СИСТЕМА ПОДРЕССОРИВАНИЯ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к ходовой части гусеничных машин, состоящей из гусеничного движителя, содержащего ведущие и направляющие колеса, гусеницы, опорные и поддерживающие катки, и системы подрессоривания.
Известна система подрессоривания ходовой части гусеничной машины [1, стр.28; 2, стр.56], выбранная в качестве прототипа.
Система подрессоривания содержит подвески, состоящие из торсионных валов и балансиров, амортизаторы и упоры, ограничивающие углы закрутки торсионных валов.
Балансир выполнен длиной 0,51 м. Для реализации полного хода опорного катка, составляющего 0,45…0,5 м, закрепленного на таком балансире, необходимо обеспечить углы закрутки торсионного вала 50…60 градусов.
К недостаткам прототипа следует отнести практически прямолинейную характеристику подвески системы подрессоривания, обеспечивающую относительно невысокую плавность хода гусеничной машины, испытывающей при движении значительные динамические и резонансные явления.
Расчет характеристики подвески системы подрессоривания производится по известной формуле [3, стр.13]:
.
где:
Q - нагрузка на опорный каток;
0
α - установочный угол балансира;
α - текущее значение угла поворота балансира, отсчитываемое от установочного положения;
σ
L - длина балансира;
T
L - рабочая длина торсионного вала;
T
d - диаметр торсионного вала;
G - модуль упругости второго рода для торсионных сталей.
Характеристики подвески практически представляют собой прямую линию (фиг.1).
Как известно из теории подрессоривания [4, стр.452] для реализации высокой плавности хода и исключения резонансных явлений характеристику подвески стремятся сделать прогрессивной (криволинейной), т.е. с возрастанием внешнего воздействия на опорный каток по его ходу, что, как показывает опыт, не всегда удается.
Одним из способов достижения прогрессивности характеристики подвески является добавление в систему дополнительного упругого элемента, например подрессорника, при этом характеристика принимает вид ломанной прямой (фиг.2).
В таком случае в системе подрессоривания появляется дополнительный усложняющий конструкцию элемент, который необходимо разместить в значительно-ограниченном подгусеничном (между верхней и нижней ветвями гусеницы) пространстве, что является серьезным недостатком системы.
Помимо использования подрессорников из теории известно, что необходимой прогрессивностью характеристик обладают гидропневматические и гидравлические системы подрессоривания [4, стр.477]. И, действительно, при давлениях в рессорах 300 МПа характеристика подвески в зависимости от хода (f - деформации рессоры) приобретает ярко выраженную прогрессивность (участок б-с фиг.3).
Пневморессора может быть выполнена в виде отдельного узла и расположена снаружи или внутри корпуса гусеничной машины, а также может быть размещена внутри балансира.
Недостатком данных конструкций является размещение пневматической рессоры (уплотненной камеры высокого давления) в непосредственной близости или в контакте с грунтом. С учетом того, что для обеспечения надежной работы уплотнений необходимо исключить изгиб стенок пневморессоры (пневмоцилиндра), в системе подрессоривания гусеничных машин, испытывающих значительные динамические воздействия при движении, это обстоятельство является непреодолимым недостатком. Именно по этой причине конструкции существующих гидропневматических систем подрессоривания отечественных изделий разработаны для работы в диапазоне давлений 6-24 МПа. А эти давления не позволяют реализовать прогрессивность характеристики в приемлемых габаритах узла подвески. Кроме того, для поддержания и подрессоривания гусеничных машин массой 40-55 т характеристика подвески должна обеспечивать силы на опорном катке в конце его хода 100-150 кН. Для этой цели в пневматической системе подрессоривания с давлением ограниченным в конце хода 20 МПа необходимый диаметр поршня составит более ПО мм. Что для гусеничных машин с плотной компоновкой, ограниченных по колее железнодорожными габаритами является значительным недостатком.
Техническим результатом полезной модели является повышение прогрессивности характеристики подвески (фиг.4) и повышение плавности хода гусеничных машин массой 40-55 т.
4
2
Технический результат достигается тем, что в системе подрессоривания гусеничной машины, содержащей гидроамортизаторы, подвески, каждая из которых, состоящая из торсионного вала и балансира, кинематически соединена с соответствующим гидроамортизатором, упоры, ограничивающие углы закрутки торсионных валов, согласно полезной модели, для обеспечения повышенной плавности хода гусеничной машины применены подвески малой жесткости, составляющей 167…206 кН/м, в сочетании с гидроамортизаторами повышенного сопротивления, не превышающего, соответственно, на прямом и обратном ходах гидроамортизатора 55 кН и 120 кН, при этом каждый балансир выполнен с радиусом менее 0,4 м, а каждый торсионный вал имеет уровень рабочих напряжений более 147·10 кН/м и допустимый угол закрутки более 80°, а кинематическое соединение гидроамортизатора с подвеской выполнено с возможностью обеспечения передаточного отношения вертикальной скорости опорного катка гусеничного движителя гусеничной машины к скорости перемещения рычага гидроамортизатора 0,15…3,5 с увеличением в конце хода опорного катка.
