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

Натяжение ленты в других точках участка обвода можно опре­ делять по формуле (6), для которой значение у будет равным

у = « + /< .

где /, — превышение рассматриваемой точки участка обвода над самой нижней его точкой.

Для танков значения а настолько больше величин ft , что для расчетов с достаточной для практики точностью можно принимать натяжение гусеничной ленты одинаковым на всем участке провиса­ ния и равным натяжению в нижней его точке.

Каждый провисающий участок гусеничного обвода имеет свое уравнение формы кривой провисания ленты (цепной линии), но, исходя из равенства натяжений в соседних участках ленты ', а так­ же учитывая сказанное в предыдущем абзаце, в .практических рас­ четах вполне возможно принимать предварительное натяжение во всех сечениях гусеничного обвода, кроме нижней опорной ветви, одинаковым и равным

7’п = 7’о

8/

Пример. Определить предварительное натяжение гусеничной цепи тан­ ка ИС-3 по установленному при эксплуатации провисанию цепи между поддер­ живающими катками.

Дано: Стрела провиса на замеряемом участке цепи / = 5 см.

Расстояние по горизонтали между крайними точками провисающего отрезка

В отличие от гибкой ленты гусеничная цепь состоит из звеньев (траков) конечной длины, трение в шарнирах которых должно влиять на величину предварительного натяжения цепи, определяе­ мого для гибкой ленты по формулам (6) и (7).

Экспериментальные исследования показывают, что трение в шарнирах траков гусеничной цепи влияет на величину 'предвари­ тельного натяжения весьма незначительно, поэтому при определе­ нии натяжения можно пользоваться формулами, полученными для гибкой ленты. Разница между действительным натяжением гусе­ ничной цепи и натяжениями, подсчитанными по формулам (6) и (7), не превышает 3 т 5%.1

1 Пренебрегая при этом силами трения в подшипниках ведущих и направ­ ляющих колес и поддерживающих катков.

40

Натяжение гусениц в практике проведения исследовательских работ определяется при помощи специальных динамометрических звеньев (траков), включаемых в гусеничную цепь.

2. Натяжение цепи от действия центробежных сил

При перематывании гусеничной цепи на всех участках обвода, за исключением нижнего (расположенного на опорной поверхно­ сти), развиваются центробежные силы, вызывающие ее дополни­ тельное натяжение. Рассмотрим натяжение цепи от действия цент­ робежных сил, причем, как и ранее, с целью упрощения выкладок будем считать гусеничную цепь однородной гибкой лентой. При этом условии гусеничный обвод можно разделить на участки ленты с постоянными радиусами кривизны, охватывающие ведущие и на­ правляющие колеса и катки, и участки ленты с переменными радиусами кривизны, провисающие между колесами и катками по цепным линиям.

Натяжение ленты от действия центробежных сил на участках обвода с постоянными радиусами кривизны. На рис. 19 приведен участок гусеничного обвода, на котором перематываемая со ско­ ростью v лента охватывает колесо на длине, определяемой цент­ ральным углом охвата <р.

Центробежная сила элемента ленты длиной dl равна

7 — вес единицы длины ленты.

41

Проекция центробежной силы элемента ленты dt на направле­ ние равнодействующей Si равна

dsxcos (3,

где {3— угол между St и dsx.

Заменяя длину элемента ленты dl через dl — rd$,

получим значение равнодействующей центробежных сил рассмат­ риваемого участка ленты

ЛР. а

Sj = 2 ] 2 — — г cos раф= 2 — “i^sin — ,

Jo g r g 2

<p

где ~ — половина центрального угла охвата колеса лентой.

Центробежные силы создают в ленте натяжения Т которое можно определить, составив уравнение проекций сил, приложенных к участку ленты, на направление равнодействующей центробежных сил

Натяжение ленты от действия центробежных сил, развиваемых на участках обвода с переменным радиусом кривизны. Теоретиче­ ские и экспериментальные исследования показывают, что форма кривой провисания ленты при перематывании последней не изме­ няется от скорости.

В соответствии с этим положением на рис. 20 показан отрезок ленты гусеничного обвода, провисающий по цепной линии, все точ­ ки которого перемещаются с относительной скоростью v.

