|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Современные танковые гусеницы и перспективы
их развития (обзор)*
Часть II
Инж. И. X. Биатов Вестник бронетанковой техники. 1960 г. №4.
* См. часть I. Вестник бронетанковой техники. 1960 г. №3.
Исследовательские работы, проведенные научно-исследовательскими организациями и заводами Металловедческие исследования
Повышение сроков службы отечественных танковых гусениц до последнего времени достигалось в основном за счет улучшения качества применяемой стали. В результате исследований, проведенных научно-исследовательскими организациями и заводами, не найдены способы дальнейшего повышения износостойкости траковой стали. Трудности в создании новых марок более износостойкой траковой стали заключаются в необходимости повышения ее твердости без уменьшения ударной вязкости и усталостной прочности. Исследования показывают, что повышение износостойкости траковой стали за счет добавления легирующих присадок незначительно [10]. Опытные образцы стали, легированной никелем, вольфрамом, ванадием и другими элементами, с содержанием углерода 0,2-0,5% показали незначительное повышение износостойкости против абразивного изнашивания. Марганцовистая сталь 22СГТЛ, предложенная ВНЙИ-100, имеет несколько большую усталостную прочность, чем сталь Г13Л и на 36% меньшую износостойкость [13]. Ходовые
испытания стали перлитного класса марки 28ХГСН, предложенной филиалом
ВНИИ-100, показали, что ее износостойкость в в 1,2 раза меньше, чем стали Г13Л. Сталь 28ХГСН
чувствительна к концентрациям напряжений вследствие незначительной ударной
вязкости. Испытания на противоминную стойкость [9] траков одинаковой
конструкции из стали 28ХГСН и Г13Л
показали значительно худшую стойкость стали 28ХГСН. Траки из стали 28ХГСН имели
ударную вязкость 2,6 кгм/см2,
а из стали ПЗЛ — 12,5 кгм/м2.
Местное, повышение твердости отверстий в проушинах закалкой токами высокой частоты не дало требуемых результатов. Ходовые испытания траков из стали 40СХ с закаленными ТВЧ отверстиями показали износостойкость на 27% большую, чем у стали Г13Л, однако прочность проушин при этом уменьшилась [15]. При ходовых испытаниях происходили разрывы гусениц. В местах разрыва проушин имелась резко разграниченная мелкозернистая структура слоя повышенной твердости и крупнозернистая по остальной площади разрыва. По-видимому причиной уменьшения прочности является неоднородность структуры материала проушин, работающих со значительными упругими деформациями. Местное, поверхностное легирование проушин в процессе отливки, при взаимодействии расплавленного металла со стержнями, содержащими порошковую смесь Х12М, как показали стендовые испытания, также не дали существенного уменьшения износа [12]. Опыт с заливкой в проушины твердых сормайтовых сегментов не увенчался успехом. Испытания в абразиве на шарнирном стенде привели к отслаиванию, растрескиванию и разрушению залитых сегментных вставок. Предварительные исследования по подбору оптимальных твердостей поверхностей трения шарниров [10] показали, что повышение износостойкости обеспечивается твердым пальцем, работающим по сравнительно мягкой втулке, имеющей твердость втулки 500 кг/мм2, при этом износ тем меньше, чем больше твердость пальца. Уменьшение износа мягкой втулки происходит за счет явления шаржирования, при котором частицы абразива, внедряясь в сравнительно мягкую втулку, предохраняют ее от износа. Палец также мало изнашивается имея значительно большую твердость, чем абразив грунта. В исследованиях применялись пальцы с термодиффузионным хромированием, имеющие, толщину хромированного слоя 0,1÷0,15 мм и поверхностную твердость порядка 1800 кг/мм2 (абразив грунта имеет твердость 900÷1100 кг/мм2. Испытания цементованных пальцев с электролитическим хромированием,
на шарнирном стенде показали в 1,87 раза большую износостойкость шарниров по
сравнению с серийными [14]. После 30 часов работы, что
соответствует примерно 720 км пробега, средний износ хромированного пальца
составил 0,32 мм. Необходимо отметить, что оценку работоспособности шарниров с
тонким твердым поверхностным слоем следует производить только по результатам
их испытания на полный срок службы. Неполные испытания шарниров, имеющих твердый
слой порядка 0,1-0,15
мм, могут привести к неправильным представлениям об их работоспособности.
