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

бывают, что в диапазоне малых углов поворота траков в шарнире наблюдается трение качения, которое затем переходит в трение скольжения. С увеличением угла перегиба, когда трение на участке качения сказывается все меньше, коэффициент и возпастает

1РИС. 23).

а*

а з

Т

Рис. 23

В связи с этим заметим, что влияние относительного диамет­ рального зазора в шарнире (между проушиной трака и пальцем) сказывается на значении коэффициента трения таким образом, что с увеличением этого зазора увеличивается обкатывание рабочих поверхностей шарнира при перегибе траков.

С увеличением растягивающей траки нагрузки (или удельной нагрузки на единицу длиньг проушин) происходит уменьшение коэффициента трения открытого металлического шарнира, продол­ жающееся до некоторого критического значения удельной нагруз­ ки, после чего наблюдается некоторое его возрастание (рис. 24).

Поэтому в целях повышения точности подсчетов значений к. п. д. гусеничных цепей по формулам (9) и (9а) следует пользоваться за­ висимостями коэффициента трения шарнира (а от угла перегиба траков и растягивающей цепь нагрузки (или удельной нагрузки на единицу длины проушин трака), которые можно получить в резуль­ тате испытаний на специальных установках.

В частности, по исследованиям автора, проведенным для откры­ тых металлических шарниров гусениц отечественных танков при отсутствии абразива, величина коэффициента [а от указанных выше параметров определяется следующей зависимостью:

(10)

■50

А— обобщенный коэффициент пропорциональности, учиты­ вающий влияние материала, твердости и чистоты обра­

ботки трущихся поверхностей шарнира и некоторые дру­ гие факторы;

b и с — показатели степени, постоянные для каждой конкретной конструкции шарнира гусеничной цепи.

Величины А, b и с были определены экспериментальным путем на специальной установке, принцип работы которой состоит в ис­ пользовании затухающих колебаний физического маятника, испы­ тывающего при своих колебаниях сопротивление от трения в шар­ нире оси подвеса [25]. Шарнир колебательной системы в этих испытаниях образовывался парой сопряженных траков гусеничной цепи, соединенных пальцем. Один трак устанавливался неподвиж­ но, а второй жестко связывался с «маятником».

И- .

-Г '

Рнс. 24

При обобщении результатов испытаний шарниров гусениц раз­ ных танков была установлена возможность принимать величину по­ казателя степени при q постоянной и равной с = 0,2. Значения ко­ эффициента А и показателя степени Ь расчетной формулы (10) для шарниров гусеничных цепей некоторых отечественных танков при­ ведены в табл. 2.

Данными табл. 2 можно пользоваться для выбора значений па­ раметров А и b при подсчете коэффициента трения шарнира по за­ висимости (10) и для шарниров тех конструкций, по которым эти параметры неизвестны.

В этом случае в расчетах следует принимать значения А и b того из испытанных шарниров гусениц, данные которого (материал, твердость, чистота обработки рабочих поверхностей и др.) наиболее близки к тому, для которого проводятся вычисления.

Для упрощения вычислений расчеты но определению потерь в шарнирах гусениц следует проводить для «среднего» угла перегиба траков по обводу.

В кольцевых резино-металлических шарнирах (сайлент-блоках) приведенное значение коэффициента трения р., используемого прц определении к. п. д. гусеничной цепи по формулам (9) и (9а) таким же образом, как и для открытых металлических шарниров, с уве­ личением угла перегиба сильно возрастает.

В то же время работа трения в упругом резино-металлическом шарнире в пределах реальных значений натяжений гусеничных це­ пей незначительно изменяется от растягивающей шарнир нагрузки. Поэтому сопротивление перематыванию гусеничной цепи с резинометаллическими шарнирами с увеличением тягового усилия, пред­ варительного натяжения цепи или натяжения цепи вследствие дей-

_ ствия центробежных сил изменяется незначительно.

