Анализ конструкций ходовой части современных гусеничных машин, их влияние на скорость движения

 
Содержание:
Введение

1. Ходовая часть боевых машин
2. Анализ амортизаторов
3. Анализ гусеничных движетелей

Заключение
Литература
Введение
Устойчивостью от ядерного оружия и способностью действовать на зараженных участках местности, высокой подвижностью и огневой мощи танков, объясняется бурное развитие танкостроения. Наращивание боевых свойств танков идет по пути разработки принципиально новых агрегатов, использование последних достижений науки и техники. Все это требует от инженера-конструктора высокой технической культуры и кругозора, прочных знаний конструкции и расчетов современных танков.
Именно такие знания должны стать базой для организации грамотной эксплуатации и ремонта техники, для руководства технической подготовкой подчиненных, освоения новых образцов, поступающих на вооружение. Военный инженер должен видеть перспективы развития, уметь оценивать боевые свойства отечественной и зарубежной техники.
Основным видом бронетанковой техники являются танки, а их шасси используются, как правило, в качестве базы для остальных машин.
При этом решаются вопросы унификации деталей, узлов и агрегатов, и в целом шасси всех видов бронетанкового вооружения.
Это позволяет снизить затраты на оснащение армии, обучение личного состава, обеспечить эксплуатацию, ремонт и снабжение войск бронетанковым имуществом.
В данном реферате изложены основные требования, предъявляемые к системе подрессоривания и движению танков.
Большое значение в последнее время уделяется ходовой части танка, так как она оказывает огромное влияние на скорость и подвижность танка.
1. Ходовая часть танка
Поддержание корпуса танка и обеспечение его движения осуществляется механизмами и деталями, образующий гусеничный движитель и подвеску, из которых и состоит ходовая часть.
2. Система подрессоривания танков
Системой подрессоривания танков называется совокупность деталей, узлов и механизмов, связывающих корпус с осями опорных катков. Совокупность деталей, узлов и механизмов, связывающих ось конкретного катка с корпусом, называется подвеской катка с корпусом, называется подвеской катка. Каждая подвеска включает упругий элемент (рессору), амортизатор (демпфер) и балансир.
Система подрессоривания служит для передачи силы веса танка через опорные катки и гусеницу на грунт. для смягчения толчков и ударов, действующих на корпус танков, и для быстрого гашения колебаний корпуса. От качества системы подрессоривания в большой степени зависят средние скорости движения танков по местности, меткость огня с ходу, работоспособность экипажа, надежность и долговечность работы оборудования танка.
Требования к системам подрессоривания и пути их выполнения
Системы подрессоривания должны обеспечить хорошую плавность хода в различных условиях, высокую живучесть, в мирное время относительную массу не более 4-7% массы машины; занимать внутри танка объем не более 6-8%; быть удобными для обслуживания и эксплуатации; просто и легко монтироваться и демонтироваться.
Высокая плавность хода достигается путем увеличения динамических и полных ходов катков, снижения жесткости упругих элементов, увеличение количества амортизаторов и сил их сопротивления, применение систем автоматического регулирования (САР).
Увеличение динамических ходов до 350 мм можно считать целесообразным пределом. Дальнейшее увеличение динамических ходов потребует увеличение высоты корпуса, что приведет при ограниченной массе к ослаблению бронирования.

