坦克为什么是履带驱动的?比轮子有什么优势?
坦克比较重,如果履带式可以降低单位面积的压力,对路面的要求可以小一些。而且防御性能和越野性能比轮式车辆好,轮式结构比履带式车辆简单。一般用于轻型装甲车,公路速度比履带车好。保养也比履带车简单很多。收紧那辆该死坦克的履带是件大事。
轮式车辆主要用于在平坦的道路上行驶,但战场上没有平坦的道路,只有各种路况。为了面对各种路况,使用履带车。这种车辆的优点是抓地力强,可以减少坦克对路面的压力,防止坦克掉到路面下。重悬系统优于轮式车辆,可以使坦克在各种路况下行驶更加平稳。因为轮胎对气压的要求比较高,有时候,很容易爆胎,对战斗影响很大。轮胎和履带很容易陷入泥泞的道路,但不会陷入其中。因为它与地面的接触面积远大于轮胎与地面的接触面积,所以不会陷入泥泞的路面。所以对于坦克,应该使用履带式车辆,而不是轮式车辆。
坦克被誉为“陆战之王”,堪称机械化战争时期陆地战场的主导力量。坦克之所以有如此重要的地位,源于它的三大性能:火力强、机动性高、防护性好。与三大性能相对应,坦克一般由几个系统组成:武器系统、推进系统、防护系统、通信设备。履带属于坦克推进系统的动作装置。如果说坦克是陆战之王,那么履带就是陆战之王的双脚。
用于支撑储罐的钢制“路面”
虽然坦克威力强大,刀枪不入,但如果没有履带,坦克将无法移动,尤其是在野战条件下。正是有了履带,坦克才能在各种复杂地形中自由行动。坦克的行动装置由履带和悬挂装置两部分组成。履带和悬挂装置* * *支撑着罐体。其中,履带负责实现坦克的运动,并保证坦克的平稳行驶,以及通过各种复杂难行的地面和障碍物。
从组成上来看,履带是由一些履带板相互铰接而成,是一条环形带,把行走装置的轮子包在里面。所以履带就像随时支撑着坦克的钢铁路面。因为这种钢制路面比普通路面更平整,可以提高骑行稳定性。
从技术角度来说,履带的作用是借助与之啮合的驱动轮来传递驱动扭矩或制动扭矩,借助与地面的相互作用来产生牵引力或制动力。承重轮支撑的总战斗质量紧紧压在下履带上,可以增加下履带与地面的接触面积,履带上的花纹可以增加其附着力。
看似普通又暗藏玄机。
履带看起来很简单,一根钢带而已。但是仔细研究一下,爬虫的结构也是相当复杂的。如果从外观上区分,履带大致可以分为整体式、组合式、带式三种形式。整体履带采用铸造或锻造,生产率不高,但接地部分形状容易确定。组合履带各部件形状比较简单,生产率高,也适合嵌入许多橡胶垫。因此,组合履带已成为现代坦克履带的主流。带式履带具有重量轻的特点,但其弱点是强度滞后于整体式和组合式履带,只能用于雪地车等特种车辆和更轻型的车辆。
从结构上看,坦克履带并没有看起来那么简单。为了让坦克行驶起来,履带还需要和其他配件一起解决行驶过程中可能遇到的各种复杂情况。这些与履带共同工作的装置是“附属装置”,主要包括保护路面的橡胶垫、行驶用的防滑链以及在湿地行驶时减少接地压力的辅助履带。
根据制造材料,轨道可分为金属轨道和胶合轨道。履带板和履带销均采用高强度耐磨合金钢制成,称为金属履带。金属履带结构简单,重量轻,成本低,但地面突出的金属履带刺会损伤路面,水和泥沙容易进入敞开的金属铰链,造成销和耳片的快速磨损,降低坦克的机动性,影响行驶效率,缩短履带的使用寿命。为了解决上述问题,设计者在履带的地面上安装了一个橡胶块,并在金属销和铰链的销耳之间压了一个橡胶衬套。这样改进成橡胶包覆的履带,性能和使用寿命有所提高,但结构复杂,质量高,成本高。
美国是第一个通过增加橡胶块来改善坦克履带的国家。最开始使用的是胶皮履带板,后来发展成可更换胶块的胶皮履带板。后者是将橡胶块硫化在具有足够刚度的冲压钢底板上,然后插在金属轨道板体上或用螺栓与金属板体连接。有些履带还在承重轮的滚道表面铺设橡胶垫,以减少冲击和噪音,但这增加了行驶阻力,增加了承重轮橡胶轮胎的热负荷,也增加了履带的重量。