Таким образом, при осуществлении полезной модели достигается повышение прогрессивности характеристики подвески системы подрессоривания и плавности хода гусеничных машин массой 40-55 т.
Полезная модель поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображены характеристики подвески прототипа; на фиг.2 изображены характеристики подвески с дополнительным упругим элементом; на фиг.3 изображена прогрессивная теоретическая характеристика гидропневматической подвески; на фиг.4 изображена прогрессивная характеристика подвески, полученная согласно полезной модели, в сравнении с характеристикой подвески танка «Леопард 2»; на фиг.5 изображен фрагмент ходовой части гусеничной машины.
Гусеничный движитель содержит ведущие (не показано) и направляющие колеса 1, гусеницы 2, опорные 3 и поддерживающие 4 катки.
Система подрессоривания содержит подвески, состоящие из торсионных валов 5, балансиров 6 длиной не более 400 мм и опорной втулки с подшипниковым узлом (не показано), гидроамортизаторы 7 и упоры (не показано), ограничивающие углы закрутки торсионных валов 5.
Балансир 6 вращается в опорной втулке на роликоподшипниках, подшипниковый узел уплотнен от внешней среды и обеспечивает надежную работу на весь срок службы гусеничной машины. На крайних подвесках балансиры 6 оснащены пальцами для их соединения с гидроамортизаторами 7 с помощью тяг 8 (помимо крайних подвесок гидроамортизаторы могут устанавливаться на вторую и предпоследнюю подвеску). В тяге размещены вращающиеся шаровые шарниры, обеспечивающие свободную кинематику при повороте балансира 6 и компенсирующие перекосы, образующиеся из-за сложности узлов. Каждый гидроамортизатор 7 представляет собой двух лопастное гидравлическое устройство поворотного типа.
Торсионный вал 5 представляет собой металлический стержень с двумя щлицевыми головками. Одна головка закрепляется во вращающемся балансире 6, а вторая в неподвижной втулке блока подвески противоположного борта. Гидроамортизатор 7 кинематически связан с балансиром 6 подвески.
Работа осуществляется следующим образом.
4
2
При повороте балансира 6 длиной менее 400 мм происходит закрутка торсионного вала 5 на угол более 80°, при этом углы обеспечиваются высоким уровнем рабочих напряжений более 147·10 кН/м. Именно это сочетание большого угла закрутки и малой длины балансира менее 400 мм обеспечивает прогрессивность характеристики подвески.
При наезде на неровность опорный каток 3 поднимается относительно корпуса гусеничной машины, балансир 6 поворачивается и через тягу 8 поворачивает рычаг 9 гидроамортизатора вверх (прямой ход). При перемещении опорного катка 3 вниз относительно корпуса гусеничной машины балансир 6 тянет тягу 8 и поворачивает рычаг 9 гидроамортизатора вниз (обратный ход). Углы поворота рычага 9 гидроамортизатора связаны с углами поворота балансира 6, для обеспечения наибольшего угла поворота рычага 9 требуется строго определенное взаимное расположение узлов. В этом положении реализуется максимальная энергоемкость гидроамортизатора. На рычаге 9 с помощью шлицев закреплена двойная лопасть, которая при повороте выталкивает жидкость через клапанное устройство из камеры высокого давления в камеру низкого. Гашение колебаний корпуса гусеничной машины происходит под действием силы сопротивления, которая возникает за счет трения жидкости при ее перетекании между камерами. Величина силы сопротивления влияет на перегрузки, возникающие на местах экипажа при движении гусеничной машины, поэтому исходя из минимального значения перегрузок, усилия сопротивления прямого хода выбраны до 55 кН на прямом ходу и до 120 кН на обратном ходу.
Демпфирующая характеристика гидроамортизатора является скоростной, то есть представляет собой зависимость усилия сопротивления от скорости на рычаге 9. Кинематика соединения рычага 9 гидроамортизатора с балансиром 6 подвески обеспечивает изменение передаточного отношения скорости опорного катка 3 закрепленного на балансире 6 к скорости на рычаге 9 гидроамортизатора от 0,15 до 3,5 с увеличением к концу хода опорного катка 3. Благодаря такому увеличению передаточного отношения, в конце хода опорного катка до 3,5, при приближении балансира 6 к жесткому упору, обеспечивается наибольшее демпфирование возмущений корпуса гидроамортизатором. Снижается вероятность «пробоев» подвесок и, как следствие, улучшается плавность хода гусеничной машины.
Источники информации:
1 Никольский М.В., Растопшин М.М. Танки «Леопард» (ФРГ). - М.: Виктория, 1998. - Обл., 48 с.
2 Спасибухов Ю. M1 «Абраме» - основной боевой танк США. Танкомастер. Специальный выпуск. - М.: Техника молодежи, 2000. - 68 с.
3. Ходовая часть гусеничных машин. Учебное пособие. Галышев В.Д., Ефимов Ю.Т., Осипов В.Н., Ролле В.Е. - Л.: ЛПИ, 1976. - 84 с.
4. Носов Н.А., Галышев В.Д., Волков Ю.П., Харченко А.П. Расчет и конструирование гусеничных машин. - Л.: Машиностроение, 1972. - 560 с.