Шина для опорного катка

Опорный каток определяет основные конструктив­ные и эксплуатационные, показатели ходовой части и машины в целом. Поэтому совершенству его кон­струкции и повышению несущей способности уде­ляется большое внимание как за рубежом, так и в отечественном танкостроении.

На 55-тонном западногерманском танке «Лео­пард-2» используется 7-опорная ходовая часть, имеющая 2-рядные обрезиненные опорные катки диаметром 700 мм со съемными дисками тарельча­той формы из алюминиевого сплава. Катки перекатываются по гусенице с металлической беговой до­рожкой и шахматным перекрытием зазоров между сочлененными траками.

Одной из характерных особенностей опорных кат­ков танка «Леопард-2» по сравнению с обрезиненными опорными катками отечественных, танков Т-80 и Т-72 является применение резиновых шин меньшей высоты (в 1,4-1,5 раза) и ширины (в 1,2-1,3 раза) (рис. 1), что позволило уменьшить массу и габариты опорных катков. Так, масса диска с шиной для опорных катков танка «Леопард-2» составляет 46 кг , что на 20% меньше, чем у отечествен­ных танков.

Рис. 1. Диски опорных катков с тинами танков «Леопард-2» (а), Т-80 (б) и Т-72 (в)

Стремление конструкторов опорных катков танка «Леопард-2» к уменьшению габаритов и в связи с этим необходимость обеспечения приемлемой теп­ловой напряженности шин обусловили уменьшение высоты массива шины. Это, в свою очередь, приве­ло к повышению механических напряжений в рези­не, критерием которых является удельное давление в контакте шины с гусеницей.

Как известно, несущая способность катка зависит от нагрузки на каток, удельного давления в кон­такте с гусеницей тепловой напряженности, ме­ханической прочности и теплостойкости резиновых шин. Важным фактором является динамическая нагруженность катка, обусловленная взаимодейст­вием с беговой дорожкой. Она зависит от амортизи­рующих свойств шин.

Исследование несущей способности опорного катка танка «Леопард-2» проводилось расчетно-экспериментальным путем» Расчет [1] показал, что шина опорного катка «Леопарда-2» испытывает примерно одинаковую с отечественными танками среднюю статическую нагрузку Рс = 24,5 кН.

Из-за отсутствия данных о предварительном натя­жении гусениц Т ₀ коэффициенте неравномерности распределения нагрузки по борту k ₁ и между шина­ми k _п для танка «Леопард-2» приняты следующие значения этих показателей: Т ₀ =0,1 G , k ₁ = 1,05 и k _п = 1,05 для всех катков ( G – вес танка). Рас­чет, проведенный по зависимостям [1], показал, что при меньших размерах резинового массива шин опорных катков «Леопарда-2» по сравнению с кат­ками отечественных танков удельное давление в контакте с гусеницей при прочих равных условиях оказалось в

1,25 раза выше, чем у катков танков Т-80 и Т-72. Результаты статических испытаний этих катков на прессе при условно-равновесном со­стоянии резинового массива [1, 2] подтвердили бо­лее высокий уровень удельного давления в контакте с гусеницей опорного катка «Леопарда-2» (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость удельного давления q в контакте шин от статической нагрузки Рс :

1 – «Леопард-2» (металлическая беговая дорожка); 2 — Т-72 (то же);

3 – Т-80 (обрезиненная беговая дорожка)

Так, при средней статической нагрузке 24,5 кН удельное давление в контакте шины этих опорных катков с металлической беговой дорожкой гусени­цы достигает 1,8 МПа, в то время как у Т-72 (в кон­такте с металлической беговой дорожкой) и у Т-80 (в контакте с обрезиненной беговой дорожкой гу­сеницы) оно составляет 1,5 МПа.

Тепловая напряженность шины опорного катка тан­ка «Леопард-2» оценивалась по максимальной установившейся температуре Т в резиновом масси­ве шины при качении с заданной скоростью по бе­говой дорожке гусеницы [1, 3].

Температура нагрева шин определялась при на­грузке 24,5 кН в зависимости от продолжительно­сти стендовых испытаний в диапазоне характерных эксплуатационных скоростей качения (рис. 3). В связи с отсутствием гусеницы танка «Леопард-2» его каток испытывался на гусенице отечественного танка Т-72, имеющей также, как гусеница «Лео­парда-2», металлическую беговую дорожку. При испытании шин танков Т-80 и Т-72 использовались серийные гусеницы этих танков.

