 |
Ходовая часть танков. Подвеска
Василий Чобиток © 2001-2005
(Техника и Вооружение №8 за 2005 год / Броне-сайт, июль 2006)
|
начало | часть 1 | часть 2 | часть 3 | часть 4 | часть 5
Высокая живучесть подвески
Высокая живучесть подвески обеспечивается прочностью, долговечностью и износоустойчивостью деталей подвески и их минимальной уязвимостью на поле боя, увеличением энергоемкости (удельной потенциальной энергии подвески).
Прочность и долговечность подвески достигаются:
- применением для наиболее ответственных деталей качественных материалов с высокими физико-механическими свойствами (например, легированная сталь 45ХНМФА для торсионных валов);
- специальными технологическими мероприятиями, повышающими усталостную прочность деталей, в частности для торсионов могут применяться: термообработка, шлифовка, накатка роликами, дробеструйная обработка, заневоливание, нанесение защитного покрытия и обмотка изоляционной лентой;
- постановкой упоров, ограничивающих предельную деформацию и напряжения рессор и балансиров, предохранительных клапанов, ограничивающих давления в гидроамортизаторах и пневморессорах;
- десятикратным запасом прочности для деталей, испытывающих пробои подвески.
|
Повышение износоустойчивости достигается:
- сокращением "консольности" при передаче реакции опорного катка на корпус;
- применением развитых подшипников качения для опор балансиров;
- обеспечением регулярной смазки трущихся поверхностей и предотвращением попадания на них абразива и влаги (надежной герметизацией);
- выбором износостойкой конструкции деталей, удерживающих балансиры и катки от осевых перемещений и исключением конструкций, работающих при больших контактных напряжениях подвижных деталей.
Минимальная уязвимость на поле боя обеспечивается:
- размещением некоторых деталей подвески внутри корпуса (оси балансиров, торсионы, пневморессоры, амортизаторы) и ближе к днищу машины;
- приданием пулестойкости расположенным снаружи деталям;
- возможностью продолжить движение при поражении отдельных частей и узлов подвесок.
Наименьшей уязвимостью отличаются индивидуальные торсионные подвески.
Увеличение энергоемкости подвески позволяет уменьшить число жестких ударов балансиров в ограничители хода, что положительно сказывается на долговечности деталей и узлов подвески. Удельная потенциальная энергия подвески λ измеряется в метрах (потенциальная энергия танка, ньютон на метр делится на его подрессоренный вес в ньютонах - метры остаются при сокращении величин). Можно сказать, что λ показывает, с какой максимальной высоты можно сбросить танк, чтобы при его приземлении одновременно на все катки пробой подвески не произошел.
Различают удельную потенциальную энергию без учета амортизаторов (только энергоемкость рессор) и с учетом амортизаторов, последнюю иногда называют "фактор поглощения удара".
Повышение энергоемкости достигается главным образом увеличением динамического хода катков и числа узлов подвески. Энергоемкость повышается при увеличении жесткости рессор, однако это приводит к нежелательному увеличению жесткости подвески и уменьшению Tφ. Как уже отмечалось, желательно иметь λ = 0.4-0.5 м и более.
Более высокие значения λ обеспечивает индивидуальная подвеска, позволяющая осуществить большие динамические ходы катков. В блокированных подвесках динамические ходы катков ограничены и зависят от числа сблокированных катков.
Так для независимой подвески танка М46 λ = 0.53 м, для блокированной подвески танка "Центурион" λ = 0.17 м. Например, в итальянском легком танке L6/40 высокой энергоемкости подвески добились за счет применения торсионных валов высокой жесткости (c = 569 кг/см), что позволило вообще отказаться от ограничителей хода катков, однако значение Tφ снизилось до 0.32 с.
Иногда для оценки живучести подвески используют коэффициент живучести, который определяется как частное от деления числа всех опорных катков на число катков сблокированных в одной тележке. Естественно, для индивидуальной подвески число сблокированных катков равно единице.
Этот коэффициент характеризует степень живучести машины в эксплуатации и бою. Чем больше опорных катков, тем выше вероятность движения машины после выхода из строя одного или нескольких катков.
Так, например, для танка Pz. VI Ausf. H "Тигр" с 16-ю индивидуально подрессоренными катками коэффициент живучести будет равен 16. Для танка Т-26, который тоже имеет 16 опорных катков сблокированных по четыре, коэффициент живучести составит 16/4= 4.
