|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Современные танковые гусеницы и перспективы
их развития (ОБЗОР)
ЧАСТЬ I Инж. И. X. Биатов Вестник бронетанковой техники. 1960 г. № 3.
Введение
Танковые гусеницы работают в тяжелых и разнообразных условиях. Последнее обстоятельство затрудняет разработку надежных методов расчета деталей гусениц на прочность и износ. В процессе работы на танках гусеницы подвергаются абразивному износу и разнохарактерным ударным нагрузкам. При движении танка на больших скоростях по твердому грунту возникают значительные динамические нагрузки в результате взаимодействия гусеницы с грунтом и опорными катками. Ударные нагрузки в гусеницах возникают также вследствие неравномерности работы зацепления и в результате колебаний корпуса танка. Характерные разрушения гусениц проявляются в виде трещин и поломок траков вдоль полотна гусеницы и в виде поперечных трещин по ребрам, связывающим проушины обеих сторон трака (фиг. 1). Обрыв проушин траков не является характерным видом разрушения. Применение катков с резиновыми шинами или с внутренней амортизацией облегчает работу гусеницы, снижая ударные нагрузки.
Фиг. 1. Разрезанный трак танка Т-10
При движении танка по песчаным грунтам и особенно по кварцевым пескам создаются тяжелые условия в смысле износа шарниров гусениц и элементов зацепления. Возможности улучшения работоспособности гусениц за счет усложнения конструкции шарниров и увеличения их размеров весьма ограничены. Высокие скорости движения танков и общие соображения определяют необходимость снижения веса гусениц. Условия эксплуатации требуют легкой сборки, разборки и замены отдельных деталей. Работоспособность или срок службы танковых гусениц принято исчислять в километрах пройденного пути. Срок службы гусеничного движителя определяется износостойкостью и прочностью деталей. Вопросы увеличения прочности гусениц могут сравнительно легко решаться конструктором путем рационального выбора |и распределения материала, улучшения конфигурации деталей и упрочнения напряженных сечений. Вопросы повышения работоспособности цевок, беговой дорожки, клыков, грунтозацепов и зубьев ведущих колес, также могут быть решены сравнительно простыми средствами, например утолщением или наплавкой твердыми сплавами мест, подвергающихся износу. Повышение работоспособности шарниров гусениц является более сложной задачей. Практика эксплуатации танков показывает, что потеря работоспособности гусеничного движителя происходит в основном по причине чрезмерного увеличения шага гусеничной цепи вследствие износа шарниров. По мере увеличения разницы в шагах гусеницы и ведущего колеса места контактов цевок с зубьями перемещаются от основания зуба к его головке (фиг. 2 и 3). При увеличении шага гусеницы на 16 мм у тяжелых танков, на 12 мм у средних танков и на 8 мм у легких танков места контактов перемещаются за пределы ведущих зубьев — зацепление нарушается и гусеница пробуксовывает. Допустимое увеличение шага зависит от конструктивных параметров трака, зацепления и величины шага гусеницы. Попытки увеличить допустимый шаговый износ за указанные пределы путем совершенствования зацепления не дали необходимых результатов. Таким образом, увеличение шага гусеницы как следствие износа шарниров, называемое в дальнейшем шаговым износом, является в настоящее время основным параметром, характеризующим срок службы отечественных серийных танковых гусениц. По принципу работы шарнира существующие танковые гусеницы можно разделить на две основные группы: 1) гусеницы с шарнирами трения скольжения, 2) гусеницы с шарнирами внутреннего трения. Первую группу составляют гусеницы с шарнирами открытого типа и гусеницы с шарнирами закрытого типа, у которых работа шарниров сопровождается внешним трением и износом поверхностей трения. Вторую группу составляют гусеницы с упругими шарнирами, сайлент-блочные и ленточные гусеницы. Работа гусениц этой группы происходит за счет упругой деформации материала шарнира или ленты гусеницы и сопровождается внутренним трением. Гусеницы с шарнирами трения качения не рассматриваются в настоящем обзоре, так как они не нашли применения на танках. Гусеницы с шарнирами открытого типа просты в изготовлении и эксплуатации. Основными недостатками этих гусениц является малый срок службы вследствие износа и относительно большие потери на трение. Быстрый износ открытых шарниров при работе на абразивных грунтах вызывает стремление полностью защитить поверхности трения шарниров от попадания на них абразива и перейти к шарнирам закрытого типа. Гусеницы с шарнирами закрытого типа, как показали исследования, имеют износостойкость, значительно превосходящую износостойкость гусениц с открытыми шарнирами и в настоящее время находятся в стадии проверки. Сайлент-блочные гусеницы применяются на танках серийного производства США более 20 лет. Эти гусеницы имеют большой срок службы (до 12000 км), мало зависящий от дорожных условий.