Силы сопротивления амортизаторов на прямом ходу для танков массой 40-50 т следует ограничить величиной 70-90 кН на каток. Дальнейшее их увеличение приводит к возрастанию ускорений тряски при движении по мягким неровностям. Постановка на борт свыше трех амортизаторов дает улучшение плавности хода. Дальнейшее увеличение количества амортизаторов приводит к повышению удельной потенциальной энергии системы подрессоривания и улучшению преодоления препятствий.
Вариант САР подрессоривания с лазерным датчиком профиля был разработан в США для танка МВТ-70. Динамика ходового макета с этой системой улучшена на 30%.
Высокая живучесть обеспечивается прочностью, минимальной их уязвимостью на поле боя, увеличением энергоемкости. Прочность и долговечность подвески достигается применением для наиболее ответственных деталей высоколегированных сталей (сталь 45ХНМФА – для торсионов), специальных технологических мероприятий, повышающих усталостную прочность торсионов (термообработка, шлифовка, накатка роликами, закаливание).
Повышение износоустойчивости добиваются сокращением “консольности” при передаче реакции опорного катка на корпус, применением развитых подшипников качения для опор балансиров, обеспечением регулярной смазки трущихся поверхностей, предотвращения попадания на них влаги, выбором износостойкой конструкции деталей, удерживающие балансиры и катки от осевых перемещений, исключением конструкций, работающих при больших контактах, напряжениях подвижных деталей.
Минимальная уязвимость на поле боя обеспечивается размещением некоторых деталей внутри корпуса (оси балансиров, торсионы, пневморессоры, амортизаторы) и ближе к днищу машины, приданием пулестойкости расположенным снаружи деталям и возможностью продолжать движение при поражении отдельных частей и узлов подвески. Наименьшей уязвимостью отличаются торсионные подвески.
Удобство обслуживания и эксплуатации , простота и легкость монтажа и демонтажа обеспечиваются рациональной конструкцией, взаимным расположением, удобством доступа, простотой крепления, обеспечиваемыми на стадии конструирования.
Схема колебаний корпуса танка.

Классификация систем подрессоривания.
Системы подрессоривания современных танков классифицируются:

• по способу соединения опорных катков между собой и через рессоры с корпусом – на индивидуальные, блокированные и смешанные;


• по упругодеформированному рессорному материалу – на рессоры с неметаллическими, с металлическими упругими элементами и на комбинированные.

В индивидуальных подвесках каждый опорный каток соединяется с корпусом через свою рессору. Такие системы подрессоривания применяются на большинстве известных танков. Они в наибольшей степени отвечают требованиям, предъявляемым к системам подрессоривания быстроходных танков.
В блокированных системах несколько опорных катков, образующих тележку, соединяются с корпусом через общую рессору. Их недостаток в малой энергоемкости и живучести из-за нарушения работы всех катков тележки при поражении одного из них. Они применяются на английских танках “Центурион” и “Чифтен” и отражают концепцию танка, когда предпочтение отдается броневой защите и огневой мощи в ущерб подвижности. Блокироваться могут по два (“Центурион” и “Чифтен”), три (МК-III), четыре катка (Т-26) и все катки (“Штрауслер”).
В смешанных системах подрессоривания некоторые катки имеют индивидуальные подвески, а часть катков – блокированные. Смешанная система подрессоривания используется на безбашенном танке Strv-103. В ней, чтобы уменьшить сильные продольно-угловые колебания при очень короткой базе машины, вторые и третьи катки имеют независимую подвеску, а крайние опорные катки связаны по диагонали системой компенсации.
В подвесках с металлическим упругим элементом используется упругая деформация стали, работающей на изгиб или кручение. По конструктивным особенностям рессоры с металлическим упругим элементом делятся на торсионные (одно-, двухторсионные и пучковые), с винтовыми, тарельчатыми и буферными пружинами, с мостовой рессорой. Впервые торсионные рессоры были применены на большинстве отечественных танках КВ и Т-40, а ныне применяются на танках (Т-62, Т-72, М60А1, “Леопард-1”). Двухторсионные подвески применяются на танках Т-V и АСУ-57, пучковый торсион на тяжелом танке Т-10. Двухторсионные трубчато-стержневые подвески, позволяющие увеличить динамические хода катков, применяются М1, М60А3 в США. Винтовые пружины в качестве упругого элемента используются на танках Т-34, “Центурион”, “Чифтен”, тарельчатые пружины Бельвиля на швейцарских танках Pz-61, Pz-68.
Неметаллические рессоры по роду материала делятся на резиновые (R-35, Франция), пневматические (танк Strv-103 Швейцария, и танк “74”, Япония), гидравлические и пневмогидравлические. В пневматической рессоре сжимается до 25-30 мПа и расширяется воздух или азот. На современных танках применяется только ПР.
В комбинированном подрессоривании танка ХМ1 (вариант фирмы “Дженерал Моторс”) в подвесках первого, второго и шестого катков - торсионы.
Анализ конструкций подвесок
Система подрессоривания Т-72 инодивидуальная, торсионная. Каждая из узлов подвесок состоит из торсионного вала и балансира в сборе. Гидравлические амортизаторы установлены на первые, вторые и шестые подвески, а жесткие ограничители хода катка - для первых, вторых, пятых и шестых катков. Кронштейны подвесок вварены в корпусе на разной высоте. Жесткость подвесок
С=(310-435) кН/м.

