Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ВЕДУЩИЕ КОЛЕСА
Ведущие колеса служат для перематывания гусеничных цепей, вместе с которыми они преобразуют крутящий момент, переданный через трансмиссию от двигателя, в силу тяги, необходимую для поступательного движения машины.
Зацепление ведущих колес с гусеницами представляет собой один из наиболее важных и сложных узлов в конст рукции ходовой части танка.
Важность этого узла определяется тем, что качестве eгo работы не только непосредственно отражается на из носе самих элементов зацепления, но и оказывает значительное влияние на работу, износ и кпд всех механизмов от коленчатого вала двигателя до опорных поверхностей гусениц,
Сложность работы зацепления ведущих колес с гусеницами определяется, во-первых, исключительно тяжелыми внешними условиями движения вне дорог и, во-вторых, ха рактером работы гусеничного движителя с постоянно изменяющимися динамическими усилиями.
Основной особенностью работы зацепления является
его прямая зависимость от изменения шага гусеничной
цепи в процессе эксплуатации, вызванного износом шарниров.
Получается так, что по мере износа шарниров гусениц нарушаются нормальные условия работы зацепления, что в свою очередь приводит к ухудшению условий работы гу сениц. При большом износе шарниров работа зацепления совсем нарушается. В этом случае необходимо заменять гусеницы. Таким образом, срок службы гусениц с откры тыми шарнирами чаще всего ограничивается не прочностью самих гусениц, а нарушением их зацепления с ведущими колесами.
Значит, чтобы увеличить срок службы гусениц, нужно не только уменьшать износ шарниров, но и создавать такое зацепление гусениц с ведущими колесами, работа которых не нарушалась бы при больших увеличениях шага цепи.
Рассмотрим далее главным образом физическую сущ ность работы зацепления, что позволит понять не только особенности этой работы, но и возможные направления совершенствования зацепления.
Во время движения танка усилия в набегающей на ве дущее колесо ветви гусеницы и в сбегающей ветви меняют ся в больших пределах, даже при постоянной подаче топ лива в двигатель. Особенно резко изменяются усилия в ветвях гусениц во время колебаний корпуса танка, при движении по неровностям и при преодолении препятствий. Кроме того, усилия меняют свое направление и место приложения при каждом торможении одной или обеих гусе ниц. При торможении усилие передается не от ведущего колеса к гусенице, а наоборот, от гусеницы к ведущему колесу.
Когда ведет ведущее колесо, то такой режим работы зацепления называют ведущим, а когда ведет гусени ца — тормозным.
Даже при работе в ведущем режиме и без колебаний корпуса танка в элементах зацепления могут возникать заметные удары, вызванные самой динамикой наложения траков гусеницы на. ведущее колесо. Кроме того, работа зацепления сопровождается абразивным трением в контак те зацепления. Величина работы силы трения и износ эле ментов зацепления, а также величина потерь мощности на удары зависят от конструкции зацепления.
Степень совершенства зацепления определяется двумя основными качествами:
надежностью зацепления в ведущем и в тормозном режимах при различной степени износа шарниров гусениц;
малым износом элементов зацепления.
Эти качества зацепления можно получить путем выбора износостойких материалов и их термохимической обработ ки, а главным образом путем совершенствования конст рукции зацепления, которая должна обеспечить безудар ную передачу усилия, свободный вход и выход элементов из зацепления, минимум скольжения их под нагрузкой и невысокие напряжения в контакте зацепления.
При движении машины значительно изнашиваются не только элементы зацепления на самом ведущем колесе, но и элементы зацепления на гусеницах, несмотря на то что их больше по сравнению с первыми в пять — десять раз. Следует помнить, что появление коррозии элементов за цепления также увеличивает их износ. Предусмотренные инструкциями меры по предохранению гусениц и ведущих колес от коррозии весьма благоприятно сказываются на сроке их службы.
На гусеничных машинах применяются различные типы зацепления ведущих колес с гусеницами: цевочное, гребневое и зубовое.
В цевочном зацеплении (рис. 9, а) ведущим элементом служит зуб ведущего колеса, который ведет гусеницу за цевку 2. Цевкой обычно служит цилиндрическая поверх ность на самом траке (рис. 3 и 6) или на соединениях двух траков (рис. .7). Иногда цевкой служат выступающие концы пальцев.
В гребневом зацеплении (рис. 9, б) ведущим элемен том служит ролик / ведущего колеса, ведомым — гребни 2 траков гусеницы.
В зубовом зацеплении (рис. 9, в) зуб ведущего колеса передает усилие на один или два зуба (гребня), располо женных на каждом траке гусеницы.
а) б) в)
Рис. 9. Схемы зацеплений ведущего колеса с гусеницами
На современных танках применяются главным образом ведущие колеса цевочного зацепления. Гребневое зацепле ние, применявшееся на танках в прошлом, например на танке Т-34, в настоящее время почти не встречается из-за трудности применения гусениц с небольшим шагом, повы шенного износа шарниров вследствие возникновения мо мента, который стремится повернуть трак на ведущем ко лесе вокруг одного из шарниров, большого износа элемен тов зацепления из-за малого числа роликов на ведущем колесе (4 … 6) и набегания гребня на ролик при значитель ном увеличении .шага гусеницы.
