ТРАК ГУСЕНИЦЫ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ШАРНИРОМ

Полезная модель относится к области военно-гусеничных машин (ВГМ), а конкретно к тракам гусеничных лент с последовательным резинометаллическим шарниром (РМШ), используемым на танках средней категории по массе, в частности Т-62, Т-72 и т.п.., которые до сих пор находятся на вооружении армий ряда стран и известны, например из технического описания [1].
Такие гусеницы содержат траки с оребренной плицей и проушинами, расположенными по поперечным сторонам плицы и снабженными отверстиями для сочленения траков в гусеницу. У каждого трака число проушин с одной стороны плицы выполнено четным для схватывания нечетных проушин, выполненных с другой стороны плицы, что позволяет производить сочленение соседних траков при сборке гусеницы. В отверстиях проушин запрессованы резинометаллические втулки (РМВ) с шестигранными отверстиями, через которые проходят металлические шестигранные пальцы, сочленяющие траки в гусеницу, при этом в крайних проушинах четной стороны, выполняющих роль элементов, взаимодействующих с ведущими колесами ВГМ, конструктивно можно использовать только более короткие втулки. Каждая РМВ содержит металлическую арматуру (металлическую втулку), на которой привулканизованы резиновые элементы, имеющие форму резиновых колец. После запрессовки РМВ в проушины траков между резиной и поверхностью отверстий проушин образуется натяг, обеспечивающий необходимую радиальную жесткость, а так же, удерживающий втулку как от проворачивания при работе гусениц, так и от поперечного осевого перемещения.
Резина в шарнирах таких гусениц находится в сложном напряженном состоянии, испытывая статические нормальные и касательные напряжения от натяга после запрессовки резинометаллических втулок в проушины траков [2, стр.48-52, рис.14]. В гусеничном обводе резина дополнительно испытывает эксплуатационное нагружение, напряжения в ней возрастают как от воздействия усилий предварительного натяжения, стабилизирующих гусеницу в обводе, вызывающих радиальное нагружение резины РМШ, так и тяговых нагрузок, действующих в процессе движения, вызывающих дополнительное радиальное и касательное нагружение резины РМШ. Кроме того, тяговые нагрузки вызывают изгиб трака, в плоскости плицы, усиливая напряжения от радиальных нагрузок
Тенденции в танкостроении, связанные с повышением защиты и мощности вооружения при модернизации танков, например упомянутых Т-72 приводят к дополнительному повышению их массы, тем самым исключая возможность снижения эксплуатационного нагружения. В этой связи, возможным путем сохранения работоспособности гусениц с семипроушинными траками на модернизированных танках Т-72 по критерию работоспособности резины РМШ, является снижение статических напряжений в резине и дополнительных напряжений от изгиба трака. (Следует отметить, что в гусеницах с пятипроушинными траками и последовательным РМШ, предназначенных для легких ВГМ, не известны проблемы работоспособности РМШ, в том числе при модернизации, что связано с изначально невысокими массами ВГМ, не вызывающими высокие напряжения в резине).
Из полезной модели по патенту №5163 [3] известна гусеница с последовательным РМШ, состоящая из семипроушинных траков с заходными фасками в проушинах, в которой для повышения работоспособности резины РМШ в средних проушинах (со второй по шестую) применены осесимметричные втулки с плавным понижением диаметра резиновых колец от краев к центру, вследствие которого по краям колец образуются выступы, задающие натяг втулки в отверстиях проушин трака после запрессовки РМВ. Далее величина натяга будет характеризоваться через понятие «степень запрессовки» по терминологии принятой в специальной литературе, см., например, работу [4]. В соответствии с терминологией принятой в работе [4] степень запрессовки выражается зависимостью:
где:
0
δ-толщина резинового кольца втулки до запрессовки;
δ-толщина резинового кольца в запрессованном состоянии. В средних проушинах трака по полезной модели [3] степень запрессовки осесимметричных втулок составляет 15-17%.
В крайних коротких проушинах (первой и седьмой) этого трака запрессованы резиновые кольца прямоугольной формы при степени запрессовки 40-41%. Траки такой гусеницы с комбинированным применением РМВ показали более высокую работоспособность, чем штатные, при циклическом скручивании на рабочие углы в стендовых условиях. Однако, при испытании опытных образцов траков такой гусеницы в реальных условиях эксплуатации на танке Т-72 массой до 40 т осевая фиксация пакета (всех) втулок оказалась недостаточной. Причиной этого, оказалась недостаточно высокая степень запрессовки втулок в средних проушинах. Увеличение диаметральных размеров этих втулок для повышения степени запрессовки привело к понижению работоспособности при циклическом скручивании на рабочие углы, практически снизив работоспособность до уровня штатной гусеницы. Тем самым, применение такой полезной модели, тем более для модернизированных танков семейства Т-72, оказалось неэффективным.