Эксперимент показал, что температура в средней, наиболее нагретой точке поперечного сечения шины танка «Леопард-2», составляет 160-170 °С , что на 25 % ниже температуры нагрева шин танков Т-80 и Т-72 при качении по серийным гусеницам со ско­ростью соответственно 70 и 60 км/ч .

При оценке механической усталостной прочности шин опорных катков танка «Леопард-2» выявилось влияние на этот показатель новой технологии изго­товления и материала шины.

Рис. 3. Зависимость максимальной температуры нагрева шин Т от продолжительности испытания τ при разной скорости ка­чения танков «Леопард-2» (1), Т-80 (2) и Т-72 (3):

τ ₁, τ ₂, τ ₃ и τ ₄ – значения продолжительности испытаний со скоростью качения 25, 35, 50 и 70 км/ч соответственно (для танка Т-72 последняя скорость равна 60 км/ч )

Читайте также: Завод по переработки шин в красноярске

Если пользоваться известной зависимостью долго­вечности шин по механической прочности от вели­чины удельного давления [1] для шин, изготовлен­ных из отечественной серийной резины 34РИ-14, то при более высоком уровне удельного давления (1,8 МПа), обусловленном уменьшенными размера­ми массива шин «Леопарда-2», их долговечность по механической прочности массива по сравнению с отечественными шинами должна быть ниже не менее чем в 2 раза. В связи с тем, что состав резины и технология изготовления шин танка «Леопард-2» отличаются от отечественных, была проведена экспериментальная оценка фактической механиче­ской прочности шины катка танка «Леопард-2», Стендовые испытания сравниваемых шин проводи­лись при Рс = 24,5 кН и качении по беговой до­рожке из обрезиненных траков танка Т-80 и спе­циальных металлических плиц с поперечными план­ками, оказывающими дополнительное повреждаю­щее воздействие.

На протяжении испытания шин температура их нагрева сохранялась постоянной . Несмотря на высокий уровень удельных давлений, обусловленный малыми размерами резинового мас­сива, шины западногерманского танка обладают сравнительно высокой долговечностью: их наработ­ка до разрушения, полученная при указанных выше условиях с учетом пониженной тепловой напряжен­ности, оказалась близкой к наработке отечествен­ных шин танка Т-80. При этом разрушение шин тан­ка «Леопард-2», в отличие от отечественных, рас­пределялось равномерно по их окружности. Полу­ченные результаты определяются прежде всего бо­лее совершенной технологией изготовления шин танка «Леопард-2» (литьевым способом), а также, по-видимому, более высокими прочностными свой­ствами резины. Существенное влияние этих факто­ров подтвердилось и результатами испытаний на механическую прочность опытной отечественной шины, изготовленной в размерах шины танка «Лео­пард-2» методом литьевого прессования из резины марки 4Э-1386 с повышенными показателями проч­ности. Наработка такой шины до разрушения на­ходилась на уровне наработки шины западногер­манского танка.

Наработка шин танка «Леопард-2», испытанных при максимальной температуре нагрева и макси­мальной скорости качения 70 км/ч («теплостой­кость»), составила 3000 км пробега по металличе­ской беговой дорожке гусеницы танка Т-72 и 7862 км – по обрезиненной гусенице танка Т-80, что ниже долговечности серийных отечественных шин при максимальной температуре нагрева и макси­мальной скорости качения. В то же время имеется значительное количество отечественных шин, кото­рые как при стендовых, так и при ходовых испыта­ниях разрушаются при небольшом пробеге (300- 500 км ) вследствие наличия скрытых дефектов, обусловленных нестабильностью качества изготов­ления шин. Следует отметить, что при испытаниях на теплостойкость разрушение шин танка «Лео­пард-2» на стенде носит усталостный характер, так же как при испытании на механическую прочность, и так же равномерно распределяется по окружности шины.

