3. БРОНЯ ТАНКОВ

3.1. ТАНКОВАЯ БРОНЯ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НЕЙ

Броня, обеспечивающая надежную защиту боевых машин на поле боя, должна обладать весьма противоречивыми свойствами, касающимися ее механических характеристик.
Во-первых, чтобы обеспечить рикошет снаряда, имеющего достаточно высокую энергию (например, при ударе 76-мм снаряда БР-350Б с расстояния 500 м мгновенно расходуется энергия, которой бы хватило для подьема груза массой до 10 т на высоту около  20 м), броня должна иметь по возможности, наиболее высокую твердость и высокое временное сопротивление (s~0-220 кг/мм^2). Однако повышение характеристик твердости и временного сопротивления неизбежно приводит к снижению ударной вязкости и относительного удлинения (упругости). Так при обстреле твердой брони на ней неизбежно появляются трещины и даже отколы кусков с тыльной стороны листа.

Таким образом, вторым обязательным требованием к броне является ее как можно более высокая ударная вязкость и большое отностительное удлинение (упругость).
Несложно понять, что идеальной может считаться броня, в которой все эти характеристики наиболее взвешены, но этого можно достичь только для относительно узкого диапазона массы снаряда, его калибра и скорости встречи.


этому, проектируя броневую защиту танка, конструктор старается обеспечить его защищенность для какого-то самого массового средства ПТО, имея в виду, что более мелкокалиберные системы автоматически окажутся слабее, а более крупнокалиберные встречаются весьма нечасто.

Я думаю, никого не удивит заявление, что только сталь в той или иной степени отвечает требованиям к танковой броне (во всяком случае так было в рассматриваемый период).

2. СТРОЕНИЕ СТАЛИ

Опять же всем известно, что сталь — есть сплав железа с углеродом и от количества углерода в стали зависят ее свойства — твердость и вязкость. Когда сталь находится в жидком состоянии — молекулы углерода и железа тесно перемешаны между собой и не могут быть отделены друг от друга. Но если начинается охлаждение — при температуре примерно 1400-1500 град. она начинает кристаллизоваться. Атомы железа выстраиваются в определенной последовательности, образуя кристаллическую решетку. Принято считать, что структура кристалла стали имеет вид куба из 14-ти атомов. Кристаллизация начинается сразу во многих местах, образуя своеобразные "зерна" неправильной формы. между зернами располагаются примеси, выпавшие из расплава.


http://s4.uploads.ru/56iPt.jpg

Углерод, в зависимости от его количества в расплаве и условий кристаллизации, ведет себя по разному. Во-первых, его атом может занять свободное место внутри кубика и окажется растворенным в твердом железе. Такое соединение называется аустенитом.
Однако при дальнейшем остывании при температуре около 910 град кристаллы стали могут перестроиться, образовав еще меньший кубик из 9 атомов и для углерода в нем уже не остается места. Углерод выходит из раствора и образует с железом химическое соединение, называемое цементит, способный несколько (до 10% ) увеличить твердость отливки.

http://s5.uploads.ru/rgsdS.jpg

В ходе последующего охлаждения цементит не будет распределен равномерно по всей отливке, а расположится областями в некоторых зернах, в то время как другие зерна будут содержать чистый феррит (железо). Такая смесь носит название пластинчатого перлита.

http://s4.uploads.ru/8yQRi.jpg
Пластинчатый перлит

3. ТЕРМООБРАБОТКА СТАЛИ

В чистом виде такую сталь нельзя использовать для изготовления брони. Поэтому ее подвергают дополнительной термообработке.
Если сталь нагреть до температуры обратного превращения, когда углерод вновь растворится в железе, а затем быстро охладить, атомы углерода не успеют занять свои прежние места и как бы застревают в растворе, образуя пересыщенный твердый раствор мартенсит. Застрявшие атомы углерода растягивают кубики железа в призмы, чем и определяется высокая твердость такой стали.


Сталь в мартенситном состоянии становится твердой, как цементит, но не содержит его. В то же время свободное перемещение атомов друг относительно друга, определяющая вазкость соединения, становится затруднительной. Эта структура получает очень большие внутренние напряжения и сталь становится хрупкой.
Трещины могут появится в отливке как в процессе быстрого охлаждения, так и впоследствии без внешних видимых причин. Рассмотренный выше процесс называется закалкой.
Твердость и хрупкость закаленной стали растет пропорционально наличию в ней углерода.

Чтобы понизить хрупкость закаленной стали ее подвергают термическому отпуску — нагревают до температуры ниже порога превращения, после чего медленно охлаждают. При этом длина призм несколько уменьшается и при некотором снижении твердости, сталь становится более вязкой.

http://s5.uploads.ru/Z8Nc4.jpg

3.4. ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Для закалки стали требуется ее быстрое охлаждение.


с переходом к изделиям большой толщины осуществить это стало непросто. Даже полное погружение в воду приводило к тому, что быстрое охлаждение осуществлялось только на поверхности, а в глубине остывание шло медленно и после отпуска там образовывалась крупнозенистая рыхлая структура. При очень малых толщинах происходил обратный результат — необходимо было чрезвычайно точно подобрать температуру охладителя, чтобы в металле не образовывалось термических напряжений, приводящих к короблению и растрескиваню листов в процессе охлаждения. Выход был найден в применении легирующих материалов — добавки в сталь некоторых элементов, например, никеля и хрома, позволяющих значительно замедлить процесс закалки, чтобы исключить возникновение внутренних напряжений (закалка стала возможной даже на воздухе). В ряде случаев применения специально подобранных легированных сталей закалка и вовсе не требовалась, так как сразу после отливки и застывания сталь приобретала нужные свойства. Кроме того, некоторые легирующие элементы (никель, ваннадий) позволили играть вязкостью стали при постоянной твердости.