Фиг.
2. Зацепление неизношенной опытной гусеницы танка Т-10
Фиг.
3. Зацепление изношенной гусеницы танка Т-10
Сайлент-блочные гусеницы имеют существенные недостатки: их вес на 20-40% больше, чем вес существующих серийных гусениц, а шарниры имеют предел работоспособности при низких температурах. Кроме того, для изготовления шарниров требуется натуральный каучук. Ленточные гусеницы имеют примерно те же достоинства, что и сайлент-блочные. Они применяются на некоторых легких танках в США.
Гусеницы серийных танков
Конструкции гусениц
На отечественных серийных танках применяются цельнометаллические гусеницы с шарнирами открытого типа.
Фиг. 4. Звено гусеницы тяжелого танка ИС-3 с штампованными траками
Самоходные артиллерийские установки, выполненные на базе серийных танков, имеют одинаковые с ними гусеницы.
Фиг. 5. Звено гусеницы тяжелого танка ИС-3 с литыми траками
Самоходная установка СУ-100ПМ имеет гусеницу с сайлент-блочными шарнирами. Современные отечественные серийные цельнометаллические гусеницы имеют некоторое конструктивное сходство. На фиг. 4-8 представлены звенья гусениц тяжелых, средних и легких танков.
Фиг. 6. Звено гусеницы тяжелого танка Т-10 с штампованными траками
Фиг. 7. Звено гусеницы среднего танка Т-54 с литыми траками
Пальцы шарниров этих гусениц плавающие. Для предохранения от выпадания на конце пальцев гусениц тяжелых и легких танков ставятся шайба и пружинное кольцо. Пальцы гусениц средних танков не имеют стопорных устройств. При движении гусеницы их головки проходят мимо неподвижного клина, который задвигает их обратно в случае выползания.
Фиг. 8. Звено гусеницы легкого танка ПТ-76 с штампованными траками
Основные параметры танковых гусениц представлены в табл. 1.
Фиг. 9. Схема зацепления гусеницы тяжелого танка
В серийных конструкциях гусениц шарниры занимают примерно всю их ширину, исключение составляет гусеница танка Т-10, являющаяся, по существу, уширенной подкрылками гусеницей танка ИС-3.
Фиг. 10. Схема зацепления гусеницы легкого танка ПТ-76
Фиг. 11. Схема зацепления гусеницы среднего танка Т-54
Таблица 1
Гусеницы тяжелых танков имеют грунтозацепы, расположенные у проушин с обеих сторон трака. Гусеницы средних и легких танков имеют грунтозацепы только с одной стороны трака, при этом его вторая сторона опирается на грунтозацеп соседнего трака через палец. У серийных тяжелых танков с траками взаимодействуют металлические катки, у средних и легких танков обрезиненные катки. На некоторых опытных объектах применяются металлические катки с внутренней амортизацией. Два окна, имеющиеся в каждом траке, ограничиваются с одной стороны цевкой, а с другой-перемычкой. У тяжелых и легких танков применяется тянущее зацепление, при этом передача усилий на переднем ходу осуществляется упором зубьев с внутренней стороны цевки (фиг. 9 и 10). Зацепление заднего хода осуществляется упором зубьев в перемычку.
Фиг. 12. Схема зацепления гусеницы самоходной установки СУ-100ПМ.