Как и в предыдущем случае, центробежная сила элемента дли­ ны ленты, dl равна

d s , - . ? * - d l ,

SPi

где рi — радиус кривизны в центре элемента длины ленты. Проекция центробежной силы элемента длины ленты на нап­

равление равнодействующей S 2 равна ds2cos а,

где а — угол между S 2 и ds2.

42

Так как dl—rjtdа, то равнодействующая центробежных сил рассматриваемого участка ленты будет равна

где <p— угол между направлением равнодействующей центро­ бежных сил и радиусом кривизны крайней точки отрез­ ка ленты, равный углу между касательной к цепной линии в крайней точке отрезка ленты и осью абсцисс.

Откуда натяжение рассматриваемого участка ленты от действия центробежных сил будет

т. е. при перематывании ленты по гусеничному обводу происходит дополнительное ее натяжение под действием центробежных сил, равное произведению массы единицы длины ленты на квадрат ее относительной скорости.

Влияние скорости перематывания гусеничной цепи на ее натя­ жение от действия центробежных сил проиллюстрируем следующи­ ми расчетами.

43

Пример. Определить натяжение гусеничной цепи среднего танка от действия

Заметим, что при больших скоростях движения танка натяжение гусеничной цепи от действия центробежных сил, как правило, не только больше предвари­ тельного натяжения 7\, , но и больше натяжения цепи ведущим колесом при пе­ редаче тягового усилия.

Полученные результаты для гибкой ленты могут быть распро­ странены на гусеничную цепь с конечной длиной траков.

В табл. 1 приводятся некоторые данные, характеризующие аб­ солютные и относительные веса гусеничных цепей танков, а также значения параметра у, необходимого для определения предвари­ тельного натяжения цепей и натяжения от действия центробежных сил.

44

3. Натяжение цепи, создаваемое ведущим. колесом

Помимо предварительного натяжения Т п и натяжения цепи от действия центробежных сил- Тц , участки цепи гусеничного обвода от ведущего колеса до заднего опорного катка (при движении впе­ ред) нагружаются тяговым усилием Рв.к, которое можно прини­ мать равным

На рис. 21показано натяжение различных участков гусенично­ го обвода от действия сил Рв. к, Т п и Тц в случае заднего рас­ положения ведущих колес танка. Силы натяжения условно повер­ нуты на 90°.

45

Натяжение нижней ветви гусеничной цепи может быть самым разнообразным и определяется взаимодействием гусениц с грунтом.

Рис. 21

4. Потери на трение в шарнирах траков и к. п. д. гусеничной цепи

Потери на трение в шарнирах гусеничной цепи обусловлены от­ носительными поворотами соседних траков шарнира при перематы­ вании цепи по обводу. Наибольшие углы перегиба траков в шарни­ рах гусениц танков наблюдаются на ведущих и направляющих ко­ лесах и крайних опорных катках. На поддерживающих катках углы перегиба траков, как правило, незначительны.

Углы перегиба траков на направляющем колесе р, и на ве­ дущем колесе [52 определяются из соотношений (рис. 22):

где z l и г, — число траков, укладывающихся на этих колесах. При относительно небольшом шаге гусеничной цепи по срав­

нению с радиусами направляющего и ведущего колес углы Pi и ра (в радианах) могут определяться и таким образом:

Углы перегиба траков у переднего и заднего опорных кат­ ков определяются углами наклона передней а, и задней а2 вет­ вей гусеничной цепи к опорной поверхности или аналогично определению углов pi и (Зг находятся из соотношений:

46

шарнирах траков, заметим, что на каждом из элементов гусенич­ ного движителя после перегиба траков следует их распрямление. Например, укладываясь на ведущее колесо, два соседних трака поворачиваются относительно друг друга на угол Сбегая с ве­ дущего колеса, они распрямляются также на величину этого угла. Аналогичное явление происходит и в других местах перегиба тра­ ков по обводу.

В общем виде работа сил трения в шарнире при перегибе тра­ ков может быть определена по формуле

А = 7>гпа,

где 7 — усилие, растягивающее траки;

Р— приведенный к радиусу пальца коэффициент трения шарнира;

г„ — радиус пальца; а — угол перегиба траков в радианах.

