книги из ГПНТБ / Никитин А.О. Теория танка учебник

Окончательно

Подсчеты показывают, что для всех радиусов поворота, для ко­ торых определялась скорость иСП1И, будет иметь место пробуксовка

тормоза и, следовательно, будет потеря энергии двигателя на тре­ ние в тормозе поворота.

При полном включении тормоза поворота эти радиусы можно было бы назвать расчетными, так как при них не будет потерь на трение в управляемом фрикционном элементе, но эти радиусы не­ устойчивы, поскольку ir будет зависеть от внешних сопротивлений движению. В этом случае эти расчетные радиусы будут отличаться от расчетных радиусов, получаемых в чисто механических транс­ миссиях.

Из плана скоростей поворота танка расчетные радиусы для дан­ ного танка с гидромеханической трансмиссией будут равны

Эти радиусы будут значительно меньше тех, для которых была определена vCmax- Такие свойства механизма необходимы для обес­ печения поворота танка с любыми радиусами, хотя и с пробуксов­

кой тормозов поворота.

Мощность, затрачиваемая на трение в гусеничном движителе и

трансмиссией.

370

Для обеспечения равномерного поворота необходимо сохранять постоянство режима работы двигателя и момента трения тормоза дифференциала. В этом случае при постоянной степени включения тормоза и постоянных внешних силах сопротивления движению скорость буксования тормоза и радиус поворота будут постоянны­ ми. Если скорость буксования увеличится, то должен увеличиться и радиус поворота, а в связи с этим уменьшатся силы Р2 и Р\. Это приведет к уменьшению 'скорости буксования и уменьшению ра­ диуса поворота. Для облегчения управления танком необходимо иметь устойчивый тормозной момент и возможность регулировать его в широких пределах, что может достигаться применением фрик­ ционных элементов, работающих в масле и управляемых гидропри­ водом.

Гидромеханическая трансмиссия имеет весьма существенное преимущество перед ступенчатой, заключающееся в легкости управ­ ления ею. Недостатком такой трансмиссии является более низкий к. п. д. по сравнению с механической трансмиссией. Кроме того, в некоторых трансмиссиях, в том числе и в рассмотренной трансмис­ сии «Кросс-Драйв», имеется склонность к самопроизвольному из­ менению радиуса поворота при изменении в процессе поворота внешних сопротивлений движению.

§ 7. ВЫБОР ТИПА МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА И ОСНОВНЫХ ЕГО ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТАНКА

Основная задача при выборе механизма поворота заключается в обеспечении высоких тяговых качеств танка при .повороте, а так­ же в обеспечении управляемости поворотом, понимая под управляе­ мостью легкость получения любого радиуса поворота.

Эта задача должна решаться одновременно с решением задачи обеспечения высоких тяговых качеств танка и легкости управления при прямолинейном движении, учитывая весовую категорию танка, его быстроходность и удельную мощность.

Высокие тяговые качества и легкость управления как при пря­ молинейном движении, так и при повороте можно обеспечить при условии установки автоматической прогрессивной коробки передач и непрерывного неавтоматического, т. е. управляемого, механизма поворота.

Управление танком при установке такой трансмиссии будет состоять в управлении подачей горючего в двигатель и в управле­ нии механизмом поворота при помощи руля или рычагов. Прогрес­ сивная коробка передач должна автоматически устанавливать не­ обходимое передаточное число в соответствии с сопротивлением движению, а необходимое передаточное число между гусеницами должно устанавливаться в соответствии с положением руля или ры­ чагов управления поворотом танка. При этом механизм поворота при любом радиусе поворота должен быть механизмом с одной сте­ пенью свободы. В этом случае поворот с любым радиусом должен

происходить без дополнительных потерь на трение в механизме, как Это имеет место при повороте с R == Йр в механизмах с фрикцион­ ными управляемыми элементами.