Перед войной во всех странах наиболее активно применяли броневые стали четырех классов (в нашей литературе тех лет классы обозначались литерами — А, B, C, D), содержавших 0,25-0,45% углерода, 1,3-4,5% никеля, 0,7-2% хрома, 0,4-3,5% кремния и 0,3-0,6% марганца.

http://s4.uploads.ru/WHlCg.jpg


3.5. ПРИЕМКА И ИСПЫТАНИЯ БРОНИ

Гомогенная броня наиболее широко применяется для танков. При термической обработке (например, отжиг при-650º и закалка при ~800-920º) хромоникелевая броня типа «С» имеет временное сопротивление около 150 кг/мм2, удлинение около 3% и твердость по Бринеллю около 550 (2,65-2,6 по диаметру отпечатка при диаметре шарика 10 мм и нагрузке 3000 кг). Применяются сорта брони с более высоким временным сопротивлением (до 200 кг/мм2), а также сорта с менее высокой твердостью, но более вязкие (по диаметру отпечатка до 2,8 —: 2,85, т. е. Нв=477-461).

Приемка брони производится путем обстрела листов на полигоне тем калибром оружия и с такой дистанции, на которые она рассчитывалась при выборе толщины. Так, если экспериментом и эмпирической формулой (см. ниже) установлено, что защищающая толщина брони данного класса для 20-мм пушки с дистанции 300 м составляет 30 мм, то все листы, проходящие обстрел, должны обладать не меньшей стойкостью. Стойкость; листа определяют по состоянию его тыльной поверхности. Броня считается кондиционной, если при обстреле с дистанции, соответствующей техническим условиям приемки (или при скорости встречи снаряда с броней, соответствует заданной дистанции), тыльная поверхность листа не разрушается, т. е. на ней не появляется отлетов или трещин.

При обстреле новых сортов брони, стойкость которых не проверена еще экспериментально, определяют так называемый предел тыльной стойкости для данной толщины брони.


еделом тыльной стойкости брони называется дистанция, начиная с которой (и выше) при данном калибра и начальной скорости снаряда броня защищает надежно от поражения, т. е. тыльная поверхность ее не нарушается. Предел тыльной стойкости определяется обстрелом плит по методу последовательных приближений, начиная с больших (или, наоборот, с малых) дистанций. При этом практически стрельбу ведут всегда с какой-либо одной дистанции, а понижение скорости встречи снаряда с броней, соответствующей данной дистанции, достигают уменьшением величины заряда. Проведя таким образом ряд последовательных обстрелов, находят предельную скорость, лежащую на грани пробивания плиты данной толщины, и по ней ‘определяют дистанцию, при стрельбе с которой нормальным зарядом снаряд окажет на броню такое же действие. Для определения скорости встречи снаряда с броней применяют специальные приборы.

Отредактировано Дьяк (14-10-2013 23:53:18)

mahrov.4bb.ru

Первая часть

У ранних Т-34 было множество проблем. Некоторые из них достались по наследству от колёсно-гусеничных танков, такие как неудачная конструкция траков гусеницы и громоздкая подвеска, другие являлись следствием эволюционного развития, например, неудачная форма носа корпуса и тесная башня. Многие из них за годы серийного производства удалось как минимум сгладить, если не полностью решить. Но есть у Т-34 одна патология развития, которая присуща всем без исключения танкам (как ранним, так и поздним) и которую так и не смогли полностью исправить. Патология эта, к сожалению, была весьма серьёзной и значительной. Речь идёт об ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО паршивой работе сцепления и вытекающей отсюда МЕРЗЕЙШЕЙ управляемости танком.


Понять суть проблемы могут даже те, кто просто хорошо знает автомобильную матчасть, долго и подробно расписывать для них ничего не нужно. Но так как статью читают самые разные люди самых разных областей, имеет смысл сделать развёрнутое объяснение, так сказать, для простых смертных.

Ни в автомобилях, ни в танках с механическими трансмиссиями двигатель не соединяют с коробкой передач напрямую. Если это сделать, то вал двигателя при любой включённой передаче будет жёстко механически связан с ведущими колёсами. Предположим, мехвод выпьет самогона и на танке въедет со всей дури в бетонный ДОТ. Сам ДОТ, конечно, не шелохнётся, зато танк резко остановится. Это значит, что гусеницы и ведущие колёса в мгновение перестанут вращаться, с ними замрут и валы в коробке передач. Но ведь двигатель-то будет пытаться их вращать. Поэтому в момент столкновения двигатель и трансмиссия испытают чудовищные нагрузки и неизбежно сломаются в ту же секунду. Похожая ситуация происходит при движении по лютым говнам, когда сопротивление движению огромно и гусеницы еле вращаются. Так что и двигатель, и трансмиссию нужно предохранять от перегрузок и поломки.


Другая проблема связана с переключением передач. Если двигатель жёстко связан с коробкой передач, то он постоянно вращает её валы и шестерни, поэтому переключать передачи очень трудно. Перед переключением передачи двигатель нужно как бы отсоединять от коробки передач, а после переключения присоединять. Кроме того, такое отключение позволяет делать кратковременные остановки без включения нейтральной передачи, что тоже весьма удобно.

Для решения вышеуказанных проблем двигатель соединяется с коробкой передач не напрямую, а через главный фрикцион, который автомобилисты обычно называют сцеплением. Если абстрагироваться от малозначительных деталей, то устроен он очень просто. Ведущий вал — это вал, который идёт от двигателя к сцеплению. Ведомый вал — это вал от сцепления к коробке передач. На ведомом валу нарезаны шлицы. По этим шлицам скользят металлические диски. То есть на ведомом валу находятся металлические диски, которые вращаются вместе с ним, но могут сдвигаться влево-вправо по шлицам. Между дисками есть какое-то пространство.

На ведущем валу закреплён металлический цилиндр, внутри которого нарезаны шлицы. По этим шлицам скользят металлические диски, которые вращаются с ведущим валом как одно целое. Ведомые и ведущие диски чередуются между собой. Получается такая штука:

 

Главный фрикцион танка

Когда фрикцион выключен, то между дисками есть свободное пространство.

игатель вращает ведущий вал и связанные с ним ведущие диски, которые вращаются вхолостую. На схеме выше показано выключенное состояние, двигатель с коробкой передач не связан. Если мы при помощи пружин сожмём пакет дисков, то они сместятся по шлифам и вплотную притрутся друг к другу. Благодаря силе трения весь пакет дисков будет вращаться как одно целое, а вместе с ведущим валом начнёт вращаться и ведомый. Двигатель сцепился с коробкой передач и танк начал движение. 

