放射性治疗次数的最大限值如下:胸部27次,腰椎14次,颈椎29次,腹部4次,骨盆17次,髋关节64次,四肢54次.(考虑到各器官组织的实际吸收剂量低于测得平均值,所以实际受检者每年可接受放射性治疗次数的最大限值应略高于估算值)由估算结果可知,腹部㊁腰椎㊁骨盆等部位的放射性治疗次数最大限值相对偏小,在实际生活中,这几处部位也最容易出现放射性病变现象.从预防医学角度整体来看,每年做X射线检查的次数不益过多.参考文献:[1]郑钧正.我国放射防护新基本标准强化对医疗照射的控制[J].辐射防护,2004,24(2):74-91.[2]C HA R L E S M.U N S C E A Rr e p o r t2000:s o u r c e sa n de f f e c t so f i o n i z i n g r a d i a t i o n.U n i t e d N a t i o n sS c i e n t i f i c C o m i t t e e o n t h e e f f e c t s o f a t o m i c r a d i a t i o n[J].J o u r n a l o fR a d i o l o g i c a l P r o t e c t i o nO f f i c i a l J o u r n a l o f t h e S o c i-e t yf o rR a d i o l og i c a l P r o t e c t i o 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