Механизм поворота должен быть дифференциального типа, не. изменяющим скорость центра танка с изменением радиуса поворо­ та при данных оборотах ведомого вала прогрессивной коробки пе­ редач. При таком механизме при увеличении сопротивления движе­ нию с уменьшением радиуса поворота будет рационально использо­ ваться кинематическая энергия танка на преодоление сопротивле­ ния движению. Как известно, механизм поворота второго типа в от­ дельных случаях при повороте с малыми радиусами поворота сни­ жает скорость центра танка значительно больше, чем это требует­ ся по условию энергетического баланса.

Создание такой идеальной трансмиссии представляет значитель­ ные технические трудности и до настоящего времени эта задача не решена.

С некоторыми допущениями в качестве прогрессивной автомати­ ческой коробки можно принять комплексную гидропередачу с ав­ томатическим переключением передач редуктора, а в качестве не­ прерывного управляемого механизма поворота — гидростатические передачи на каждый борт. Основным недостатком этих механизмов будет низкий коэффициент полезного действия, а для гидростати­ ческой передачи, кроме того, и большие габариты. В принципе же с точки зрения обеспечения легкости управления танком такая трансмиссия отвечает поставленным требованиям.

Рассмотренные ранее механизмы поворота не удовлетворяют этим требованиям. Все существующие механизмы поворота, даже многорадиусные, не обеспечивают устойчивый поворот с любым радиусом, отличным от расчетного, вследствие чего затрудняется управление танком.

Поворот с радиусом R ф Rp сопровождается потерями на тре­ ние во фрикционных элементах и является неустойчивым поворо­ том. Неустойчивость радиуса поворота зависит от неустойчивости режима работы фрикционных элементов вследствие нагрева тру­ щихся поверхностей и изменения в связи с этим коэффициента тре­ ния. Кроме того, неустойчивость радиуса поворота будет зависеть от изменения внешних сил сопротивления движению. В процессе поворота с выбранным радиусом поворота и скоростью движения может изменяться как качество грунта, так и наклон плоскости дви­ жения и в соответствии с этим будут изменяться и потребные для поворота с данными радиусами силы Р2 и Р\. Поэтому даже при

потребуется в соответствии с изменением сил Р2 и Р, изменение ре­ жима работы двигателя и изменение степени включения фрик­ ционных элементов при одном и том же радиусе поворота. Полное соответствие мощности двигателя н степени включения фрикцион­ ных элементов условиям движения трудно обеспечить и поэтому

372

неизбежны отклонения действительной траектории движения танка от желаемой траектории. Обычно это не вызывает каких-либо за­ труднений при вождении, так как отклонение от намечаемой траек­ тории не имеет существенного значения, поскольку площадки ме­ стности, на которой происходит поворот, в большинстве случаев не имеют строгого ограничения в размерах. Но в отдельных случаях при движении танка по дорогам, особенно в гористой местности, где ширина проезжей части ограничена, управление танком с про­ буксовкой фрикционных управляемых элементов значительно ус­ ложняется.

Только поворот с радиусом Rp, когда механизм поворота яв­ ляется механизмом с одной степенью свободы, будет вполне устой­ чивым в отношении сохранения величины радиуса поворота вне за­ висимости от изменения внешних сил сопротивления движению и от возможного изменения режима работы двигателя.

В этом отношении механизмы поворота, обеспечивающие боль­ шое количество расчетных радиусов поворота, являются более со­ вершенными.

Что касается тяговьих качеств танка при повороте, то в значи­ тельной степени они зависят от удельной мощности танка. При вы­ сокой удельной мощности необходимые тяговые качества при пово­ роте могут быть обеспечены в случае установки механизмов пово­ рота дифференциального типа, требующих, как известно, при дан­ ных оборотах двигателя и включенной передаче коробки передач большие мощности при повороте, чем механизмы второго типа.