Зубовое зацепление представляет собой промежуточный тип между цевочным и гребневым зацеплениями. В нем так же, как и в гребневом зацеплении, возникает поворачивающий траки момент. Кроме того, работа зубового зацеп ления недостаточно надежна при забивании грязью впадин между зубьями ведущего колеса. Это зацепление получило некоторое распространение на тягачах и тракторах, но почти не встречается на танках. При этом типе зацепления можно получить увеличенные контактные поверхности за цепления.
Основной тип зацепления гусениц с ведущими колесами на танках — цевочное — обладает лучшей плавностью за цепления и имеет значительные возможности дальнейшего совершенствования. Поэтому рассмотрим несколько под робнее устройство и принцип работы цевочного зацепления.
Имеются различные виды цевочного зацепления в за висимости от соотношения шагов гусеницы и ведущего ко леса: шаг гусеницы меньше шага ведущего колеса, шаги равны, шаг гусеницы больше шага ведущего колеса.
Зацепление, при котором шаг гусеницы меньше шага ведущего колеса, часто называют специальным, а зацепление, при котором шаг гусеницы равен или больше шага ведущего колеса, — нормальным.
Названия эти условны и при меняются главным образом с целью сокращения написания, а суть дела заключается в соотно шении шагов.
Применение того или иного соотношения шагов в зацеплении зависит от конструкции шарниров, которые определяют степень из менения шага гусеницы в процес се эксплуатации.
Специальное зацепление поя вилось около тридцати лет назад в связи с необходимостью увели чить продолжительность работы зацепления при увеличении шага цепи, вызванного значительным износом открытых шарни ров гусениц.
Рис. 10. Схема работы спе циального зацепления в ве дущем режиме
Схема работы специального зацепления в ведущем ре жиме показана на рис. 10. Если шаг гусеничной цепи мень ше шага ведущего колеса, то усилие на гусеницу может передаваться только одним выходящим из зацепления зу бом / ведущего колеса на каждом зубчатом венце и сила ми трения цевок о впадины между зубьями. Каждый следующий зуб отстает от цевки трака на величину посте пенно увеличивающегося зазора и входит в зацепление с Цевкой с некоторым ударом, проскакивая на величину за зора. Значит, зуб передает большие усилия преимуществен но динамического характера.
По мере износа гусеничной цепи шаг ее увеличивается
и в какой-то момент в среднем становится равным шагу ведущего колеса, тогда специальное зацепление переходит в нормальное. В этом случае, казалось бы, все зубья веду щего колеса, расположенные на дуге охвата, должны уча ствовать в передаче усилия. Однако вследствие неравно мерного износа шарниров полного равенства всех шагов не получается, и зацепление некоторое время работает как смешанное. Затем шаг гусеницы становится больше шага ведущего колеса. При таком последовательном переходе зацепления от специального к нормальному общий срок службы гусениц увеличивается, так как допускается боль шее увеличение шага цепи без нарушения зацепления по сравнению с нормальным зацеплением, которое сразу де лается таким, чтобы шаг гусеницы был равным или больше шага ведущего колеса.
Как видно из схемы специального зацепления, набегаю щие цевки 2 входят совершенно свободно между зубьями ведущего колеса и удара этих цевок или скольжения их по профилю зуба при входе на ведущее колесо нет. Но на блюдается скольжение под большим давлением при выходе цевки из зацепления и скольжение других цевок на дуге охвата во впадинах зубьев при переходе зацепления с од ного зуба на другой. При увеличении шага гусеницы и приближении его к величине шага ведущего колеса сколь жение цевок как по профилю ведущего зуба, так и во впа динах уменьшается. При начальной разности шагов цевка скользит по всей рабочей поверхности зуба, выходящего из зацепления, потом отрывается от него, а при уменьшении разности шагов цевка отрывается где-то в середине рабо чей части профиля зуба и скольжение уменьшается. При равенстве шагов скольжение отсутствует.
Во время работы специального зацепления зуб веду щего колеса передает только часть силы тяги, так как дру гая часть ее передается силой трения между цевками и впадинами зубьев. В очень легких условиях движения, когда силы трения достаточно, чтобы передать необходи мую силу тяги, зубья ведущих колес совсем не работают. В этом случае для движения танка вместо зубчатых вен цов ведущего колеса достаточно двух гладких дисков или шкива. При этом зубья ведущего колеса не только не пере дают момента, подведенного от двигателя, но и не воспри нимают своими рабочими профилями усилия от натяжения гусениц. Это усилие передается через впадины между зубьями. На рис. 10 усилие набегающей ветви гусеницы обозначено Plh а сбегающей—Рс. Направление угловой скорости ведущего колеса вк совпадает с направлением момента, приложенного к нему от двигателя.
Таким образом, специальное зацепление в ведущем ре жиме имеет такие положительные стороны:
допускается большее увеличение шага цепи без на рушения зацепления;
нет ударов цевки по профилю зуба при входе на ве дущее колесо;
уменьшается усилие, передаваемое зубом, благодаря силе трения между цевками и впадинами;
усилия натяжения гусениц передаются на ведущее колесо главным образом через впадины, а не через рабо чую часть профиля зубьев.
Отрицательными сторонами этого зацепления в веду щем режиме являются:
передача усилия на гусеницу только одним выходя щим из зацепления зубом;
скольжение цевки по зубу при выходе из зацеп ления;
возможность ударного приложения нагрузки при переходе зацепления с одного зуба на другой.
Но основной недостаток специального зацепления про является при работе его в тормозном режиме. Схема нача ла работы специального зацепления в этом случае пока зана на рис. 11, а.
