ИССЛЕДОВАНИЕ СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И ОБРЕЗИНЕННЫХ ГУСЕНИЦ

Канд. техн, наук Ю. А. Конев, В. Д. Тимофеев, В. А. Чобиток

Вестник бронетанковой техники. 1976. № 6

Обеспечение управляемости танков при движе­нии с высокими скоростями, особенно на дорогах, имеющих твердое покрытие, является весьма акту­альной проблемой.

В настоящее время за рубежом (танки М-60А1, «Леопард-1» и др.) широко применяются обрези­ненные гусеницы. Данные о сцепных свойствах та­ких гусениц отсутствуют. Для получения этих дан­ных проведено сравнительное стендовое исследова­ние взаимодействия обрезиненных гусениц и сталь­ных гусениц отечественных танков с дорогами, име­ющими твердое покрытие (бетон, асфальт, укатан­ная грунтовая дорога, обледенелая дорога) в зави­симости от скорости скольжения, удельного давле­ния и направления движения относительно про­дольной оси машины.

Сцепные свойства металлических гусениц иссле­довались как на экспериментальной стендовой уста­новке, так и при испытании танков [1-2]. Коэффи­циенты сцепления оказались близкими по величине, поэтому полученные данные для обрезиненных гу­сениц на экспериментальной установке можно ис­пользовать и для оценки танка в реальных усло­виях движения.

Экспериментальная установка включает в себя специально изготовленную корзину, которая соеди­няется с секцией из трех-пяти траков и нагружает­ся гирями. Нагруженная секция буксировалась под различными углами к продольной оси через тензометрическую тягу с одновременной записью тягового усилия и скорости движения на осцилло­граф; буксировка осуществлялась тягачом МАЗ-537 с гидромеханической трансмиссией, обеспечиваю­щей плавное приложение тягового усилия. Из-за отсутствия в распоряжении авторов траков танка М-60А1 с резиновыми грунтозацепами испытаниям подвергались траки танка «Шерман» с нарезанны­ми на фрезерном станке грунтозацепами по типу трака танка М-60А1.

Рис. 1. Зависимость коэффициента сцепления φсц метал­лической (_______) и обрезиненной (- - -) гусениц от скорости скольжения иск в различных грунтовых условиях:

1 – бетон и асфальт; 2 – грунтовая дорога; 3 – асфальт; 4 – бетон; 5 – обледенелая дорога

На рис. 1 представлены зависимости коэффи­циента сцепления от скорости скольжения для ме­таллической гусеницы при удельном давлении, равном 1,05 кгс/см² при опоре на всю площадь трака и 20,5 кгс/см² при опоре только на грунтоза­цепы, и обрезиненной гусеницы типа танка М-60А1 при удельном давлении соответственно 1,17 и 3,65 кгс/см². При страгивании траков и увеличении скорости скольжения до 0,05 м/с коэффициент сцепления гусениц (φ_сц быстро возрастает. С увели­чением скорости скольжения свыше 0,5-0,8 м/с φ_сц достигает определенного значения для данной гусеницы в каждом из условий движения и с даль­нейшим увеличением скорости не изменяется. При повороте машин на высоких скоростях движения скорость скольжения гусениц превышает 0,8 м/с. Поэтому можно считать, что при повороте машины коэффициент сцепления не зависит от скорости скольжения.

На рис. 2 приведена зависимость коэффициента сцепления гусеницы от удельного давления при по­стоянной скорости скольжения, равной 1 м/с. Удельное давление оценивалось по общей площади трака и площади контакта грунтозацепов.

Из рис. 2 видно, что при значениях удельного давления более 0,8 кгс/см² < φ_сц практически не за­висит от удельного давления. При значении удель­ного давления менее 0,8 кгс/см² на дорогах с твер­дым покрытием, при наличии хотя бы незначитель­ного погружения грунтозацепов металлических гу­сениц (асфальт, обледенелая дорога), φсц несколько возрастает за счет увеличения глубины погру­жения грунтозацепов. На более мягких грунтах (грунтовая дорога), где грунтозацепы погружают­ся на полную высоту при относительно небольших удельных давлениях, фсц металлической и обрези­ненной гусеницы с увеличением удельного давления падает до величины коэффициента трения грунта о грунт.

Рис. 2. Зависимость коэффициентов сцепления φ_сц металлической (____) и обрезиненной (- - -) гусениц от удельного давления:

q_т – на всю площадь трака q_г.м, q_г.о – для металлической и обрезиненной гусениц соответственно при опоре только на грунтозацепы. Остальные обозначения те же, что и на рис. 1

На дорогах с твердым покрытием, при отсут­ствии погружения грунтозацепов металлических (бетон) и обрезиненных (бетон, асфальт) гусениц, φ_сц несколько уменьшается.

