Сила тяги. условия движения танка
Сила тяги
Рассмотренные выше внешние сопротивления движению танка преодолеваются силой тяги Р, которая создается за счет крутящего момента, подведенного к ведущим колесам от двигателя через трансмиссию.
Рассмотрим физическую природу силы тяги Р.
При своем вращении ведущие колеса стремятся переместить нижние ветви гусеничных цепей относительно грунта в сторону, обратную направлению движения танка. Но так как эти ветви гусениц прижаты к грунту силой веса танка G, то между траками опорной ветви и грунтом возникают силы трения и силы зацепления грунтозацепов траков с почвой, препятствующие перемещению гусениц относительно грунта (рис. 48).
Сумма всех сил трения и зацепления, действующих на опорную поверхность двух гусеничных цепей в сторону движения танка, называется силой тяги (см. рис. 48). Иначе говоря, сила тяги — это сила, с которой грунт удерживает нижние ветви гусениц. Если возникшие между гусеницей и грунтом силы трения и зацепления окажутся недостаточными для удержания опорных ветвей гусениц, то верхний слой грунта будет сорван и гусеницы пробуксуют.
Следовательно, не всякую силу тяги может воспринять данный грунт. Та наибольшая сила, которая может быть приложена со стороны гусениц к грунту и воспринята последним без полного разрушения, называется силой тяги по сцеплению Pсц. Она зависит от качества и состояния грунта, веса танка, конструкции трака (формы и величины грунтозацепа), скорости движения и других факторов.
Для увеличения силы тяги по сцеплению на траках гусеничных цепей делают постоянные грунтозацепы, а при движении по грунтам с плохими сцепными качествами применяют шпоры, которые дополнительно прикрепляются к тракам.
Опытным путем установлено, что силу тяги по сцеплению гусениц с грунтом можно считать пропорциональной сцепному весу танка, то есть на горизонтальном участке
Pсц = φG,
а на подъеме
Pсц = φG cos α (12)
где φ—коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом сцепления. Численные значения этого коэффициента для различных грунтов приведены в табл. 4.
Из изложенного следует, что для движения танка необходимо, чтобы приложенная к гусеницам сила тяги была не больше силы тяги по сцеплению.
При равномерном движении на горизонтальном участке пути, а также и при движении на подъеме сила тяги является единственной внешней силой, направленной по движению танка. Это сила возникает в результате приложения к ведущим колесам крутящего момента, который преобразовывается в толкающее усилие и передается на корпус от натянутой задней ветви гусеницы через опоры ведущего колеса и детали подвески заднего опорного катка.
Если пренебречь потерями на трение в зацеплении ведущих колес с гусеницами и в шарнирах траков задних ветвей гусениц, то можно считать, что сила тяги численно равна суммарному окружному усилию на двух ведущих колесах:
(13)
где Мв.к — крутящий момент на двух ведущих колесах;
rв.к — радиус ведущего колеса.
Для оценки возможностей движения танка в разнообразных условиях удобно пользоваться понятиями:
Р — силы тяги, потребной для движения. Это та сила, которая должна быть приложена к корпусу танка для того, чтобы преодолеть все внешние сопротивления;
Рсц,—силы тяги по сцеплению. Это та сила, которая может быть воспринята данным грунтом без полного разрушения;
Рд — силы тяги по двигателю. Это та наибольшая сила, которую можно получить при определенных оборотах и полной подаче топлива от двигателя и передать через трансмиссию и ходовую часть корпусу танка.
Условия движения танка
Потребная для движения танка сила тяги Р зависит от величин сопротивлений, действующих на танк, и определяется из уравнения движения танка.
Спроектировав все внешние силы, действующие на танк (см. рис. 47) при ускоренном прямолинейном движении (разгон) на подъеме без прицепа, и пренебрегая сопротивлением воздуха, получим:
P = R + G sin α + F
Подставив значение силы R = fG cos α, найдем:
P = G(fcos α + sin α) + F (14)
или, в соответствии с формулой (11),
P = R0 + F
При равномерном движении, когда сила инерции F отсутствует,
P = R0.
Для равномерного или ускоренного движения танка необходимо, чтобы сила тяги по двигателю Рд была равна или была бы больше потребной силы тяги, то есть Рд≥Р, в противном случае обороты двигателя начнут падать и двигатель заглохнет.
Кроме того, потребная для движения сила тяги должна быть воспринята грунтом. Если грунт окажется не в состоянии воспринять приложенную к нему силу и его верхний слой будет срезан почвозацепами, то гусеницы будут пробуксовывать и танк не будет двигаться.
Таким образом, для движения танка необходимо соблюдать следующие два условия:
а) сила тяги по двигателю Рд должна быть не меньше потребной силы тяги, то есть Рд ≥ Р;
б) грунт должен быть способен воспринять эту силу тяги без полного разрушения, то есть сила тяги по сцеплению должна быть больше силы тяги, созданной двигателем для движения танка: Рсц > Рд.
Общее условие движения: Рсц > Рд ≥ Р.