Хотя, к использованию коэффициента живучести следует подходить с осторожностью, так как он не учитывает некоторые особенности конструкции ходовой части, например, у того же "Тигра" при шахматном расположении катков большая вероятность того, что при боевом повреждении выведены из строя будут сразу два ближайших опорных катка.
Удобство эксплуатации
|
Выполнение этого требования с одной стороны достигается увеличением надежности в работе отдельных узлов и уплотнений, что уменьшает объем и периодичность обслуживания, применением централизованной смазки и подшипников, не требующих регулировки в эксплуатации. С другой стороны, простота и легкость монтажа и демонтажа достигается рациональной конструкцией, взаимным расположением, удобством доступа, простотой крепления, обеспечиваемыми на стадии проектирования.
Удобство эксплуатации можно оценить по времени, которое затрачивается на обслуживание и ремонт подвески. Подвески немецких "Тигров" Pz. VI Ausf. H и Pz. VI Ausf. B конструктивно сравнительно просты, но замена торсионов и других деталей крайне затруднена из-за шахматного расположения катков.
|
Для танков Т-64 благодаря удачной конструкции подвески и применению катков малого диаметра торсионный вал заменяется без снятия опорного катка и балансира, на что в соответствии с "Наставлением по танко-техническому обеспечению" требуется 1 человеко-час. Для Т-72 подобная операция требует снятия опорного катка и, соответственно, затраты времени составляют 4, а для Т-62 - 5.5 человеко-часов. Замена балансира для Т-64, Т-72 и Т-62 составляет 4.8, 10 и 6 человеко-часов соответственно.
Конструкции некоторых систем подрессоривания и их оценка
Индивидуальная подвеска
До начала второй мировой войны индивидуальная подвеска была менее распространена, только 35% от 23 основных марок танков имели индивидуальное подрессоривание. Это было связано с тем, что преимущества независимой подвески проявляются в основном на быстроходных машинах и при наличии амортизаторов, производство которых во многих странах еще не было освоено. К концу второй мировой войны уже более половины основных марок танков имели индивидуальную подвеску.
|
Независимая подвеска с винтовой цилиндрической пружиной - один из первых вариантов индивидуальной подвески, которая получила широкое распространение.
|
Так называемая "свечная" или "подвеска типа Кристи" была разработана американским инженером Дж. Кристи для быстроходных колесно-гусеничных танков собственной конструкции. Эта подвеска использовалась на танках БТ, прототипом для которых послужил танк Кристи М.1931, и Т-34, а также на зарубежных танках: английском "Кромвель", польском 10ТР.
Рессоры всех опорных катков танков БТ состоят из двух винтовых цилиндрических пружин соединенных последовательно. Рессора передних, управляемых на колесном ходу, катов расположена горизонтально, остальных - вертикально.
|
Конструкция подвески Т-34 аналогична. Чтобы элементы пружинной рессоры не выступали за габариты корпуса по высоте, они наклонены вперед к носу танка. Передняя рессора, в отличие от БТ, установлена почти вертикально и для уменьшения габаритов состоит из пружин разного диаметра, соединенных параллельно (одна внутри другой). В первых узлах подвески, для обеспечения сравнимых с другими узлами жесткости рессоры и динамического хода катка, плечо рычага, взаимодействующего с рессорой, выполнено короче.
Подвеска танков БТ и Т-34 достаточно мягкая и надежная, она хорошо показала себя в эксплуатации. Недостатками ее являются повышенная склонность к колебаниям из-за отсутствия амортизаторов, несколько неудобное размещение шахт и сравнительно большой объем, занимаемый внутри корпуса.
|
Аналогичная конструкция подвески была применена на английских крейсерских танках (А13 Mk III "Крусайдер" с четырьмя опорными катками на один борт и A27L "Центаур", А27М "Кромвель" - с пятью). Параллельно с пружинами англичане поставили телескопические гидравлические амортизаторы, благодаря чему была устранена склонность подвески Кристи к колебаниям корпуса, значительно повысилась плавность хода.
|
На тяжелом английском танкеMkIV "Черчилль" (А22) была применена другая конструкция индивидуальной подвески с винтовыми пружинами. Ходовая часть "Черчилля" имеет 16 опорных катков малого диаметра (D = 254 мм) и шесть вспомогательных. Передние и задние вспомогательные катки натягивают гусеничную ленту и, кроме того, работают при преодолении танком препятствий.