Борирование является другим видом термо-диффузионный обработки, обеспечивающей высокую твердость поверхностного слоя (1850-2300 кг/мм2 по микротвердости). Исследования показали возможность борирования стали, применяемой для изготовления пальцев [16] в дальнейшей работе были определены режимы борирования и закалки борированных пальцев и втулок током высокой частоты, обеспечивающие требуемую прочность поверхностного слоя. По предварительным результатам срок службы таких шарниров в тяжелых абразивных условиях может увеличиться за счет применения борирования более чем в 1,5 раза. Ходовые испытания шарниров с разрезными втулками высокой твердости из стали Х12Ф-1, запрессованными в серийные траки, показали высокую износостойкость втулок. Однако шаговый износ шарниров уменьшился только на 25% вследствие повышенного износа пальца. Втулки в процессе испытаний имели разрушения. Втулки из инструментальной стали 9Х также разрушаются при ходовых испытаниях. По результатам
металловедческих исследований можно сделать вывод, что повышение поверхностной
твердости пальцев до твердости абразива путем борирования или других методов обработки может обеспечить значительное повышение
износостойкости шарниров открытого и закрытого типов.
Конструктивные исследования
Исследования по повышению работоспособности танковых гусениц проводились в трех основных направлениях: 1. Совершенствование гусениц с шарнирами открытого типа. 2. Создание гусениц с шарнирами закрытого типа. 3. Совершенствование гусениц с сайлент-блочными шарнирами. Гусеницы с шарнирами открытого типа. В результате работ по исследованию возможности повышения износостойкости гусениц с открытыми шарнирами были установлены следующие основные конструктивные направления: 1) закрепление пальцев гусениц от вращения в одном из траков, образующих шарнир и уширение подвижных проушин, за счет проушин, в которых палец закреплен; 2) уменьшение диаметра пальцев гусениц с обеспечением прочности шарниров за счет увеличения числа проушин. Влияние закрепления пальцев и уширения рабочих проушин было исследовано в лабораторных условиях [6], [7] и затем испытано танкостроительными заводами. Лабораторными исследованиями установлено, что закрепление пальцев в серийных траках повышает износостойкость шарниров в абразиве на 15-20%, а при сухом трении в 2 раза. Объясняется это увеличением скоростных режимов трения в случае закрепления пальцев. По имеющимся данным, с увеличением скорости трения износ поверхностей трения уменьшается. Закрепление пальца и уширение проушин, по результатам лабораторных исследований, повышает износостойкость шарниров при работе в абразиве в 1,8 раза. Объясняется это влиянием скоростных режимов трения, уменьшением удельных давлений и затруднением циркуляции в уширенных проушинах абразива, имеющего определенную кратность резания. Ходовые испытания гусеницы танка Т-54 (фиг. 25) с уширенными проушинами и закрепленными пальцами, показали в 1,8 раза меньший шаговый износ, чем серийной гусеницы, работавшей в тех же условиях. Гусеница прошла 4450 км. В ходе испытаний были выявлены дефекты в конструкции закрепления пальцев. Пальцы проворачивались и несколько изнашивали узкие проушины. Если исключить этот износ, являющийся следствием конструктивного дефекта закрепления пальца, то шаговый износ опытных шарниров этой гусеницы, выполненных по серийной технологии из стали Г13Л, оказывается в 2 раза меньшим износа серийных шарниров. Значительные
трудности возникли при создании работоспособного и простого способа неподвижного
закрепления пальцев. Исследования показали, что полную неподвижность пальца
можно обеспечить только в случае достаточной упругой деформации металла в
конструкции закрепления, превышающей деформации, возникающие в процессе работы.
Экспериментальное
крепление при помощи сварки разрушается под влиянием переменных нагрузок
вследствие неоднородности материала. Закрепление пальцев желательно осуществлять
во всех проушинах.