Торсионный вал - стальной стержень длиной 2310 мм и диаметром 47 мм. При изготовлении торсионы шлифуют, накатывают роликами и подвергают закаливанию (двухкратная закрутка на угол 145 и 105). Стержень торсиона обматывают изоляционной лентой, предохраняя ее от царапин, которые могут стать причиной последующих усталостных разрушений.
Неметаллические рессоры по роду деформируемого материала делятся на:

• резиновые


• гидравлические


• пневматические


• гидропневматические

В гидравлической рессоре сжимается и расширяется масло или специальные жидкости при давлении в несколько тысяч атмосфер.
В пневматической рессоре сжимается до давления 200-300 атм. и расширяется воздух или азот, а масло служит лишь для герметизации газового объема.
В гидропневматической рессоре сжимается и газ и жидкость, причем для ее деформирования требуются такие же давления, как в гидравлической. Наличие двух сжимаемых материалов позволяет получать наиболее оптимальную благоприятную характеристику этой подвески.

Пневматические подвески различаются по способам соединения с корпусом танка и балансиром опорного катка.
В схемах А, Г, Д рабочий цилиндр шарнирно закрепляется в корпусе танка, а шток поршня шарнирного соединения с балансиром (схема Г) или с дополнительным рычагом вала балансира (схема А, Д).
Рессору удается разместить внутри корпуса по схеме А, или у днища танка под защитой катка и балансира по схеме Д.
В схемах Б и В рабочий цилиндр совмещен с балансиром и шарнирно соединяется с корпусом танка в точке А. Неподвижный рычаг корпуса АВ шарнира соединяется с шатуном корпуса (схема Б) или в этот рычаг упирается шток поршня (схема В).
Недостатки обоих вариантов состоят в том, что боковая нагрузка поршней от которой они свободны в схемах А, Г и Д.
Ограничители хода катков (упоры)
Упоры могут быть трех типов:

• жесткие


• с упругой подушкой для смягчения удара балансира по корпусу


• с буферной пружиной

Конструкция ограничителей хода
а) жесткий упор
б) упругие упоры с резиновыми кольцами
в) упор с буферной пружиной
Амортизатор
Амортизатором называется фрикционное устройство ходовой части, превращающее механическую энергию в тепловую. Он предназначен для гашения колебания движения корпуса и для частичного погашения толчков и ударов со стороны опорных катков танка.
Требования к амортизаторам
Высокая интенсивность работы, обеспечивающая уменьшение амплитуды продольных колебаний корпуса за один период в 10-20 раз.
Это достигается:

• выбором числа амортизаторов на борт


• рациональным размещением амортизатора в местах с наибольшей линейной скоростью перемещения катков относительно корпуса


• выбором наиболее оптимального сопротивления на прямом и обратном ходе


• высоким коэффициентом каждого амортизатора


• применением релаксационных амортизаторов и амортизаторов с регулируемым сопротивлением

Классификация амортизаторов
Существующие амортизаторы можно разделить на следующие группы:
По способу гашения колебаний:

• гидравлические


• механические

По характеру действия сил сопротивления вертикальному
перемещению катка:

• одностороннего действия


• двухстороннего действия

Поршневой (телескопический) амортизатор широко применяется на колесных машинах различного назначения и на зарубежных танках.
Поршневые телескопические амортизаторы в наибольшей мере удовлетворяют предъявляемым к амортизаторам требованиям: из-за боковой нагрузки на поршень и минимального числа шарниров они наиболее износоустойчивы, легче, чем в других конструкциях. В них обеспечивается стабильность характеристик, технология обработки сопряженных поверхностей поршня и цилиндра, сравнительно благоприятные условия теплоотвода.
Жидкости, применяемые в амортизаторах.
В качестве рабочей жидкости в амортизаторе применяются смеси глицерина со спиртом, смеси минеральных масел и другие.
Требования к жидкостям:

• оптимальная вязкостно-температурная характеристика


• хорошее смазывающее свойство


• хорошие антикоррозийные свойства

3. Гусеничный движитель.
Гусеничный движитель призван обеспечить танку высокую подвижность, которая характеризуется быстроходностью, проходимостью и поворотливостью машины, высокую надежность в эксплуатации и неуязвимость на поле боя, удобства обслуживания и замены отдельных частей движителя, небольшую массу.
Для повышения быстроходности танков добиваются уменьшения потерь в гусеничном движителе, путем применения гусениц с резино-металлическим шарниром (РМШ).
Гусеничный движитель характеризуется:

• по форме гусеничного обвода на движители с поддерживающими катками и без поддерживающих катков


• по положению ведущих колес на движители с носовым и кормовым расположением ведущих колес;


• по способу передачи силы веса на грунт на движители со свободным ленивцем.

Типы гусеничных движителей.

А – с поддерживающими катками, задним ведущим колесом и свободными ленивцами.
Б – без поддерживающих катков с задним расположением ведущих колес.
В – с поддерживающими катками, передними ведущим колесом и несущим ленивцем.
Г – без поддерживающих катков с передним ведущим колесом
Гусеничный движитель включает:

• ведущее колесо


• гусеницы


• опорные катки


• поддерживающие катки


• механизм натяжения с ленивцами


• компенсирующих устройств

Ведущее колесо
Ведущим, называется колесо, приводимое во вращение движителем через трансмиссию, перематывания гусеницы, для преобразования подведенного к ним крутящего момента в силу тяги. Ведущие колеса работают в условиях больших по величине закономерных нагрузках в абразивной среде, что приводит к повышенному износу зубчатых венцов.
По конструкции выполнения зацепления ведущего колеса с гусеницей различают ведущие колеса: цевочные, гребневые, зубовые зацепления .
Виды зацеплений
а – цевочное
б – гребневое
в – зубовое
Гусеницы
Гусеницей называется замкнутая цепь из шарнирно соединенных звеньев – траков. Она служит для распределения силы веса танка по опорной поверхности, сцепления с грунтом, необходимого для создания силы тяги, передачи силы тяги на корпус.
Требования к гусеницам.

• высокая несущая способность


• уменьшение потерь и повышение срока службы


• повышение прочности


• простота в обслуживании

Классификация гусениц проводится:

• по конструкции шарниров, соединяющих траки в гусеницах


• по способу изготовления траков:


• с литым (Т-62)


• штампованными (ИС-3)


• сварными (БМП-1) траками


• по способу фиксации пальцев:


• с плавающим и закрепленным в одном из соединяемых траков пальцев

Гусеницей с ОМШ просты в изготовлении и эксплуатации, хорошо приспособлены к массовому производству, имеют малую относительную массу (7-9% массы машины), но повышенный износ машины, большие потери на скоростях и малый пробег (1500-2500 км).
Опорные катки.
Опорными называются катки, передающие силу веса танка через гусеницы на грунт. Они служат для уменьшения сопротивления движению танка по гусеницам.
Классификация опорных катков:

• по степени смещения толчков и ударов, передаваемые от гусеницы к подшипникам – цельнометаллические, с внутренней амортизацией и с наружной резиновой шиной


