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

или, подставляя значение силы Р, получим

/71 Я,

1

Приняв знак для lt кормовых рессор отрицательным, а для носовых — положительным, можем написать

//

1

п

1

К Т акнм же результатам придем, рассматривая случаи прило­ жения момента (рис. 178)1

1

дет совпадать с центром тяжести подрессоренной части танка.

П

1

симметричной. Частным случаем симметричной подвески будет под­ веска с симметричным расположением рессор относительно попе­ речной нормальной плоскости, проходящей через центр тяжести корпуса танка, с одинаковым значением приведенной жесткости для всех рессор.

390

Если подвеска несимметричная, то вертикальные перемещения центра тяжести корпуса всегда будут сопровождаться угловыми пе­ ремещениями корпуса, и наоборот, угловые перемещения — верти­ кальными перемещениями центра тяжести корпуса.

При симметричной подвеске вертикальные перемещения цент­ ра тяжести корпуса не будут сопровождаться его угловыми пере­ мещениями, а угловые перемещения — вертикальными перемеще­ ниями центра тяжести. Угловые и вертикальные перемещения кор­ пуса в этом случае, очевидно, могут происходить одновременно, но независимо друг от друга.

§ 3. ПАРАМЕТРЫ ПЛАВНОСТИ ХОДА И ВЛИЯНИЕ ИХ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЭКИПАЖА, МЕТКОСТЬ СТРЕЛЬБЫ

И ПРОЧНОСТЬ ТАНКА

Колебания корпуса танка характеризуются периодами верти­ кальных и угловых колебаний, амплитудами, скоростями и ускоре­ ниями колебательного движения. Эти величины называются пара­ метрам и плавности хода.

Периоды колебаний корпуса танка влияют главным образом на работоспособность экипажа. Опытом установлено, что наиболее благоприятными для экипажа периодами собственных колебаний, корпуса являются периоды, лежащие выше 0,5 сек. При периоде ко­ лебаний меньше 0,5 сек наблюдается быстрая утомляемость экипа­ жа из-за тряски. Утомляют экипаж и длительные колебания с пе­ риодом свыше 1 , 8 сек, так как в этом случае экипаж «укачивается» и у него появляются признаки морской болезни.

Амплитуды, скорости и ускорения должны быть по возможно­ сти меньше. Чем меньше амплитуда колебаний, тем меньше ско­ рость и ускорение колебательного движения, поэтому подвеска дол­ жна по возможности исключать сильное раскачивание корпуса. Это достигается путем подбора рессор и амортизаторов соответствую­ щих характеристик.

Практикой установлено, что допустимые ускорения корпуса в месте расположения сидения водителя не должны превышать 4g (где g — ускорение силы тяжести). При отдельных ударах, когда ускорения меньше 4g, механик-водитель не снижает скорости дви­ жения танка. Ускорения больше 4g могут возникать только в ре­ зультате ударов катков в ограничители хода при наезде танка на высокие неровности или при сильном раскачивании корпуса, когда выбирается весь динамический ход катка.

Часто повторяющиеся ускорения больше 4g вызывают быстрое утомление членов экипажа, создают трудности в управлении маши­ ной и в наблюдении за местностью, не говоря уже о невозможности ведения огня с ходу в этих условиях.

При ускорении свыше 10g возможны травмы экипажа и по­ ломка отдельных деталей машины.

391

Г л а в а 2

СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ КОРПУСА ТАНКА

Собственными колебаниями системы называются колебания, когда система предоставляется самой себе после того, как по ка­ ким-либо причинам было нарушено ее равновесие.

Равновесие системы может нарушаться по разным причинам. Наиболее типичным нарушением равновесия системы будет случай при переезде танком какой-либо неровности. В процессе переезда неровности движение подрессоренного корпуса будет определять­ ся как свойствами колебательной системы, так и характеристикой неровности и скорости движения. Исследование движения корпуса при переезде неровности рассматривается в главе 3. После переезда неровности движение корпуса целиком определяется только свой­ ствами самой колебательной системы — корпус совершает собствен­ ные колебания. Чем сильнее толчок, который передается на корпус в момент переезда через неровности, тем больше энергия колеба­ тельного движения корпуса.