Коэффициент сцепления обрезиненных гусениц одинаков как в продольном, так и в поперечном на­правлении. Для металлических гусениц коэффи­циент сцепления в поперечном направлении мень­ше, чем в продольном, что объясняется различной суммарной шириной грунтозацепов траков в про­дольном и поперечном направлениях (для отече­ственных основных танков ширина грунтозацепов трака в поперечном направлении в 2,4-2,8 раза меньше, чем в продольном).

На мокром бетоне или асфальте коэффициенты сцепления обрезиненной и металлической гусениц имеют практически такую же величину, что и на сухом. Для обрезиненных гусениц это объясняется присасывающим действием резинового грунтоза­цепа к мокрому, дорожному покрытию, а для ме­таллических – выдавливанием влаги из-под грун­тозацепов под действием больших удельных дав­лений в контакте.

Рис. 3. Зависимость предельных расчетных скоростей v по заносу от кривизны траектории К для металли­ческой (____) и обрезиненной (- - -) гусениц

при движении в различных грунтовых условиях:

1 – асфальт; 2 – бетон; 3 – грунтовая дорога; 4 – обледе­нелая дорога

Сравнительные данные по коэффициентам сцепления гусениц в продольном и поперечном на­правлениях для различных дорожных условий при­ведены в таблице.

Таблица

Коэффициенты сцепления металлической и обрезиненной гусениц

Из таблицы следует, что обрезиненные гусени­цы обеспечивают более высокие значения коэффи­циентов сцепления в продольном и поперечном на­правлениях при движении по асфальту и бетону по сравнению с металлическими гусеницами, рав­ноценны последним по этим параметрам на грун­товых дорогах и несколько уступают им по коэф­фициенту сцепления в продольном направлении на обледенелых дорогах. Однако надо учесть, что при испытании сравнивались отработанные металличе­ские гусеницы с обрезиненными, у которых форма и размеры резиновых грунтозацепов не опти­мальны.

Не исключено, что имеется возможность до­вести коэффициент сцепления обрезиненных гусе­ниц в продольном направлении на обледенелых до­рогах до уровня металлических гусениц.

На рис. 3 приведены зависимости расчет­ных [3] предельных скоростей движения по заносу и устойчивости движения от кривизны траектории для танка весом G = 38 тс при В = 2,73 м, L = 4,241 м с металлическими и обрезиненными гу­сеницами в различных дорожных условиях.

Предельные скорости определялись из условия, что коэффициент сцепления гусениц в поперечном направлении учитывает те же факторы, которые воздействуют на гусеницу при повороте, и его мож­но считать равным максимальному значению коэф­фициента сопротивления повороту μ_макс.

Ниже даны μ_макс для различных дорожных ус­ловий:

Из рис. 3 видно, что предельные скорости дви­жения по условиям заноса и устойчивости танков с обрезиненными гусеницами на бетоне и асфальте выше, чем с металлическими, и примерно одинако­вы на сухой грунтовой и обледенелой дорогах.

Таким образом, применение гусениц с резиновы­ми грунтозацепами в условиях преимущественного движения по дорогам с твердым покрытием может дать некоторое повышение средней скорости по сравнению с танком, имеющим металлические гу­сеницы.

Выводы

Коэффициент сцепления с грунтом обрези­ненной гусеницы больше, чем металлической, на бе­тоне в 2,3-2,8, а на асфальте в 1,6-1,9 раза. На грунтовой дороге коэффициенты сцепления об­резиненной и металлической гусениц практически равны.

Коэффициенты сцепления обрезиненной гу­сеницы в продольном и в поперечном направле­ниях движения равны. Для металлических гусениц это равенство сохраняется только на грунтовой до­роге, на бетоне и на асфальте коэффициент сцепления в поперечном направлении составляет 0,83-0,84, а на обледенелой дороге – 0,6-0,7 от коэф­фициента сцепления в продольном направлении.

За счет использования обрезиненных гусениц на танке можно ожидать некоторого повышения средней скорости движения при эксплуатации, в ос­новном, на дорогах с твердым покрытием.

ЛИТЕРАТУРА

1. Балдин В. А. Исследование сцепления танкового гу­сеничного движителя. Отчет по НИР, ВАБТВ, 1960.
2. К о н е в Ю. А. Об устойчивости и управляемости бы­строходных гусеничных машин, — «Вестник бронетанковой техники», 1972, № 3.
3. Динамика быстроходного танка. Под ред. Л. В. Сер­геева. Изд. ВАБТВ, 1968.