У средних танков цевка выходит за пределы перемычки таким образом, что последняя не участвует в зацеплении и служит только для подкрепления крыла трака, образуя грунтозацеп (фиг. 11). Зацепление переднего хода у средних танков толкающее, так как оно осуществляется упором зубьев ведущего колеса в цевку, с внешней стороны трака. При толкающем зацеплении поворот трака под нагрузкой при входе на ведущее колесо происходит за счет вращения в шарнире. При тянущем зацеплении – за счет скольжения или обкатывания цевки по зубу. Таким образом, при толкающем зацеплении наблюдаются меньшие износы зацепления и некоторое увеличение напряженности работы шарниров. У некоторых танков применяется специальное зацепление с шагом по гусенице меньшим, чем шаг по зубьям ведущих колес. У тяжелых танков эта разница в шагах около 2,5 мм. По мере износа шарниров специальное зацепление становится нормальным по истечении 20% полного срока службы. При специальном зацеплении ведет последний, по ходу, зуб. При нормальном зацеплении могут вести все зубья или первый, по ходу, зуб ведущего колеса. Зацепление сайлент-блочной гусеницы самоходной установки СУ-100ПМ (фиг. 12) вследствие упругой податливости резины в шарнирах создает более равномерное нагружение охватываемых зубьев ведущего венца и способствует гашению ударов, возникающих при работе.
Фиг. 13. Сайлент-блочная гусеница самоходной установки СУ-110ПМ
Траки гусеницы самоходной установки СУ-100ПМ (фиг. 13) имеют по пять проушин, в которые запрессовываются обрезиненные втулки с шестигранными отверстиями. Траки сочленяются шестигранными пальцами, входящими в соответствующие отверстия втулок.
Материалы
Штампованные траки изготавливаются из высокопрочной конструкционной стали ТВМ, содержащей хром, никель и молибден. Эта сталь обладает высоким пределом прочности, значительной ударной вязкостью и высокой твердостью. Траки из стали ТВМ применяются на тяжелых танках и на танках ПТ-76. Сталь ТВМ в настоящее время дефицитна, поэтому ее применение ограничено. Для изготовления литых траков тяжелых танков применяется сталь КДЛВТ. По химическому составу эта сталь отличается от стали ТВМ присутствием меди. Сталь КДЛВТ обладает высокой прочностью и твердостью, низкой ударной вязкостью и очень малым относительным удлинением. Траки средних танков отливаются из высо- комарганцевистой аустенитной стали ПЗЛ. Эта сталь имеет меньшую твердость и меньший предел прочности чем сталь ТВМ и КДЛВТ. Под влиянием ударов и деформации эта сталь наклепывается, причем ее твердость увеличивается до 500 кг/мм2 Сталь ПЗЛ малочувствительна к концентрациям напряжений. По износостойкости в абразиве все три марки траковой стали ПЗЛ, ТВД и КДЛВТ практически одинаковы*).
* Повышение износостойкости гусеничного движителя танков. Отчет предприятия п/я 558 от 1960 г.
Сталь 35СГМ применяется для изготовления штампованных траков сайлент-блочной гусеницы самоходной установки СУ-100ПМ. Требуемая работоспособность цевок обеспечивается увеличением их толщины, а износостойкость грунтозацепов напла'вкой сормайта. Для
изготовления пальцев, сочленяющих траки, применяется горячекатаная сталь трех
близких по химическому составу и механическим свойствам марок: 37ХС, 38ХС и
40ХС. Траки тяжелых танков сочленяются пальцами из стали 40ХС, траки средних и
легких танков – из стали 38ХС и 37ХС. Сталь 27СГТ применяется как заменитель указанных
марок стали.
Зубчатые венцы
ведущих колес большинства танков литые из стали ПЗЛ.
Венцы танка Т-10 литые из стали 50ХН с рабочими поверностями зубьев, закаленными токами высокой частоты.