Внешний толчок может быть сообщен колебательной системе и при движении танка по ровной дороге в момент торможения его или разгона, или в момент выстрела из орудия. После прекращения внешнего воздействия на корпус последний будет'совершать соб­ ственные колебания.

Задача данного раздела курса состоит в исследовании собствен­ ных колебаний, в установлении зависимости этих колебаний от конструктивных особенностей н анка и его подвески.

§ 1. СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ КОРПУСА ТАНКА ПРИ ОТСУТСТВИИ СИЛ ТРЕНИЯ В ПОДВЕСКЕ

1. Собственные колебания корпуса танка при несимметричной подвеске

а) Выбор системы координат

Если не учитывать угловые поперечные колебания и влияние гу­ сеничных цепей, то положение корпуса в процессе колебаний пол­ ностью определяется по его угловому перемещению и по верти-

393

кальному перемещению центра тяжести. В соответствии с этим примем следующую систему координат (рис. 179).

V Начало координат совместим с центром тяжести корпуса при его положении в статическом равновесии. Перемещение центра тя­ жести корпуса вниз относительно положения статического равнове­ сия примем положительным, а перемещение вверх-—отрицатель­ ным, т. е. за положительное направление оси z примем направление вниз. В соответствии с этим определится и знак проекций внешних сил, приложенных к корпусу.

Угловое перемещение корпуса <р вокруг поперечной оси у, про­ ходящей через центр тяжести корпуса, на нос примем положитель­ ным. В зависимости от этого определится и знак моментов внешних сил, приложенных к корпусу.

Силы упругости рессор и моменты этих сил относительно попе­ речной оси у будем определять через деформацию рессор и приве­ денную жесткость подвески. Сила упругости рессор всегда направ­ лена в сторону, противоположную деформации.

Расстояние от поперечной плоскости, проходящей через центр тяжести корпуса и перпендикулярной к плоскости движения танка до осей передних катков, примем положительным, а расстояние до осей задних катков — отрицательным.

В соответствии с этим дополнительные деформации рессор, воз­ никающие при угловом перемещении корпуса, будут определяться выражением <р/г. Например, если угол <р положительный, т. е. кор­ пус наклонен на нос, то дополнительная деформация носовых рес­ сор будет положительной, а кормовых — отрицательной.

Задача исследования собственных колебаний подрессоренного корпуса танка сводится к исследованию дифференциальных урав­ нений движения корпуса в этих координатах с целью определения частоты и периода колебаний в зависимости от конструктивных па­ раметров машины. Формулы, полученные в результате решения этих уравнений, позволяют определить положение корпуса танка в любой момент времени относительно положения статического равновесия.

394

б) Составление дифференциального уравнения вертикальных колебаний центра тяжести корпуса танка

Рассмотрим какое-либо положение корпуса, которое он может занимать в процессе колебаний. Предположим, что центр тяжести корпуса опустился вниз по отношению к положению при статиче­ ском равновесии на величину 2 и повернулся на нос на угол <р (рис. 180). В соответствии с принятой системой координат оба эти перемещения корпуса будут положительными.

Составим дифференциальное уравнение вертикальных колеба­ ний центра тяжести корпуса танка, для чего спроектируем все силы на ось z. Сумма проекций всех внешних сил на ось г, действующих на корпус, в соответствии со вторым законом механики будет рав­

на массе корпуса, умноженной на вертикальное ускорение z, т. е.

П

т„ — подрессоренная масса танка;

z — вертикальное ускорение центра тяжести корпуса.

Выразим сумму проекций сил упругости всех рессор через при­ веденные жесткости подвески тк. и деформации рессор

ПП

где z + е р / , - —деформации г-ой рессоры.

Знак минус указывает на то, что силы упругости рессор на­ правлены в противоположную сторону их деформации.