При тормозном режиме ведущим элементом становится уже гусеница, а ведомым — ведущее колесо, которое не только не получает момента от двигателя, но еще и тор мозится моментом Мг, направленным в обратную сторону. Направление же угловой скорости ведущего колеса остается прежним. Усилие от гусеницы на ведущее колесо будет передаваться сбегающей ветвью.
В момент перехода из ведущего режима в тормозной гусеница проскальзывает по ведущему колесу и цевка с ударом входит в зацепление с противоположной стороной первого входящего на дугу охвата зуба 1.
При дальнейшем вращении ведущего колеса последую щие цевки не могут ложиться во впадины, так как шаг гу сеничной цепи меньше шага ведущего колеса, поэтому они будут размещаться все ближе и ближе к вершине зуба и, наконец, могут выйти совсем на вершину (рис. 11,6). Тогда следующие за ними цевки начнут опускаться во впади ну с другой стороны зуба. Когда колесо повернется так, что цевка 1 выйдет из зацепления, произойдет проскакивание гусеничной цепи и сильный удар входящей в зацепле ние цевки по зубу ведущего колеса.
Это периодически повторяющееся явление вызывает большие напряжения в гусеничной цепи, зубьях ведущего колеса и во всех деталях трансмиссии, передающих крутя щий момент двигателя.
Рис. 11. Схемы работы специального зацепления в тормозном режиме
Такой большой недостаток специального зацепления обязывает механиков-водителей с особой осторожностью тормозить или поворачивать машину, когда гусеница совсем новая и еще имеется большая разность шагов гусеницы и ведущего колеса.
Специальное зацепление долго было почти единствен ным видом зацепления на танках. Оно имеет еще большое распространение и на современных машинах.
В настоящее время делают специальное зацепление с разным превышением величины шага ведущего колеса над шагом гусеницы (от одного до пяти миллиметров) в зави симости от конструкции шарниров гусеницы и увеличения ее шага в процессе работы. Через некоторый срок службы в зависимости от условий эксплуатации средний шаг гусеницы с открытыми шарнирами становится равным шагу ведущего колеса. Это наступает обычно после 100-500 км пробега. Таким образом, зацепление этих гусениц рабо тает как специальное непродолжительное время (это время всегда значительно меньше половины срока службы гусе ниц), а потом переходит в нормальное.
С целью устранения недостатка в работе специального зацепления в тормозном режиме иногда делают исправлен ное специальное зацепление, у которого профиль зуба несимметричный, как показано на рис. 11, в. При таком зацеплении в тормозном режиме шаг гусеницы равен или немного больше шага ведущего колеса. Это достигается тем, что на той части 1 профиля зуба, которая работает при тормозном режиме, делается несколько большее углуб ление, и зацепление «происходит на меньшем радиусе. Шаг же ведущего колеса прямо пропорционален радиусу за цепления.
В этом случае оказывается, что в ведущем режиме шаг ведущего колеса больше, чем в тормозном. Такое зацепле ние называют двухшаговым. Оно работает в ведущем ре жиме как специальное, а в тормозном как нормальное.
Нормальное зацепление характеризуется тем, что шаг гусеничной цепи равен или больше шага ведущего колеса. Для гусениц с открытыми шарнирами, как отмечалось вы ше, нельзя сохранить полного равенства шагов даже на малое время работы. Поэтому для таких гусениц не имеет смысла рассматривать самые благоприятные условия для работы нормального зацепления; когда шаги равны, все зубья на дуге охвата участвуют в передаче усилия и сколь жения цевок по профилю зуба нет.
Если шаг гусеницы становится больше шага ведущего колеса, то передача усилия от ведущего колеса к гусенице совершается несколькими зубьями на дуге охвата. Число ведущих зубьев зависит от разности шагов гусеницы и ве дущего колеса. Чем больше шаг гусеницы по сравнению с шагом ведущего колеса, тем меньше зубьев на дуге охвата участвует в передаче усилия, и наоборот. Но во всех слу чаях основное усилие передает первый зуб, входящий в зацепление.
При работе нормального зацепления цевки соприкасаются с ведущими зубьями в разных точках по высоте зуба. При большой разности шагов зацепление нарушается.
Во время движения машины взаимодействие гусеницы с ведущим колесом при нормальном зацеплении проще всего понять, если рассмотреть первый момент работы этого зацепления, показанный на рис. 12, а. В этом случае ведущее колесо, провернувшись под действием момента, подве денного от двигателя, войдет своим зубом в зацепление с цевкой 1.
Рис. 12. Схема работы нормального зацепления в ведущем режиме
Другие цевки на дуге охвата будут располагаться с на растающим зазором относительно зубьев. При дальнейшем вращении ведущего колеса цевка 2 уже не сможет опу ститься во впадину между зубьями, так как шаг гусенич ной цепи больше шага ведущего колеса. Эта цевка распо ложится в какой-то точке профиля зуба, находящейся на большем радиусе, чем цевка 1.