Анализ характера разрушения шин танка «Лео­пард-2» при стендовых испытаниях как на механи­ческую прочность, так и на теплостойкость показывает, что оно происходит вследствие развития ме­ханических повреждений, равномерно распределя­ющихся по окружности и толщине шины, что сви­детельствует об однородности ее резинового масси­ва и высоком качестве изготовления. В то же время разрушение резинового массива отечественных шин носит, как правило, локальный характер, определя­ющийся наличием в массиве неоднородностей или внутренних дефектов, с последующим спонтанным развитием разрушения из-за радиального биения шин. Такой характер разрушения и наличие дефек­тов связаны с принятой технологией изготовления способом послойной накатки каландрированной резиновой ленты с последующей вулканизацией в автоклавах-прессах [2], Литьевой способ, приме­няемый при изготовлении шин опорных катков тан­ка «Леопард-2», более прогрессивен . Он обеспечи­вает, как это показало исследование, высокую однородность свойств резинового массива.

Таким образом, уменьшение габаритов отечествен­ных шин при высоком уровне их долговечности можно обеспечить за счет разработки более прогрес­сивной технологии изготовления шин, обеспечива­ющей однородные свойства массива и стабильное качество шин, и разработки новых марок резины с высокими показателями прочности и низким теп­лообразованием.

Исследование динамической нагруженности катка танка «Леопард-2» (рис. 4) показало, что уменьше­ние ширины и высоты резинового массива ухудшает амортизирующие свойства шин, и поэтому уровень динамических нагрузок на опорные катки при взаи­модействии с беговой дорожкой гусениц повышает­ся по сравнению с катками танка Т-80. Так, при ха­рактерных скоростях качения 25, 35 и 50 км/ч перегрузки этих катков соответственно в 1,9, 1,6 и раза больше, чем у танка Т-80.

Рис. 4. Зависимость вертикальных ускорений оси катка х от скорости V танков «Леопард-2» (1) и Т-80 (2)

Следует, однако, учитывать, что фактические дина­мические перегрузки на катки танка «Леопард-2» при качении по серийной гусенице этого танка мо­гут быть меньше за счет шахматного перекрытия зазора между траками.

1. Шины опорных катков танка «Леопард-2» и отечественных танков воспринимают примерно одинаковую среднюю статическую на­грузку.

Читайте также: Шина nexen winguard suv 235 70 r16 106t

2. Отличительной особенностью шин опорных кат­ков танка «Леопярд-2» являются малые высота и ширина резинового массива, что определяет более высокий уровень удельного давления в контакте шин с гусеницей (1,8 МПа) по сравнению с опор­ными катками отечественных серийных танков (1,5 МПа) при приемлемой тепловой напряженно­сти шин.

3. Опорные катки танка «Леопард-2» обладают сравнительно высокой несущей способностью за счет более совершенной технологии литьевого из­готовления шин и лучших прочностных свойств ре­зины.

1. Теория и конструкция танка. Т. 6. Вопросы проектирования ходовой части ВГМ / П од ред. д-ра техн . наук проф. П. П. Исакова. М.; Машиностроение, 1985, 244 с ,

2. Савосин В. С., Баграчев М. Л. Массивные шины (конструк­ция, изготовление, эксплуатация). М.: Химия, 1981. 109 с .

Шина для опорного катка

ОСОБЕННОСТИ ОПОРНЫХ КАТКОВ ОСНОВНОГО ТАНКА «ЛЕОПАРД-2 »

В. А. Варчев , Б. В. Гладких, Ю. Н. Истомин, Г. М. Терещенко

Вестник бронетанковой техники. 1988. №1.

В зарубежном танкостроении большое внимание уделяется совершенствованию ходовой части, по­вышению ее надежности, улучшению объемно-мас­совых показателей. Примером этому является опор­ный каток западногерманского танка «Лео­пард-2» [1].

На предшественнике этого танка – танке «Лео­пард-1» с меньшей на 12 т массой при том же коли­честве опорных катков (14 шт ) – применялись двух­рядные опорные катки с массивными шинами диа­метров 660 мм и шириной обода дисков 118 мм в со­четании с обрезиненной беговой дорожкой гусениц. На танке «Леопард-2», очевидно, с целью снижения стоимости, применяются гусеницы с сочлененными т раками с металлической беговой дорожкой и шах­матным перекрытием зазора между траками. Диа­метр опорного катка и ширина обода диска этого ганка увеличены соответственно до 700 и 140 мм. В целях улучшения взаимодействия резиновой ши­ны опорного катка с металлической беговой дорож­кой гусеницы при переходе катка с трака на трак изменена форма кромки беговой дорожки на траке [2].

