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)