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

этого не проходили какие-либо машины, будут часто встречатьсямелкие неровности, вызывающие тряску машины.

Для повышения скоростей движения вне дорог подвеска совре­ менного танка должна:

—обеспечивать возможно меньшие амплитуды, скорости и ус­ корения колебаний корпуса танка;

—обеспечивать движение танка по неровностям с наиболеечасто встречающимися длиной и высотой без удара балансиров в ограничители, хода;

—обеспечивать период собственных угловых продольных коле­

баний больше 1 сек; при периоде колебаний современных танков:, в пределах от 1 до 1 , 8 сек обеспечивается надежная работа меха­ низмов, управляющих огнем, и наименьшая утомляемость эки­ пажа;

—гарантировать достаточную. устойчивость корпуса при воз­ действии на танк внешних моментов, создаваемых продольными силами;

—быть достаточно энергоемкой; удельная потенциальная энер­ гия подвески без учета энергии, поглощаемой амортизаторами, дол­

вильного выбора приведенной жесткости и соответствующей эф­ фективности амортизаторов. Выбор приведенной жесткости и вы­ бор эффективности амортизаторов взаимно обусловлены.

Рекомендуемый период собственных колебаний в таком широ­ ком диапазоне от 7'? = 1 сек до Ту = 1 , 8 сек не дает возможности

с достаточной для практики точностью выбрать приведенную же­ сткость рессор подвески. При изменении периода колебаний в- 1 , 8 раза жесткость будет изменяться пропорционально квадрату изменения периода, т. е. будет изменяться в 3,24 раза.

Обеспечение удельной потенциальной энергии подвески не ме­ нее 400 мм будет зависеть не только от величины приведенной же­ сткости рессор, но и от ходов катков, что в свою очередь опреде­ ляется конструкцией упругих элементов и общей компоновкой хо­ довой части танка. Кроме того, недостаточная энергоемкость уп­ ругих элементов подвески может быть компенсирована установкой

не позволяют определить непосредственно и с достаточной точ­ ностью величину приведенной жесткости основного упругого эле­ мента подвески.

Амплитуды вынужденных колебаний при любой жесткости рес­ сор подвески можно ограничить путем подбора соответствующих амортизаторов. Ускорения колебательного движения в пределах ходов катков без ударов балансиров в ограничители хода пропор­ циональны приведенной жесткости рессор подвески и сопротивле­ нию амортизаторов, что следует учитывать при выборе т к и р. наряду с другими параметрами плавности хода.

509-1

глиф = 1.25°. Д л я современных среднескоростных машин сЛ„ф = —2,5°. Угол дифферента, равный 4°, был у быстроходного легкого танка БТ, имевшего очень мягкую подвеску. Учитывая, что танк БТ, обладавший достаточной плавностью хода, не имел развитых уп­ ругих ограничителей хода катков и амортизаторов, которые дол­ жны практически уменьшать срДИ|(1, при проектировании новых ма­

При подсчетах приведенного модуля по условию обеспечения продольной устойчивости корпуса, например, для среднего танка

м Кт.п — 24000 4- 30000 кг/м.

2 . Определение коэффициента сопротивления амортизаторов при обратном ходе катка

Сопротивление амортизаторов при обратном ходе катка лимити­ руется зависанием катка. Если ставить амортизаторы с очень боль­ шим сопротивлением на обратном ходе катка, то зависание катка может произойти п при сильно сжатой рессоре и рессора не \спеет разжаться к моменту встречи катка с дорогой при переме­ щении корпуса вместе с катком вниз.

Сопротивление амортизаторов на обратном ходе можно принять таким, чтобы в конце полупериода собственных угловых колебаний корпуса при перемещении его из максимального наклона, напри­ мер на нос, передняя рессора была полностью разжата. В этом случае при угловом перемещении корпуса за время второго полупериода из максимального наклона на корму кинетическая энер­ гия корпуса будет переходить в потенциальную энергию рессоры и расходоваться на трение в амортизаторе. При этом энергоемкость рессоры и амортизатора будет использована полностью.

Сопротивление амортизаторов на обратном ходе можно увели­ чивать, но тогда при встрече катка с дорогой не полностью будет использована рессора для поглощения кинетической энергии кор­ пуса, так как она в момент удара катка о дорогу будет еще сжата, и не полностью будет использована энергоемкость амортизатора при прямом ходе катка.

Определим значение коэффициента сопротивления амортизато­ ра на обратном ходе катка, исходя из принятых ограничений по за­ висанию катка. Примем при этом, что сопротивление амортизато­

511

ра пропорционально квадрату скорости вертикального перемеще­ ния катка относительно корпуса тайка.