Из полезной модели по патенту №12097 [5] известна более поздняя модификация гусеницы Заявителя с семипроушинными траками для танков семейства Т-72, трак которой принят за прототип. Этот трак полностью содержит все признаки конструкции по источнику [1], т.е имеет оребренную плицу с проушинами, расположенными по поперечным сторонам плицы и снабженными отверстиями для сочленения траков в гусеницу. В отверстиях проушин запрессованы резинометаллические втулки (РМВ) с шестигранными отверстиями под установку металлических шестигранные пальцев при сборке траков в гусеницу. Каждая РМВ содержит металлическую арматуру (металлическую втулку), на которой привулканизованы резиновые элементы, имеющие, форму резиновых колец. В полезной модели [5] оребрение плицы выполнено таким образом, чтобы повышалась общая жесткость трака, которая, как отмечалось выше вносит свой вклад в повышение эксплуатационной нагруженности резины. Особое внимание по обеспечению жесткости уделено узлу силовой «привязки» крайних проушин четной стороны к плице, выполняющих роль элементов, взаимодействующих с ведущими колесами ВГМ, и, вследствие этого, наиболее подвергавшихся изгибу.
Таким образом, в полезной модели-прототипе была повышена работоспособность РМШ.
В отверстиях проушин траков прототипа выполняются фаски, служащие для обжатия резины и для центровки заходного конуса направляющего устройства, см., например, направляющее устройство, изображенное на фиг.2 и 3 из изобретения по авторскому свидетельству 1634559 [6]. (К материалам настоящей заявки прилагается чертеж трака 613.44.030-3В, в котором реализована полезная модель [5], иллюстрирующий особенности выполнения трака-прототипа. Чертеж используется в производстве гусениц для ВГМ).
В то же время в отверстиях проушин трака в зоне фасок резина не испытывает требуемого для эффективной работы шарнира уровня обжатия, вследствие чего полезная длина рабочей поверхности проушины и шарнира уменьшается, что является недостатком известной конструкции.
Тем самым, в рассмотренном выше траке - прототипе не полностью реализованы возможности решения проблемы повышения работоспособности РМШ для обеспечения требуемого ресурса гусеницы, что важно, в особенности, для танков прошедших модернизацию, масса которых повысилась на 12-15%. по сравнению с первоначальной.
Недостатком прототипа является недостаточная работоспособность РМШ траков в условиях возрастающего нагружения резины, в особенности, при модернизации танков.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности работы гусеницы с последовательным РМШ.
Технический результат достигаемый полезной моделью заключается в увеличении полезной длины шарнира с одновременным повышением осевой фиксации пакета рези неметаллических втулок.
Поставленная задача решается тем, что в траке гусеницы с последовательным резинометаллическим шарниром, содержащем плицу с проушинами, в отверстия которых запрессованы резинометаллические втулки, состоящие из металлических втулок и привулканизованных к ним резиновых колец, согласно полезной модели, отверстия в средних проушинах выполнены без заходных фасок с обеспечением возможности увеличения рабочей длины шарнира, а в крайних проушинах фаски выполнены только с внешних торцов, при этом степень запрессовки втулок в средних проушинах установлена на уровне 36-40%, а в крайних проушинах на уровне 40-41%.
При этом наилучший результат достигается, если все втулки трака выполнены с резиновыми кольцами прямоугольной формы в осевом сечении.
Анализ отличительных признаков полезной модели показал, что:
- выполнение отверстий в средних проушинах без заходных фасок увеличивает полезную длину шарнира, способствуя снижению нормальных напряжений в резине;
- выполнение в отверстиях крайних проушин заходных фасок с внешних торцов необходимо для обеспечения сохранения необходимого технологического уровня сборки;
- применение степени запрессовки в средних проушинах - на уровне 36-40%, а в крайних проушинах - на уровне 40-41% повышает усилие осевой фиксации пакета РМВ в проушинах трака;
- выполнение всех втулок трака с резиновыми кольцами прямоугольной формы в осевом сечении- целесообразно для обеспечения технологичности изготовления РМВ.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где показано:
- на фиг.1 - траки, сочлененные в гусеницу с последовательным РМШ;
- на фиг.2 - звено трака гусеницы с бесфасочным выполнением проушин;
- на фиг.3 - резинометаллическая втулка (в качестве примера показана РМВ, устанавливаемая в крайние проушины четырехпроушинной стороны трака);
-на фиг.4 - запрессовка РМВ в проушины звена.