Учитывая весовую категорию танка, его быстроходность и удельную мощность, бортовой фрикцион целесообразно устанавли­ вать на легких танках, двухступенчатый планетарный механизм по­ ворота — на средних и легких, а также на танках с комплексными гидропередачами при последовательной установке механизма пово­ рота после редуктора. Применение многорадиусного механизма по­ ворота при последовательном включении комплексной гидропереда­ чи является нерациональным, так как число расчетных радиусов в соответствии с количеством передач редуктора будет равно 2 —3.

В гидромеханических трансмиссиях при параллельном включе­ нии механизма поворота с гидропередачей необходимо предусмат­ ривать возможность обеспечения радиуса поворота в широком диа­ пазоне, как, например, в рассмотренной выше трансмиссии типа «Кросс-Драйв».

Многорадиусный механизм поворота в механических трансмис­ сиях целесообразно устанавливать на быстроходных танках с целью ■обеспечения легкости управления, а также на тяжелых танках при низкой удельной мощности с целью обеспечения необходимых тяго­ вых качеств при повороте.

Поскольку количество расчетных радиусов поворота и в много­ радиусных механизмах также ограничено, весьма существенным яв­ ляется вопрос о правильном выборе этих расчетных радиусов.

373

В практике танкостроения применялись в равной степени многорадиусные механизмы! поворота как первого, так и второго типа. При этом механизмы первого типа использовались как в танках с высокой удельной мощностью, например в танке «Кромвель», так и в танках с малой удельной мощностью (танки T-VI и MK-IV). Рас­ четные радиусы выбирались так, что тяговые качества танков при повороте у отдельных машин были неравноценными. Это положение можно объяснить только тем, что при выборе механизмов поворота

иих основные параметров учитывались не только различные требо­ вания к тяговым качествам, но и другие соображения, в частности наличие готовой разработанной конструкции, простота конструкции

идругие факторы. Механизмы поворота дифференциального типа по сравнению с механизмами второго типа более просты по устрой­ ству; они имеют один управляемый фрикционный элемент на борт. Этим можно объяснить то положение, что указанные механизмы устанавливались на английских тяжелых танках MK-IV, обладав­ ших малой удельной мощностью. В тяжелых немецких танках T-VI

вдополнительном приводе устанавливались два фрикционных эле­ мента на борт, что обеспечивало два расчетные радиуса на каждой передаче и тем самым обеспечивалась поворотливость танка в тя­ желых условиях, хотя и с большими радиусами.

Дифференциальные механизмы поворота имеют то преимуще­ ство, что при любом радиусе поворота R Ф Rp, вне зависимости от того, в какую сторону направлена при этом сила Р ь включается тормоз поворота, что упрощает управление машиной. В механизмах поворота второго типа при повороте с R > Rc необходимо вклю­ чать фрикционный элемент прямолинейного движения.

Как правило, дифференциальный механизм поворота целесооб­ разно использовать в машинах с высокой удельной мощностью. В этом случае более низкие тяговые качества, которые при прочих равных условиях получаются при дифференциальных механизмах поворота, компенсируются повышенной удельной мощностью. Кро­ ме того, танки с более высокой удельной мощностью имеют и более высокую среднюю скорость движения, что позволяет использовать при повороте часть кинетической энергии танка, накопленной до поворота.

При выборе для многорадиусных механизмов поворота не­ обходимо учитывать динамические качества танка при прямолиней­ ном движении. В качестве расчетных условий движения танка при повороте принимались типичные условия движения при боевом применении танков и одновременно с этим наибе лее тяжелые усло­ вия для поворота. Эти условия движения со дернистому сухому грунту характеризуются коэффициентами:

0,8 -4-0,85 а = -----------------

0,85 -г- 0,15 -тт

D

374

/= 0 ,0 6 -8 -0 ,0 7 .

Прямолинейное движение по такому грунту с максимальной скоростью на соответствующей 'передаче практически требует неко­ торого повышения тягового усилия Р д по отношению к сопротив­ лению движению R = fG, необходимого для обеспечения разгона танка.

Ускорение танка при разгоне, как известно, равно

Опыт показывает, что танк будет обладать достаточной при­ емистостью, если ускорение его будет не меньше 0,3 м/сек2, что соответствует приросту скорости за одну секунду 1 км/ч.