По сравнению с опорными катками отечественных танков Т-80 и Т-72 массивные шины катков танка «Леопард-2» имеют высоту в 1,4 — 1,5 и ширину в 1,2 — 1,3 раза меньше*. Масса диска с шиной для опорных катков танка «Леопард-2» составляет 46 кг, что на 20 % меньше, чем у отечественных танков. В то же время режим нагружения опорных катков танка «Леопард-2» достаточно напря­женный, о чем свидетельствует нагрев резинового массива при длительном движении до 200 °С [2]. Опорный каток танка «Леопард-2» выполнен разъ­емным и состоит из двух одинаковых дисков с ши­нами, Диск опорного катка (рис. 1) изготовлен из алюминиевого сплава и имеет тарельчатую форму.

* В исследованиях принимали участие А И А. М. Легкодух , Л. С. Черных, Е. И. Никишин.

Тарельчатая форма диска весьма технологична и практически исключает возможность скопления грунта в проеме катка. В центре диска имеется от­верстие диаметром 205 мм для посадки на ступицу и 8 равномерно расположенных по окружности кре­пежных отверстий диаметром 23 мм. В зоне взаи­модействия с гребнями гусеницы на внутренней стороне алюминиевого диска нанесено износостой­кое покрытие по кольцевой поверхности шириной

75 мм, толщиной 4 мм, имеющее цвет, характер­ный для окисленного железа.

Рис. 1. Диск опорного катка с массивной шиной танка «Лео­пард-2»:

1 – срезы от литников резинового массива шины; 2 – отверстия для крепления диска к ступице

В поперечном сечении диска (рис. 2) граница раз­дела между этим покрытием и основным металлом имеет пилообразный профиль (рельеф) с зубцами треугольной формы – шаг и глубина их 1,5 мм. Из­носостойкое покрытие нанесено также на скошен­ную под углом 45° кромку диска при переходе от плоской торцевой поверхности к поверхности обода диска, что обеспечивает закрытие наружного края износостойкого слоя нависающим языком резинового массива. Это необходимо, чтобы ис­ключить непосредственное воздействие на то­рец покрытия гребней гусеницы. На наружной боковине шины по всей ее окружности видны выступающие бобышки, являющиеся, вероятно, остат­ками срезанных литников ( см . рис. 1).

По химическому составу основной материал диска опорного катка представляет собой сплав на основе алюминия, легированный медью, магнием, марган­цем и кремнием (табл. 1).

Наиболее близким отечественным аналогом явля­ется деформируемый алюминиевый сплав марки АК-8. Механические свойства материала диска по относительному удлинению существенно отличают­ся на образцах, вырезанных из обода (1,2. 5,6 %) и ступицы (6,8. 10,4 %). Аналогичные значения имеет относительное удлинение сплава марки АК-8 на образцах, вырезанных поперек волокна (3 %) и вдоль его (8 %).

Рис. 2. Поперечное сечение диска с шиной опорного катка танка «Леопард-2»:

1 – диск; 2 – износостойкий слой; 3 – массивная шина

Читайте также: Шины yokohama ig65 r18 235 55 104t шип

Таблица 1. Химический состав диска опорного катка танка «Леопард-2», % по массе

Анализ макро- и микроструктуры материала диска показал, что он изготовлен методом горячей объемной штамповки из исходной литой заготовки. При разрезке диска фрезами из инструментальной стали марки Р-18 износостойкий слой сыпался в виде порошка черного цвета с блестящими металлически­ми включениями; при этом наблюдался большой износ режущего инструмента.

Износостойкий слой близок по составу к стали, со­держащей 0,3. 0,5 % углерода, легированной хро­мом в количестве 12% и имеющей 5 % кислорода (табл. 2). Твердость этого слоя у поверхности рав­на 40. 41 HRC. Прочность сцепления на отрыв слоя от основного материала диска составляет 4 МПа.

В микроструктуре износостойкого слоя наблюдаются серая и белая фазы и поры. Микрорентгеноспек­тральным анализом установлено, что белая фаза представляет собой сталь, легированную хромом (8. 12 %). Серая фаза, кроме железа и хрома, со­держит 25. 30% кислорода, т. е. является слож­ным окислом – типа шпинели ( Fe , Cr ) _n О _m . Микротвердость разных фаз износостойкого покрытия колеблется в пределах от 3 500. 4 500 до 5 700. 6 500 МПа.