При большом усилии на набегающей ветви и большой крутизне профиля зуба цевка 2 после поворота колеса на один зуб может соскользнуть до впадины, переместившись вперед на величину разности шагов гусеничной цепи и ве дущего колеса. Впереди лежащие цевки на дуге охвата: переместятся на такую же величину вперед и опять займут положение, показанное на рис. 12, а, но теперь уже цевка 2 займет положение цевки 1. При небольшом же усилии на набегающей ветви или ином профиле зуба цевка 2 может и не соскользнуть во впадину при повороте колеса на один зуб и наложение гусеницы па ведущее колесо при нормаль ном зацеплении примерно будет таким, как показано на рис. 12, б. В зависимости от соотношения усилий в набега ющей и сбегающей ветвях гусеницы и формы профиля зуба цевка 2 может, скользя по профилю зуба, лечь во впа дину в положении, оказанном на рисунке. При дальней шем вращении ведущего
колеса цевка 2 отойдет от рабочего профиля зуба на вели чину постепенно увеличиваю щегося зазора и приблизится к противоположному зубу (в предельном случае даже упрется в него). При со скальзывании цевки по про филю зуба другие цевки также могут несколько перемещаться в сторону впадин.
Рис. 13. Схема работы нормаль ного зацепления в тормозном ре жиме
В тормозном режиме (рис. 13) усилие на зуб ве дущего колеса" передает цевка 1, выходящая из за цепления. Кроме того, пере дается некоторый момент от силы трения между осталь ными цевками и впадинами па всей дуге охвата.
Чтобы избежать скольжения цевок по профилю зубьев и распределить передаваемое усилие на большее число зубьев, начинают применять такое улучшенное нормальное зацепление, при котором цевка остается при прохождении по всей дуге охвата на той же точке профиля зуба, на ко торой она располагалась, входя в зацепление. Тогда шаги ведущего колеса и гусеницы будут постоянно оставаться равными, как показано на рис. 14, а. По мере увеличения шага гусеницы в результате износа шарнира цевки распо лагаются на большем радиусе зацепления и шаги ведущего колеса и гусеницы опять остаются равными (рис. 14,6). Зацепление будет нарушено лишь в том случае, когда цевки будут ложиться у самой вершины зубьев и дальней шее увеличение шага приведет к перескакиванию цевок гусеницы через зубья ведущего колеса. Такое улучшенное нормальное зацепление иногда называют многошаговым с переменным радиусом зацепления. При этом зацеплении необходимо подобрать такой профиль зуба, при котором силы трения будут уравновешивать усилия на набегающей и сбегающей ветвях гусениц при различных их соотноше ниях, благодаря чему цевки в любой точке профиля зуба будут занимать равновесное положение.
а) б)
Рис.14. Схема работы многошагового зацепления
Это является слож ной задачей. Основные труд ности получаются из-за увели чения шага гусеницы, частого изменения усилий в набегающей и сбегающей ветвях в очень больших пределах и из-за переменной массы гусеницы, участвующей в вибрации той или иной ветви.
Поэтому в настоящее время для гусениц с открытыми и быстроизнаши-вающимися шар нирами применяется зацепле ние, только еще приближаю щееся к многошаговому. Пол ностью многошаговое зацепление исключило бы ряд недостатков как специального, так и неулучшенного нормального зацепления.
Наилучшим зацеплением с точки зрения плавности передачи усилия и уменьшения скольжения цевки по зубу будет такое, у которого радиус зацепления остается постоянным, а неизменный в процессе работы шаг гусеницы равен шагу ведущего колеса, т. е. многошаговое зацепление с постоянным радиусом.
В настоящее время цевочное зацепление с постоянным] радиусом и сохранением равенства шагов гусеницы и ведущего колеса применяется только для гусениц с резино-металлическими шарнирами, у которых в процессе эксплуатации шаг изменяется мало, а упругость шарнира cnoсобствует участию в передаче усилия почти всеми зубьями на дуге охвата.
При износе элементов такого зацепления величина шага остается прежней и равенство шагов не нарушается.
Увеличивается только зазор между цевками и стороной зуба, противоположной контакту.
С целью уменьшения износа элементов зацепления надо снижать не только их относительное скольжение, но и напряжения смятия в контакте.
Нормальное зацепление с посто янным радиусом
Это дости гается распределе нием усилия на не сколько зубьев на дуге охвата, а также увеличением площа ди контакта. Такая задача в случае за цепления с постоян ным радиусом и по стоянными шагами гусеницы и ведущего колеса решается наиболее просто посредством увеличения радиуса кривизны цевки и вогнутой формы ножки зуба, которая взаимодей ствует с цевкой (рис. 15).
Рис.15 Нормальное зацепление с постоянным радиусом
Труднее уменьшить контактные напряжения при изменяющемся шаге гусеничной цепи и переменном радиусе заце пления. В этом случае форму элементов за цепления (рис. 16) надо делать несколько от личной от рассмотрен ных форм цевочного за цепления. Здесь пло щадь контакта
Рис. 16. Многошаговое зацепление с уве личенной площадью контакта
Рис.16. Многошаговое зацепление с увеличенной
площадью контакта
значи тельно увеличена и цев ка имеет нецилиндрическую форму. Работа зацепления осуществляется по принципу многошагового.
На износ зубьев и цевок существенное влияние оказывает способ передачи усилия с зуба ведущего колеса на трак гусеницы. В настоящее время применяются два спо соба: тянущий и толкающий.
Тянущим способом (рис. 17, а) называется такой способ передачи усилия с зуба ведущего колеса на трак, когда зуб давит на цевку 1 трака 2, который, перемещаясь вслед за этой цевкой, не лёг еще полностью на ведущее колесо, т. е. когда зуб взаимодействует с цевкой, которая еще будет поворачиваться при входе в зацепление. §т< дальнейшее поворачивание трака при больших усилиях,; действующих в контакте нормального зацепления, вызы вает скольжение (вращение) цевки по зубу и значитель ный его износ-Шарнир же при этом разгружается, так как усилие на бегающей ветви воспринимается цевкой, а не шарниром и износ его в момент поворота трака при входе в зацепление уменьшается.