0
0
Траки гусеницы с последовательным резинометаллическим шарниром представляет собой литые металлические звенья 1, с оребренной ребрами 2 плицей и проушинами 3 (3', 3").В проушинах выполнены отверстия «а» под установку резинометаллических втулок 4 (4', 4"). (Следует отметить, что звенья 1 традиционно также именуется траками, что видно например из прилагаемого чертежа 613.44.030-3В, однако далее в описании понятием «трак» будет именоваться звено 1 с запрессованными в него резинометаллическими втулками). В отверстиях «а» проушин, имеющих размер «D», запрессованы резинометаллические втулки с шестигранными отверстиями под установку металлических шестигранных пальцев 5. При сборке траков в гусеницу пальцы фиксируются гайками 6, стягивающими РМВ сочленяемых траков в единый пакет. Каждая РМВ содержит металлическую арматуру (металлическую втулку) 7 с наружным диаметром «d», на которой привулканизованы резиновые элементы, имеющие, форму прямоугольных в сечении по их продольной оси резиновых колец 8 с наружным диаметром «D», который в запрессованном состоянии резиновых колец уменьшается до размера диаметра отверстия «D» в проушине. При этом резина колец растекается, заполняя объем отверстий «а», и выполняет роль упругого элемента при циклическом кручении, связанном с работой трака в гусеничном обводе ВГМ. В отверстиях средних проушин 3 и 3' фаски не выполняются, а в отверстиях крайних проушин выполнены фаски «б» со стороны внешних торцов «в». Поскольку в отверстиях проушин звена 1 трака, см. фиг.2, фаски, которые ранее выполнялись на штатном звене (черт.613.44.030-3В), отсутствуют, вследствие этого полезная длина шарнира увеличивается, что понижает уровень нормальных напряжений в резине при нагружении шарнира эксплуатационными нагрузками.
r
2
Для обеспечения осевой фиксации пакета РМВ, резиновые кольца 8 выполнены классической формы (прямоугольной в осевом сечении), которая хорошо зарекомендовала себя например в штатных гусеницах [1]. Согласно выводам, полученным в работе [4, стр.29] для таких РМШ максимальная циклическая долговечность обеспечивается при степени запрессовки 25-35%. В то же время из-за необходимости повышения осевой фиксации, которая повышается с ростом степени запрессовки, были проведены дополнительные исследования по изучению циклической долговечности за пределами степени запрессовки свыше 35% на стенде, обеспечивающем симметричное скручивание шарнира в пределах эксплуатационных углов α=±15° с удельным давлением на резину q=120 кгс/см, характерным для средних условий эксплуатации. В результате было получено, что уменьшение циклической долговечности составляет 3-6% при использовании степени запрессовки в пределах 40-41%, т.е. не носит критического характера для работоспособности гусениц с последовательным РМШ, зато при такой степени запрессовки обеспечивается стабильно высокий уровень осевой фиксации пакета резинометаллических втулок в РМШ. В этой связи использование степени запрессовки в средних проушинах - на уровне 36-40%, а в крайних проушинах - на уровне 40-41% было признано оптимальным. Чтобы получить необходимую степень запрессовки, рассчитываемую по формуле (1), диаметр «D» у крайних втулок 4" выполняется большим, чем у средних РМВ 4 и 4'. В результате в предлагаемой конструкции трака после запрессовки РМВ в проушины траков между резиной и поверхностью отверстий проушин образуется натяг, обеспечивающий необходимую радиальную жесткость, а так же, удерживающий втулку как от проворачивания при работе гусениц, так и от поперечного осевого перемещения.
Поскольку исключение заходных фасок в звене трака обеспечивает существенное снижение напряжений в резине, а повышение степени запрессовки практически не сказывается на циклической стойкости РМШ трака, в совокупности предлагаемые конструктивные решения обеспечивают возможность применения траков в гусеницах модернизированных танков с обеспечением достаточного уровня ресурса по работоспособности.
0
При запрессовке РМВ в отверстия проушин для исключения повреждения резины колец применяется, например, направляющее устройство 9, см. фиг.4, тонкостенный поясок которого центрируется непосредственно по диаметру «D» отверстия проушины, что обеспечивает благоприятные условия сборки звеньев со втулками. Усилием запрессовки создается с помощью штанги 10.
Тем самым предлагаемый трак отвечает решению поставленной задачи с достижением указанного технического результата.
Источники информации:
1. «Объект 172 М.. Техническое описание и инструкция по эксплуатации», кн.2, М., Военное издательство МО СССР, 1975 г.,стр.274-276, рис 171;
2. Глухова Ю.В., Масленников В.Г. и др. Тематический обзор «Конструирование и технология изготовления резинометаллических шарниров», издательство ЦНИИ информации и технико-экономических исследований нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, М., 1980 г, стр.48-52;
3. Полезная модель «Гусеница с последовательным РМШ», свидетельство №5163 по заявке №96109646/20 от 13.05.1996 г., кл. В62D 55/20;
4. Глухова Ю.В., Масленников В.Г. «Исследование циклической долговечности цилиндрических резинометаллических шарниров различных типов», в журнале «Каучук и резина» 1974 г, №12, стр.27-29;
5. Полезная модель «Гусеница с последовательным РМШ», свидетельство №12097 по заявке №98118598/20 от 12.10.1998 г., кл. В62D 55/20;
6. Изобретение «Гусеничная цепь транспортного средства и способ ее сборки» по авторскому свидетельству №1634559, заявка 4672732/11 от 01.03.89 г., кл. В62D 55/20.