Технологические особенности изготовления
Технология изготовления танковых гусениц с открытыми шарнирами имеет свои особенности. Траки гусениц, будучи грубыми деталями, сочленяются грубыми шарнирами. Основными параметрами, влияющими на качество работы шарниров, являются радиальные зазоры в проушинах и торцевые зазоры между проушинами сочленяемых траков. Зазоры по пальцу зависят от точности изготовления отверстий и пальцев и величины несоосности отверстий в проушинах. Несоосность отверстий проушин вызывает необходимость иметь большие зазоры по пальцу для обеспечения сочленяемости звеньев. Как видно из табл. 2 литые траки
танка Т-54 изготавливаются с большей точностью, чем штампованные траки тяжелых
танков и танка ПТ-76. После термообработки траки танка Т-54 калибруются
гладящей протяжкой. В результате калибровки диаметр отверстий увеличивается на
0,7-1,5 мм. Цель калибровки – увеличение поверхностной
твердости за счет наклепа, получение более точного размера и улучшение качества
поверхности.
Таблица 2
Несмотря на точность изготовления диаметра отверстий, зазоры по пальцам велики и не могут быть уменьшены вследствие имеющейся несоосности отверстий по проушинам трака. На образование несоосности влияет кривизна стержней, изготавливаемых на перфект-машинах, а также деформации трака в процессе остывания отливки и при термообработке. Особенно сильно влияют на величину несоосности механические деформации крайних проушин в процессе термообработки. Калибровка отверстий не исправляет несоосность и технологией предусматривается правка готовых траков. В штампованных траках отверстия сверлятся. Существующая технология изготовления отверстий предопределяет наличие большого поля допуска на их диаметры и большие несоосности вследствие износа и увода сверл. Технологией предусматривается возможность правки сырых траков после сверления отверстий и готовых закаленных траков. Пальцы
танковых гусениц изготавливаются из горячекатаных прутков, выполненных по 5 кл. точности и имеют выездные головки. Несмотря на предусмотренные большие
зазоры при некоторых сочетаниях
размеров пальцы не входят свободно в сочленяемые
проушины, а деформируются при монтаже на величины, указанные в табл. 2. В
шарнирах тяжелых танков обеспечивается минимальный зазор 0,1 мм.
Торцы проушин траков средних и тяжелых танков не обрабатываются. Торцы проушин траков танков ПТ-76 фрезеруются. Большие пределы торцевых зазоров в шарнирах тяжелых танков связаны с износом штампов.
Фиг. 14. Звено гусеницы танка „Шерман“ с каркасными траками
Из сказанного выше видно, что траки серийных танковых гусениц изготавливаются из дорогостоящей высококачественной стали и представляют собой грубые детали, сочленяемые примитивными шарнирами, ограничивающими работоспособность гусениц.
Фиг. 15. Звено гусеницы танка „Шерман“ с металлическими траками
Танковые гусеницы европейских стран выполняются цельнометаллическими с открытыми шарнирами, плавающими пальцами и цевочным зацеплением. Применение принципиально одинаковых шарниров определяет примерно одинаковую работоспособность гусениц большинства европейских стран. Гусеницы немецких танков „Пантера“, „Тигр В“, английских танков „Комета“, „Чариотер“, „Центурион Конкэрор“, и французских танков „Тюрени“ и „Сен-Шамон“ имеют шарниры открытого типа.
Фиг. 16. Звено гусеницы танка М-46
В отличие от
европейских стран на танках США применяются упругие гусеницы с сайлентблочными шарнирами и ленточные. Зацепление этих
гусениц – цевочное. Сайлент-блочные гусеницы в зависимости от назначения
выполняются с каркасными обрезиненными траками, имеющими резиновую или стальную
подошву, и с металлическими траками (фиг. 14 и 15).
Для боевых действий применяются гусеницы с металлическими грунтозацепами. Для передвижения по
усовершенствованным дорогам применяются гусеницы каркасные с резиновыми
подошвами или усеницы с металлическими траками,
оборудованные резиновыми подушками (см. фиг. 18).