а б
Рис. 17. Способы передачи усилия зубом ведущего колеса на цевку гусеницы
При выходе из зацепления проскальзывание цевки обычно полностью отсутствует (рис. 12, а, б). При специальном зацеплении на входе цевка будет поворачиваться не по профилю зуба (рис. 10), а во впадине между зубь ями под действием меньшего усилия и, следовательно, с меньшим износом. Шарнир же работает под действием полного усилия набегающей ветви. При выходе из зацеп ления цевка будет скользить по профилю зуба под действием большего усилия (хотя оно и меньше усилия, переда ваемого от ведущего колеса, на величину усилия, переданного трением цевок во впадинах). Следует отметить, что при вытаскивании цевки из зацепления усилием сбегающей ветви расходуется значительная мощность на трение элементы зацепления сильно изнашиваются.
Толкающим способом передачи усилия с зуба ведущего колеса на трак (рис. 17, б) называется такой способ, когда это усилие передается цевке 1 впереди расположенного трака 2, который полностью лег на ведущее колесо и больше не будет поворачиваться на всей дуге охвата до выхода из зацепления, т. е. когда зуб взаимодействует с цевкой, переставшей поворачиваться при входе в зацепление. Для толкающего способа характерен меньший износ элементов нормального зацепления. Но шарнир поворачивается под полным натяжением набегающей ветви, что сопровож дается некоторым износом пальца и проушин трака.
При выходе же из зацепления цевка при нормальном зацеплении поворачивается обычно не по профилю зуба, а во впадине и под малыми усилиями, а при специальном зацеплении она может перекатываться по профилю зуба и только частично скользить по нему под действием уси лия, передаваемого от зуба, что уменьшает износ и потери мощности на трение.
Таким образом, получается, что при тянущем способе передачи усилия больше, изнашиваются элементы зацепле ния и немного меньше шарниры гусеничных цепей. При толкающем способе значительно меньше изнашиваются элементы зацепления, но немного больше шарниры гусе ничных цепей. В целом толкающий способ передачи уси лия выгоднее тянущего и поэтому начинает получать более широкое распространение.
Для гусениц с резино-металлическими шарнирами, изо браженных на рис. 7, применяется способ передачи усилия, отличающийся от рассмотренных выше тем, что усилие передается зубом на гусеницу через перемычки 1, надетые на концы пальцев, а тело трака не соприкасается с зубь ями ведущего колеса (рис. 15).
Поворот траков в шарнире при входе в зацепление и выходе из него почти не сопровождается вращением цевок на профиле зуба и их дополнительным износом.
Учитывая значительную площадь контакта элементов зацепления и передачу усилия почти всеми зубьями на дуге охвата, следует отметить, что рассмотренный выше способ передачи усилия от ведущего колеса на гусеницу обеспечивает высокую плавность передачи усилия и малый износ элементов зацепления. Правда, шарниры гусениц работают при входе в зацепление под действием полного усилия набегающей ветви, но для резино-металлических шарниров это не имеет большого значения.
Из приведенного описания работы зацепления видно, что основная трудность в создании долговечного зацепле ния с высоким кпд вызвана увеличением шага гусеницы вследствие износа шарнира.
Задача, связанная с созданием более совершенного з! цепления, неотделима от задачи создания износостойкого шарнира. Чем меньше удлинение шага гусеницы в процесс! эксплуатации, тем легче создать надежное зацепление с высоким кпд.
Значит, уменьшение износа открытых шарниров, применение резино-металлических или закрытых шарниров увеличивает срок службы и кпд не только гусениц, но и элементов зацепления их с ведущими колесами и в значительной мере улучшает условия работы механизмов трансмиссии.
Рис. 18, Ведущее колесо
Зубья ведущих колес испытывают большие напряжения при передаче усилия на гусеницу и, кроме того, подвержены абразивному износу. Следовательно, зубчатые венцы должны изготовляться из износостойкой стали с высоким механическим свойствами, а поверхности трения зубьев обрабатываться на высокую твёрдость. Для удобства замены изнашивающихся зубчатых венцов и меньшего расхода дорогой стали их делают съёмными. Ведущие колеса могут иметь один или два и, как исключение, три зубчатых венца. Наибольшее распространение на ГМ имеют ведущие колеса с двумя зубчатыми вен цами. Ведущие колеса с одним зубчатым венцом встре чаются все реже, и то лишь на легких боевых машинах.
Ступице ведущего колеса иногда придают такую фор му, которая облегчает самоочистку колеса от грязи и снега. Если это не удается, то применяют специальные кронштейны-грязеочистители, укрепляемые на корпусе танка и очищающие ведущие колеса. При забивании сту пиц ведущего колеса грязью или мокрым снегом увеличи вается сопротивление перематыванию гусениц и возможно их спадание или даже разрыв.
На рис. 18 показано ведущее колесо специального за цепления с двумя съемными зубчатыми венцами. Ступица ведущего колеса на двух шарикоподшипниках монтируется па кронштейне 1, который прикреплен к корпусу танка. При такой установке ведущего колеса изгибающие усилия от натяжения гусениц воспринимаются кронштейном и не передаются на бортовую передачу.
Ведущее колесо получает вращение от водила 2 бортовой передачи через зубчатую "муфту 5. Такое устройство позволяет легко отъединить ведущее колесо от бортовой передачи в случае буксирования ГМ при заклиненной бортовой передаче.