Закрепление с одного конца приводит к износу узких проушин вследствие торсионной деформации пальца. Неподвижное закрепление пальцев с двух концов при наличии люфтов в средних узких проушинах вследствие несоосности может привести к увеличению этих люфтов. Вызывается это периодическим подсасыванием и вытеснением абразива в процессе работы даже при отсутствии вращения пальца. Увеличение люфтов может привести к увеличению прогибов и поломкам пальцев.
Фиг. 25. Звено опытной гусеницы для танка Т-54
Закрепление пальца с помощью клиньев прямоугольного сечения (фиг. 26) оказалось неработоспособным вследствие создаваемого клиньями консольного нагружения пальца. При ходовых испытаниях были случаи поломки пальцев. В этой конструкции предусматривалось предохранение клиньев от выпадания отгибкой их отпущенных концов. Стопорение клиньев не способствует сохранению их от износа в случае возникновения люфтов.
Фиг. 26. Звено опытной гусеницы для танка Т-10
Ходовыми испытаниями проверялся ряд конструкций закрепления пальцев, от которых пришлось отказаться вследствие их неработоспособности.
Фиг. 27. Торсионный и пружинный пальцы
Варианты безлюфтового двухстороннего закрепления с торсионным
закручиванием пальца и одностороннего закрепления пружинной головкой (фиг. 27) оказались неработоспособными при ходовых
испытаниях на гусенице танка Т-54 (фиг. 25). В первом варианте пропадало
усилие закручивания в результате износа пальца,
во втором варианте происходили усталостные поломки пружинных концов пальцев.
Одностороннее
закрепление пальцев прямоугольной головкой, входящей в пазы, имеющиеся на
крайних проушинах траков (фиг. 28), работоспособно, но
не обеспечивает неподвижности закрепления. По узким проушинам образуется
износ вследствие торсионной упругой деформации пальца и некоторой разработки в
абразиве поверхностей головки и паза.
Фиг. 28. Звено гусеницы опытного среднего артиллерийского тягача
Способ одностороннего закрепления двух пальцев, выполненных в виде одной детали, имеющей форму буквы П, не обеспечил требуемой работоспособности и удобства монтажа. При переработке конструкции сдвоенные пальцы были разъединены и приняли форму Г (фиг. 29).
Фиг. 29. Звено опытной гусеницы для среднего танка
В этой конструкции созданы лучшие условия на смятие и износ поверхностей, чем в конструкции закрепления головкой, однако она не может считаться доработанной. Пальцы этой гусеницы закрепляются в одном траке с равномерной разбивкой проушин, вследствие чего проушины половины траков, в которых пальцы закреплены, изнашиваются незначительно и могут работать второй срок после замены 50 процентов траков и всех пальцев. Срок службы этой гусеницы незначительно превышает серийный, но расход траков уменьшается примерно в 2 раза. Одностороннее
закрепление пальцев шлицевой головкой, входящей с натягом в круглое отверстие
крайней проушины трака из стали Г13Л,
оказалось работоспособным на опытной гусенице АТ-П с
закрытыми шарнирами. Пальцы этих шарниров короткие и имеют большой диаметр. На
тяжелом танке аналогичное закрепление оказалось неработоспособным, при ходовых
испытаниях провернулись все пальцы. Один палец сломался после 458 км пробега
[22]. В гусенице тяжелого танка шлицевая головка запрессовывалась в
незакаленную втулку, в крайней проушине серийного трака, выдавливая в ней свой
профиль.
Закрепление пальцев цилиндрическими клиньями с лысками, имеющими уклон 1:20, работоспособно и обеспечивает полную неподвижность пальцев. Клинья монтируются со значительными усилиями и создают упругие деформации проушин большие чем деформации, возникающие в процессе работы гусеницы. Этим обеспечивается беззазорность клинового соединения. Малый уклон клиньев обеспечивает самоторможение. По прочности для осуществления стопорения достаточно одного клина, однако для полной неподвижности и устранения возможности поломки пальцев следует осуществлять закрепление клиньями во всех проушинах. Опытные штампованные звенья (фиг. 30) с клиновым закреплением пальцев прошли 1200 км на тяжелом танке [22]. Закрепление пальцев работало надежно. Демонтаж клиньев затруднителен, что наряду с технологической сложностью изготовления является недостатком клинового закрепления пальцев. Имеется еще один способ закрепления пальцев в овальных отверстиях проушин. Это закрепление обеспечило неподвижность пальцев во всех проушинах и сохранило работоспособность после пробега 1200 км на тяжелом танке и 3000 км на легком танке ПТ-76. Отверстия в проушинах выполняются по одной стороне трака обычными, а по другой стороне овальными с большой осью в плоскости гусеницы. Палец монтируется в овальные отверстия проушин с зазором по большой оси и с натягом 0,05-0,25 мм по малой оси овала.
