АНАЛИЗ ПРИЧИН ОТКАЗОВ ПРИ ПОДКОНТРОЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТАНКОВ В 1975-1984 гг.

В. С. Кустылкин, А. С. Развалов

Вопросы оборонной техники. Серия 6. Выпуск 5 (126). 1986.

В процессе функционирования системы подконтрольной войсковой эксплуатации (ПВЭ) в 1975-1984 гг. Выявлен ряд отказов, ограничивающих надежность танков. Рассмотрим основные из них.

Вооружение.

1. Утыкание пушки в грунт при движении по пересеченной местности в ходе выполнения упражнений по стрельбе, что приводит к разрыву ствола или к разрушению кабины автомата заряжания (АЗ). Отказ чаще всего имеет место на танках № 2 и 3. Причи­на - в недостаточной мощности привода вертикального наведения и быстродействии ста­билизатора вооружения. Для ее устранения необходимо применение схемных решений, обеспечивающих быстрый переброс ствола от нижнего упора. В инструкции по эксплуа­тации целесообразно ввести специальный раздел с изложением правил вождения танков по препятствиям и пересеченной местности при ведении стрельбы;
2. Изгиб рычагов подачи выстрелов на линию заряжания, приводящий к полному отказу АЗ, устранимому только путем серьезного ремонта, усложняющегося также разунификацией рычагов подачи на танках № 2 и 3* различных лет выпуска. Причина отказа заклю­чается в попадании под пол кабины неуловленных поддонов и заклинивании ими при вра­щении башни или конвейера. Введенный с 1984 г. полуавтоматический щиток предупреж­дает попадание в конвейер неуловленных поддонов, однако полностью не исключает от­каза. Несмотря на малую наработку танков выпуска после 1984 г., подобные отказы уже имели место в процессе их эксплуатации.

* Танк № 1 - с 4-тактным двигателем; танк № 2 – с 2-тактным двигателем; танк № 3 - с газотурбинным двигателем (ГТД).

3. Отказ излучателя лазерного дальномера. По данным ПВЭ средняя наработка на один отказ не превышает 2000 импульсов. Отказ характерен для танков всех лет выпуска. Причина его - в качестве производства и в недостатках конструктивно-схемного реше­ния приборов системы 1А34.
4. Отказ блока управления стабилизатором (БУ-K1M) и автоматом заряжания (БУ-47К2-С2). Причина - недостаточно надежная работа электрорадиоэлементов, которая объяс­няется низким качеством изготовления этих элементов (особенно электромагнитных ре­ле) и недостатками схемных решений, не полностью учитывающих влияние условий экс­плуатации.
5. Недостаточная надежность работы станции 9С461-1, в основном, по причине отказов блоков ГТН-2, ГТН-11, ГТН-14 и БЦУ. Отсутствие резервирования, последовательное соединение большого количества недостаточно надежных элементов повышают вероятность отказа.

Силовая установка.

