廖苡乔:履带原理是什么

 常见问题     |      2020-11-08 13:35

  后米_2015

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  分类:

  工程技术科学

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  2015.12.26

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  坦克履带里面的轮子是怎么带动履带动的啊,原理是什么?

  孤独尤里

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  2015.12.26

  履带是由主动轮驱动、围绕着主动轮、负重轮、诱导轮和托带轮的柔性链环。履带由履带板和履带销等组成。履带销将各履带板连接起来构成履带链环。履带板的两端有孔,与主动轮啮合,中部有诱导齿,用来规正履带,并防止坦克转向或侧倾行驶时履带脱落,在与地面接触的一面有加强防滑筋(简称花纹),以提高履带板的坚固性和履带与地面的附着力。

  采用履带行走,就象给坦克铺了一道无限延长的轨道一样,使它能够平稳、迅速、安全地通过各种复杂路况.由于接地面积大,所以增大了坦克在松软、泥泞路面上的通过能力,降低了下陷量。由于履带板上有花纹并能安装履刺,所以在雨、雪、冰或上坡等路面上能牢牢地抓住地面,不会滑转。由于履带接地长度达4~6米,诱导轮中心位置较高,所以通过壕沟、垂壁的能力较强,一般坦克的越壕宽度可达2~3米,可通过1米高的垂直墙。履带还有一个特殊功能,在过河时,采取潜渡,在河底行走;若是浮渡履带可以象螺旋桨一样产生推进力,驱使车辆前进。 坦克重量大,用履带的话可以减小单位面积压力,对路面的要求可以小点.且防御性能和越野性能比轮式要好,轮式结构比履带简单,一般都用于轻装甲车辆,公路速度比履带车辆好.维护方面也比履带简单得多,要收紧那该死的坦克履带当过坦克兵的都是到是件头大的事. 轮式车辆主要是为了在平坦的公路上行驶,而再战场上是没有平坦的道路,只有各式各样的路况.为了面对各种路况,而采用履带式车辆.这种车辆的好处是,抓地力强,可以减小坦克对路面的压力,防止陷入路面下,再悬挂系统方面要比轮式车辆要好,这样可以使坦克在各种路况下,行驶的的更平稳.由于轮胎对气压要求比较高,有时也很容易出现暴胎,对作战有很大影响.轮胎和容易陷入泥泞的路面,但是履带就不会陷入,由于它与地面的接触面积要远远大于轮胎与地面的接触面积, 所以它就不会陷入泥泞的路面.因此对于坦克来说要采用履带式而不用轮式. 坦克号称“陆战之王”,在机械化战争时期堪称陆地战场的主宰力量。坦克之所以具有这样重要的地位都源自于它的三大性能:强大的火力、高度的机动性和良好的防护力。与三大性能相对应,坦克总体上由几大系统构成:武器系统、推进系统、防护系统和通信设备等。履带就属于坦克推进系统的行动装置。如果说坦克是陆战之王,那么履带就是陆战之王的双脚。 托起坦克的钢铁“路面” 虽然坦克火力强大、刀枪不入,但是如果没有了履带,坦克寸步难行,在野战条件下更是如此。正是有了履带,坦克才能够在各种复杂地形行动自如。坦克的行动装置由履带和悬挂装置两部分组成。履带和悬挂装置共同支撑坦克的车体。其中履带负责实现坦克运动,并保障坦克平稳行驶,以及通过各种复杂难行地面和各种障碍物。 从构成来看,履带由一些履带板相互铰接而成,是一个把行驶装置的车轮包绕在里面的环形圈带,因此,履带就好像是随时托起坦克的钢铁路面。由于这个钢铁路面比一般的路面平整,因此能改善行驶平稳性。 从技术的角度来看,履带的作用是借助与其啮合的主动轮传递驱动力矩或制动力矩,依靠与地面的相互作用产生牵引力或制动力。负重轮支撑的战斗总质量紧紧压在下支履带上,能增大下支履带与地面的接触面积,而履带上的花纹能增加其附着性能。 看似平常而内藏玄机 履带看起来非常简单,就是一条钢铁带子。但是如果仔细研究,履带的结构也是相当复杂的。如果从外形来区分,履带大致可以分为整体形、组合形和带状形三种形式。整体形履带是利用铸造或锻造方法来制作的,生产率不高,但接地部分的形状比较容易决定。组合形履带各个部件的形状比较简单,生产率较高,而且也很适合嵌入很多橡皮衬垫。所以组合形履带已成为现代坦克履带的主流。带状形履带具有重量轻的特点,但其不足之处是强度落后于整体形和组合形履带,因此它只能在雪地车等特殊车辆,以及重量较轻的车辆上使用。 从结构来看,坦克履带也并非看起来那么简单。为了使坦克行驶起来,履带还需要与其它一些附件共同发挥作用才能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就是“附属装置”,主要包括保护路面的橡胶垫,雪地行驶用的防滑链,以及湿地行驶时减少接地压力的辅助履带。 