Фиг. 30. Звено опытной гусеницы для танка Т-10
Под влиянием тягового усилия палец заклинивается в овальном отверстии, обеспечивая неподвижность закрепления. Некоторый гарантийный натяг необходим для обеспечения неподвижности пальца при отсутствии тягового усилия. Величина осевого усилия, потребного для монтажа пальца, зависит от натяга и соотношения величин большой и малой осей. Овальные отверстия изготавливались из круглых гладящей протяжкой, а также деформацией проушин под прессом. В траках из стали Г13Л этот способ закрепления проверялся только в лабораторных условиях. Закрепление пальцев является необходимым условием для конструкций гусениц высокой износостойкости с открытыми, закрытыми и сайлент-блочными шарнирами, поэтому следует уделить особое внимание проверке и отработке надежного и простого способа закрепления. Влияние величины диаметра пальцев гусеницы на шаговый износ шарниров исследовалось в лабораторных условиях и ходовыми испытаниями [7]. Исследования показали, что увеличение диаметра пальца шарнира, при одинаковой его длине и одинаковом тяговом усилии, увеличивает шаговый износ и наоборот уменьшение диаметра пальца приводит к уменьшению шагового износа, несмотря, на получающиеся при этом повышенные удельные давления. Исследования показали, что на величину шагового износа шарниров влияют не только удельные давления, но и геометрические размеры элементов шарниров. Влияние отношения длины проушины к диаметру пальца на абразивный износ известно, а влияние величины диаметра пальцев на шаговый износ установлено недавно. До сих пор при создании опытных конструкций гусениц наблюдается тенденция к увеличению диаметра пальцев, что кроме увеличения шагового износа приводит также к увеличению потерь в шарнирах. Влияние уменьшения диаметра пальца на шаговый износ шарниров было исследовано на шарнирном стенде при работе в абразиве. Сравнительным испытаниям подвергались звенья серийных гусениц танков Т-10, Т-54, ПТ-76 (фиг. 6, 7 и 8) и соответствующие экспериментальные звенья с уменьшенными диаметрами пальцев. Экспериментальные шарниры были выполнены из серийных материалов соответствующей твердости. Для обеспечения прочности этих шарниров на срез и изгиб число проушин было увеличено. Длины шарниров соответствовали длинам серийных шарниров. Экспериментальные шарниры для гусениц танков Т-10 и Т-54 имели плавающие пальцы. Опытный шарнир для гусеницы танка ПТ-76 имел закрепленный палец в овальных проушинах (фиг. 31).
Фиг. 31. Опытные звенья для танка ПТ-76 с закрепленным пальцем диаметром 12 мм
Испытания проводились в следующих условиях: средние удельные давления в серийных шарнирах принимались одинаковыми и составляли 62 кг/см2; тяговые усилия для экспериментальных шарниров принимались одинаковыми с соответствующими серийными шарнирами. Длительность испытания всех шарниров была одинакова – 200 часов. Как видно из приведенных в табл. 3 результатов стендовых испытаний, шаговый износ серийных шарниров при одинаковых удельных
A = μ N r φ
где: μ – коэффициент трения; N – сила, нагружающая шарнир; r – радиус шарнира; φ – угол относительного поворота шарнира. Отсюда для двух шарниров, отличающихся только диаметром
пальца, будет справедливо соотношение А1/А2= r1/r2
Таблица 3 Результаты сравнительных испытаний шарниров с уменьшенным диаметром
пальцев на шарнирном стенде в абразиве
Если принять что износ шарнира пропорционален работе трения, то с уменьшением диаметра пальца износ шарнира должен уменьшаться. В конкретной гусенице уменьшение диаметра пальца сопровождается увеличением удельных давлений, так как увеличение длины шарнира практически невозможно. В
экспериментальных шарнирах соблюдено равенство длины с соответствующими серийными,
шарнирами, а диаметры пальцев шарниров для тяжелых и средних танков резко
уменьшены для контрастности. Несмотря на значительное увеличение удельных
давлений, шаговый износ этих шарниров в 1,36 раза меньше чем у серийных. По-видимому изменение удельных давлений
оказывает меньшее влияние на износ, чем изменение работы трения. Сравнительно
малый износ опытного шарнира танка ПТ-76 объясняется малыми удельными
давлениями в этом шарнире и влиянием закрепления пальцев.
