02.09 淺談坦克履帶行走裝置,主動輪、履帶、負重輪這些你都瞭解嗎?


淺談坦克履帶行走裝置,主動輪、履帶、負重輪這些你都瞭解嗎?

履帶行走裝置通俗點來說就是坦克的兩條腿,它負責將發動機動力經過主動輪和履帶轉換成坦克的牽引力,從而驅動坦克前行。與此同時負重輪和履帶組成的連續滾動的軌道能夠大幅提高坦克的通過性,對於坦克來說在鬆軟、崎嶇、泥地等複雜地形下的通過性是重中之重。除此之外坦克的履帶行走裝置還要求質量輕、工藝簡單而且易於維護,再加上常年暴露在外,很容易遭受炮彈破片的攻擊,所以對強度和防護性的要求也就很高。下面就以圖片的形式來看看坦克履帶行走裝置的分類:

淺談坦克履帶行走裝置,主動輪、履帶、負重輪這些你都瞭解嗎?

▲根據上部履帶的支撐方法,可以分為上下圖的無託帶輪結構和有託帶輪結構,無託帶輪結構一般都採用大直徑的負重輪,負重輪上部可以直接起到支撐履帶的作用,這樣一來履帶不容易脫落且行駛噪音較小,不過大直徑的負重輪會增加整個履帶行走裝置的重量;有託帶輪結構的負重輪尺寸一般較小,通過託帶輪支撐起上部履帶,所以上段履帶的擺動幅度較小,能量損耗就小,小尺寸的負重輪在減少履帶行走裝置質量的同時還能提高負重輪的懸掛行程,現如今大多數坦克採用的都是有託帶輪結構

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▲根據主動輪的位置分為上下圖的主動輪前置結構和主動輪後置結構(圖片是一輛炮塔轉向後方的斯大林2坦克),主動輪前置結構有利於坦克在鬆軟地面上的通過性,但是前置的主動輪容易在各種打擊或者撞擊下損毀;主動輪後置的結構在前進時功率損失較小,而且主動輪不容易損毀,因為在戰場上誘導輪被擊毀了乘員還可以繞過誘導輪將履帶連接在一起,這樣坦克還能行駛,但是主動輪一旦被擊毀,乘員就只能等搶修車了,所以主動輪放在後面相對安全一些

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▲上面所說的兩種都是每側一組履帶的結構,但是隨著坦克重量和尺寸的不斷增加,載重能力和通過性就會降低,於是就有了每側兩組履帶的結構,如上圖的鉸接式坦克可以通過液壓動力缸控制前後兩部分的姿態,從而大幅提高通過性,但是這種結構常常用在一些載重能力極大的運輸越野車輛上,因為這種結構本身比較複雜(尤其是傳動裝置)、質量大而且轉向半徑也大於坦克,在提倡火力、機動、防護三方面平衡的坦克上並不實用

一般來說坦克的履帶行走裝置主要由主動輪、履帶、負重輪、誘導輪、託帶輪、履帶張緊機構等組成。

主動輪

主動輪主要有兩個作用,在坦克行走時將發動機傳遞的能量轉換成對履帶的拉力;在坦克制動時配合制動器完成對車輛的制動,能夠保證履帶和主動輪各元件順利的進入齧合和退出齧合,這一點尤為重要,而且整個過程不會產生較大的衝擊。下面還是以圖片來詳細講解一下主動輪的類型,首先按照主動輪和履帶的齧合方式可以分為板齒齧合、齒齧合和板孔齧合,根據主動輪和履帶的齧合副可分為單銷式和雙銷式;

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▲t-34坦克的板齒齧合負重輪,右邊是其剖面圖,可以看到該結構的主動輪是沒有凸出齒的

板齒齧合是一種非常粗暴的結構,履帶齒間隔過大,而且整個過程中齧合元件極少,這就導致了其容易發生打滑,而且整個過程衝擊極大,這對於整個履帶行走裝置的效率和壽命來說都是一個不利的影響,此外乘員的舒適性和坦克的穩定性也會大幅下降,所以這種結構如今已經看不到了。

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▲蘇聯S-56履帶牽引車的齒齧合負重輪,這種結構最大的特點就是履帶上沒有任何的齧合孔,坦克基本上不用這種結構,現如今一些挖掘機、拖拉機等民用車輛才會使用此結構

齒齧合結構的履帶上安裝有卡槽,所以根本不適用在高速行進的坦克,因為卡槽內容易充滿泥土,而且這些泥土特別不容易被清理,當車輛高速行駛時能量的傳遞效率會大幅下降,而且容易出現履帶脫落或者主動輪打滑的現象,所以一般安裝在一些低速履帶車輛上。

