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

1. А. С. Антонов. Теория гусеничного движителя. Машгиз, 1949.
2. П. М. Волков и А. Г. Козлов. Танки, конст­рукция и расчет. Ч. 3. Воениздат, Москва, 1951.
3. Ю. Н. Вараксин и Н. Н. Азаров. Экспери­ментальное определение потерь в гусеничном движителе с резино-металлическими шарнирами. „Вестник бронетанко­вой техники,“ 1959, № 3.
4. Д. В; Козлов и В. Ф. Платонов. Об износо­стойкости шарниров гусениц и применении в узлах трения ходовой части пластических масс. „Вестник бронетанковой техники“, 1959, № 1.
5. Отчет Академии БТВ, шифр А7/3, 1957 г. Раздел „Исследование возможности повышения долговечности гу­сеничного движителя“.
6. Повышение износостойкости гусеничного движителя танков. Отчет предприятия п/я 558, 1956 г., № 561.
7. Повышение износостойкости гусеничных движителей танков. Отчет предприятия п/я 558, 1959 г., Я? 664.
8. Повышение срока службы гусениц среднего и тяже­лого артиллерийских тягачей не менее чем в полтора раза. Отчет предприятия п/я 558, 1957 г., № 592.
9. Доклад предприятия п/я 7 на совещании по гусени­цам в доме техники ГКОТ, июнь 1959 г.
10. Повышение износоустойчивости деталей ходовой части машин. Отчет Уральского политехнического институ­та по теме от 1957 г., № 0156.
11. И. Испытание гусеницы с уплотнением шарниров, собран­ной по чертежам В-44.023 и В-44.026. Отчет завода п/я 232, 1957, № 093.
12. Стендовые испытания траков дет. 44.004.13А с изно­соустойчивыми проушинами. Отчет завода п/я 232,1957 г № 072.
13. Сравнительные испытания серийных траков гусенич­ной цепи и траков, отлитых из стали 22СГТЛ по чертежу 44.004.13А. Отчет завода п/я 232, 1956 г., № 0119,
14. Об испытании шарниров с хромированными паль­цами. Отчет завода п/я 232, 1956 г., № 072.
15. Сравнительные испытания серийной гусеничной це­пи и цепи, собранной из траков, отлитых из стали 40СХ. Отчет завода п/я 232, 1956 г., № 086.
16. Исследование возможности борирования сталей ма­рок 45, 45Х, 45ХС и 50Г. Отчет предприятия п/я 558, 1958 г., № 682.
17. Предварительное техническое заключение по сравнительным испытаниям опытных борированных шарниров и шарниров с уплотнениями. Отчет ОКБТ завода от 14 ноября 1959 г.
18. По сравнительным испытаниям гусениц машины 561. Отчет машиностроительного завода 1957 г., № 877.
19. Сравнительные испытания траков на износ. Отчет машиностроительного завода, 1958 г., № 907.
20. Сравнительные стендовые испытания резино-метал­лических уплотнений шарниров гусениц на износ. Отчет машиностроительного завода, 1958 г., №935.
21. Первый этап сравнительных испытаний опытных гу­сениц. Отчет машиностроительного завода, 1959 г., № 960.
22. Об испытаниях опытных вариантов закрепления пальца в траках гусениц. Отчет завода от 28 января 1959 г.
23. Разработка мероприятий по удлинению срока служ­бы танковых гусениц. Ч. 2. Отчет в/ч № 68054, 1956 г., № 4191.