Табл. 3 составлена по результатам испытаний, показавших удовлетворительную совпадаемость. Опытные звенья гусениц для танка ПТ-76 прошли 3000 км ходовых испытаний. Шаговый износ шарниров составил 4,1 мм. Шаговый износ серийных шарниров за 3000 км обычно достигает в этих условиях 8 мм. Испытания показали достаточную прочность экспериментальных звеньев и конструкции закрепления пальцев. Проведенные расчеты также подтверждают возможность обеспечения, в шарнирах с уменьшенными диаметрами пальцев, требуемых напряжений на изгиб и срез в случае увеличения числа проушин, образующих шарнир. В табл. 4 приведены результаты расчета [2] на прочность шарниров серийной гусеницы ПТ-76 и опытного шарнира с пальцем диаметром 12 мм. Кроме увеличения работоспособности шарниров уменьшение диаметра пальцев приводит также к повышению к. п. д. гусеничного движителя. Как следует из графика фиг. 32, при уменьшении диаметра пальца в гусенице ПТ-76 с 16 мм на 12 мм к. п.д. гусеницы при движении танка со скоростью 70 км/час повышается на 7%. Значения к. п.д. получены расчетным путем по формуле А. С. Антонова [1]. Исследования танковых гусениц с открытыми шарнирами выявили возможность повышения их износостойкости за счет усовершенствования конструкции примерно в 2 раза по сравнес серийными. Если выразить это в километрах пройденного пути по абразивным грунтам, то получается, что минимальный срок службы гусениц тяжелых танков может быть повышен до 2000 км, а средних и легких танков до 3000 км.
Фиг. 32. К. п. д. серийной гусеницы ПТ-76 и опытных гусениц с пальцами диаметром 12 мм, имеющих открытые шарниры и смазанные закрытые шарниры
Гусеницы с шарнирами закрытого типа. Шаговый износ шарниров при сухом трении примерно в 8 раз меньше абразивного износа.
Данные расчета пальцев на прочность
Таблица 4
Это обстоятельство привело к разработке шарниров для танковых гусениц, защищенных уплотнениями от абразива грунта. Работоспособность уплотнений определяется их конструкцией и зависит от интенсивности износа поверхностей трения, вызывающего увеличение эксцентричности пальца относительно уплотнения. После нарушения уплотнений шарниры работают как открытые. По стендовым исследованиям допустимый эксцентриситет в рациональных резиновых уплотнениях ограничивается величиной 2-3 мм. Для уменьшения износа поверхностей трения необходимо применять единовременную или периодическую смазку. Вопрос выбора смазки для закрытых шарниров танковых гусениц еще недостаточно исследован. Смазанные шарниры имеют износостойкость, значительно превосходящую износостойкость при сухом трении. На работоспособность уплотнений влияют также величина диаметра пальца, определяющая величину относительного перемещения, и ширина уплотнения. Диаметр пальца и ширину уплотнения желательно иметь минимальными. С увеличением ширины уплотнения увеличиваются удельные давления на поверхностях трения, напряжения изгиба (табл. 4), деформации пальца и эксцентричность его относительно уплотнения.