В каркасных траках резиновые кольца шарниров работают параллельно и вулканизируются непосредственно на пальцы. Звенья сочленяются скобами, в которых пальцы закрепляются неподвижно, с помощью клиньев с самостопорящейся гайкой. Звенья гусеницы танка М-46 (фиг. 16) составные и сочленяются дополнительно в средней части с помощью разъемного гребня. Траки этой гусеницы выполняются с резиновыми и стальными подошвами.
Фиг. 17. Звено гусеницы танка М4-А2-76
Существуют конструкции гусениц, в которых звенья сочленяются не скобами, а непосредственно пальцами. В этих конструкциях резиновые кольца вулканизируются на стальные втулки, которые запрессовываются в соответствующие проушины трака. Втулки, помещенные в отдельные проушины, соединяются в одно целое различными способами с помощью торцевых зубцов, стягиваемых резьбовым пальцем, как это применялось на гусенице танка Т26-ЕЗ, с помощью двух шпоночных выступов, входящих в соответствующие пазы, имеющиеся на пальце (фиг. 17), или с помощью шестигранного пальца, как на отечественной гусенице СУ-100ПМ. В звеньях с параллельной работой резиновых колец закрепляются также и пальцы с помощью цилиндрических клиньев с лысками (фиг. 17). В звеньях с последовательной работой колец этого не требуется. В шарнирах с параллельной работой колец тяговое усилие распределяется на всю длину шарнира. В шарнирах с последовательной работой колец тяговое усилие распределяется только на половину длины шарнира; угол закручивания колец получается при этом в два раза меньшим. На фиг. 18 представлены детали звена гусеницы транспортера
М-59 армии США. Цельнометаллические траки этой гусеницы
сочленяются шестигранными пальцами и могут быть оборудованы резиновыми
подушками для движения по усовершенствованным дорогам и для обеспечения
бесшумности*). Беговая дорожка гусеницы и катки обрезинены.
* Full tracked armored personnel carrier M59 (T59) and 4,2 inch full tracked self-propelled morfar M84. Headquarter, department of the army. October, 1958.
Рассмотрение конструкций сайлент-блочных гусениц показывает, что все они предусматривают закрепление обрезиненных пальцев или втулок от проворачивания.
Фиг.
18. Детали звена гусеницы транспортера М-59
Наряду с сайлент-блочными гусеницами в последних конструкциях легких танков и легких самоходных установок США применяются ленточные гусеницы. Этими гусеницами оборудованы танк Т-92 весом 17 т, шестиствольная самоходная установка М-50 „Онтос“ весом 7,7 т и самоходная установка М-56 „Скорпион“ весом 7,2 т (фиг. 19). Ленточная гусеница самоходной установки М-50 (фиг. 20) собирается
из пяти секций*). Каждая секция состоит из двух армированных резиновых
лент прямоугольного сечения, на которые монтируются детали отдельных звеньев,
связывающих эти ленты в секцию (отрезок) гусеницы. Каждое звено закрепляется на
лентах шестнадцатью болтами диаметром 5/16''. Связывающая обе ленты поперечина
имеет в средней своей части гребень и прилегающие к нему цевки.
* Miltiple 106-jor Full tracked self-propelled rifle M-50. Headquarters, department of the army. June, 1957.
Нижняя часть
поперечины образует грунтозацепы. Кроме среднего
гребня имеются два приставных боковых гребня. Катки обрезиненные, катятся по
цевкам, образующим решетчатую беговую дорожку. Следует обратить внимание на
сложность и многодетальность конструкции этой
гусеницы. Для замены одной секции требуется размонтировать и вновь смонтировать
16 болтов. В число деталей комплекта гусениц входит около 2400 болтов.
Фиг.
19. Самоходная установка М-56 „Скорпион“, оборудованная ленточной гусеницей
Сведений об эксплуатационных качествах ленточных гусениц не имеется, однако можно предположить, что они должны иметь сравнительно малый вес* и малые затраты мощности на перематывание. Сопоставляя
данные, помещенные в табл. 1, следует обратить внимание на вес гусениц в зависимости
от веса танка. Для различных машин он находится в пределах 6,9 -10,1% от веса машины. Минимальная величина
относится к гусенице танка Т-34, а максимальная – к сайлент-блочной гусенице самоходной
установки СУ-100ПМ с цельнометаллическими траками. Относительный вес
отечественных гусениц с открытыми шарнирами находится в пределах 6,9-8,7%.
