Никитин А.О., Сергеев Л.В. - Теория танка (1053683), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В табл. 3 приведены средние значения коэффициентов 1',р и 1, полученные опытным путем при испытаниях танков на малых скоростях движения. 7. Сила тяги танка Ведущие колеса при вращении стремятся переместить нижние участки гусеничньах цепей относительно грунта в сторону, обратную гаправленню движения танка. Но этн участки цепей прижаты к грунту сцепным весом танка, передаваемым через опорные катки. Силы трения, возникающие между опорными поверхностями гусениц и грунтом, а также силы зацепления грунтозацепов траков с почвой препятствуют перемещению гусениц относительно грунта. При этом на гусеничные цепи со стороны грунта действуют касательные реакции Р,„и Р,„.„, направленные в сторону движения танка (рис.
30). Рис. 30 Равнодействующую этих касательных реакций грунта, приложенных к тракам гусеничной цепи, направленную в сторону движения танка, называют силой тяги гусеницы. Не делая существенной ошибки, можно считать, что сила тяги гусеницы приложена в плоскости соприкасания ее опорной поверхности с грунтом. Сумма сил тяги, развиваемых обеими гусеницами, называется силой тяги танка Р и равна Р= "а+Рм где Р, и Р,— силы тяги левой и правой гусениц.
Заметим, что, как правило, силы Р, и Р, не равны между собой. Проследим на примере кормового расположения ведущих колес, как сила тяги Р передается на корпус танка и тем самым вызывает его движение (рис. 31). Предварительное натяжение гусеничных цепей, так же как и натяжение цепей от действия центробежных сил, не может быть причиной самопередвижения танка. Эти натяжения являются по отношению к танку внутренними силами и поэтому их действие иа корпус танка в кормовой части уравновешивается натяжениями цепей со стороны носовой части.
В соответствии с этим при рассмотрении поставленного вопроса можно считать, что при передаче ведущими колесами крутящих моментов гусеничные ветви между задними 66 спорными катками н ведущими колесами натянуты только окружными (тяговыми) усилиями последних. Если при выявлении качественной стороны процесса для упрогцения выкладок пренебречь потерями в зацеплении ведущих колес с гусеницами, а также потерями в шарнирах траков рассматриваемых участков цепей, то сила тяги Р будет равна суммарному окружному усилию на обоих ведущих колесах танка, т. е. М,,, Р= — ' У гв. к и будем считать, что все тяговое усилие передается как бы через одну гусеницу.
Мысленно разорвем гусеничную цепь на участке между ведущим колесом и задним опорным катком, а чтобы не нарушить условия равновесия, приложим в месте разрыва цепи к ее концам равны~е и противоположно направленные силы Р. На ведущее колесо танка со стороны гусеничной цепи действует сила Р, которую в соответствии с правилами механики перенесем к геометрической оси ведущего колеса, получив при этом пару сил с моментом Рг,,« и силу Р, приложенную уже к оси колеса.
Разложим последнюю на ее составляющие: параллельно поверхности пути — Рсозр и нормально этой поверхности — Рз!п!з, как показано па рис. 31, А. Задний опорный каток находится под воздействием охватывающего его участка гусеничной цепи, к концам которого приложены силы Р. Очевидно, что равно~действующая этих сил проходит через геометрическую ось катка и по абсолютному значению равна 2Рз1п — (рис. 31, Б).
2 , Рсо4 Р~гл!2,ь Рд1п!з .в 4 . З РФдФ ЕРг!п.(' ~! Р -7" 4у -.Ф-'-Р(!-соф) ,в ', Р Р 6 В пис, 3! !'!еренесем силу 2Ряп — к оси опорного катка и разложим 2 по двум взаимно перпендикулярным направлениям: параллельно поверхности пути — на силу Р(1 — совр) н нормально этой пор б7 верхности — силу Рз1п р (рис. 31, В).
Нанесем эти силы иа рис. 31, А, приложив их к оси опорного катка. Таким образом, при натяжении гусеничной цепи тяговым усилием Р на ось ведущего колеса танка параллельно поверхности пути действует сила Р соз'Р, которая, передаваясь через опоры ведущего колеса на корпус танка, толкает его по направлению движения. Сила Р (1 — соз 8)> приложенная к оси заднего опорного катка, передаваясь через балансир подвески, также действует на корпус танка по направлению движения. Сумма этих сил равна силе тяги танка Рсоа ~+ Р(1 — сов~) = Р. Итак, сила тяги Р передается на корпус танка через детали подвески задних опорных катков и опоры ведущих колес в корпусе танка, вызывая движение последнего. Пользуясь подобными же рассуждениями для случая переднего расположения ведущих колес, можем установить, что сила тяги передается на корпус через детали подвески задних опорных катков и осн направляющих колес, расположенных при этом в кормовой части танка.
Потребная для движения танка сила тяги Р определяется из уравнений движения (см. главу 4). Сила Рз!п р, приложенная к оси ведущего колеса, и момент пары М = Рг,, действуют на подрессоренный корпус танка, вызывая смешение нормальной реакции грунта У назад и дифферент (наклонение) корпуса на корму. При этом по сравнению со статическим положением корпуса происходит перераспределение нагрузок па рессоры опорных катков — передние разгружаются, задние нагружаются. Кроме того, сила Рэги~8 создает дополнительное поджатие рессор подвески.