1. Наиболее массовый отказ на двигателях танка № 1 - раскрытие газового стыка на двигателях выпуска до 1978 г, С установкой на всех выпущенных двигателях биметал­лических колец вместо дюралюминиевой прокладки из материала Д16М средняя наработ­ка на отказ увеличилась примерно в два раза. Исключить полностью подобные отказы не удалось по причине неоднократного местного перегрева из-за понижения уровня охлаждающей жидкости (ОЖ) в системе в системе охлаждения и неконтролируемых перегревов, связанных с работой на предельно допустимых температурах ОЖ. Установленный на танках № 1 датчик предельно допустимой температуры ОЖ настроен на температуру 112-118̊ С а следовательно, выдает сигнал о перегреве, предотвратить который уже нельзя, Помимо конструктивных мероприятий, направленных на повышение надежности элементов газового стыка, целесообразно проработать на танке № 1 установку датчиков минимального уровня ОЖ, учитывая, что промышленность серийно выпускает емкостные датчики с необходимыми параметрами. Установка датчика также необходима ввиду частых отказов уплотнения валика водяного насоса на двигателе танка № 1, которые не удается устранить предприятию-изготовителю двигателя уже более 10 лет, в то время как на двигателе танка № 2 подобный отказ был ликвидирован еще в 1976 г, конструктивной переработкой узла уплотнения.        
2. Отказ двигателя при работе без масла или при его недостаточном количестве. Причина заключается в невозможности установления контроля расхода масла и его наличие во время движения танков, а также в недостаточной надежности трубопроводов, радиаторов и т. п., вызывающей неконтролируемые утечки масла из системы. Контроль за состоянием системы смазки затруднен ввиду инерционности термометров. Необходимо оборудовать танки датчиками минимального уровня масла, тем более что упоминавшиеся выше емкостные датчики прекрасно работают в среде ГСМ, а это позволит унифицировать их на целом ряде машин БТТ.
3. Пылевой износ деталей двигателя танка № 2в Причиной отказа является ненадежность работы бескассетного воздухоочистителя (ВО), имеющего в танке № 2 ряд особедностей по сравнению с другими машинами, оснащенными бескассетными ВО. Во-первых, его воздухозаборное устройство расположено в пыледоступной зоне корпуса, что потребовало установки гибких пылеотражательных щитков на крыше МТО; во-вторых, из-за подсоса газов и паров из МТО происходит замасливание входников циклонов ж стороны моторной перегородки, забивание их пылью; в-третьих, из-за малой глубины бункера пылесборника и особенностей трассы отсоса пыли происходит перераспределе­ние зон разряжений при резких переменах режимов работы двигателя и, как следствие, заброс пыли из трассы отсоса в двигатель. Для ликвидации причин отказа необходимо на танк № 2 разработать кассетный воздухоочиститель с датчиком предельного разряжения.
4. За период ПВЭ с 1975 г. выявлено 96 случаев отказов ГТД на 233 танках, находившихся под контролем, по причине обгорания лопаток турбин компрессоров высокого давления (ТВД) и разрушения лопаток и дисков силовой турбины (СТ). Причиной разрушения лопаток СТ является недостаточная конструктивная стойкость к циклическим нагрузкам, обусловленным частыми запусками двигателя и перекладкой регулируемого соплового аппарата (РСА) в тормозной режим. Причина обгорания лопаток ТВД кроется в недостатках конструкции топливной аппаратуры и системы электрического пуска двигателя.
5. Ненадежная работа опор роторов ГТД. Причинами отказа опор является: недостаточная износо- и термостойкость графитовых торцевых уплотнений роторов и утечка масла из системы в корпус танка или в проточную часть двигателя при разрушении различных трубопроводов вследствие низкой вибростойкости последних и недостаточной обработанности технологического процесса сварки нержавеющих сталей. Применение в серийных образцах графитов ВАР-250 с теплостойкостью всего 250˚ С приводит к появлению отказа, связанного с выбросом масла в проточную часть, из-за чего изменяется тепловой режим опор, их перегрев в результате забивания форсунок подачи масла к подшипникам опор роторов продуктами износа и термического разложения масла, что является следствием недостаточной конструктивной отработки системы смазки двигателе
6. Отказ топливной аппаратуры, приводящий к обгоранию лопаток ТВД или к невозможности пуска двигателей по причине высокой гигроскопичности керосина ТС-1 и коррозии, связанной с наличием воды в топливе. Повышение надежности двигателя достигается за счет применения дизельного топлива в качестве основного, что связанно с необходимостью серьезной конструктивной доработки двигателя и топливной аппаратуры.

Трансмиссия.

На танках всех типов установлены бортовые коробки передач (БКП), как правило, по В единой схеме. Однако невзаимосвязанная доработка БКП на различных заводах привела к разунификации и поэтому в настоящее время можно говорить о трех различных кон­структивных вариантах бортовой схемы планетарных КП. Единые в схемном решении БКП имеют практически одинаковую номенклатуру отказов, но причины их возникнове­ния различны, и это затрудняет выработку согласованных мер по устранению весьма распространенных отказов.

В ходе ПВЭ выявлено, что БКП всех танков имеют следующую номенклатуру отказов:

разрушение солнечной шестерни I Планетарного ряда на БКП выпуска до 1982 г. (тан­ки № 1 и 2) по причине неучета холостого хода на работу опор шестерни (на танке № 1 холостой ход составляет 50% времени работы двигателя);

износ, спекание и разрушение дисков Ф₃ на всех танках и дисков Ф₂ (в основном, на танке № 3);

разрушение дисков трения вследствие производственных дефектов и неучета работы на холостом ходу;

взаимосвязанный отказ БКП одного борта при отказе БКП другого борта, вызываемый загрязнением масла продуктами износа;

заклинивание откачивающих и нагнетающих секций насосов с последующим разрушением деталей привода (танки № 1 и 2);

разрушение и износ манжет бустеров и торцевых уплотнений; самопроизвольное отворачивание болтов крепления эпициклов III ряда (танк № 3 до 1983 г. выпуска);

разрушение сателлитов I ряда на танке № 3 (предположительно в режиме стрельбы, так как отказы носят специфический характер).

Основную долю отказов БКП всех танков составляют отказы фрикционных дисков. При этом на танках № 1 и 2 отказы фрикционов Ф₃ составляют только 3-10% всех отказов, тогда как на танке № 3 – 59%.

Это подтвердил и анализ работы фрикционных элементов, который показал следующее.

1. Особенностью танков с БКП является осуществление поворотов с радиусом, отлич­ным от расчетного, т. е. в режиме буксования. Необходимость вписаться в определен­ный радиус поворота, как правило, заставляет осуществлять поворот путем многократ­ного торможения отстающей гусеницы. Время торможения, а, следовательно, и время буксования фрикционов зависит от массы танка, скорости поворота, условий смазки и температуры фрикционных элементов, а также от состояния поверхности дисков (микро­коробления).

Частота включения фрикционов на танке № 3 гораздо выше по сравнению с танками № 1 и 2, что обусловлено большими моментами, развиваемыми турбиной, особенностя­ми двигателя, имеющего большой момент инерции. Это же определяет длительность бук­сования. Применение на танке №3 4-скоростной БКП увеличивает относительное вре­мя работы на II и III передачах (особенно на II), что является особенностью работы Ф₃ в этом танке.