Удельная сила тяги по двигателю при таких условиях должна быть равна

расчетный радиус Rp при движении по данному грунту выби­ раем в соответствии с условиями обеспечения равномерного пово­ рота. Равномерный поворот будет при выполнении условия

/п fn>

где / п — удельное сопротивление повороту.

Удельное сопротивление повороту для дифференциальных ме­ ханизмов поворота, как известно, равно

и для механизмов поворота второго типа

/гЯр — /[(Яр — В ) т]р

/п яп

Поскольку намеще неизвестны расчетные радиусы, то мы мо­ жем определить fn для условных механизмов поворота первого и второго типа, обеспечивающих все радиусы поворота как расчет­ ные, т. е. для механизмов поворота, которые мы назвали идеальны­ ми механизмами

л я - л (я - 5 ) уip .

я

2

375

/п»д R

Сопоставляя Д . с /„11Д, получаем следующие значения R :

для дифференциального механизма поворота /?р— 1 1 ,2 В, для ме­ ханизма поворота второго типа Rp=9B, (рис. 171).

На тяговой характеристике танка (рис. 172) соединяем плав­

грессивной коробке передач. По этой кривой определяем значе­ ние v 0 при / Лср = 0,105. На графике значение / Дср = 0,105 лежит

376

на участке кривой / д между значениями / д на IV и V передачах.

ла координат проводим через эту точку прямую линию Rp= f ( v 0).

рону уменьшения Rp можно сделать, исходя из условия обеспе­ чения равномерного поворота не на максимальной скорости на

377

данной передаче, а на скорости, соответствующей оборотам дви­ гателя л = /1ч, при которых двигатель развивает максимальный крутящий момент и сила тяги по двига'гелю увеличивается на

20—25%. Тогда / Дм= 1,25 • 0,105 = 0,128. При значении / п, рав­ ном / д •, расчетные радиусы будут равны: для механизма пово­

фактический расчетный радиус поворота будет равен

/?;i=( 1,з - м ,5)/?р .

Меньшее значение поправочного коэффициента, равное 1,3,

следует относить к машинам с -^-<.1,5, большее значение, рав­

ное 1,5,— к машинам с — > 1,5.

В

Условие отсутствия заноса будет следующим:

R заноса——R p •

Значение коэффициента р. в этом расчете с учетом возможного движения танка по влажным грунтам следует брать порядка 0,4.

При корректировке Rp по условию заноса необходимо учитывать предполагаемую конструкцию приводов управления фрикционны­ ми управляемыми элементами, конструкцию самого фрикционного элемента и качество фрикционного материала. Если обеспечивается надежная работа фрикционного элемента при его пробуксовке и легкость управления, то можно принять меньшее значение R p-Та­ кое условие можно допустить и для быстроходных танков, так как быстроходные танки на средних и высших передачах обеспечивают

378

изменение скорости на каждой передаче в широких пределах за­ снет изменения пй , и поэтому, снижая скорость, можно из-бежать. заноса. В качестве примера можно привести быстроходный танк «Кромвель». Максимальная скорость танка равна 63,5 км/ч и рас­ четный радиус на высшей передаче равен 8,9В, хотя фрикционныеэлементы механизма поворота этого танка уступают современным конструкциям в отношении стабильности режима работы: и легко­ сти управления.

Повышение средних скоростей движения танка требует значи­ тельного улучшения их управляемости. Рассмотренные многора­ диусные механизмы поворота могут быть значительно улучшены при включении в дополнительный привод непрерывной управляемой передачи, обеспечивающей изменение передаточного числа допол­ нительного привода хотя бы в ограниченном диапазоне, допустимом: по нагрузкам привода. В этом случае механизм будет являться идеальным механизмом поворота не только при повороте танка с одним значением R = Яр на каждой передаче, а при непрерывном изменении R p по желанию водителя в определенных диапазонах, на каждой передаче.

3 79