Следует отметить, что параметр „вес гусеницы в процентах от веса машины“ недостаточно характеризует степень совершенства гусениц. Для облегчения сравнения гусениц между собой в табл. 1 введены параметры „удельный вес гусеницы“, характеризующий вес одного квадратного метра опорной поверхности гусеницы и отношение веса машины к весу опорной части гусениц, характеризующее нагруженность гусеницы. Как видно из таблицы, удельный вес для легкого танка ПТ-76 равен 112 кг/м2. Удельный вес гусениц отечественных средних танков 157—190 кг/м2, тяжелых танков 212-235 кг/м2. Сайлент-блочная гусеница легкой самоходной установки СУ-100ПМ выходит за пределы весовой категории легких и средних танков и приближается по удельному весу к гусеницам тяжелых танков. Наибольший удельный вес (277 кг/м2) имеет боевая гусеница американского среднего танка М-46 с металлической подошвой. Удельный вес этой гусеницы значительно выше удельного веса гусениц отечественных средних и тяжелых танков.
Сроки службы танковых гусениц
Как уже было
сказано выше, сроки службы гусениц определяются двумя основными факторами – прочностью и износостойкостью.
Наиболее трудные условия по прочности гусеницы создаются при движении по
каменистым и зимним мерзлым грунтам, а по износу шарниров – в весенний и осенний периоды при движении
по грунтам, содержащим кварцевый песок. Наиболее сильное абразивное воздействие
оказывают песчаные грунты. Некоторые пески
Фиг. 20. Детали ленточной гусеницы самоходной установки М-50 „Онтос“: 1 – шестигранная самостопорящаяся гайка; 2 – соединительная
пластина для секций гусеницы; 3 – короткая усилительная пластина; 4 – наружный гребень; 5 – лента; 6 – зажимная пластина; 7 – втулка длинная; длинная усилительная пластина;
9 и 10 – болт 5/16" × 1 5/16"; 11 – шайба пружинная 5/16"; 12 – поперечина
„лессового“ происхождения не оказывают абразивного воздействия.
Средние сроки
службы гусениц отечественных танков в условиях работы в средней полосе СССР
составляют примерно 2000 км для тяжелых танков и 3000 км для средних и легких
танков. На грунтах с абразивным действием гусеницы имеют минимальный срок
службы: примерно в два раза меньший среднего. При работе в зимних условиях максимальный срок службы гусениц
составляет 3000 км для тяжелых и 5000 км для средних и легких танков. У
тяжелых и легких танков этот срок ограничивается работоспособностью шарниров,
у средних танков он ограничивается не только работоспособностью шарниров, но и
прочностью траков.
Сроки службы
гусениц значительно меньше сроков службы остальных узлов танка. Для приведения
в соответствие работоспособности гусениц с остальными узлами танка минимальный
срок службы гусениц тяжелых танков должен быть порядка 3000 км, а гусениц средних
и легких танков — 5000-6000
км.
Методы определения работоспособности танковых гусениц
Для правильной оценки рассматриваемых ниже результатов ходовых и стендовых испытаний опытных гусениц в настоящем разделе приводятся основные сведения по методике их проведения. Работоспособность серийных танковых гусениц определяется обычно ходовыми испытаниями. Этими испытаниями устанавливаются сроки службы гусеничных движителей в зависимости от различных условий движения и грунтов. Сроки службы опытных гусениц устанавливаются методом сравнения с существующими серийными гусеницами, при этом применяются также сравнительные стендовые испытания гусениц, шарниров и их элементов. Стендовые испытания не могут полностью имитировать условий работы гусениц на танке.