|
Вторые катки спереди тоже вспомогательные, они несут небольшую нагрузку на мягком грунте, а на твердом полностью разгружены. Эти катки имеют динамический ход 51 мм, а статического не имеют. Опорные катки имеют динамический ход 51, статический - 76 и, соответственно, полный - 127 мм.
|
В каждом узле подвески Mk IV параллельно установлено по две пружины разного диаметра, что позволило сократить длину свечи. Третья пружина является вспомогательной и работает как упругий упор на последних 19 мм хода катка вверх, а четвертая пружина удерживает третью в верхнем положении. Балансир качается вокруг своей оси на бронзовых подшипниках. Ход катка вниз ограничен резиновой подушкой, установленной на специальном сварном кронштейне. В ограничитель упирается рычаг, приваренный к балансиру.
Подвеска "Черчилля" малогабаритна, но уязвима вследствие наружного расположения рессор, хотя большое число катков повышает живучесть подвески. Мягкость подвески удовлетворительная, в то же время отсутствие амортизаторов и малый динамический ход катка снижают плавность хода машины (часты жесткие удары).
|
Можно было бы сказать, что независимая пружинная подвеска устарела, если бы в конце 70-х годов на вооружение израильской армии не был принят танк "Меркава". Подвеска танков Mk 1 и Mk 2 "Меркава" на один борт состоит из шести узлов подвески. Каждый узел включает балансир, рессору с двумя параллельно работающими пружинами и гидравлический ограничитель хода катка. На первом, втором, пятом и шестом узлах подвески установлены телескопические гидравлические амортизаторы. Балансиры нечетных по счету катков направлены в сторону носа танка, четных - в сторону кормы, поэтому внешне узлы подвески попарно образуют три тележки, что может ввести в заблуждение, и в некоторых источниках указывается, что подвеска "Меркавы" балансирно-пружинная, хотя на самом деле она независимая. Динамический ход катков большого диаметра (D= 790 мм) обеспечивается достаточно высокий - 210 мм.
|
|
Подвеска модификацииMk 3 "Меркава" была улучшена. На ней также применяются сдвоенные пружинные рессоры. Качающаяся часть всех балансиров направлена в сторону кормы, что уменьшает жесткость встречи катков с неровностями. На первых и шестых узлах подвески установлены гидравлические ограничители хода катков, на всех двенадцати узлах - гидравлические лопастные амортизаторы и механические ограничители хода (в некоторых источниках, в частности в справочнике "Jane's Armour and Artillery 1998-99" с.51-55, говорится про восемь амортизаторов - на первых, вторых, пятых и шестых узлах подвески). Полный ход катка составляет 604 мм (!), что почти в два раза больше, чем у быстроходного Т-72, а динамический - 304 мм. Можно предположить, что такая подвеска имеет высокую удельную потенциальную энергию и обеспечивает очень высокую плавность хода.
Подвеска "Меркав" всех модификаций расположена снаружи и не занимает внутренний объем танка. Повышенная уязвимость подвески частично компенсируется применением бортовых экранов. Особым достоинством подвески "Меркавы" является сравнительная простота ее обслуживания и высокая ремонтопригодность.
Независимая подвеска с листовой рессорой была использована на немецком легком танке Pz. II модификаций A, B, C.
|
Система подрессоривания Pz. II состоит из пяти одинаковых узлов подвески на борт. В узле подвески листовая четвертьэллиптическая рессора одним концом жестко закреплена в балансире, а другим концом упирается через ролик на корпус. Ось составного сварного балансира коробчатого сечения установлена в игольчатых подшипниках. Ход катка ограничен упором.
Конструкция подвески сравнительно простая, но для легкого танка жесткая (полный ход катка 97 мм, с = 255-340 кг/см). Наружная установка рессор повышает уязвимость подвески. Использование листовой рессоры в качестве упругого элемента позволило отказаться от применения амортизаторов - между листами рессоры существуют силы трения, что повышает демпфирующие свойства подвески.
Независимая торсионная подвеска получила широкое распространение в современном танкостроении.
Торсион (вал, работающий на кручение) в качестве упругого элемента подвески начал применяться в автомобилестроении еще с 20-х годов (гоночные автомобили Томаса Перри 1920 и 1926 гг.), а в 30-х годах получили широкое распространение. К 1938-1939 гг. торсионы использовались в подвесках серийных машин таких известных фирм как БМВ, Ситроен, Пежо, Рено, Альфа-Ромео, Ланчиа и других.