5. Сопротивление качению опорных катков танка

Под силой сопротивления качению опорных катков танка надопонимать ту силу, которую необходимо приложить для качения ма­ шины с постоянной скоростью по гусеничным цепям, расстеленным на горизонтальной дороге с недеформируемым покрытием. Сопро­ тивления движению гусеничной машины, обусловленные деформа­ цией грунта, являются внешними и будут рассмотрены в следую­ щей главе.

Современные танки выполняются только гусеничными и поэтому их опорные катки являются лишь ведомыми.

52

Рассмотрим силы и моменты, действующие на отдельный опор­ ный каток танка при его равномерном качении по горизонтально расстеленной гусенице.

На рис. 25, А обозначены:

чит деформацию в месте контакта и поверхность гусеницы. Пока ^

53

Из уравнения моментов относительно оси катка, считая, что сила R K действует на плече гк, получим значение толкающей силы

FK= — QK+ ^ -

Гк Гк

Отношение толкающей силы FK, уменьшенной на величину

сопротивления качению от момента трения в опоре

к нагрузке QK на' обод (шину) катка при его равномерном ка­ чении по горизонтальной плоскости называется коэффициентом сопротивления качению катка1

ГР Мк

Таким образом, сила сопротивления качению опорного катка танка при равномерном качении по горизонтально расстеленной гу­ сенице может быть записана

я к=/ксг« + — *•

Л,

В случае неравномерного качения катка по горизонтальной пло­ скости на него дополнительно к тем силам и моментам, которые указаны на рис. 25, А, будут действовать сила инерции и инерцион­ ный момент катка. На рис. 25, Б нанесены! силы и моменты, дейст­ вующие на каток при его ускоренном качении.

Составив уравнение проекций сил на горизонтальную и верти­ кальные оси, будем иметь

FK= R K+ ткЪ

QK= N K,

где — масса катка; х — ускорение поступательного движения оси катка.

Принимая прежнее допущение — равенство плеча приложения силы R K радиусу катка г к — из уравнения моментов относительно оси катка получим

где MjK— инерционный момент (момент касательных сил инер­ ции) катка, равный произведению момента инерции катка относительно его оси на угловое ускорение.

1 Коэффициентом сопротивления качению катка также называется отноше­ ние толкающей силы к нагрузке на обод катка при отсутствии сопротивления в оси в случае равномерного качения катка по горизонтальной плоскости.

54

В современных конструкциях опорных катков танков применя­

ла

ютея подшипники качения, поэтому член----- незначителен по сво-

*к

си величине. Зная нагрузки на опорные катки и величину коэффи­ циента / к, по приведенным формулам можно определить общее сопротивление качению опорных катков.

Для опорных катков с резиновыми шинами основное влияние на величину коэффициента fK оказывают гистерезисные потери, так как часть энергии, затрачиваемой на деформацию шины, теряется безвозвратно.

Коэффициент /|( определяют опытным путем. Как показывают испытания катков с резиновыми шинами, коэффициент f K зависит от состава резины шины, скорости качения катка, конструктивных размеров шины (диаметра, ширины и толщины), профиля беговой дорожки и изменяется для различных конструкций в значительном диапазоне.

Впределах реальных скоростей движения современных танков

сувеличением скорости коэффициент /к несколько возрастает, при­ мерно по линейной зависимости. Как показали испытания, с нагре­ вом резинового массива шиньи коэффициент fK значительно умень­ шается. С увеличением радиуса шины сопротивление качению

уменьшается.

Значения коэффициента сопротивления качению опорных кат­ ков танков с резиновыми шинами, по испытаниям большого числа катков на различных режимах по нагрузкам и скоростям, изменя­ ются в пределах: fK — 0,004-^0,02.

Цельнометаллические катки и катки с металлическим ободом при наличии внутренней амортизации имеют значительно меньшее сопротивление качению.

Потери на трение в подшипниках опорных катков можно опре­ делять по известной формуле

Последней формулой можно пользоваться и для определения потерь на трение в подшипниках ведущих и направляющих колес и поддерживающих катков.

Поскольку катки и колеса гусеничного обвода обычно устанав­ ливаются на подшипниках качения, потери на трение в их опорах незначительны.