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▲59式坦克的板孔齧合,該結構最大的特點就是履帶板上面有齧合孔和誘導齒,如今基本上所有的坦克採用的都是這種主動輪和齧合方式

板孔齧合結構主動輪的齒距小而且齒數多,該結構能夠有效的降低能量在轉換傳遞過程中的不均勻性,而且產生的噪音也是最小的,乘員舒適性和坦克穩定性極高,能有效的降低各個元件的磨損程度,大幅提高整個履帶行走裝置的壽命。

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▲美國坦克比較常用的雙銷式履帶齧合結構,可以對比上圖59式的單銷式履帶齧合結構,可以發現該結構相鄰主動輪齒之間都有兩根履帶銷,而59式只有一根

坦克的主動輪是直接和傳動裝置相連的,所以傳遞的扭矩較大,而且在換擋時主動輪的載荷也會發生變化,因為主動輪和履帶經常與泥土砂石接觸,主動輪和履帶齧合的部分根本不可能做到密封,而且在轉向、前進擋、倒擋和制動的時候齧合部分的載荷和磨損各不相同,這也會在一定程度上影響履帶行走裝置的壽命。目前噸位較小的裝甲車輛普遍採用單銷式履帶齧合結構,噸位較大的裝甲車輛普遍採用雙銷式履帶齧合結構,相同長度和塊數下雙銷履帶齧合結構的活動關節比單銷的整整多了一倍,這樣一來履帶的節距就會降低,柔性就會提高,能夠有效的減少噪音和衝擊,對車輛的穩定性有著積極的影響,而且結構更加可靠、齧合更加的穩定,壽命也會提高,不容易出現滑動等情況,此外齧合處的擠壓應力較小,非常適合重型裝甲車輛,不過這種履帶成本高,重量大,經濟性較差。

履帶

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▲T-80主戰坦克的掛膠履帶板,可以看到其滾道面(和負重輪接觸)和著地面(和地面接觸)直接硫化上去的掛膠,這種掛膠壽命短,所以現在越來越多的掛膠都是通過螺栓和履帶連接的,提高壽命的同時還方便拆卸,如下圖後期M1主戰坦克的螺栓固定可拆卸掛膠

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履帶主要負責為負重輪提供一條連續的軌道,提高其在複雜地面上的通過性,保證裝甲車輛的正常行進。履帶主要有履帶板和履帶銷組成,隨著瀝青路面和坦克技術的不斷髮展,全金屬履帶逐漸的退出了歷史的舞臺,掛膠履帶逐漸成為了主流,值得一提的是隻要履帶任何部位有掛膠都可以稱之為掛膠履帶,根據掛膠位置的不同可以分為以下幾種:

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▲一塊虎王坦克的履帶板,背面凸起的被稱之為著地筋(也可以稱之為履帶齒),從上圖還可以看到該履帶為雙型結構,也就是每兩塊履帶板相互相同,現如今大多數坦克的履帶都是單型結構,也就是每塊履帶板都相同

  • 銷耳掛膠:安裝好履帶後在銷耳部分填充橡膠,這樣一來可以提高履帶和主動輪的齧合質量,增加履帶壽命,減少噪音,比如著名的T-72採用的就是這種履帶
  • 滾道掛膠:在履帶和負重輪接觸的一面安裝有掛膠,該履帶能有效的減少負重輪受到的衝擊,提高負重輪和履帶的壽命,減小噪音,不過缺點就是增加了額外的阻力
  • 著地掛膠:在履帶和地面接觸的一面安裝有掛膠,該履帶能有效的減少對瀝青地面的破壞,而且可以減少噪音,提高舒適性
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▲但是掛膠履帶在複雜地形下的附著力和通過性較差,所以有些坦克還會配備金屬的地筋插片,上圖是瑞典豹二坦克的X型金屬履帶插片,必要的時候可以替換掛膠塊,此外這些凸起的履帶齒在增加地面附著力的同時還能有效地將泥漿等排出去

對於履帶最大的要求就是擁有極高的縱向剛度和扭轉剛度,如果剛度不夠,在坦克前進後退和轉彎時就會在各種力的作用出現較大的間距和扭曲,這時候履帶就有可能發生脫落的情況,這一點在銷耳掛膠履帶上尤為嚴重,因為橡膠的剛度遠遠不如金屬,在各種力下的形變程度也較大。此外還有一個潛在影響履帶脫落的因素,那就是泥土,因為坦克經常在野外行駛,泥土容易被壓實難以排出去,這時候履帶脫落的幾率也會大幅上升,所以在很多軍旅劇和電視報道中經常看見士兵清洗坦克履帶和負重輪泥土的橋段,所以說履帶的排泥也是一個實實在在的重要功能。