Главный фрикцион танка

Почему имеет смысл связывать двигатель с коробкой передач именно при помощи пакета дисков и трения в них? Всё просто. Главный фрикцион рассчитывается таким образом, что при движении пробуксовок между дисками нет и валы вращаются как одно целое. Если же танк впилится со всей дури в какой-нибудь ДОТ, то диски начнут пробуксовывать, предохраняя двигатель и трансмиссию от поломки. Конечно, металл в дисках будет интенсивно изнашиваться, да и двигатель почти сразу заглохнет, но поломки не будет, а это главное. Кроме того, во время включения фрикциона скорости вращения дисков уравниваются хоть и очень быстро, но не сразу, а постепенно, что обеспечивает плавный разгон с места и разгружает двигатель.


При разработке сцеплений для танков инженеры сталкиваются с определёнными трудностями. Тот же Т-34 намного тяжелее обычных легковых автомобилей, да и двигатель у него в несколько раз мощнее. Сцепление должно выдерживать все нагрузки и не пробуксовывать при езде по хорошим дорогам. Для того, чтобы передавать через главный фрикцион большую мощность, нужно обеспечить в нём значительную силу трения. Это можно сделать разными способами.

Главный фрикцион танка
Компоновка трансмиссии в Т-34

Сильнее сжимать диски пружинами имеет смысл только до некоторого предела, так как если сила сжатия будет чрезмерной, то мехвод не сможет выключить сцепление, ему физически не хватит сил (конечно, если речь идёт о простых механических тягах с пружинами, как на Т-34). Можно повысить силу трения при помощи фрикционных накладок: на металлические диски крепятся специальные накладки, которые обеспечивают при прочих равных большую силу трения, чем металл по металлу. Наконец, есть третий путь: просто увеличить число дисков.

В СССР в предвоенные (и уж тем более военные) годы фрикционные накладки для сцеплений были в дефиците, поэтому ещё при разработке А-20 и А-32 была поставлена задача сделать танк нечувствительным к дефицитным материалам. Для того, чтобы при отсутствии фрикционных накладок обеспечить необходимую силу трения инженеры разработали главный фрикцион аж с 16 дисками. Для сравнения, у главного фрикциона Pz.V Panther было всего лишь три ведомых диска, а необходимая сила трения достигалась за счёт фрикционных накладок.

Главный фрикцион танка
Главный фрикцион Т-34

Если ещё на А-20 и А-32 нужно было усилить главный фрикцион, то на более тяжёлом А-34 это было архинеобходимо. Инженеры спроектировали новый главный фрикцион, который, в принципе, работал, но что это была за конструкция… 22 стальных диска сжимались шестнадцатью цилиндрическими пружинами усилием 496 кгс. Да, обошлись без фрикционных накладок, но какой ценой!

При включении фрикциона пружины давили на крайний диск, который называется нажимным. По инструкции ход нажимного диска по шлицам составлял 6-7 мм. Возьмём для круглого счёта усреднённое число 6,6. Для выключения главного фрикциона нам нужно, чтобы между каждой парой дисков возник зазор. Так как пар трения у нас 22, то зазор между каждой парой дисков должен быть 6,6/22 = 0,3 мм. То есть в выключенном сцеплении между дисками должен возникнуть ОЧЕНЬ небольшой зазор в треть миллиметра.

Но это идеализированный пример. В реальности же детали не изготавливаются идеально точно с идеальным качеством, приводы отрегулированы не идеально, а мехвод не сверхчеловек. Танк движется в сложных условиях, механизмы испытывают большие нагрузки, а трансмиссия передаёт большой крутящий момент. На практике получается, что диски не идеально отходят друг от друга по зазору и неизбежно перекосятся. А если произойдёт перекос и два соседних диска притрутся краем, то из-за трения возникнет локальный нагрев, стирание металла и коробление диска. Каждое такое коробление портит и без того посредственную работу главного фрикциона.

Отвратительная работа такого важного узла, как главный фрикцион, ведёт к существенным проблемам. Во-первых, ненадёжная работа самого сцепления, требовательность к умению мехвода и к точности регулировки. Во-вторых, неполное расцепление чрезвычайно затрудняет переключение передач, особенно если учесть, что на Т-34 ставилась архаичная коробка передач с подвижными шестернями, которая даже с отлично работающим сцеплением будет требовать для переключения передач больше усилий, чем коробки передач с постоянным зацеплением шестерён (как на КВ-1С, Pz.IV или Centurion). В-третьих, неполное расцепление при попытке переключить передачу приводит к повышенному износу зубьев шестерён.

Совершенно неудовлетворительная работа главного фрикциона была выявлена ещё в ходе знаменитого пробега двух опытных танков А-34. Перед Белгородом у танка №1 сломался главный фрикцион, из-за этого началось отставания по графику. Вскоре на подступах к Курску отремонтированный фрикцион снова сломался, пришлось полностью менять весь пакет дисков. Через двое суток сломался главный фрикцион танка №2, заменили 14 дисков. Ещё через сутки у танка №1 опять заменили комплект дисков главного фрикциона. Наконец, по прибытию в Москву на танке №2 снова заменили пакет дисков главного фрикциона.

В отчёте по удобству обслуживания написано:

Регулировка главного фрикциона производилась при замене дисков, вследствие их коробления. При надёжной работе дисков, главный фрикцион в эксплоатации не требует регулировки

Из документа "Перечень конструктивных изменений и доработок, подлежащих внесению в конструкцию танка Т-34 в результате войсковых и полигонных испытаний":

IV. Главный фрикцион
Главный фрикцион в работе не надёжен, по причине коробления дисков.
Обеспечить надёжную работу главного фрикциона в тяжёлых дорожных условиях (на длительную передачу максимального крутящего момента) без пробуксовки и коробления дисков.

Удивителен ответ А. А. Морозова:

По разделу IV.
Работа главного фрикциона за весь период испытаний машины не показала плохой работы всех деталей фрикциона. Ни одна деталь не вышла из строя. В работе наблюдалось только коробление дисков, причины которого установить не удалось

По документам и по описанию возникших в результате пробега Харьков-Москва неисправностей ясно, что Морозов ну очень извернулся, тщательно подбирая слова. Формально он почти прав (кроме “Ни одна деталь не вышла из строя”, это замалчивание причины первой же поломки главного фрикциона в ходе пробега), но мехводам от этого будет не легче.