НАПРАВЛЯЮЩИЕ КОЛЕСА И МЕХАНИЗМЫ
НАТЯЖЕНИЯ ГУСЕНИЦ
Направляющие колеса служат для направления гусе ничных цепей во время движения танка.
Механизм натяжения предназначен для натяжения гу сеничной цепи. Периодическое натяжение гусеничных це пей необходимо делать из-за их удлинения вследствие износа открытых шарниров или некоторой остаточной де формации резино-металлических шарниров. Кроме того, ослаблять и натягивать гусеничные цепи необходимо также при снятии и надевании их на танк, при смене повреж денного трака и при изменении условий эксплуатации.
Во всех современных танках натяжение гусеничной пи изменяют перемещением направляющего колеса от носительно корпуса танка.
По способу перемещения оси направляющего колеса механизмы натяжения гусениц разделяются на кривошипные, у которых ось направляющего колеса перемещается по дуге, описываемой радиусом кривошипа, и на прямолинейные, у которых ось направляющего колеса перемещается прямолинейно.
Кривошипные механизмы натяжения, как более простые по устройству и удобные в эксплуатации, более распространены. Прямолинейные механизмы натяжения встречают все реже и реже. Их применение может быть вызвано необходимостью использовать расположенное в корме направляющее колесо в качестве опорного катка. Усилия, воспринимаемые направляющими колесами механизмами натяжения, зависят от их расположения. При носовом расположении направляющих колес и движет машины передним ходом направляющие колеса воспринимают только суммарное усилие от предварительного натяжения верхней и передней наклонной ветвей гусениц. При кормовом расположении направляющих колес усилие от натяжения гусениц больше, так как ведущие колеса в этом случае расположены в носовой части.
В зависимости от конструкции гусениц направляющие колеса могут быть двойными или одинарными. Одинарные колеса в настоящее время применяются редко только на легких танках, имеющих одинарные опорные катки и гусеницы с двумя направляющими гребнями на каждом траке.
Обод направляющего колеса на средних и тяжелых танках чаще делают металлическим и реже обрезиненным. Обрезиненный обод смягчает удары траков о направляющее колесо и уменьшает шум при движении, но не cспособствует удалению ледяной или грязевой корки с беговых дорожек гусениц. Металлический обод лучше дробит корку. Иногда ему придают еще специальную форму для очистки беговых дорожек гусениц.
На многих отечественных и иностранных танках направляющие колеса и опорные катки делают взаимозаменяемыми.
После натяжения гусеницы (любым механизмом натяжения) направляющее колесо должно быть надежно зафиксировано, чтобы натяжение гусеницы при эксплуатации машины не ослабло.
Величина хода направляющего колеса, обеспечиваема механизмом натяжения, должна быть такой, чтобы можно было вынимать из гусеницы один трак, а если траки взаимозаменяемы только попарно, то не меньше двух траков.
Поворот кривошипа механизма натяжения может осу ществляться с помощью стяжного винта или червячной кары, а также вручную (без дополнительного привода).
Кривошипный механизм натяжения со стяжным винтом показан на рис. 19. Муфта 3 имеет на двух концах резьбу
Рис. 19. Кривошипный механизм натяжения гусениц со стяжным винтом
противоположного направления. При вращении муфты
винты 2 и 4, ввертываясь в нее или вывертываясь, пово рачивают кривошип вокруг оси 1 и перемещают направ ляющее колесо. Винт 2 надевается проушиной на плечо кривошипа, а винт 4 — на неподвижную ось 5, укрепленную на корпусе танка.
Такой механизм натяжения является одним из самых простых и удобных для машин значительного веса.
В этом механизме фиксация направляющего колеса осуществляется самотормозящейся резьбой стяжного винта. Поэтому при пользовании таким механизмом требуется минимальное время для изменения натяжения гусениц. В качестве дополнительной гарантии от проворачивания стяжной муфты в случаях большой тряски при движем танка по неровностям грунта она стопорится планкой 6.
На многих американских танках для сохранения постоянства натяжения гусениц во время движения танка по неровностям применяются устройства, обеспечивающие автоматическое выбирание слабины гусениц. Это делает работу всех механизмов силовой цепи — от двигателя до гусениц — более плавной и уменьшает возможность спадания гусениц. В этих целях ведущие и направляющие колеса или только направляющие колеса делаются качающимися, как показано на рис. 20. Для этого их связывают рычагами с крайними опорными
Рис. 20. Схема компенсирующего устройства
катками, благодаря чему они перемещаются одновременно с катками, что препятствует образованию слабины гусеницы при подъеме крайних катков или при колебании корпуса машины.
Такое устройство называется компенсирующим. При
всех положениях крайних катков относительно корпуса
танка оно сохраняет или даже увеличивает натяжение
наклонных ветвей гусениц.
Конструкция этих механизмов различна, но общий принцип их работы такой, как показан на рис. 20.
С точки зрения уменьшения рывков и динамических перегрузок гусениц компенсирующее устройство более целесообразно на тех наклонных ветвях гусениц, которые передают усилия от двигателя. Компенсирующие устройства вызывают и отрицательные явления — значительную перегрузку шин и подшипников крайних опорных катков вследствие натяжения гусениц, переданного на катки через компенсирующие устройства. Особенно перегружаются опорные катки при установке компенсирующих устройств на ведущих ветвях гусениц.