Момент зависания определится при данном значении коэффи­ циента сопротивления амортизатора из уравнения

Лс = #а.

Совместное решение этих уравнении определяет 1Х— время с на­ чала движения корпуса до момента зависания катка. Эти уравне­

После отрыва катка от грунта движение его относительно кор­ пуса будет определяться следующим дифференциальным уравне­ нием:

Интегрируя это уравнение, можно определить время движения катка относительно корпуса при изменении величины сжатия рес­

соры от z K до zK= 0. Это время будет равно t—ti

512

3. Определение оптимального значения приведенной жесткости и коэффициента сопротивления амортизаторов на прямом ходе катка

Оптимальные значения т к п р, определяем по условий обес­ печения безударного движения танка по типичным неровностям с допустимыми ускорениями корпуса и при допустимой затрате энер­ гии в амортизаторах. Более существенное значение в отношении по­ глощения энергии колебательных движений может иметь сопротив­ ление при прямом ходе катка. Энергия, поглощаемая при прямом ходе, не может быть ограничена нарушением связи катка с доро­ гой, как это происходит при обратном ходе катка, поэтому при не­ обходимости обеспечения достаточной эффективности действий амортизаторов можно увеличивать сопротивление их на прямом ходе.

Увеличение энергоемкости амортизаторов при прямом ходе кат­ ка приведет к улучшению качества подвески в отношении обеспе­ чения безударного движения по неровностям, но одновременно с этим и к дополнительной затрате мощности двигателя, а также к увеличению ускорений колебательного движения корпуса танка.

Решение поставленной задачи с учетом всех конструктивных особенностей машины, характера неровностей, скорости движения и отрыва катков от дороги требует просчета различных вариантов.

Ориентировочные расчеты-можно выполнить, рассматривая под­

веску как линейную систему.

Расчеты с учетом нелинейности подвески и отрыва катков от !рунта позволяют более точно определить оптимальные значения

тк и р.

Поскольку качество подвески определяется высотой неровно­ стей, преодолеваемых на различных скоростях движения без уда­ ров катков в ограничители хода при допустимой затрате энергии в амортизаторах и при допустимой величине вертикальных ускорений различных точек корпуса, то определение значений этих величин и должно быть предметом соответствующих расчетов и должно учи­ тываться при составлении программы для ЭВМ.

рами, сопротивление которых пропорционально квадрату скорости вертикального перемещения катков *.

Ниже приведены основные конструктивные данные по машине с различными вариантами подвесок (табл. 33).

Вес танка G =- 36 т.

Вес подрессоренной части танка Оп^=32,4 т ..

Момент инерции корпуса относительно поперечной осп_у/у ==

=13000 кг-м-сек2.

1Прогоаммированне и решение данной задачи на ЭВМ выполнены инжене­ ром В. С. Кожевниковым.

Динамический ход катков при различной жесткости подвесок ограничивался максимальным значением касательного напряже­ ния в торснонах, принятым в расчетах. Следует иметь в виду, что при увеличении допускаемого касательного напряжения в торсиоиах динамические хода катков будут соответственно увеличены и качество подвески улучшится. Сопротивление амортизаторов на об­ ратном ходе катка определялось по зависанию катка.

Расчеты проводились для скорости движения танка, изменяю­ щейся от 10 до 55 км/ч, при длинах неровностей, изменяющихся от 4 до 9 м. Такой широкий диапазон изменения скорости движения и длины неровности предусматривает все возможные случаи движе­ ния танка по неровностям.

Расчеты показали, что для всех вариантов подвесок и длин не­ ровностей высота неровностей, преодолеваемых танком без ударов катков в ограничители хода, получалась наименьшей при скорости, соответствующей орез, определяемой по частоте собственных угло­ вых продольных колебаний при допущении, что подвеска является линейной.

Расчеты показали также, что при отсутствии сопротивления амортизаторов на прямом ходе катка (варианты 1, 5, 9 и 13) высота неровностей, преодолеваемых танком без ударов катков в ограни­ чители хода, не превышает 0,04 4- 0,05 м.

514

При дайной подвеске танк может двигаться без ударов катков в ограничители хода по неровностям с высотою //>- 0,15 м при до­ пустимых вертикальных ускорениях различных точек корпуса и при допустимой потере энергии в амортизаторах.

Для удобства сравнительной оценки величины потерь энергии в

•амортизаторах с другими видами потерь энергии при движении тан­ ца потери энергии в амортизаторах за время прохождения одной неровности приравнивали работе, затрачиваемой за то же время на преодоление условного сопротивления поступательному движению танка, т. е.