В предвоенное время проблемы с надёжностью главного фрикциона так и не были устранены. Да и как это вообще было возможно сделать? Фрикционные накладки, как и следовало ожидать, с неба дождём не упали. Можно было, конечно, совершенно переделать сцепление путём утолщения дисков и увеличения зазора между ними, но для этого нужно увеличить расстояние между двигателем и коробкой передач, что в свою очередь означает переделку кормовой части корпуса и изготовление новых комплектов бронелистов, а это совершенно немыслимо. Наконец, можно было сократить число дисков увеличив их диаметр, но в этом случае пришлось бы уменьшать площадь лопастей вентилятора, который крепился на главном фрикционе, а это ухудшит охлаждение.

Работу трансмиссии пытались улучшить как только возможно: срезали края зубьев шестерней, подбирали марки стали для дисков, точнее нарезали шлицы на валах, но такими полумерами принципиальный недостаток конструкции можно было в лучшем случае сгладить. Т-34 пустили в серийное производство с такой серьёзной проблемой не от хорошей жизни: новые танки требовались срочно и в больших количествах. Видимо, посчитали, что как временная мера Т-34 вполне сойдёт, тем более, что ему на замену готовили А-43, а затем Т-34М с торсионной подвеской и переделанной трансмиссией.

Когда началась война, то стало ясно: производство улучшенных Т-34М не состоится, нужно срочно выпускать то, что есть. В военное время дефицит никуда не делся, а только усилился. Надо ли говорить, что качество выпуска ощутимо снизилось, ударив по самым слабым узлам танков. Как говорится, где тонко, там и рвётся. В случае с Т-34 одним из самых проблемных узлов был главный фрикцион. Снижение качества и невозможность его переделки привели к тому, что управляемость Т-34 военного времени не выдерживала никакой критики: мехводы жаловались на чрезмерно тугой ход педали сцепления, передачи включались в лучшем случае с десятиэтажным матом. Иногда во время движения физической силы водителей попросту не хватало для переключения передач!

Поэтому нередко в начале движения мехвод включал вторую передачу и изменял скорость танка исключительно педалью газа, насилуя двигатель и сокращая и без того невысокий моторесурс. Такой подход вёл к увеличенному расходу топлива и снижению средней скорости движения танка. Увы, ранние Т-34 военного времени можно назвать скоростными танками с большой натяжкой.

Как обычно поступают с главный фрикционом, если он плохо работает? Его просто берут и меняют на новый главный фрикцион улучшенной конструкции. Именно так было в случае с КВ-1С. Но случай Т-34 уникален: так как главный фрикцион улучшить возможности не было, для обеспечения вменяемой управляемости заменили… коробку передач! В чём тут дело, помогло ли это и если помогло, то чем?

Главный фрикцион танка
Чертёж коробки передач Т-34 с подвижными шестернями

Как уже говорилось выше, у Т-34 была примитивная архаичная коробка передач с четырьмя передачами вперёд и одной назад. На валах были нарезаны шлицы, по которым скользили подвижные шестерни подобно тому, как в главном фрикционе по шлицам скользили диски. Для включения передачи мехвод при помощи механических тяг сдвигал нужную шестерню по шлицам, оная шестерня входила в зацепление с парной шестерней и включённая пара давала нужную передачу. Данная схема хороша только простотой изготовления, по остальным пунктам одни недостатки. В момент зацепления шестерни вращаются с разной скоростью, поэтому их зубья с силой сталкиваются и их окружные скорости вращения уравниваются. Удары зубьев сокращают срок работы шестерней, под большими нагрузками они чуть ли не скрашиваются. Другой недостаток заключается в том, что для включения передач требуется значительное усилие. Собственно, эти проблемы и расцвели на КВ-1, сказались они и на Т-34, но не просто сказались, а приумножились из-за отвратительной работы сцепления.

На замену архаичной четырёхскоростной коробке передач была разработана новая пятискоростная КПП с постоянным зацеплением шестерён. Теперь пары шестерней были постоянно сцеплены между собой и проблема удара зубьев при включении ушла в прошлое. Передачи включались не сдвигом шестерней, а подвижными зубчатыми муфтами, причём в момент включения нагрузка шла на все зубья муфты, а не на одну пару зубьев шестерней, что увеличивало надёжность и срок службы. Добавление пятой передачи позволило более  рационально подобрать передаточные числа и увеличить тем самым средние скорости движения танка. Но самое главное — значительно облегчилось включение передач даже с учётом неудачного главного фрикциона.

Продолжение следует…

vk.com

Главный фрикцион (см. рис. 62). Главный фрикцион двухдисковый, сухого трения, предназначен для кратковременного отключения двигателя от коробки передач, для плавного трогания машины с места и предохранения агрегатов силовой передачи и двигателя от перегрузок при резком изменении нагрузок на ведущих колесах.

Главный фрикцион размещается в общем картере с коробкой передач и отделен от нее внутренней перегородкой.

Главный фрикцион состоит из ведущих и ведомых частей и механизма выключения.

Ведущие части жестко связаны с коленчатым валом двигателя. К ним относятся опорный диск 19, ведущий барабан 17 с внутренними зубьями и кожух 14, крепящийся вместе с опорным диском болтами 18 к маховику

двигателя. В зацепление с зубьями ведущего барабана входят зубья ведущего диска 20 и нажимного диска 22. В кожухе 14 закреплены девять стаканов 24, в которых размещены по две концентрических спиральных нажимных пружины 16.

К ведомым частям относятся два стальных ведомых диска 21 с внутренними зубьями с прикрепленными к ним с обеих сторон дисками трения, изготовленными из специальной фрикционной массы КФ-2 ГОСТ 1786-57, и ведомый барабан 23, на зубьях которого сидят ведомые диски.

Ведомый барабан связан шлицами с полым валом 7, изготовленным заодно с ведущей конической шестерней коробки передач.

Механизм выключения состоит из бустера 9 с поршнем 10, корпуса 13 с радиально-упорным подшипником 12, трех оттяжных пружин 5 трех двуплечих рычагов 1, закрепленных на осях в кожухе 14.