Преимущества и недостатки стендовых и ходовых испытаний
Ходовые испытания обеспечивают окончательную проверку работоспособности гусениц по всем параметрам. Применение ходовых испытаний для исследования и выбора путей повышения работоспособности гусениц нецелесообразно вследствие большой трудоемкости и стоимости таких испытаний. Поэтому гусеницы испытываются в ходовых условиях обычно, попутно с испытаниями других узлов и агрегатов танка, вследствие чего испытания занимают много времени. Сроки изготовления и проверка опытных гусениц ходовыми испытаниями иногда исчисляются годами. Для получения точных данных, обеспечивающих цели исследования, ходовые испытания должны проводиться на двух машинах, движущихся одновременно вслед, при этом одна машина оборудуется опытными, а другая серийными гусеницами. В практике такие условия испытаний создаются редко. Обычно для получения сравнительных данных испытываются вставки в обе гусеницы, состоящие из опытных звеньев. Такие испытания не могут претендовать на точность вследствие влияния ударов, возникающих в зацеплении при неодинаковом шаговом износе шарниров. Испытания опытной и серийной гусениц побортно, при значительной разношаговости вызывает увод машины и вынуждает прибегать к частым торможениям, забегающей гусеницы. Наблюдения за работой зацепления на гусеничном стенде показывают, что при разношаговости в 2-3 мм возникают значительные удары в зацеплении. Правильно поставленные стендовые исследования обеспечивают одинаковые условия работы гусениц и зацепления. При небольшой затрате времени и средств стендовые исследования обеспечивают достаточную точность и совпадаемость получаемых результатов, возможность получения средних данных и варьирования конструктивных элементов. Данные стендовых испытаний должны проверяться ходовыми испытаниями. В результате совершенствования стендов и накопления опыта значение ходовых испытаний должно быть сведено лишь к окончательной проверке. Вопросы трения и износа в шарнирах гусениц еще недостаточно исследованы, отсутствуют точные методы расчета на прочность и износ, поэтому исследованиям на стендах должно быть отведено значительное время.
Методика проведения испытаний
Ходовые испытания гусениц проводятся на специально выбранных для этой цели постоянных трассах. Износные испытания проводятся преимущественно в весенний и осенний периоды года. Результаты ходовых испытаний, проведенных отдельными предприятиями, разнятся в зависимости от местных дорожных условий, поэтому для сопоставления полученных данных необходимы сведения о месте проведения испытаний. По типовой программе ходовые испытания гусениц проводятся ориентировочно в следующих дорожных условиях в процентах от общего пробега: целина или разбитые проселочные дороги 15%, грунтовые дороги 60%, шоссе и булыжная мостовая 25%. Кроме испытаний на трассах в некоторых случаях проводятся специальные испытания:
Для получения сравнительных данных выделяется по 10 контрольных опытных и серийных звеньев. Контрольные звенья маркируются и подвергаются измерениям через каждые 500 км с целью определения шагового износа. Заводы обычно определяют шаговый износ шарниров путем измерения и суммирования износа отдельных деталей. НИИ БТ полигона кроме составления карт обмера рабочих поверхностей шарниров определяет также шаговый износ 10 контрольных звеньев, растянутых грузом в подвешенном состоянии; при этом измерение шага производится по неизношенной части пальцев и по цевкам.
Фиг. 21. Схема гусеничного стенда
Стендовые испытания позволяют проводить исследование работы гусеницы в целом и по отдельным элементам. В качестве примера ниже приводятся основные сведения по методике проведения стендовых испытаний во ВНИИ-100*).
* Повышение износостойкости гусеничного движителя танков. Отчет, 1960 г.
Прочностные исследования траков производятся на пульсационном пятидесятитонном прессе „Амслер“, обеспечивающем статическое нагружение и нагружение с пульсацией в 250 циклов в минуту. Для износных испытаний применяются: стенд элементов шарниров, шарнирный стенд и гусеничный стенд.