如果按照制造材料分,履带可分为金属履带和挂胶履带。履带板和履带销全部由高强度耐磨合金钢制成的称为金属履带。金属履带结构简单、质量小、造价低,但着地面的凸起金属履刺会损坏行驶路面,水和泥沙容易进入敞开式金属铰链,造成销子和销耳迅速磨损,这样会使坦克的机动性能下降,影响行驶效率和缩短履带使用寿命。为解决上述问题,设计人员在履带着地面上加装了橡胶块,并在铰链的金属销和销耳之间压入橡胶衬套。这样就被改进为挂胶履带,性能和使用寿命都有所提高,但结构复杂、质量大、造价高。 美国是第一个用加入橡胶块的方式改进坦克履带的国家,首先使用的是直接在金属板上硫化橡胶的挂胶履带板,随后又发展成可更换橡胶块的挂胶履带板。后者先将胶块硫化在有足够刚度的冲压钢质底板上,然后插在金属履带板体上,或用螺栓与金属板体连接。有些履带还在负重轮滚道面上铺设橡胶垫,以减小冲击和噪声,但增大了行驶阻力,加重了负重轮胶胎的热负荷,同时也增加了履带的重量。 为提高履带铰链的使用寿命,二战后美国使用了橡胶金属铰链,其结构有单销和双销之分。对单销铰链履带板来说,需在同孔径的每个耳孔压入一个胶套,胶套直接硫化在外为圆柱面、内为等边棱柱的钢套外圆柱面上,相邻履带板的板耳沿履带宽相间排列,用与钢套内孔相配的棱柱钢销穿在一起。双销履带销为圆形钢棍,两端有与端连器固接的结构。在销上粘接胶套并硫化,然后压入板体耳孔之中,相邻履带板的销子用端连器固接成一体。胶套外径大于销耳孔径,靠过盈阻止胶套与耳孔接触面的相对运动,由胶套扭转变形实现销子与耳孔的相对转动。双销铰链胶套承压面积比单销铰链大,胶套转角仅为单销的一半,负载小,缺点是质量较大。当胶套失效,板体耳孔磨损尚小的时候,还可以更换胶套继续使用。 提高机动性能的关键因素 履带重量过重会影响发动机功率和车辆重量的比值,即降低车辆的吨功率,结果是降低加速性能,增加燃料消耗,降低行驶平顺性,缩短车辆悬挂装置的使用寿命并增加维修和后勤工作量。早期坦克使用由骨架式金属履带板和简单的履带销连接起来的铰链式履带,在坦克高速行驶时,高速旋转的履带环需消耗较大的发动机功率。据国外通过路试法测试,履带消耗功率约占主动轮和地面间功率损失的50%~60%,且越野行驶比在良好路面行驶所需功率高出达270%。 为了减少履带的功率损失,有效的措施是减少履带金属板体的重量。设计履带金属板体时,在有效的重量范围内为保证履带金属板体刚强度,采取框架结构或连接筋加强结构是最有效的方法。其中纵向筋增加纵向刚度、强度和横向附着,横向筋增加横向刚度、强度和纵向附着。 坦克要求对各种路面的适应性均较高,其履带不仅需提供良好的纵向附着力,还需提供防止车辆侧滑的横向力。因此,履带着地筋在保证足够的纵向附着力的情况下,设计成45°“八字筋结构可同时解决有效控制重量、提供足够的横向纵向刚强度和横向力的问题。着地筋高度一般从铰链轴线算起取1/3履带节距,过大会增加地面的变形阻力,过小会降低履带对地面的附着性能。着地筋的厚度保证在与地面的接触区内的平均压力为5~9兆帕,一般厚度为8~10毫米。 在野外环境行驶时,着地筋对于确保坦克的机动性而言非常重要。因为对车辆运动来说,最为关键的障碍物是土壤。因为车辆必须在土壤,包括泥泞地、砂、粘土、雪上行驶,并利用它产生足够的推进牵引力。而对特定的地形而言,只有在某种最大沉陷量时,土壤才能支撑车辆,并有足够剪切强度,使车辆产生的牵引力大于运动阻力,才能令人满意地使车辆通过。土壤的剪切强度反映它抵抗变形的能力,表示土壤负荷部分与其相邻的非负荷部分不发生滑动的能力。 对于不同的履带着地面形状,土壤变形及破坏形式不同。带着地筋的履带板土壤变形体积较平面履带板大,在土壤土粒与土粒之间抗剪切强度相同的情况下,体积大的部分提供的附着力就大,且在一定的牵引力条件下,土壤不容易出现滑转。当车辆所需牵引力大于土壤的抗剪切阻力时,土壤发生局部剪切破坏造成履带滑转,这时履带沿着剪切表面,带着泥土从车辆的前部往车辆的后部滑动,这种“挖土”现象引起沉陷。对于履带车辆,车辆后部产生的沉陷比前部的大。因为履带着地段前部的土壤移动量是从零开始的,在着地段最后端达到最大值。由于滑转,从履带底下带走的泥土数量随履带的光滑程度和滑转不同而不同。当履带产生滑转时,着地筋像叶轮叶片一样挖走大量泥土,而且部分土壤由于履带的压实作用附着在履带的表面,影响后续行驶过程的附着力。 在履带旋转过程中,一部分土壤会随履带转动而脱离地面。为保证履带与地面的有效附着,对履带的自洁能力和便于人工清除履带板上的泥沙提出了一定的要求。当八字着地筋反向布置时能减轻土壤的压实程度,可实现履带的自洁和便于人工清理。

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