2. Отказы Ф₃ при трогании с места также обусловлены особенностями его работы. Трогание с места на I передаче производится включением фрикционов Ф₃, Ф₄, причем на нейтрали Ф₄ включен, а поэтому его детали остановлены. Элементы фрикциона Ф₃ в это время вращаются в противоположные стороны.

При передаче момента касательные усилия Ф₄ меньше Ф₃ вследствие различных диаметров (площадь дисков Ф₄ на ~30% больше), т. е. реализация момента происходит при меньшем Давлении в бустере. Бустер Ф₄ имеет более короткую трассу наполнения, он полузаполнен, поэтому при включении I передачи буксование фрикциона Ф₄, заканчивается гораздо раньше и при меньшем значении давления управления. Основная работа по преодолению момента инерции машины и сопротивления движения выполняет­ся менее охлаждаемым Ф₃.

Увеличение отказов Ф₃ на танках № 1 и 3 по сравнению с танком № 2 объясняется большой массой (моментом инерции) и отличием характеристики момента двигателей. Особенно тяжелые условия на машине № 3. Трогание с места на II передаче происходит для всех танков при меньшем моменте сопротивления, однако относительное время буксования при этом гораздо выше. На танке № 3 в этом случае снова работает фрикцион Ф₃, а на танках № 1 и 2 в этом случае Ф₅ заменяется фрикционом Ф₆. При трогании с моста на I передаче идет быстрый переход с I на II передачу, и если на танках № 1 и 2 меняется только что буксовавший фрикцион, то на танке № 3 повторяется цикл буксования уже нагретого фрикциона.

Недостатки в конструкции фрикционов усугубляются Недостатками в работе систем регулирования и смазки. Некачественная очистка масла приводит к нарушениям в работе системы регулирования давления и бустеров фрикционов. Тесная взаимосвязь системы гидроуправления и смазки приводит (при нарушениях в работе бустеров) к изменению режима смазки и охлаждения опор шестерен и дисков фрикционов, изменяет режим буя сования. Отсутствие повышения давления на забегающем борту при повороте танка приводит к увеличению износа и перегреву дисков (особенно Ф₃) при недоводе рычага управления в исходное положение.

Таким образом, особенно опасны для БКП режимы буксирования и нарушения правил самовытаскивания даже при легких застреваниях всех типов перечисленных танков.     

Большая группа отказов трансмиссии связана с недоучетом в конструкции танков про­должительности работы на холостом ходу. К ним относятся разрушения подшипников опор солнечной шестерни I ряда в танках № 1 и 2 и дисков трения на всех танках. Анализ информации, полученной в процессе ПВЭ, показывает, что время работы на холостом ходу для танков № 1 и 3 составляет 40% времени, затрачиваемого на отработку различных видов боевой подготовки, а при выполнении упражнений КСТ достигает 50%, что гораздо выше расчетных 10-15%. Среднее время работы двигателя на холостом ходу танка № 2 составляет всего 15-25%, вследствие указания в инструкций по эксплуатации о недопустимости работы двигателя этого танка на холостом ходу более 30 мин, что свидетельствует о необходимости внесения изменений в инструкции по эксплуатации танков № 1-3.

Выявлен также недостаток конструкции, связанный с возникновением взаимозависимое отказа обеих БКП. Для исключения взаимного выхода из строя обеих БКП при аварийном износе одной из них целесообразно установить магнитные и гидроциклонные филь­тры на выходе из БКП, фильтры тонкой очистки на входе, клапанное устройство и ме­ханизм распределения, датчики минимального давления на линиях смазки и гидроуправления обеих БКП.

Ходовая часть.

Средний и 90- процентный ресурсы (R) сборочных единиц ходовой части танков

* Конструкционный ресурс – наработка сборочной единицы от начала эксплуатации др предельного состояния, обусловленного конструкционным отказом.

** В числителе – ресурс до введения существенных конструктивных изменений, в знаменателе – после их введения.

Сравнение назначенного ресурса танка до капитального ремонта 11-14 тыс. км с дан­ными таблицы показывает, что ресурс опорных катков, венцов ведущих колес и гусениц значительно ниже. Снижение надежности резиновых шин опорных катков (ОК) тан­ков № 1 и 3 в большой степени вызывается увеличением массы танков и, как следст­вие, перегрузкой задних подвесок, а также ухудшением качества резины. Конструктив­ные мероприятия, проводимые без резкого уменьшения нагрузки на опорные катки (вве­дение дополнительной пары катков) вряд ли позволяет достичь R₉₀=8000-9000 км и среднего ресурса равного ресурсу до капитального ремонта. В этом плане более пер­спективными являются катки танка № 2, стоимость восстановления которых в войско­вых условиях к тому же гораздо ниже.

Проблема увеличения ресурса гусеницы носит не столько технический, сколько экономический характер, обусловленный необходимостью разработки одновременно по всем типам танков ряда конструктивных Мероприятий, обеспечивающих унификацию гусениц.

Вывод. Результаты подконтрольной эксплуатации следует учитывать при разработ­ке заводами-изготовителями планов повышения надежности серийных танков.