В заключение отметим, что при эксплуатации танка нужно следить за тем, чтобы натяжение гусениц соответ ствовало нормам, установленным для данного танка. От клонение натяжения гусениц в сторону уменьшения его ведет к большой вибрации гусениц и даже к их спаданию. Увеличение же натяжения ведет к большему расходу мощности на их перематывание и большему износу шарниров. Величина натяжения гусениц зависит от условий движения. Например, когда на беговые дорожки гусениц может налипать или намерзать грязь, снег или лед, натяжение гусениц следует делать минимальным, чтобы избежать их сильного растяжения после образования корки. На хороших дорогах натяжение надо делать немного больше, чтобы устранить опасность спадания гусениц (так как машины могут двигаться с большими скоростями), но не перетягивать их во избежание большого износа шарниров и расхода мощности в них. При преодолении болот натя жение гусениц должно быть максимальным, чтобы опорные ветви гусениц лежали на грунте подобно жестким доскам и давление их на грунт распределялось более равномерно. Следует отметить, что внешние условия движения боевых машин часто меняются, а обстановка может не позволить экипажу машины менять натяжение гусениц. Поэтому на современных машинах в какие-то периоды движения натяжение гусениц не является наилучшим. По-видимому, натяжение гусениц в большей мере соответствовало бы условиям движения если бы механик-водитель мог менять это натяжение, не выходя из машины. Однако таких механизмов натяжения еще не создано.
ОПОРНЫЕ КАТКИ
Опорные катки служат для перекатывания корпуса танка, опирающегося на эти катки, по гусеничным цепям. Они используются также для направления нижней ветви гусеничной цепи.
Опорные катки могут быть с резиновыми шинами, с внутренней амортизацией и жесткие. Кроме того, опорные катки разделяются на одинарные, двойные и тройные.
Резиновые шины на опорных катках уменьшают ударные нагрузки, действующие как на траки гусеничной цепи так и на катки, предохраняя тем самым гусеницу и подшипники опорных катков от разрушения (особенно при движении по булыжнику и твердым каменистым дорогам на больших скоростях); кроме того, резиновые шины уменьшают шум, который демаскирует боевые машины.
Катки с резиновыми шинами обычно несколько тяжелее цельнометаллических и катков с внутренней амортизацией, так как диаметр и ширина катков с резиновыми шинами должны быть достаточно большими.
Вес обрезиненных катков может снижаться путем улучшения их конструкции и использования более легких материалов. Алюминиевые сплавы применялись на катках машин малого веса еще до второй мировой войны, а на катках некоторых легких танков во время войны. В настоящее время катки из легких сплавов применяются и на более тяжелых машинах, например на американском танке М-60 (кроме крайних). Легкие материалы, уменьшая вес, расширяют возможности применения обрезиненных катков на быстроходных машинах (в то же время сами эти материалы могут работать только при хорошем обрезинивании катков).
Резиновые шины могут быть съемными и несъемными.
Наиболее распространены опорные катки с несъемными
шинами, как более простые в изготовлении. Несъемные
шины крепятся на специально обработанный обод катка
методом вулканизации. При условии удачного
конструктивного решения, не усложняющего производство и
увеличивающего вес катка, применение съемных шин для
катков современных боевых машин следует считать весьма
целесообразным.
При качении катка участки шины попеременно сжимаются и разжимаются, происходит внутреннее трение резины и нагревание ее. Нагрев резины до высокой температуры приводит к расслаиванию или отставанию шины от бандажа. Срок службы шины зависит от напряжения в резине и температуры нагрева ее при работе. Напряжение в резине уменьшается при той же нагрузке на каток с увеличением толщины шины, ширины ее и диаметра катка. Температура нагрева резины зависит от многих при чин, но в основном от качества резины, частоты и усилия сжатия участков шины, соприкасающихся с гусеницей также от отвода тепла от резины к металлу. Чем больше время непрерывного движения, частота и усилие сжатия, тем больше температура резины. Частота сжатия увели чивается с уменьшением диаметра катка и увеличением скорости движения танка. Усилие сжатия, приходящееся на единицу опорной поверхности шины, зависит от веса танка числа опорных катков.
их диаметра, числа шин на катке и ширины каждой шины.
При прочих равных условиях температура внутри ре зины тем выше, чем толще резиновая шина. Получается, что с увеличением толщины шины уменьшаются напряжения в резине, но ухудшается температурный режим ее, а с уменьшением толщины шины — наоборот. Поэтому толщина резиновой шины — строго расчетная величина для каждой машины. Ширина шины выбирается исходя из условий работы шины и компоновки катков на машине.
Рис.21. Двойной каток с резиновыми шинами
Отвод тепла зависит от сорта резины, толщины шины и способа крепления резины к металлу, т. е. от промежуточного слоя между шиной и ободом (эбонит, клей и др.).
Конструкция обрезиненного катка должна обеспечивать возможность движения машины в случае полного разру шения резиновых шин.
Условия работы резиновой шины зависят и от качества подвески. Чем меньше ударов балансиров в ограничители хода катков допускает подвеска и чем меньше сила этих уларов, тем меньше перегрузки в резиновых шинах кат ков. Перегрузки в резине опасны тем, что в наиболее на груженном месте возможны разрывы цепей молекул и из менение структуры резины, в результате чего образуются мельчайшие дефекты, которые в процессе работы быстро Разрастаются и приводят к преждевременному разрушению шины.