• по числу ободов или шин на одном катке – однокостные и двухкостные

а – цельнометаллический двухскатный
б – с внутренней амортизацией двухскатный
в – с наружной амортизацией односкатный
Поддерживающие катки (ролики) должны иметь малую массу и размеры. Их установка должна обеспечивать возможность выставки всех роликов в одной вертикальной плоскости с направляющими, ведущими колесами и опорными катками.
Они классифицируются:

• по степени смягчения динамических нагрузок. действующих на опорные катки


• по числу бандажей


• с одним бандажом


• с двумя бандажами


• с тремя бандажами

Механизмы натяжения с направляющими колесами.
Механизмы натяжения с направляющими колесами служат для регулирования предварительного натяжения гусениц. Они воспринимают большие силы предварительного и рабочего натяжения гусениц, испытывает большие удары от препятствия не защищены от оружейно-пулеметного и снарядного обстрела.
Механизмы натяжения классифицируются:

• по форме траектории перемещения – механизмы с перемещением ленивца по дуге окружности (все ВГМ без несущего ленивца) и с прямолинейным перемещением ленивцев (несущий ленивец АСУ-57)


• по конструкции устройства, облегчающего натяжение – механизмы без облегчающих передач (ПТ-76) с винтовыми передачами (ИС-2, ИС-3, БМА), с червячными передачами (Т-72, БМП-1), с гидравлическими (БМД-1, Strv-103)


• по нагруженности механизма натяжения в процессе движения – механизма нагруженного (Т-72) и разгруженного (БМП-1) типа.

Компенсирующее устройство.
Компенсирующее устройство, обеспечивающее примерно постоянное натяжение гусениц при изменении расстояния между крайними опорными катками и ведущими и направляющими колесами в процессе продольно-угловых колебаний корпуса. Наиболее полная задача компенсации была решена на СУ- Т70 (США), где с помощью рычажной системы поворачивались картер бокового редуктора и направляющее колесо.

Качающая бортовая передача СУ-Т70
 
Заключение
На современных быстроходных танках целесообразнее всего принять:

• подвески – индивидуальные, торсионные, однодольные. Их преимущество перед другими видами подвесок заключается в том, что они дают хорошую плавность хода танкам в различных дорожных условиях. Имеют высокую живучесть, малый удельный вес деталей и узлов, занимают малый объем внутри корпуса танка, удобны в обслуживании


• амортизаторы гидравлические, двустроннего действия, релаксационные поршневые, телескопические. Их преимущество – наиболее износоустойчивые, сравнительно благоприятны условия теплоотвода, малое сопротивление амортизатора при движении по мелким неровностям, когда перемещения катков незначительны при любых скоростях движения танка (все это избавляет экипаж от действий больших вертикальных ускорений, от неприятного ощущения тряски, неизбежного при быстром движении по мелким неровностям танка с обычными амортизаторами).


• гусеничный движитель с поддерживающими верхнюю ветвь катками; с кормовым расположением ведущего колеса; с цевочным двухшаговым нессиметричным зубом, зацеплением ведущего колеса с гусеницей; с резино-металлическим шарниром; с опорными катками с наружными массивными резиновыми шинами; с кривошипным механизмом натяжения. Такие гусеничные движители подвески, амортизаторы в наибольшей мере удовлетворяют требованиям, которые предъявлены к данным агрегатам. Они обеспечивают танку высокую подвижность, высокую надежность работы, прочность и износостойчивость, неуязвимость на поле боя.

Литература.

1. Антонов А.С. “Армейские гусеничные машины”, часть 2, 1964 г.


2. Бархударов “Танки, основы теории и конструкции”, 1968 г.


3. Бронетанковая техника, конструкция и расчет, издание 1984 г.


4. Буров “Конструкция и расчет танков”, 1973 г.


5. Зарубежное военное обозрение, №5, 1987г.


6. Конструкция и расчет танков, 1958 г.


7. Конструкция и расчет, 1984г.


8. “Подвижность танков и конструктивные пути ее обеспечения”, 1980г.