55

6.Потери на трение в зацеплении ведущих колес с гусеницами

ина удары траков о колеса и катки

Эти потери еще мало изучены.

Некоторые типы зацеплений могут работать без скольжения цевки трака по зубу ведущего колеса. В данном случае, чем боль­ ше коэффициент трения в зацеплении, тем менее вероятно скольже­ ние. Эти виды потерь в гусеничном движителе не удается отделить от остальных при испытаниях и они обычно суммируются с други­ ми видами сопротивлений.

7. К. п. д. гусеничного движителя

Анализ затрат мощности в гусеничном движителе показывает, что они зависят от различные конструктивных параметров, а также от скорости и веса танка, величины тягового усилия на ведущих ко­ лесах и ряда других факторов, учесть которые весьма трудно. По­ этому при выполнении тяговых расчетов танков пользуются различ­ ными эмпирическими зависимостями, полученными в результате обработки опытных данных.

Суммарное сопротивление гусеничного движителя может быть представлено в таком виде

Яг. Л =/г.д G,

где /г.д — удельное сопротивление;

G — вес танка.

В свою очередь, по исследованиям доцента В. А. Петрова, мож­ но принять

Для обычного открытого металлического шарнира и при нор­ мальном (среднем) предварительном натяжении гусеничных цепей значения опытных коэффициентов а, b и с можно принять равными:

а = 0,025, Ь = 0;05, с = 0,000003.

Принимая к. п. д. гусеничного движителя равным отношению мощности, затрачиваемой на преодоление внешних сопротивлений

5 6

Г л а в а 3

ВНЕШНИЕ СИЛЫ И МОМЕНТЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ТАНК

ВОБЩЕМ СЛУЧАЕ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ

Вданной главе, как п во всех остальных главах первой части учебника, прямолинейное движение танка рассматривается при от­ сутствии бокового крена, учесть который при необходимости не

представляет сложности.

На рис. 26 приведена схема внешних сил и моментов, действую­ щих на танк при его ускоренном движении с прицепом на подъеме под утлом а к горизонту.

При этом на танк действуют следующие силы и моменты: вес танка, сила сопротивления на крюке, сила инерции, сопротивление воздуха, нормальная реакция грунта, сопротивление грунта дви­ жению танка, сила тяги, моменты касательных сил инерции.

38

1. В е с т а н к а

При выполнении общего динамического исследования танка ве­ са отдельных его частей заменяют их равнодействующей, равной весу G танка и приложенной в центре тяжести.

В расчетах принимают, что центр тяжести находится в продоль­ ной плоскости симметрии танка.

При исследовании движения и устойчивости танка удобно для последующего анализа раскладывать силу G на ее составляющие: (/sin у — параллельно поверхности пути и Geos у. — перпендику­ лярно к этой поверхности.

Силу Gsina называют силой сопротивления подъему (при дви­ жении на спуске — скатывающей силой).

В случае отсутствия силы сопротивления на крюке или действия этого сопротивления параллельно поверхности пути силу Gcosa, равную в рассматриваемом случае нормальной реакции грунта Л', называют сцепным весом.

2. Сопротивление на крюке

R KpCosy, действующую параллельно поверхности пути, и ftKpsiny, действующую перпендикулярно к этой поверхности.

3.Сила инерции танка

Вслучае неравномерного (ускоренного или замедленного) дви­ жения возникают силы инерции всех частей танка, равные произ­ ведению их масс на ускорение прямолинейного движения. При об­ щем динамическом исследовании действие этих сил заменяют их равнодействующей, приложенной в центре тяжести танка в сторо­ ну, обратную ускорению, и равной

F ,= — гпх.

где т — масса танка; х ■—ускорение прямолинейного движения.

Танк, как и любое тело, двигаясь .в воздушной среде, испыты- . вает с ее стороны сопротивление движению.

При определении сопротивления воздуха движению танка мож­ но пользоваться результатами аэродинамических исследований ав­ томобилей. На основании этих исследований сила сопротивления воздуха может быть выражена следующим уравнением:

Rb=c?Fv*,

59-