На рис. 21 изображен двойной каток с резиновыми ши нами. У этого катка стальные бандажи с навулканизованной резиной напрессованы и приварены к литому корпусу катка, который через ролико - и шарикоподшипники опирается на ось катка и удерживается на ней гайкой. Такая комбинация цилиндрического роликоподшипника, способного воспринимать большие радиальные нагрузки, с шарикоподшипником, способным воспринимать как радиальные.
Рис.22. Цельнометаллический каток
так и осевые нагрузки, является весьма удачной. Для предотвращения вытекания смазки и попадания воды, пыли и грязи полость подшипников с одной стороны закрывается крышкой) а с другой — надежным сальниковым уплотнением.
Иногда у тяжелых танков удельное давление опорного катка на гусеничную цепь получается настолько большим, что резиновые шины быстро разрушаются, и от них вынуждена отказаться. В этом случае применяют или цельнометаллические опорные катки
или катки с внутренней амортизацией.
Несмотря на простоту и дешевизну изготовления, целя неметаллические опорные катки могут быть применены только на машинах с ограниченными скоростями движения.
Для цельнометаллических катков вес играет особенную роль, так как между катком и гусеницей нет никаких амортизирующих элементов. Чем меньше вес катка, тем слабее удары в местах его соприкосновения с гусенице и тем надежнее работа гусениц и подшипников катков.
Одна из наиболее удачных конструкций цельнометаллического катка показана на рис. 22.
Внутренняя амортизация опорных катков применяется для того, чтобы сделать их работу менее жесткой (по сравнению
с работой цельнометаллических катков), а также для лучшего предохранения резины от разрушения (по сравнению с обрезиненными катками). Условия работы резины в катках с внутренней амортизацией лучше, чем в катках с резиновыми шинами, вследствие меньших на пряжений в ней и значительного уменьшения механических повреждений.
Впервые опорные катки с внутренней амортизацией лучше, чем в катках с резиновыми шинами, вследствие меньших напряжений в ней и значительного уменьшения механических повреждений. В первые опорные катки с внутренней амортизацией (рис.23) были применены на тяжелом танке КВ. Потом катки с внутренней амор тизацией устанавливались также на некоторых се риях танков Т-34. Позднее такие катки появились на немецкой самоходной
установке «Фердинанд», а затем и на ряде других машин различных стран. В катке с внутренней амортизацией (рис. 23) резиновые диски 1 поме щены внутри опорного катка между ободом 2 и ступицей 3. Таким обра зом, обод подрессорен от носительно ступицы на резиновых дисках, зажа тых между металличе скими дисками 4.
При толчке со стороны неровностей грунта обод вследствие упругости резины пе ремещается в направлении силы толчка. Металлические диски 4 сидят на шпонках ступицы. Внутренние диски упи раются в буртики ступицы, а наружные поджимаются гай ками 5.
При такой конструкции катков резина работает глав ным образом на сдвиг.
Сила сжатия резиновых колец при сборке зависит от конструкции катка и определяется потребной деформацией и долговечностью резины. Если резина зажата очень сильно, то каток становится более жестким, но резина слу жит дольше. При слабой затяжке резины каток работает более мягко, но резина быстрее выходит из строя.
Во всех случаях, если позволяют вес и размеры катка, лучше разместить в нем большее количество резины, а вес подвешенного на резине обода при достаточной его прочности делать меньше. Тогда удары в месте соприкосновения катка с гусеницей будут меньше, что улучшит условия работы как подшипников катка, так и гусеницы.
По мягкости взаимодействия с гусеницей опорные катки с внутренней амортизацией занимают промежуточное положение между катками с резиновой шиной и цельнометаллическими.
Амортизации взаимодействия, катка с гусеницей можно достигнуть и путем размещения резины на беговой дорожке гусеницы.
Еще лучшей амортизации можно достигнуть, если устанавливать опорные катки с резиновой шиной и применят гусеницы с обрезиненной беговой дорожкой. В этом случае можно уменьшить толщину резиновой шины, что улучшит температурный режим внутри ее без увеличения напряжений и тем самым увеличит срок ее службы.
На современных танках наиболее распространены двой ные опорные катки, главным образом с резиновыми шинами, реже встречаются катки с внутренней амортизацией и. цельнометаллические.
Рис.23. Каток с внутренней амортизацией
Двойные опорные катки обеспечивают меньшее скручивание нижних ветвей гусениц во время движения по неровностям и уменьшают возможности спадания их. Кроме того, если катки обрезинены, то общая ширина опорной поверхности резины в двойных опорных катках больше.
Одинарные опорные катки применяются главным образом на легких машинах. При этом требуется два направ ляющих гребня на траке, что увеличивает вес гусеницы.
Кроме резинового бандажа, важным рабочим элемен том катка являются его подшипники. Они воспринимают вес танка, приходящийся на каток в различных его положениях, воспринимают удары при движении машины по не ровностям и усилия, направленные вдоль оси катка. Осо бенно больших величин достигают осевые усилия при пово роте танка, а также при движении с креном. Поэтому для опорных катков применяются подшипники, которые могут длительное время работать при больших радиальных и осевых нагрузках. Наиболее часто применяются сочетания шарико- и роликоподшипников (рис. 21) Опорами катков могут быть также два конических роликоподшипника (рис. 22 и 23). Конические подшипники надежны в работе, но менее удобны в эксплуатации, так как требуется регу лировка их через определенные промежутки времени работы. Два шарикоподшипника в ступицах опорных катков настоящее время применяются редко. Подшипники опорных катков следует хорошо смазы вать, а их уплотнения должны быть особенно надежным.