В танкостроении одними из первых индивидуальную торсионную подвеску в серийных машинах применили шведы на легком танке "Ландсверк" L-100 в 1934 году, с октября 1938 года индивидуальную торсионную подвеску начали устанавливать немцы на своем среднем танке Pz. III Ausf. E. На советских танках торсионная блокированная подвеска была опробована в 1936 году на опытном малом танке, индивидуальная - в начале 1938 года на опытном варианте среднего танка Т-28, а на серийных машинах с 1939 года (легкий танк Т-40, тяжелый КВ-1).
|
Система подрессоривания танка Т-40 состояла из четырех узлов подвески на борт с обрезиненными катками (D = 515 мм). Стержневые торсионы длиной 1745 мм были выполнены из стали 60С2. Так как торсионные валы занимают практически всю ширину корпуса, то для обеспечения возможности их установки опорные катки бортов несоосны и катки правого борта сдвинуты вперед по отношению к каткам левого. Несоосное расположение опорных катков разных бортов характерно для большинства танков с торсионной подвеской, что практически не сказывается на ее работе. Отсутствие производства амортизаторов с требуемыми характеристиками не позволило их установить на Т-40. Проблема чрезмерных продольных колебаний была решена за счет применения на крайних узлах подвески (первых и четвертых) более жестких торсионов большего диаметра, что, конечно, не решило проблему полностью, но амплитуда продольно-угловых колебаний уменьшилась. Каждый узел подвески имел резиновый ограничитель хода.
|
|
На танке ИС была применена подвеска такой же конструкции, как и на КВ - шесть узлов торсионной подвески на борт с резиновыми ограничителями хода катка без амортизаторов. В отличие от КВ-1, опорные катки которого имели внутреннюю амортизацию, опорные катки ИС были выполнены цельнометаллическими. Опорные катки левого борта смещены назад на 135 мм по отношению к каткам правого.
Жесткая подвеска ИС (c = 610 кг/см) при полном ходе катка 220 мм обеспечивает достаточную удельную потенциальную энергию λ = 380 мми период колебаний Tφ = 0.78 с. Ось балансира опирается на чугунные втулки, что увеличивает силы трения в подвеске и частично компенсирует отсутствие амортизаторов. Узлы уплотнений конструктивно не отработаны и не обеспечивают надежного предохранения от вытекания смазки из подшипников и ее загрязнения.
|
|
Система подрессоривания танка Pz.III(модификаций Е и более поздних) конструктивно аналогична подвеске танка ИС. В отличие от последнего, на первых и шестых узлах подвески используются телескопические гидравлические амортизаторы одностороннего действия. Кроме того, подвеска Pz. III имеет следующие особенности: 1) неподвижный конец торсиона закреплен в специальном вкладыше, вставленном в кронштейн, это дает некоторую экономию высокосортной стали и облегчает замену вкладыша; 2) балансир разгружается от боковых усилий направляющим устройством; 3) внешней опорой оси балансира служит двухрядный игольчатый подшипник; 4) уплотнение подшипников опорных катков и балансира комбинированное. Опорные катки (D = 520 мм) с наружной амортизацией.
Мягкая подвеска (c = 230 кг/см) при полном ходе катка почти 250 мм и динамическом до 200 мм обеспечивается применением длинных торсионов диаметром 50 мм. Благодаря мягкой подвеске Pz. III обладал хорошей плавностью хода и сравнительно высокими динамическими свойствами. Качественное уплотнение осей балансира и опорного катка надежно защищало их подшипники.
Среди немецких танков второй мировой войны подвеску Pz. III можно считать наиболее удачной, она эффективна, проста в изготовлении и обслуживании, занимает сравнительно небольшой объем внутри корпуса и имеет малую массу и высокую живучесть. К счастью для нас немецкие конструкторы увлеклись ненадежными и трудоемкими в производстве подвесками с шахматным расположением катков и немецкие танкисты часто не имели возможности добраться до поля боя из-за трудноустранимых поломок ходовой части. Всю вторую половину Великой Отечественной войны на полях сражений господствовали советские танки.
 |
 |
 |
| Введение |
| Первые танки |
| Довоенные танки |
| Вторая мировая |
| 1945...2009 |
 |
 |
 |
 |
© 1999-2022, V.Chobitok