Главный фрикцион танка

Рис. 62. Главный фрикцион:

1 — двуплечий рычаг; 2 — вилка; 3 — регулировочная гайка; 4 — стопорная планка; 5 — оттяжная пружина; 6 — пробка отверстия для смазки; 7 — ведущий вал коробки передач; 8 — самоподжимная манжета; 9 — бустер главного фрикциона; 10 — поршень бустера; 11 — корпус уплотнения; 12 — подшипник; 13 — корпус подшипника механизма выключения; 14 — кожух главного фрикциона; 15 — картер коробки передач;16 — нажимные пружины; 17 — ведущий барабан; 18 — болт; 19 — опорный диск; 20 — ведущий диск трения; 21 — ведомый диск трения; 22 — нажимной диск; 23 — ведомый барабан; 24 — стакан пружин; 25 — ведущий валик масляного насоса; 26 — кольцо-ограничитель хода поршня; 27 и 29 — резиновые кольца; 28 — кожух; 30 — болт крепления стопорной планки; 31 — крышка корпуса подшипника; а — полость.

Назначение, общее устройство планетарных механизмов поворота с остановочными тормозами, коробки передач, стояночного тормоза и бортовой передачи БМП-2

Назначение планетарных механизмов поворота — передача крутящего момента от коробки передач к бортовым передачам, осуществление поворота и кратковременное увеличение тягового усилия на ведущих колесах без переключения передач (включение замедленной передачи).

Механизмы поворота — планетарные, двухступенчатые. На машине установлены два планетарных механизма поворота с остановочными тормозами одинаковых по конструкции. Они подсоединены к коробке передач с двух сторон картера.

Назначение остановочных тормозов — остановка, торможение машины, осуществление крутого поворота и удержание машины в остановленном состоянии.

Остановочные тормоза — ленточные, плавающие.

Устройство планетарных механизмов поворота. Каждый механизм поворота состоит из однорядного планетарного редуктора, блокировочного фрикциона и дискового тормоза ПМП.

Планетарный редуктор состоит из эпициклической шестерни 19 (см. рис. 62), установленной на грузовом валу КП, водила 34 с тремя сателлитами 8 на осях, солнечной шестерни 35, которая жестко соединена с наружным барабаном 21 блокировочного фрикциона, а также деталей крепления планетарного редуктора.

Блокировочный фрикцион соединяет (блокирует) эпициклическую шестерню 19 с солнечной шестерней 35, обеспечивая прямую передачу крутящего момента от грузового вала КП к бортовой передаче, и разъединяет солнечную и эпициклическую шестерни для получения замедленной передачи.

Блокировочный фрикцион состоит из четырех ведущих дисков 18 с металлокерамическими поверхностями трения, трех ведомых дисков 17, наружного барабана 21, нажимного диска 7, нажимных пружин 20, опорного диска и внутреннего барабана (эпициклической шестерни 19). Блокировочный фрикцион — постоянно замкнутый.

Тормоз ПМП служит для остановки солнечной шестерни 35 для получения замедленной передачи в планетарном механизме поворота. Он состоит из дискового тормоза 24 (трех стальных дисков и четырех дисков с металлокерамическими поверхностями трения), наружного барабана 23, внутреннего барабана, который представляет одно целое с наружным барабаном 21 блокировочного фрикциона, нажимного диска 27, опорного диска 5, пружин 25, поршня 28. Тормоз ПМП — постоянно разомкнутый.

Остановочный тормоз состоит из тормозной ленты, составленной из двух половин, к внутренней поверхности которых приклепаны армированные фрикционные накладки, оттяжных пружин, которые крепятся к кронштейнам и к тормозной ленте, двух гидроцилиндров, пружин, регулировочной гайки, рычага, упора и тормозного барабана.

Устройство привода управления планетарными механизмами поворота. Привод управления поворотом машины предназначен для осуществления поворота машины. Он состоит из руля, расположенного в рулевой колонке, валика, рычагов, тяг, золотников и левого и правого поворота.

На валике жестко закреплен подвижной упор, а к трубе рулевой колонки приварена планка, на которой имеются регулируемые ограничители. Подвижной упор и ограничители исключают возможность ударов золотников о корпус золотниковой коробки при отклонении руля до упора.

На валике запрессованы два штифта, которые входят в пазы, имеющиеся на ступицах рычагов. При отклонении руля один штифт упирается в край паза и перемещает рычаг, а второй штифт в это время передвигается по пазу другого рычага, который удерживается пружиной и не поворачивается.

Привод замедленной передачи предназначен для одновременного выключения блокировочных фрикционов и включения тормозов обоих ПМП при прямолинейном движении, что обеспечивает увеличение крутящего момента в 1,44 раза и соответственное уменьшение скорости на каждой передаче.

Привод управления планетарными механизмами может находиться в исходном положении, в положении включенной замедленной передачи и в положениях, соответствующих повороту.

Работа планетарных механизмов поворота и привода управления. В исходном положении руль находится в горизонтальном положении, рычаг замедленной передачи в верхнем положении, рычаги золотниковой коробки пружинами оттянуты в заднее крайнее положение, блокировочные фрикционы включены, а тормоза ПМП выключены. При этом солнечные шестерни ПМП сблокированы с эпициклами, они представляют собой одно целое.

При включенной передачеводила ПМП вращаются с той же скоростью, что и грузовой вал коробки передач. Машина движется со скоростью, определяемой передачей, включенной в КП.

При перемещении рычага вниз через валик, тяги и рычаги перемещаются золотники золотниковой коробки и открывают каналы подвода масла к бустерам блокировочных фрикционов и тормозов ПМП. Под давлением масла блокировочные фрикционы выключаются, а тормоза ПМП включаются.

При включенной передаче вращение от грузового вала КП передается через сателлиты, которые, обкатываясь вокруг солнечных шестерен, вращают водила. Машина движется прямолинейно со скоростью в 1,44 раза меньше скорости, определяемой передачей, включенной в КП.

Поворот машины производится поворотом руля влево или вправо. Изменение радиуса поворота машины происходит плавно, чем больше угол поворота руля от исходного положения, тем с меньшим радиусом будет производиться поворот машины.

При повороте руля на небольшой угол влево через валик поворачивается рычаг, который через тягу поворачивает рычаг золотниковой коробки.