Таблица 2. Химический состав износостойкого слоя для диска опорного катка танка «Леопард-2», % по массе

Высокое содержание в покрытии кислорода и азота в виде пересыщенных растворов вызвано, очевидно, насыщением газами в процессе напыления при взаи­модействии этих частиц с атмосферой и рабочими газами при больших скоростях охлаждения частиц. На микрошлифах видна слоистая структура (рис, 3), возникающая вследствие сильной дефор­мации и быстрой кристаллизации напыляемых час­тиц. Соединение износостойкого слоя с основным материалом диска катка плотное, с резко выражен­ной границей. В отдельных Местах наблюдается неполное прилегание слоя к основному материалу шириной 2 — 4 мкм. Признаков присутствия на гра­нице клея и других связующих веществ или диф­фузного соединения слоя с алюминием не обнару­жено. По предварительной оценке, износостойкость материала покрытия не ниже износостойкости ста­лей, применяемых для изготовления реборды опор­ных катков отечественных ВГМ (обычно сталь марки 38ХС с объемной закалкой).

Рис. 3. Структура соединения износостойкого слоя ( 1 ) и ме­талла диска (2) при кратности, равной 100

Таким образом, износостойкий слой представляет собой порошкообразный материал, состоящий на 70. 75 % из стали, близкой по составу к стали марки 30X13, и на 25.. .30 % из окисла типа шпи­нели. Можно предположить, что покрытие получе­но методом плазменного или дугового напыления порошков двух типов (стального и окисного) на рифленую поверхность вращающегося диска.

В зарубежной литературе [3, 4] отмечалось, что разрушение покрытия, наносимого различными ме­тодами напыления на алюминиевые диски опорных катков, вызывают, в свою очередь, разрушения ре­зинового массива шин. Рассматриваются варианты решения этой проблемы, в частности путем замены износостойкого слой напрессованной стальной ре­бордой. Это указывает на то, что при всех достоин­ствах Применения износостойкого покрытия алюми­ниевых дисков катков (снижение массы катков, технологичность, лучшее взаимодействие с гребня­ми гусениц) данное решение требует тщательной отработки и проверки в широком спектре условий эксплуатации.

Исследования резинового массива шин показали, что он изготовлен на основе бутадиенстирольного каучука (отечественный аналог – маслонаполнен­ный каучук типа СКС- 30 АРКМ-15) и характери­зуется высоким содержанием мягчителя . По физи­ко-механическим свойствам эта резина близка к отечественной 4Э-1386 и превосходит резину 34РИ-14. В отличие от отечественных массивных шин, западногерманская шина изготовлена мето­дом литья под давлением либо литьевым прессова­нием. Вулканизация резины осуществлена с по­мощью серы – в качестве Активатора использова­лась окись цинка. Крепление резинового массива к ободу выполнено с помощью клея.

Анализ конструктивно-технологических особенно­стей опорного катка танка «Леопард-2» показал целесообразность исследования возможности ис­пользования в отечественном танкостроении двух технических решений для опорных катков:

1. Износостойкое покрытие на алюминиевых дис­ках, наносимое методом напыления, вместо сталь­ных реборд, позволяет уменьшить массу опорного катка на 5 … 6 % , снизить трудоемкость его изго­товления и улучшить взаимодействие катка с греб­нями гусениц.
2. Метод литья для изготовления массивных шин из высокопрочной резины повышает однородность структуры резинового массива и стабильность ка­чества изготовления шин, а, следовательно, и ресурс опорных катков в целом;

1. Варчев В. А. и др. Несущая способность опорных катков западногерманского танка и основных отечественных тан­ков // Вестник бронетанковой техники. 1987. № 6.
2. Rolf Hilmes . Dreissig Jahres Kampfpanzerentwicklung 1950–1980 // Soldat und Technik . 1982. № 9. S. 488–497.
3. Erich Drossen . Gleiskettenfahrzeuge fur den Einsatz auf dem Gefechtsfeld // Ibid . 1985. № 2. S. 86–91.
4. Каменский А. А., Стамбровский А. С. и др. Особенности конструкции ходовой части танков // Зарубежная военная техника. Сер. III. Вып . 19, 1981.

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/shina-dlya-opornogo-katka