Пентр тяжести корпуса танка при этом смешается вниз. Сила Рз(п р, приложенная к оси заднего опорного катка, уменьшает давление его на грунт, хотя рессора этого катка имеет наибольшее сжатие по сравнению со всеми остальными рессорами подвески танка. Определение дифферента корпуса на корму и перемещение центра тяжести корпуса будут рассмотрены в теории подрессорнвання танка в части П1. Э: Моменты касательных снл инерции При неравномерном вращении деталей силовой передачи и гусеничного движителя возникают моменты .касательны|х сил инерции, равные произведению моментов инерции этих деталей (относительно своих осей вращения) на угловые ускорения. Если оси вращения деталей параллельны продольной оси танка, то моменты касательных снл инерции этих деталей, передаваясь на корпус танка через опоры крепления агрегатов, действуют на него в поперечной плоскости в сторону, обратную направлению их 68 углового ускорения, и вызывают перераспределение нагрузок от веса танка между катками левого и правого бортов.
При исследовании устойчивости танка влиянием моментов касательных сил инерции, действующих в поперечном направлении, пренебрегают, так как они по своей величине относительно невелики. Так, например, при разгоне танка (в схемах с продольным расположением двигателя) момент касательных сил инерции в поперечной плоскости не может быть больше максимального крутящего момента двигателя. При торможении танка пробуксовка фрикционных элементов трансмиссии также ограничивает значение момента касательных сил инерции. Моменты касательных сил инсрции деталей, оси вращения которых перпендикулярны к продольной плоскости симметрии танка, действуют на его корпус в продольной плоскости, вызывая перераспределение нагрузок от веса тапка на опорные катки по длине опорной поверхности гусениц.
Направление действия этих моментов обратно направлению угловых ускорений вращающихся деталей. Если все вращающиеся детали гусеничного движителя имеют моменты касательных сил инерции одного знака, то детали поперечных валов силовой псредачи при нх вращении в разные стороны имеют различное направление моментов касательных сил инерции. При исследовании продольной устойчивости танка действие этих моментов можно заменить суммарным результирующим моментом М~,„„, приложенным к корпусу танка в продольной плоскости. Помимо сказанного, моменты касательных сил инерции всех вращающихся деталей, связанных по кинематичсской цепи с коленчатым валом двигателя, оказывают влияние на силу тяги, развиваемую двигателем, что необходимо учитывать при определении силы тяги в случае неравномерного движения танка.
Подробно этот вопрос будет рассмотрен в главе 4. 9. Сцепление гусениц с грунтом Рассмотрим более подробно физическую сторону образования силы тяги. Как уже отмечалось ранее, для натяжения гусеничных цепей силами тяги, развиваемыми на ведущих колесах, необходимо создание для цепей внешней опоры, что обеспечивается сцеплением нижних ветвей гусениц с грунтом, прижатых к нему силой, равной нормальной реакции Л~.
Очевидно, что сила тяги Р всегда равна силе сцепления гусениц с грунтом Р',„, которая складывается из следующих сил; 1) сил трения опорных поверхностей гусениц с грунтом Р„= "~1 р'Фь 1 где 1' — коэффициент трения между опорной поверхностью трв. ка и грунтом; 69 Ф, — нормальная нагрузка на трак; т — число траков опорной ветви гусеницы; 2) сил зацепления грунтозацепов траков с грунтом вследствие возникновения упорных реакций со стороны почвы т Р„ч=~~,рммн 1 где рм.,— упорная реакция одного трака. Таким образом, Р,„=Р, + Р,„ч=- ~~~1'Дг,+ ~~~ Р,,„. ! (14) В ряде случаев движения танка одной силы трения Р, для получения необходимой силы сцепления Р',„ недостаточно, вследствие чего траки гусеничных цепей, как правило, имеют постоянные грунтозацепы, а при движении по грунтам с плохими сцепнымн свойствами к тракам дополнительно прикрепляют съемные шпоры.
Если сила трения по своей величине будет меньше необходимой для движения силы тяги, то при отсутствии грунтозацепов произойдет проскальзывание нижней ветви гусеницы относительно грунта. При наличии врезающихся в почву грунтозацепов последние, упираясь в грунт, вызывают с его стороны упорные касательные реакции, препятствующие проскальзыванию гусениц. Созданце 1порных реакций грунта приводиг к прессованию почвы параллельно поверхности пути, в результате чего происходит некоторое перемещение траков в направлении, противоположном движению танка. С увеличением силы тяги соответственно должна увеличиться сила сцепления, что возможно за счет возрастания упорных реакций грунта. При этом прессование грунта и связанное с ним смешение опорных траков назад увеличивается.
Перемещение траков в продольном направлении, помимо прессования, приводит также к срезу почвы боковыми и нижними кромками грунтозацепов, что при небольших перемещениях способствует увеличению силы сцепления гусениц с грунтом. Если предположить, что сила сцепления создается силами трения и зацепления по всей длине опорной поверхности гусениц и при этом наблюдается перемещение переднего трака назад на величину Ь (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