Фиг. 33. Резиновое уплотнительное кольцо для опытной гусеницы ПТ-76
Для изготовления уплотнительных колец применялась упругая износостойкая резина типа П2Р-28, показавшая хорошие результаты. Уплотнительные кольца могут работать со скольжением по пальцу, без скольжения за счет упругой деформации резины, а также с частичным скольжением вследствие упругой деформации резины. Наиболее целесообразной конструкцией уплотнения являются узкие кольца трапециевидной формы (фиг. 33), помещенные в гнезда в проушинах. Трапециевидная форма применена для придания кольцу большей устойчивости и для более равномерного распределения напряжений по сечению кольца. Кольцо в свободном состоянии имеет диаметральный натяг 2 мм по гнезду и 1 мм по пальцу. При монтаже кольцо разжимается конусом пальца в радиальном направлении, оставаясь незажатым по торцам, так как гнездо имеет избыточный объем. При испытании на стенде в абразиве эти кольца проработали в шарнирах с единовременной смазкой под нагрузкой в течение 300 часов, что по цикличности соответствует 14000 км. Опытные звенья (фиг. 34) с пальцами, закрепленными в овальных отверстиях проушин, прошли 3000 км ходовых испытаний на танке ПТ-76. Звенья сохранили работоспособность как по уплотнениям, так и по закреплению пальцев. Средний шаговый износ шарниров равнялся 0,48 мм. На фиг. 35 представлено примерное расположение проушин шарнира для гусениц средних танков с пальцами диаметром 15 мм
Фиг. 34. Звенья опытной гусеницы для танка ПТ-76 с шарнирами закрытого типа
Следует отметить одну особенность шарниров закрытого типа. По мере износа поверхностей трения при полной герметичности уплотнений зазоры между пальцами и проушинами постелено заполняются продуктами износа, имеющими больший объем, чем основной металл. Для устранения заклинивания шарниров необходимо обеспечивать достаточную величину зазоров по пальцам. Желательно также иметь дополнительные емкости в шарнире для заправки смазки и размещения продуктов износа. Кольцевые емкости можно образовывать между торцами втулок, запрессованных в проушину. Для шарниров ПТ-76 (фиг. 34) по стендовым испытаниям установлен диаметральный зазор 0,5-1,35 мм. На макетных траках, испытывавшихся на ПТ-76, дополнительная емкость выполнена в виде продольной полукруглой канавки на тыльной стороне отверстий глубиной 4 мм. Опытная гусеница (фиг. 36) имеет армированные уплотнительные кольца из резины XXIV группы марки 783 (фиг. 37). Армирование ухудшило упругость колец, они быстро потеряли работоспособность при ходовых испытаниях на тяжелом танке. Втулки из твердой инструментальной стали 9Х разрушались. В полый палец, заглушенный по торцам резиновыми пробками, заправлялась смазка. В опытной гусенице для артиллерийского АТ-П весом 7,2 т применяется торцевое уплотнение шарниров (фиг. 38).
Фиг. 35. Эскиз возможной разбивки проушин шарнира с пальцем диаметром 15 мм
При этом уплотнении эксцентричность расположения пальца оказывает меньшее влияние на работу уплотнений. Значительные расстояния между торцами проушин порядка 12 мм привели к увеличению диаметра пальца с 18 мм у серийного шарнира до 22 мм у опытного, в результате чего вес трака увеличился на 0,34 кг. Палец закрепляется шли цевой головкой, входящей с натягом в круглое отверстие крайней проушины трака из стали Г13Л.
Фиг. 36. Звено опытной гусеницы для тяжелого танка
Уплотнение шарнира осуществляется шайбами из стали 65Г твердостью 50-60 Rc трущимися по обработанным торцам проушин. Уплотняющие шайбы привулканизированы к резиновому кольцу, служащему для прижатия шайб к торцам проушин.
Фиг. 37. Резиновое уплотнительное кольцо для опытной гусеницы тяжелого танка, армированное стальной шайбой
Скручивание резинового кольца способствует уменьшению пути скольжения шайб. При заедании шайб уплотнение может продолжать работать за счет деформации рези ны. Снаружи на уплотнение одето толстое кольцо из стали 20Х с цементированными торцами. Это кольцо воспринимает осевые усилия и предохраняет уплотнение от ударов. В полом пальце имеются отверстия для периодической смазки шарниров. Опытные звенья прошли 3000 км ходовых испытаний в условиях песчаных дорог. В процессе испытания уплотнения сохраняли работоспособность примерно до 2500 км, при этом шарниры износились в среднем на 0,4 мм. За последние 500 км испытаний средний износ повысился до 0,8 мм вследствие разрушения резиновых колец. Применявшиеся смазки—водостойкая АМС-1 ГОСТ 2712 и графитированная УС А ГОСТ 3333-55 показали одинаковые результаты. Смазка шарниров производилась через каждые 500 км пробега и занимала 41/2 часа без учета времени мойки и подготовки машины. Время на замену одного трака — одинаково с серийным. Проведенные испытания [18], [19], [20] и [21] подтверждают высокую износостойкость шарниров закрытого типа.