Главный фрикцион танка

Рис. 63. Планетарный механизм поворота:

1 — наружная уплотнительная манжета; 2 — бронзовая втулка (подшипник); 3 — опорный палец; 4, 11 — прокладки; 5 — опорный диск; 6 — опора бустера; 7 — нажимной диск блокировочного фрикциона; 8 — сателлит; 3 — игольчатый подшипник; 10 — ось сателлита; 12 — игольчатый подшипник водила; 13 — грузовой вал коробки передач; 14 — шпилька крепления картера; 15 — гайка: 16 — проставка; 17 — ведомый диск блокировочного фрикциона; 18 — ведущий диск; 19 — эпициклическая шестерня планетарного ряда (внутренний барабан); 20 — пружина блокировочного фрикциона; 21 — наружный барабан; 22 — болты крепления барабана к проставке; 23 — барабан; 24 — дисковый тормоз; 25 — оттяжная пружина тормоза; 26 — тормозной барабан; 27 — нажимной диск тормоза; 28 — поршень; 29 — уплотнительные кольца; 30 — шарикоподшипник; 31 — манжета; 32 — зубчатая муфта; 33 — пробка водила; 34 — водило планетарного ряда; 35 — солнечная шестерня; 36 — внутренняя уплотнительная манжета поршня.

При повороте рычага золотник перемещается и открывает канал подвода масла к бустеру блокировочного фрикциона левого ПМП.

Масло под воздействием постепенно увеличивающегося давления за счет скоса на золотнике начинает перемещать нажимной диск. Сила сжатия дисков уменьшается, диски пробуксовывают. По мере уменьшения силы сжатия величина крутящего момента, передаваемого к ведомым дискам блокировочного фрикциона левого ПМП, а, следовательно и к левому ведущему колесу, уменьшается, левая гусеница начинает отставать и машина с большим радиусом поворачивается влево.

При повороте руля на больший угол золотник, перемещаясь, открывает канал подвода масла к бустеру тормоза левого ПМП, при этом канал подвода масла к бустеру блокировочного фрикциона остается открытым. Поршень 28 вместе с нажимным диском начинает перемещаться и сжимает диски трения тормоза ПМП.

Зазор между дисками трения постепенно уменьшается, диски начинают пробуксовывать, величина крутящего момента, передаваемого к водилу планетарного ряда, увеличивается, и левая гусеница будет все больше отставать от правой гусеницы, радиус поворота машины будет постепенно уменьшаться.

При полностью включенном тормозе и блокировочном фрикционе левого ПМП вращение передается через сателлиты, которые, обкатываясь вокруг заторможенной солнечной шестерни, вращают водило левого ПМП со скоростью в 1,44 раза меньше скорости вращения водила правого ПМП, машина будет поворачиваться с фиксированным радиусом поворота.

При повороте руля до упора золотник, перемещаясь, вначале открывает канал слива масла из бустера тормоза ПМП, при этом масло сливается в картер коробки передач, а поршень тормоза возвращается в исходное положение, освобождая диски трения. Блокировочный фрикцион остается выключенным. Затем золотник открывает канал подвода масла к гидроцилиндру левого остановочного тормоза.

Масло под давлением поступает в полость, поршень перемещается и своим штоком нажимает на ролик рычага стояночного тормоза. Рычаг поворачивается вокруг оси и затягивает тормозную ленту. Левая гусеница затормаживается, машина поворачивается на месте в левую сторону.

При установке руля в исходное положение золотник перемещается в первоначальное положение и открывает канал слива из бустера блокировочного фрикциона, при этом масло сливается в картер КП, а блокировочный фрикцион под действием пружин включается. При включенной передаче машина будет двигаться со скоростью, определяемой передачей, включенной в КП.

Привод управления остановочными тормозами. Привод управления остановочными тормозами состоит из педали, расположенной на педальном мостике и удерживаемой в исходном положении пружиной, рычага на педальном мостике, рычагов и на переходном мостике, тяги, золотникаостановочных тормозов, расположенного в золотниковой коробке, гидроцилиндров. Гидроцилиндры одинаковы по устройству и состоят из корпуса, поршня, штока и штуцеров.

Работа остановочных тормозов и привода управления. Для торможения машины остановочными тормозами необходимо нажать на педаль, при этом поворачивается труба, жестко соединенная с педалью, и рычаг.

Рычаг, поворачиваясь, через тягу перемещает золотник остановочных тормозов. Золотник, перемещаясь, открывает канал подвода масла к гидроцилиндрам. Масло под давлением поступает в полость гидроцилиндров, перемещая поршни и затягивая тормозные ленты. Давление в гидроцилиндрах нарастает плавно в зависимости от степени нажатия на педаль благодаря наличию следящего устройства.

При отсутствии необходимого давления масла в системе гидроуправления ленты остановочных тормозов затягиваются с помощью сжатого воздуха, поступающего из пневмосистемы машины: при нажатии на педаль остановочных тормозов рычаг мостика воздействует на конечный выключатель и замыкает его контакт. Напряжение через сигнализатор давления, контакт которого замыкается автоматически при падении давления в системе гидроуправления ниже 0,25 МПа (2,6 кгс/см2), и конечный выключатель подается к электропневмоклапану пневмосистемы, который открывается, и сжатый воздух по трубопроводам через штуцер поступает в полость гидроцилиндра. Поршень перемещается и нажимает на ролик рычага стояночного тормоза, ленты остановочных тормозов затягиваются.

studopedia.ru

Силовая передача (трансмиссия) танка состоит из агрегатов, предназначенных для передачи усилия от коленчатого вала двигателя на ведущие колеса, для изменения его в зависимости от условий движения и для поворота танка.

По способу передачи усилия силовые передачи в основном разделяются на механические и гидромеханические.

Благодаря своей простоте наибольшее распространение получили механические силовые передачи.

Механические силовые передачи могут быть простыми и планетарными. В простых силовых передачах оси всех зубчатых колес неподвижны; в планетарных— оси некоторых колес могут вращаться относительно других осей. Простая механическая силовая передача обычно состоит из следующих агрегатов: главного фрикциона, коробки передач, механизмов поворота и бортовых передач.

Коробки передач в значительной мере характеризуют силовую передачу. В механических силовых передачах коробки могут быть простыми и планетарными. Планетарные коробки более надежны в работе, так как обеспечивают более быстрое и безударное переключение передач (за счет буксования фрикционного элемента — тормоза или фрикциона), но они сложнее по устройству, чем простые.

Наличие в механической силовой передаче коробки передач, имеющей различное, но определенное для коробки данной конструкции число пар зацепления шестерен, позволяет передавать усилия на ведущие колеса определенными ступенями, не всегда рациональными для различных условий движения. Это недостаток механических силовых передач.