Работу сил трения в шарнирах всех участков гусеничного обво­ да, на которых происходят перегибы траков, определим за один полный оборот обвода. •

Для случая заднего расположения ведущих колес получим ра­ боту сил трения в шарнирах траков гусеничной цепи:

1. На участке переднего опорного катка

А 1= 2 р г n2aj (7П+ 7Ц),

где 2 — число траков гусеничной цепи.

47

2. На участке направляющего колеса

Аг= 2Нп^ЛТп-I- 7-ц).

3. На участке заднего опорного катка

А8 = 2р-/'„га2 (Р„. к + Т„ -f- 7"ц).

4.На участке ведущего колеса

А\ = tArnzp2 {Ра. к + 27^ + 2Гц).

Отличие последнего выражения от предыдущих обусловливает­ ся тем, что, сбегая с ведущего колеса, траки распрямляются под натяжением цепи, равным Тп 4- Гц , в то время как, набегая на ве­ дущее колесо, цепь натянута еще усилием Р в. к.

Суммарная работа сил трения в шарнирах траков за один обо­ рот обвода будет равна

А, = v.r„z [Рв. к (2а2 + |У + 2(ГЦ+ Т„) (а, + а2 + р, + ?,)] •

Если работу, совершаемую окружным усилием ведущего колеса за один оборот обвода, выразить через

А 0 = Р в.к z l,

по к. п. д. гусеничной цепи при заднем расположении ведущих колес можно записать так:

или, выражая углы аь а2, |3, и р, через шаг цепи и соответствую­ щие радиусы катков и колес, будем иметь

увеличивается с увеличением радиусов колес и катков гусеничного движителя;

4S

2)увеличивается с уменьшением радиуса пальца и коэффициен­ та трения шарнира;

3)уменьшается с увеличением предварительного натяжения цепи 1и скорости движения танка;

4)увеличивается с увеличением тягового (окружного) усилия.

Последнее объясняется тем, что потери обусловлены не только передачей тягового усилия, но и натяжениями цепи от действия центробежных сил и предварительного натяжения, которые, при прочих равных условиях, остаются неизменными. Таким образом, относительные потери с увеличением тягового усилия Р„.к умень­ шаются.

Пользуясь подобной методикой, нетрудно получить выражение к. п. д. гусеничной цепи и для переднего расположения ведущих ко­ лес. Не производя дополнительных выкладок, изложенных в спе­ циальной литературе, ограничимся некоторыми принципиальными замечаниями.

При переднем расположении ведущих колес работа трения в шарнирах по сравнению с разобранным ранее случаем возрастает за счет увеличения числа перегибов в шарнирах траков на участ­ ках обвода, натянутых, помимо усилий Тп и Гц , тяговым усилием ведущего колеса. Однако при таком расположении ведущих колес вследствие выбора провиса цепи тяговым усилием существенно уменьшаются потери на трение (и удары) на поддерживающих катках и у переднего .опорного катка. Эти потери при больших ско­ ростях движения вследствие квадратичной зависимости от скоро­ сти могут достигать больших значений при заднем расположении

ведущих колес. При определенном соотношении усилий Рв к и Т„

п

(или отношения------- 1----- ) и значений углов перегиба в шарнирах

■Т 4 - Т

траков по обводу может оказаться, что при движении танка с боль­ шими скоростями более высокий к. п. д. гусеничной цепи будет при переднем расположении ведущих колес [24].

При движении с малыми скоростями и большими тяговыми \! усилиями более высокий к. п. д. гусеничной цепи будет при заднем расположении ведущих колес.

Преобразования, в результате которых получены формулы (9) и (9а), проведены в предположении, что коэффициент трения шар­ нира р- является величиной постоянной, не зависящей от угла пе­ региба и нагрузки. Если это положение справедливо для шарниров с трением качения (например, игольчатых), то для открытого ме­ таллического шарнира необходимо учитывать изменение коэффи­ циента (1 также от угла перегиба и от нагрузки, растягивающей шарнир. Исследования открытого металлического шарнира пока-

1 При значительных ослаблениях гусеничной цепи с увеличением скорости пе­ рематывания увеличиваются сопротивления за счет возрастания сопротивлений на поддерживающих катках и биения цепи.