Фиг. 22. Изношенная гусеница танка Т-10 на стенде
Предварительные испытания трущихся пар (втулка—палец) и испытания уплотнений проводятся на стенде элементов шарниров в проточном абразиве и при сухом трении. Стенд позволяет устанавливать различные углы качания (от 4 до 32°), различные нагрузки (до 2000 кг) и работает при 260 и 520 циклах в минуту. Нагружение шарнира осуществляется тарельчатыми пружинами и контролируется калибрами. Суммарный линейный износ шарнира определяется с точностью до 0,02 мм. Длительность абразивных испытаний – 7 часов, при сухом трении – 35 часов. Для абразивных испытаний на всех стендах применяется смесь, состоящая из четырех частей песка марки 2К 50/100, одной части глины и воды. Консистенция смеси контролируется. На шарнирном стенде испытываются звенья гусениц и макеты шарниров в абразиве и при сухом трении. Стенд позволяет создавать тяговое усилие до 10 т с помощью груза и работает при угле качания 20° при 72 циклах в минуту. Средний износ шарнира определяется по результатам измерения шагового износа с обеих сторон трака с точностью до 0,1 мм. При сравнительных испытаниях опытные и серийные шарниры нагружаются определенным тяговым усилием, принятым:
для шарниров гусениц
тяжелых танков – 5000 кг,
для шарниров гусениц средних танков – 3800 кг, для шарниров гусениц
ПТ-76 – 1730 кг.
Эти усилия создают в серийных шарнирах средние удельные давления порядка 62 кг/см2. Длительность испытаний серийных шарниров в абразиве 200 часов.
Фиг. 23. Тарировка гусеницы танка Т-54 по тяговому усилию на стенде
Отсутствие динамических нагрузок в шарнирных стендах затрудняет количественную оценку полученных результатов. Гусеничный стенд (фиг. 21) создает наиболее близкие к реальным условиям износа шарниров гусениц. Стенд работает по принципу замкнутого контура, с нагруженной нижней ветвью гусеницы и со свободной верхней ветвью. Усилие натяжения нижней ветви замыкается главным редуктором, жестко связанным с двумя ведущими колесами обвода. Таким образом, мощность электродвигателя расходуется только на преодоление потерь в гусеничном обводе и самом стенде. Грузовое устройство обеспечивает тяговое усилие до 10 т. Кинематическое устройство стенда позволяет имитировать скорости движения до 100 км/час. Возможные скорости для некоторых гусениц ограничиваются мощностью электродвигателя 135 кВт. В результате работы двух ведущих венцов, связанных с главным редуктором и нижней ветвью цепи, в гусеничном обводе возникают значительные динамические нагрузки. Испытаниям на
гусеничном стенде подвергаются неполные гусеничные обводы, состоящие из 52
звеньев тяжелого танка (фиг. 22), 56 звеньев среднего
танка (фиг. 23) и 62 звеньев танка ПТ-76. Скорость движения при износных испытаниях
соответствует примерно 10 км/час. и несколько варьируется для
разных типов машин в зависимости от диаметра ведущего колеса и кинематики
стенда. Тяговое усилие определяется по внешней характеристике двигателя танка
на соответствующей передаче. Величина тяговых усилий принята: для тяжелых
танков 6600 кг, для средних танков 4700 кг и для танов ПТ-76 2400 кг. При этом
в шарнирах серийных гусениц возникают удельные давления порядка 80 кг/см2.
Фиг. 24. Измерение шагового износа шарниров на стенде
В бункер стенда единовременно загружается 50 ведер смеси песка и глины. Шаговый износ шарниров определяется как средняя величина измеренных расстояний между стержнями, приваренными к подкрылкам десяти контрольных траков, с внешней стороны гусеницы (фиг. 24). Износ зубьев и цевок определяется с помощью плоских шаблонов, изготовленных по неизношенным профилям. Места износа заполняются пластилином. Результаты испытаний шарниров одинаковых гусениц на гусеничном стенде разнятся в пределах 8%. Ходовые испытания подтверждают данные исследований, полученных на гусеничном стенде. Для ускорения и удешевления экспериментов проводимых предприятиями и для накопления опыта целесообразно принять за правило проверять все опытные гусеницы на гусеничном стенде до проведения ходовых испытаний.
(Продолжение следует)
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|