A a = f aGa,

где '/а — приведенный коэффициент сопротивления всех аморти­ заторов;

а — длина неровности.

Потеря энергии в амортизаторах подвески вариантов 7 и 8 была такова, что приведенный коэффициент сопротивления амортизато­ ров / а = 0,015 -г 0 ,0 2 .

Варианты подвесок 1—4 не удовлетворяют требованиям. Танк вследствие малого динамического хода катков может двигаться лишь по неровностям, высота которых не превышает 0,05 м.

Вариант подвески 6 из-за малой эффективности амортизаторов

•обеспечивает безударное движение танка по неровностям, высота которых не превышает 0 , 1 м.

Варианты с большей приведенной жестокостью ( т к = 30000 к г / м л тк- 40000 кг1м) обеспечивают движение по неровностям с высотою //> -0 , 2 м, но при этом наблюдается большая потеря энергии в амортизаторах и ускорения корпуса достигают боль­

шой величины (/., > 0,025; гПК1Х> 3^ и юШах^ > 3°-).

Задача выбора оптимальных значений т к и р с учетом нели­ нейности подвески может быть также решена и аналитическими методами, применяемыми при решении нелинейных дифферен­ циальных уравнений.

зз*

ЧАСТЬ IV

УСТОЙЧИВОСТЬ ТАНКА И ПРЕОДОЛЕНИЕ ИМ ПРЕПЯТСТВИЙ

Г л а в а 1

УСТОЙЧИВОСТЬ ТАНКА

Устойчивостью танка называется способность его сохранять на­ чальное положение или возвращаться к нему, как только внешние силы, которые вывели его из начального положения, прекратят свое действие.

Танк не изменит заданного начального положения, если опро­ кидывающий момент уравновешивается стабилизирующим момен­ том, создаваемым парой сил: нормальной реакцией грунта /V и нор­ мальной составляющей веса танка Q. Танк вернется в начальноеположение, если работа стабилизирующего момента будет больше работы опрокидывающего момента, имеющего в начальный момент времени большее значение, чем стабилизирующий момент.

При данных значениях сил N- и Q момент этой пары в отношеншг продольной устойчивости танка определяется длиной плеча пары — продольным смещением центра давления х (рис. 2 1 2 ), а в отно­ шении поперечной устойчивости — поперечным смещением центрадавления у.

Максимальное значение плеча пары сил N и Q при определение продольной устойчивости в случае действия опрокидывающего мо­ мента против часовой стрелки равно расстоянию от точки О до точ­ ки А, а в случае действия опрокидывающего момента по часовойстрелке— расстоянию от точки О до точки В.

Максимальное значение плеча пары сил /V и Q при определении поперечной устойчивости равно расстоянию от точки О до точки D или С.

Продольное и поперечное смещения центра давления можно оп­ ределить из уравнений равновесия танка.

Рассмотрим несколько примеров определения смещений центра давлений.

5 1 6

П р и р а з г о н е т ан к а в с л у ч а е д в и ж е н и я на п о д ъ е м п р о д о л ь н о е

При торможении танка на спуске величина смещения центра давления определится по той же формуле, только это смещение бу­ дет вперед, а не назад.

Поперечное смещение центра давления при движении с боковым:

где my — поперечная составляющая силы инерции танка;

Р— угол бокового крена.

Вэтом случае мы не учитываем момент касательных сил инер­ ции вращающихся деталей трансмиссии и двигателя, установлен­ ных на продольных валах, ввиду малого их значения.

Поскольку опрокидывающий момент в обоих случаях, т. е. при определении продольной и поперечной устойчивости танка, в основ­ ном определяется моментом составляющей силы веса Gsin a №

Gsin3 и моментом-сил инерции тх и ту, то, очевидно, что устойчи­ вость танка зависит от расположения по высоте центра тяжести. Танки, имеющие одинаковые габариты опорных поверхностей гусе­ ниц и одинаковую ширину колеи, будут тем менее устойчивы, чем выше расположен центр тяжести.

В качестве обобщающих параметров продольной и поперечной: устойчивости танка, учитывающих как максимально возможное значение стабилизирующих, так и значение опрокидывающих мо­ ментов, можно принять углы стабилизации.

Углом стабилизации называется угол, образуемый лучом, про­ веденным из центра тяжести через возможную ось опрокидывания» и нормалью, проведенной из центра тяжести танка к плоскости дви­ жения.

При оценке продольной устойчивости танка пользуются уг­ лами стабилизации о.1 и а3, а при оценке поперечной устойчиво­ сти— углами стабилизации (3[ и [3,. Танки, имеющие одинаковые

518