Гидромеханическая силовая передача состоит из гидротрансформатора, коробки передач с двумя — тремя ступенями механизмов поворота и бортовых передач. Гидротрансформатор обеспечивает автоматическое изменение усилия, передаваемого на ведущие колеса, в зависимости от условий движения. В этом основное преимущество гидромеханической силовой передачи перед механической.

На некоторых иностранных танках силовая передача, за исключением бортовых передач, представляет собой единый агрегат.

Все основные механизмы поворота разделяются на две группы: на механизмы поворота, которые сообщают забегающей гусенице танка скорость, равную скорости его прямолинейного движения, и на механизмы поворота, сообщающие забегающей гусенице скорость, большую скорости прямолинейного движения танка. К первой группе относятся бортовые фрикционы и планетарные механизмы поворота, ко второй — дифференциальные механизмы поворота.

Бортовые фрикционы более просты по устройству, но имеют присущие им недостатки (для управления требуют применения больших усилий, велики затраты мощности двигателя на трение в тормозе при повороте) и поэтому используются на легких и реже на средних танках. Планетарные механизмы более сложны по устройству, но обеспечивают более полное использование мощности двигателя для поворота и поэтому способствуют повышению средней скорости движения танка. Управление танком с этими механизмами легче, поэтому они применяются на тяжелых и многих средних танках.

При дифференциальном механизме поворота (простой, двойной и сложный дифференциалы) поворот танка происходит быстрее, поэтому и мощность, потребная на поворот, увеличивается.

В современном танкостроении наибольшее распространение получили ленточные тормоза, в которых тормозным элементом является тормозная лента, охватывающая тормозной барабан.

Бортовыми передачами называются агрегаты силовой передачи — редукторы, устанавливаемые по бортам танка непосредственно перед ведущими колесами. Бортовые передачи бывают простые, состоящие из одного или двух рядов зубчатых зацеплений, планетарные и комбинированные.

Управление главным фрикционом, коробкой передач, механизмами поворота и тормозами осуществляется при помощи приводов управления непосредственного действия, при которых вся работа по управлению совершается механиком-водителем, или сервоприводами, при которых вся работа или часть ее совершается сервомеханизмами (усилителями), имеющими свой источник энергии.

Познакомимся с устройством простой механической передачи танка Т-34.

Главный фрикцион этой передачи предназначается для отключения двигателя от коробки передач при переключении передач и при торможении, для постепенной передачи нагрузки на двигатель при трогании с места и для предохранения деталей трансмиссии и двигателя от поломок при резком изменении числа оборотов коленчатого вала или скорости движения танка. Главный фрикцион устанавливается на носке коленчатого вала. На маховике главного фрикциона установлены вентилятор системы охлаждения и зубчатый венец для провертывания коленчатого вала стартером.

Главный фрикцион состоит из ведущих частей, ведомых частей и механизма выключения.

Ведущие части постоянно соединены с коленчатым валом. К ним относятся маховик (ведущий барабан), ведущие диски трения, нажимной диск, отжимной диск с пальцами и пружины.

Ведомые части главного фрикциона постоянно соединены с ведущим валом коробки передач. К ним относятся ведомый барабан и ведомые диски трения.

Ведомые диски от ведущих отключаются с помощью механизма выключения. К механизму выключения относятся неподвижная чашка, три шарика с сепаратором и подвижная чашка.

Управляется главный фрикцион педалью, соединенной с помощью тяг и рычагов с рычагом подвижной чашки механизма выключения.

Работу главного фрикциона легко понять, рассмотрев схему его устройства. При включенном фрикционе ведомый диск пружинами зажат между маховиком и нажимным диском, вследствие чего все вращается как одно целое, передавая усилие от двигателя к коробке передач. При нажатии механиком-водителем на педаль главного фрикциона чашка поворачивается на некоторый угол. При этом шарики, перемещаясь по канавкам переменной глубины, передвигают подвижную чашку и отжимной диск вправо в осевом направлении. Отжимной диск, сжимая пружины, упирающиеся в маховик, отводит в ту же сторону нажимной диск, освобождая ведомый диск (в действительности освобождая пакет ведомых дисков), и фрикцион выключается. Сервопружина уменьшает усилие, затрачиваемое на выключение фрикциона. Усилие от двигателя к коробке передач не передается.

Коробка передач предназначается: для изменения тягового усилия на ведущих колесах и изменения скорости движения танка при постоянном числе оборотов коленчатого вала двигателя; для осуществления заднего хода танка; для отключения на длительное время двигателя от остальных агрегатов трансмиссии (при запуске двигателя и при работе его на месте).

Коробки передач танков Т-34 простые. Они бывают двух типов: со скользящими шестернями и с постоянным зацеплением шестерен. Пятиступенчатая коробка передач (пять передач для движения вперед и одна для движения назад) с постоянным зацеплением шестерен и  четырехступенчатая коробка передач (четыре передачи для движения вперед и одна для движения назад) со скользящими шестернями.

Коробка передач состоит из картера, ведущего вала в сборе (с находящимися на нем ведущей конической шестерней, подшипниками и зубчаткой соединительной муфты), промежуточного вала в сборе (с ведомой конической шестерней, ведущими шестернями, подшипниками и зубчатыми муфтами), главного вала в сборе (с ведомыми шестернями и подшипниками), каретки (блока) шестерен заднего хода и механизма переключения.

Картер состоит из двух половин — верхней и нижней. В картер заливается масло для смазки трущихся деталей коробки.

Ведущий вал передает усилие от ведомых деталей главного фрикциона через зубчатку соединительной муфты и ведущую коническую шестерню ведомой конической шестерне и промежуточному валу.

Промежуточный вал через набор шестерен, находящихся на нем, или через каретку шестерен заднего хода передает усилие главному валу. Величина этого усилия меняется в зависимости от того, какая пара шестерен промежуточного и главного валов сцеплена. При включении каретки шестерен меняется направление передачи усилия и вращения главного вала.

В пятиступенчатой коробке передач одна из шестерен, передающих усилие, свободно установлена на валу на подшипниках и при необходимости соединяется с валом зубчатыми муфтами, перемещающимися по шлицам (продольным выемкам) вала. В четырехступенчатой коробке передач шестерни, передающие усилие, установлены на шлицах.

Главный вал передает усилие от промежуточного вала к ведомым деталям бортового фрикциона.