为了提高履带铰链的使用寿命,二战后美国开始使用橡胶金属铰链,其结构分为单销和双销。对于单销铰接式履带板,需要在每个孔径相同的耳洞中压入一个橡胶套,橡胶套直接硫化在钢套的外圆柱面上,外为圆柱面,内为等边棱柱体。相邻履带板的凸耳沿轨道宽度交替排列,并由与钢套筒内孔相匹配的棱形钢销穿在一起。双销履带销为圆钢棒,两端与端部连接器固定连接。将橡胶套粘在销钉上并硫化,然后压入板体的耳孔中,相邻轨道板的销钉与端部连接器固定连接成一体。橡胶套的外径大于销钉耳孔的直径,橡胶套与耳孔接触面的相对运动通过干涉来阻止,销钉与耳孔的相对转动通过橡胶套的扭转变形来实现。双销铰链橡胶套的承载面积比单销铰链大,橡胶套的转角只有单销的一半,所以载荷小,缺点是重量大。当橡胶套失效,板体耳孔磨损仍较小时,可更换橡胶套继续使用。
提高机动性的关键因素
履带重量过大会影响发动机功率与车重的比例,即降低车辆的吨功率,导致加速性能下降,油耗增加,乘坐舒适性降低,车辆悬挂装置使用寿命缩短,维修和后勤工作量增加。早期的坦克使用铰接履带,由骨架金属履带板和简单的履带销连接。当坦克高速行驶时,高速旋转的履带环需要消耗很大的发动机功率。根据国外的道路试验,履带的功率消耗约占驱动轮与地面之间功率损失的50% ~ 60%,越野行驶所需功率比在好路面行驶高出270%。
为了减少轨道的功率损耗,有效的措施是减轻轨道金属板的重量。在设计轨道金属板时,为了保证轨道金属板在有效重量范围内的刚度和强度,采用框架结构或连接筋加强结构是最有效的方法。其中,纵向肋增加了纵向刚度、强度和横向附着力,而横向肋增加了横向刚度、强度和纵向附着力。
要求坦克能适应各种路面,其履带不仅要提供良好的纵向附着力,还要提供防止车辆打滑的侧向力。因此,在保证足够的纵向附着力的情况下,45”八字肋结构的设计可以同时解决有效控制重量和提供足够的横向纵向刚度和侧向力的问题。一般来说,着陆杆的高度是离铰链轴1/3轨道间距。过大会增加地面的变形阻力,过小则会降低履带对地面的附着力。接地棒的厚度保证与地面接触区域的平均压力为5 ~ 9 MPa,一般厚度为8 ~ 10 mm..
在野外环境下行驶时,接地棒对于保证坦克的机动性非常重要。因为车辆运动最关键的障碍是土壤。因为车辆必须在土壤中行驶,包括泥泞的地面、沙子、粘土和雪,并利用它产生足够的推进牵引力。对于特定的地形,只有当有一定的最大下沉量时,土体才能支撑车辆,并有足够的抗剪强度使车辆产生的牵引力大于运动阻力,车辆才能满意地通过。土的抗剪强度反映了其抵抗变形的能力,表明土的荷载部分及其相邻的非荷载部分不滑动的能力。
对于不同的轨道着陆形状,土体变形和破坏形式是不同的。带接地筋的履带板的土体变形量大于平履带板。在土粒间抗剪强度相同的情况下,大的部分提供的粘着力大,在一定的牵引条件下土不易滑移。当车辆所需的牵引力大于土壤的抗剪能力时,土壤的局部剪切破坏导致履带滑动,此时履带沿着剪切面从车辆前部向车辆后部滑动,造成沉陷。对于履带式车辆来说,车辆后部的下沉大于前部。因为轨道着陆区前端的土壤移动量从零开始,在着陆区的最后一端达到最大值。由于打滑,从履带下面取出的土壤量随着履带的光滑度和打滑而变化。履带打滑时,接地筋像叶轮叶片一样挖走大量泥土,部分泥土由于履带的压实而附着在履带表面,影响后续行驶过程中的附着。
在轨道旋转的过程中,一部分土壤会随着轨道的旋转而离开地面。为了保证履带与地面的有效附着,对履带的自洁能力和人工清除履带板上沉积物的方便性提出了一些要求。八字形着陆杆反向布置时,可以降低土壤的压实度,实现履带的自清洁,便于人工清洁。