Фиг. 38. Звено опытной гусеницы для полубронированного артиллерийского тягача АТ-П 1 — звено гусеницы; 2—палец звена гусеницы; 3 — уплотнение шарнира; 4 — кольцо дистанционное; 5—уплотнение в сборе
Применение уплотнения, в котором работает сталь по стали, вряд ли можно признать целесообразным, так как оно не может обеспечить герметичности шарнира. В опытном шарнире гусеницы для тяжелого танка (фиг. 39), концентрация удельных давлений, образующихся из-за несоосности отверстий в проушинах, перенесена с подвижных поверхностей пальца на внешнюю поверхность втулок, закрепленных в проушинах шпоночным выступом. Крайние втулки запрессованы на палец для обеспечения закрепления пальца и неразборности пакета. Втулки уплотнены радиальными и торцевыми фетровыми сальниками. Вес опытной гусеницы одинаков с весом серийной гусеницы. Ходовые испытания аналогичной гусеницы на тяжелом артиллерийском тягаче показали плохую работоспособность фетровых сальников, вследствие чего гусеница прошла всего 6000 км в условиях осени, зимы и весны. Проушины траков не имели выработки. В ряде опытных конструкций закрытых шарниров применены известные схемы сайлент- блочных шарниров. Это приводит к неоправданному усложнению конструкции и ухудшению работоспособности шарниров. В шарнирах опытной гусеницы для танка Т-54 (фиг. 40) предусматривается закрепление шестигранного пальца (5=19) в проушине трака и закрепление втулок на пальце. Втулки диаметром 33 мм имеют выточки, в которые помещаются широкие уплотнительные кольца. Втулки работают в отверстиях проушин траков из стали Г13Л. При ходовых испытаниях шарниры оказались недостаточно прочными, а уплотнения неработоспособными [11].
Фиг. 39. Звено опытной гусеницы для танка Т-10
Фиг. 40. Звено опытной гусеницы для танка Т-54 1 — трак с запрессованными втулками; 2 — втулка с шестигранным отверстием внутри; 3 — резиновые кольца; 4 — шестигранный палец; 5 —металлические проставочные кольца; 6 — кольцевые канавки для смазки
В опытном шарнире гусеницы для легкого артиллерийского тягача весом 6,3 т (фиг. 41) применяется сборный плавающий палец. Поверхности трения имеют диаметр 30 мм. Рабочие втулки сочленяются как в сайлент-блочном шарнире шестигранным стержнем. Уплотнительные кольца трапециевидной формы привулканизированы к втулкам и с натягом запрессовываются в проушины трака из стали Г13Л. Они работают за счет упругой деформации резины. Разгруженные от радиальных усилий уплотнительные кольца занимают значительную часть длины шарнира, что повышает удельные давления на рабочих поверхностях втулок. Интересной особенностью этого шарнира является использование для облицовки поверхностей трения втулок из пластмассы полиамид 68. Лабораторные исследования [4] показали высокую износостойкость пластмассовых облицовок, работающих без смазки. При испытании различных пластмасс полиамид 68 показал лучшие результаты. Исследования показывают целесообразность продолжения работ по применению пластмассы в шарнирах гусениц.