負重輪

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▲PT-76水陸兩棲坦克的單排負重輪,這種結構的負重輪最大的特點就是履帶上有兩個誘導齒,普遍的應用在水陸兩棲坦克和輕型裝甲車輛上,因為這種結構的負重輪重量輕而且還有排水的功能,不過這種結構的負重輪載重能力和穩定性差,泥土等不容易被清理,而且散熱性極差,所以現在的主戰坦克普遍採用的是雙排的負重輪(如下圖),該結構最大的特點就是履帶只有一個誘導齒

淺談坦克履帶行走裝置,主動輪、履帶、負重輪這些你都瞭解嗎?

負重輪的作用就相對簡單一些了,將整車的重量均勻的分佈到履帶和地面上,現代坦克的負重輪一般都在4到7個之間,按理來說負重輪的數量越多在複雜地面上的通過性會越強,但是這會嚴重製約速度,所以現在坦克裝甲車輛的負重輪尺寸始終設計的很合理,像T-34那樣的大負重輪和丘吉爾那樣的小負重輪已經很難看到了。此外對負重輪的要求還有減少滾動阻力和噪音,方便維修。按理來說全鋼的負重輪滾動阻力最小,還能將高速行進下的負載有效的傳遞給負重輪的軸承,所以很多負重輪軸承內部是有減振裝置的,但是內部的減振裝置結構複雜而且降噪減震的性能並不是很好,所以一般現代坦克都安裝有外部減振,就是負重輪外部包裹的那層橡膠,這層橡膠極易被損毀,但是和內部減振裝置比起來能有效的降低負重輪軸承的負載和行進間的噪音,有利於裝甲車輛的行駛穩定性。但是外圈的橡膠剛性要求極高,在減少變形程度的同時還能防止發熱(橡膠的隔熱能力是要優於金屬的),而且首尾兩個負重輪的衝擊負荷是最大的,所以這兩個負重輪的軸承和扭杆都是經過加強的。

誘導輪

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▲正在進行的戰地緊急維修演練,可以看到乘員直接繞過了誘導輪將履帶連接了起來,這也就是誘導輪一般放置在最容易被擊毀的車體前部的原因

誘導輪可以支撐起上段履帶以及改變其的運動方向,誘導輪和負重輪在尺寸和結構上是有一定共同點的,有的坦克在緊急情況下還能做到兩者的互換,只不過誘導輪一般都是全鋼結構的,輪緣沒有橡膠減震。關於誘導輪本身並沒有那麼多好講的,但是很多坦克的誘導輪是直接連接在履帶張緊結構的曲軸上的,這樣就能夠通過移動誘導輪的位置來調節履帶的鬆緊程度,一般來說在雪地、沙地等附著力較差的地形上履帶的舒展程度相較於標準要更加的放鬆,而在附著能力好且滾動阻力較大的路面上時履帶就應該被儘量的拉緊,值得一提的是兩側的履帶鬆緊程度應當儘量的保持一致,此外履帶過緊會導致摩擦力消耗功率的上升,過鬆又會導致履帶衝擊各輪緣使得功率的損失。

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▲液壓型履帶張緊機構示意圖,此外還有一些坦克的張緊機構是手動操作的,比較的費力,一些未安裝履帶張緊機構的坦克可以通過增加和拆除履帶板數量的方式來控制履帶的鬆緊程度

誘導輪輪軸可以通過張緊裝置按照圓弧移動,擁有傳動機構的張緊裝置主要分為螺桿型、蝸桿型和液壓傳動型,螺桿型結構簡單,工作可靠,但是效率十分的低下,所以如今裝甲車輛最常用的就是結構緊湊,內部空間利用率高的蝸桿型和效率極高的液壓型(但是體積巨大,佔用坦克寶貴的內部空間),而且在一些安裝有油氣懸掛的坦克上誘導輪還有緩衝裝置,可以在特殊情況下(比如車底距地面過高時)有效的緩解履帶的張緊力,但是很多坦克的誘導輪觸地的可能性並不大,所以也就沒有必要安裝緩衝裝置。最後還有補償裝置,誘導輪和主動輪將前後兩個負重輪分別通過杆臂系統連接起來,這樣就能補償履帶的鬆弛程度,維持履帶一個穩定的形狀,但是該結構過於複雜而且還會影響履帶行走裝置的性能,所以大部分的裝甲車輛就沒有這個裝置。

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