Механизм переключения передач служит для перемещения в осевом направлении скользящих кареток шестерен или зубчатых муфт (в пятиступенчатой коробке). Он состоит из поводковых валиков, вилок и фиксаторов.

Управляется коробка передач из отделения управления с помощью привода управления непосредственного действия, состоящего из .кулисы, продольных тяг и вертикальных валиков с рычажками.

Кулиса устанавливается в отделении управления справа от сиденья механика-водителя. Рычаг кулисы, качаясь на шаровой опоре, может входить нижним концом в вырезы переводных стержней. Переводные стержни соединены с продольными тягами.

В кулисе смонтированы замок и стопорный механизм.

Замок кулисы предотвращает одновременное включение нескольких передач.

Стопорный механизм предотвращает самопроизвольное выключение или включение передач при движении и, кроме того, дублирует работу замка.

Работу привода управления коробкой передач удобно проследить на примере включения второй передачи четырехступенчатой коробки передач. Выключив главный фрикцион и тем самым разъединив его ведущим валом коробки передач, механик-водитель нажимает на ручку стопорного механизма и переводит рычаг кулисы из нейтрального положения, при котором усилие на главный вал не передается, влево и вперед (по ходу танка). Под действием усилия механика-водителя правый стержень передвигается назад и толкает продольную тягу, которая в свою очередь повертывает наружный вертикальный валик. Рычаг валика потянет за собой поводковый валик каретки (каретку шестерен первой и второй передач, расположенную на промежуточном валу) до сцепления ее с ведомой шестерней второй передачи, расположенной на главном валу. Если после этого плавно включить главный фрикцион, то усилие от двигателя будет передано главному .валу коробки передач. В пятиступенчатой коробке передач при включении передач передвигается зубчатая муфта, которая зацепляется с соответствующей шестерней внутренними зубцами.

Чем ниже включена передача, тем усилие на главном валу коробки при одних и тех же оборотах коленчатого вала двигателя больше, а скорость вращения главного вала меньше. Это облегчает движение танка при поворотах, при преодолении подъемов и многих препятствий. Чем выше передача при тех же оборотах коленчатого вала двигателя, тем усилие меньше, а скорость вращения главного вала и, следовательно, ведущих колес танка больше. Включение высших передач необходимо при движении танка по ровной местности и по дорогам без значительных подъемов, когда сопротивление движению относительно невелико.

Повороты и торможение танка производятся с помощью бортовых фрикционов и тормозов, которые составляют механизм поворота; бортовые фрикционы позволяют отключать бортовые передачи от главного вала коробки передач.

Бортовые фрикционы устроены аналогично главному фрикциону. Каждый бортовой фрикцион состоит из ведущих частей, ведомых частей и механизма выключения.

К ведущим частям относятся: ведущий или внутренний барабан, устанавливаемый на шлицах главного вала коробки передач; ведущие диски, соединенные зубцами с ведущим барабаном, и нажимной диск, соединенный пальцами с отжимным диском.

К ведомым частям относятся ведомый или наружный барабан и ведомые диски, соединенные зубцами с ведомым барабаном.

Механизм выключения состоит из неподвижной чашки, присоединенной к картеру коробки передач, шариков с сепаратором и подвижной чашки. Шарики входят в канавки переменной глубины, имеющиеся на неподвижной и подвижной чашках.

Основными частями тормоза являются: тормозная лента, ведомый (тормозной) барабан, оттяжные пружины и регулировочные болты.

Для управления бортовыми фрикционами и тормозами служит привод управления непосредственного действия. Он состоит из двух рычагов управления с сервопружинами уравнительных валиков, переходных валиков и тяги педали ножного тормоза со стопорным механизмом.

Бортовой фрикцион работает по тому же принципу, что и главный фрикцион. При крайнем переднем положении рычагов управления фрикционы включены; между лентой и тормозным барабаном имеется зазор; диски трения сжаты пружинами; ведущие и ведомые части фрикциона вращаются как одно целое. Усилие от главного вала коробки передач через -бортовые фрикционы и бортовые передачи передается ведущим колесам.

Для поворота танка вправо необходимо передвинуть назад на некоторую величину правый рычаг управления, а для поворота влево — левый рычаг поворота. При передвижении рычага подвижная чашка фрикциона поворачивается и, смещаясь одновременно в осевом направлении, отжимает отжимной диск, который пальцами отжимает нажимной диск, сжимая пружины. При этом ведомые диски вместе с ведомым барабаном могут вращаться независимо от ведущих частей фрикциона, а бортовая передача и ведущее колесо отключаются от главного вала коробки передач. Происходит плавный поворот танка в сторону выключенного фрикциона.

Если продолжать передвижение рычага поворота, то в работу вступают продольная тяга управления тормозом и рычаги на переходном валике. При этом лента тормоза плотно охватывает ведомый барабан бортового фрикциона, в результате чего вращение барабану, а следовательно, и ведущего колеса либо замедляется, либо совсем прекращается. Вместе с ведущим колесом замедляет движение или останавливается гусеница со стороны выключенного фрикциона, гусеница же с другой стороны танка продолжает двигаться, поэтому танк поворачивается в сторону заторможенной гусеницы.

При отпускании рычага управления все детали возвращаются в первоначальное положение, т. е. бортовой фрикцион включается и танк получает возможность двигаться прямолинейно.

При одновременном оттягивании назад двух рычагов управления до отказа осуществляется торможение двух ведомых барабанов, т. е. торможение танка. При полной остановке танка необходимо выключать главный фрикцион или выключать передачу в коробке передач.

Для торможения танка можно нажать на педаль ножного тормоза. При этом танк останется в заторможенном состоянии, если педаль ножного тормоза будет удержана в переднем положении стопорным механизмом.

Бортовые передачи предназначены для увеличения тягового усилия на ведущих колесах при снижении скорости их вращения по сравнению со скоростью вращения ведущего вала бортовой передачи.

Бортовая передача танка Т-34 простая, однорядная. Она состоит из картера, приваренного к борту танка, крышки картера, ведущего вала с шестерней и фланцем, ведомой шестерни и ведомого вала.

Уважаемый гость! Если вы будете копировать этот материал на своем сайте, блоге, я буду благодарен за активную гиперссылку на эту статью.

яруга.рф

Главный фрикцион танка

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.