Фиг. 41. Опытная гусеница для легкого артиллерийского тягача 1 — трак гребневой; 2 — трак безгребневой; 3 — заглушка; 4 — палец; 5 — болт; 6 — шайба стопорная
Усложненные конструкции закрытых шарниров с металлическими поверхностями трения [23], выполненные по схеме, аналогичной представленной на фиг. 41, не имеют перспективы применения для танковых гусениц. В результате проведенных исследований установлена возможность создания простой работоспособной конструкции гусениц с закрытыми шарнирами в пределах веса существующих серийных гусениц. По износостойкости закрытые шарниры значительно превосходят шарниры открытого типа. Сайлент-блочные гусеницы. Низкое качество резины, применяемой для изготовления сайлент-блочных шарниров серийных гусениц, задержало проведение опытно-исследовательских работ, необходимых для определения возможности и целесообразности применения сайлент-блочных гусениц на отечественных танках. Шарниры серийных сайлент-блочных гусениц СУ-100ПМ, изготовленные из резины марки А6, имеют срок службы порядка 3000 км. Появление новых, более работоспособных опытных сортов резины следует расценивать как большой успех, несмотря на то, что они еще нуждаются в дальнейшем улучшении. Опытная резина № 10542, разработанная Свердловским заводом РТИ, по результатам ходовых испытаний в шарнирах серийной гусеницы СУ-100ПМ, проверенных заводом, обеспечила 7500 км пробега. Эта резина содержит около 50% отборного натурального каучука. При испытаниях в в/ч 68054 новая опытная резина показала значительно меньшую работоспособность. Опытная резина П 2 Р-28, разработанная ВНИИ-100 совместно с ВНИИСК [8], по результатам ходовых испытаний в шарнирах опытной гусеницы (фиг. 42) для тяжелого артиллерийского тягача, обеспечила 7400 км пробега. Эта резина содержит около 50% натурального каучука первого сорта. Это первые результаты работ по улучшению качества резины для сайлент-блочных шарниров. В случае подтверждения их дальнейшими испытаниями, сайлент-блочные шарниры смогут получить распространение на легких машинах.
Фиг. 42. Звено опытной сайлент-блочной гусеницы для тяжелого артиллерийского тягача
Необходимо проводить дальнейшие исследовательские работы по созданию новых сортов резины и по проверке ходовыми испытаниями работоспособности имеющихся опытных сортов резины в шарнирах сайлент-блочных гусениц на средних танках. Другой причиной, затрудняющей применение сайлент-блочных гусениц на отечественных танках, является их относительно большой вес.
Выводы
Срок службы танковых гусениц определяется в настоящее время работоспособностью шарниров. В результате проведенных исследований установлены три основные конструктивные направления, обеспечивающие увеличение сроков службы танковых гусениц. 1. Совершенствование существующих шарниров открытого типа. 2. Применение гусениц с шарнирами закрытого типа. 3. Применение гусениц с сайлент-блочными шарнирами. На легких танках, самоходных установках и транспортерах возможно применение ленточных гусениц. Исследовательские работы по созданию новых, более износостойких сталей не дали положительных результатов. Также не дали результатов работы по поверхностному легированию проушин и повышению твердости отверстий в проушинах закалкой током высокой частоты. Не обеспечило повышения работоспособности шарниров гусениц применение сегментных вставок и втулок из инструментальной стали 9ХН и Х12Ф-1. Применение в шарнирах открытого типа закрепленных пальцев и уширенных проушин увеличивает минимальные сроки службы гусениц до 2000 км для тяжелых и до 3000 км для средних и легких танков. Применение борирования в этих шарнирах может увеличить минимальные сроки службы гусениц до 3000 км для тяжелых и до 4500 км для средних и легких танков. Уменьшение диаметра пальцев в реальных конструктивных пределах может повысить износостойкость шарниров примерно в 1,3 раза и увеличить к.п.д. гусеницы примерно на 7% при скорости движения 70 км/час., при этом прочность шарнира обеспечивается соответствующим увеличением числа проушин. Применение смазанных шарниров закрытого типа с уменьшенным диаметром пальцев, с борированными втулками и пальцами может обеспечить минимальные сроки службы гусениц, значительно превышающие указанные выше. Применение борирования поверхностей трения в шарнирах открытого типа серийных гусениц может повысить минимальные сроки службы гусениц на тяжелых абразивных грунтах примерно до 1500 км для тяжелых и до 2200 км для средних и легких танков. Применение новых конструкций и новых сортов опытной резины для изготовления шарниров может повысить срок службы сайлент-блочных гусениц легких танков до 7500 км и выше.
Литература
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|