Деформация рессор складывается из трех величии: а) из статической деформации /ст.;

б) из деформации, возникающей в результате вертикального пе­ ремещения корпуса на величину г относительно положения стати­ ческого равновесия;

в) из деформации рессор <?lh возникающей в результате уг­ лового перемещения корпуса на угол ©.

Соответственно силы упругости рессор можно также предста­ вить как сумму сил, пропорциональных деформациям, т. е.

п п п п

кающая в результате вертикального перемещения корпуса, всегда направлена в сторону, противоположную перемещению, что и учи­

тывается знаком минус, стоящим перед выражением.

И

Дополнительная сила упругости рессор возни­

П-л

1

1

положительным, так и отрицательным.

П

Сила упругости рессор, равная — 2/пк./Ст., соответствует

1

силе упругости при статическом прогибе рессор. Эта сила уравнове­ шивает силу веса G„.

396

Следует также отметить, что результирующая сила SZ при угловом перемещении корпуса может стать равной нулю не только при положении центра тяжести корпуса, соответствующем положе­

нию статического равновесия. Так, если передние рессоры дают П|

равна нулю при положении центра тяжести ниже статического рав­ новесия.

Вертикальные колебания центра тяжести корпуса танка, так же как и угловые колебания корпуса, не зависят от характера распре­ деления подрессоренного веса танка по каткам при статическом по­ ложении корпуса. При неравномерном распределении веса по кат­ кам значения упругих сил разных рессор в процессе колебаний бу­ дут различными, но процесс колебаний будет определяться только изменением дополнительных сил упругости рессор, возникающих в процессе колебаний, по отношению к силам упругости рессор при статическом положении корпуса.

Дифференциальное уравнение вертикальных колебаний центра тяжести корпуса можно на писать в следующем виде:

У ] 2 /»к

397

Наличие в дифференциальном уравнении вертикальных колеба­ ний корпуса координаты ср свидетельствует о том, что вертикаль­ ные колебания центра тяжести корпуса связаны с угловыми коле-

4баниями корпуса. Центр тяжести корпуса в случае* несимметрич­ ной подвески может совершать гармонические вертикальные коле­ бания, корпус же танка таких вертикальных колебаний, т. е. пере­ мещений параллельно самому себе вверх и вниз относительно поположения статического равновесия, совершать_не может.

Составленное дифференциальное уравнение вертикальных ко­ лебаний центра тяжести корпуса необходимо решать совместно с дифференциальным уравнением угловых продольных колебаний.

в ) С о ст а в л ен и е д и ф ф е р е н ц и а л ь н о г о у р а в н ен и я у гл о в ы х к о л еб а н и й к о р п у са та н к а

При составлении дифференциального уравнения угловых про­ дольных колебаний корпуса танка необходимо рассмотреть какоелибо положение корпуса, которое он занимает в процессе колеба­ ний. В частности, можно рассмотреть то же положение корпуса, что и при выводе дифференциального уравнения вертикальных колебаний. Дифференциальное уравнение угловых продольных ко­ лебаний в соответствии со вторым законом механики можно напи­ сать в следующем виде:

При перемещении центра тяжести корпуса вниз на координа­ ту z и при повороте корпуса на нос на угол <р на корпус будет дей­ ствовать момент от упругих сил рессор, равный

398

Так как

2 2 2 "Ч/сг/'- = °- i

то уравнение примет вид

2 222 m « i l i — *Р Ё < 2 m « i l i 2 ~ 7/? '

Момент — <р2 2 ^ т>ч^2 всегда направлен по отношению к уг-

1

ловому перемещению 9 в противоположную сторону, поскольку

П

0 .

2 2 2т ч 1‘а

1

Знак момента от дополнительных сил упругости рессор, воз­

никающих в результате вертикального перемещения корпуса на

л

1

положную сторону. При положительном значении обеих коор­ динат, т. е. при перемещении корпуса вниз и при большем зна­

чении суммы 2 w?.1(./i для носовых рессор, чем для кормовых,

П

момент — z 2 2 ^ mi</i будет иметь тот же знак, что и основной

399