РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОПОРНО-ПОВОРОТНЫХ УСТРОЙСТВ С ФЕНИЛОНОВЫМИ КИНЕМАТИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Канд. техн. наук В.Н. Лукьянов, И.В. Собинков

ОАО «ВНИИТрансмаш»

Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2017.

В статье описываются опорно-поворотные устройства, использующиеся в отече­ственных и зарубежных образцах БТВТ, а также разработка и внедрение нового опорно-поворотного устройства с упругими элементами из фенилона, сочетающего простоту конструкции, технологичность изготовления, повышенные точностные и прочностные характеристики.

Конструкция и эксплуатационные свойства опорно-поворотных устройств (ОПУ), или погонов, бронетанковой техники должны удовлетво­рять требованиям её боевого применения:

- точность наведения;

- ударостойкость при собственном выстреле и снарядном обстреле;

- вращение башни с наименьшим моментом сопротивления и сохранение его стабильности при кренах и дифферентах;

- безотказность работы в любых климатиче­ских условиях, в том числе повышенной загряз­ненности, запыленности, влажности;

- минимальные абразивный износ и механи­ческие повреждения при контакте тел качения с беговыми дорожками, отсутствие коррозии;

- отсутствие необходимости многократного обслуживания;

- минимальные массогабаритные характе­ристики ОПУ должны быть технологичными и недорогостоящими в серийном производстве.

Совершенствованию ОПУ уделяется доста­точное внимание как у нас, так и за рубежом.

В США разработками погонов занимается фирма «Rotek». Их первые модели имели торои­дальные расточки колец, а в качестве элементов ка­чения использовались стальные шары (рис. 1, а). Затем сталь была заменена на пластмассу — фе­нол или поликарбонат, а сложные в изготовлении тороидальные беговые дорожки — на конусные (рис. 1, б), при этом, как считали американские специалисты, такие погоны могли функциониро­вать без смазки. Они обеспечивают малое сопро­тивление вращению, механические повреждения беговых дорожек практически отсутствует, а бла­годаря податливости пластмассовых шаров об­щая нагрузка распределяется более равномерно, нежели со стальными.

Оказалось, что шары на основе фенола име­ют недостаточную прочность для танков, а шары из поликарбоната подвержены пластической де­формации при длительном хранении. Поэтому

Рис. 1. ОПУ фирмы «Rotek»

погоны с пластмассовыми шарами используют­ся в машинах с малонагруженными башнями.

В ряде ОПУ шары заменены на стальные ролики (рис. 1, в). Они обеспечивают снижение контактных напряжений под нагрузкой за счет увеличения пятна контакта.

Однорядные шариковые и роликовые опоры имеют тенденцию «люфтить» в радиальном на­правлении. Этого лишены многорядные опоры (рис. 1, г), однако последние имеют большие га­бариты, массу и требуют высокоточной техноло­гии изготовления и сборки.

Фирмой «Rotek» были сконструированы по­гоны с проволочными беговыми дорожками. Проволока с лысками для вращения шаров или роликов укладывается в тороидальные гнёзда-ка­навки колец погона (рис. 1, д, е). Благодаря изго­товлению проволоки из пружинных сталей, про­волочные беговые дорожеки могут скручиваться в тороидальных расточках, являясь самоустанав- ливающимися элементами, компенсирующими перекосы колец.

По мнению самих зарубежных специалистов, такие ОПУ конструктивно сложны и дорогосто­ящи в изготовлении, хотя это компенсируется

более высокими точностными и эксплуатацион­ными параметрами. Также недостатком является низкая ударостойкость погонов.

Отечественные объекты БТВТ оснащены погонами со стальными шарами и тороидальны­ми беговыми дорожками [1-4], схема которых показана на рис. 2.

Эти ОПУ характеризуются высокими кон­тактными напряжениями шаров с дорожками, наличием люфтов и зазоров, необходимостью закалки колец токами высокой частоты (ТВЧ) и устранением после неё эллипсности трудоемкой рихтовкой, наличием консистентной смазки, при­водящей к образованию твердого абразивного слоя и повышению момента сопротивления вра­щению при длительной эксплуатации.

Анализ зарубежного и отечественного опыта позволил специалистам ОАО «ВНИИТрансмаш» разработать конструкцию нового ОПУ (рис. 3), ко­торое сочетает простоту и технологичность изго­товления, малую стоимость, улучшенные точност­ные параметры и высокую ударостойкость [6-8].

В основе разработки, и это является принци­пиальным отличием от существующих погонов, сочетание упругих роликов, обеспечивающих вра щение башни, и свободно скользящих по бего­вым дорожкам упоров в виде кубиков, воспри­нимающих экстремальную нагрузку, например, при снарядном обстреле машины.

Рис. 2. Отечественное ОПУ БТВТ

И ролики, и упоры изготавливаются из вы­сокопрочной ударостойкой пластмассы фенилон С2, пригодной для эксплуатации при воз­действии больших статических и динамических нагрузок в интервале температур от минус 80°С до плюс 200°С, в условиях воздействия морской воды и различных концентрированных щелочных и кислотных сред. Фенилон не растворяется и не набухает в большинстве органических раство­рителей углеводородах (топливах, маслах), его от­личительной чертой является сочетание большой жесткости и прочности с высокой ударной вязко­стью [5].

Подробное описание нового ОПУ приведе­но в статье [1]. Оно имеет конусные беговые до­рожки. Каждый ролик расположен в коробчатом сепараторе, который может быть выполнен либо из полиарилата ДВ 106, либо из стали. Часть ро­ликов с сепараторами устанавливаются с разво­ротом на 90°, что необходимо для обеспечения стабильности момента сопротивления вращению при кренах и дифферентах. Между роликами в определенном порядке располагаются упоры.

Размер упора меньше диаметра ролика на ве­личину допустимой упругой деформации послед­него. Таким образом, ролики обеспечивают точ­ное наведение башни на цель, причём, благодаря своей упругости, выполняют роль дополнитель­ного микроподрессоривания башни относитель­но корпуса, а упоры защищают погон от повреж­дений при значительных ударных нагрузках.

Упоры выполняют роль не только ограничи­телей деформации роликов, но и препятствуют «раскрытию» погона, являясь своеобразными

замками — при попадании снаряда в танк они заклинивают верхнее и нижнее кольца, и ОПУ работает как цельное устройство.

При использовании фенилона отпадает необ­ходимость в большом количестве консистентной смазки. Достаточно тонкого слоя дисульфитомо- либденовой пасты, которой натирают беговые до­рожки, ролики и упоры.

ОПУ с кинематическими элементами из фенилона обладают целым рядом преимуществ по сравнению с зарубежными и отечественными об­разцами.

По сравнению с отечественными серийными шаровыми погонами имеют простую конструкцию с несложными в изготовлении конусными бего­выми дорожками, отпадает необходимость термо­обработки беговых дорожек ТВЧ, что резко умень­шает эллипсность колец и исключает рихтовку.

Благодаря упругости повышается безотказ­ность функционирования погона за счёт возмож­ности роликов деформироваться при перекосах дорожек. Все ролики находятся в постоянном кон­такте с беговыми дорожками, тогда как в шаровом ОПУ из-за технологической разномерности шаров в контакте находится только часть из них.

Исследования, проведённые в ОАО «ВНИИ -Трансмаш» [5, 7], показали, что микроподрессоривание башни повышает разрешающую способ­ность прицела в 1,3 1,5 раза, а уровень колебаний дульного среза пушки в горизонтальной плоскости при скорости танка 20 км/час снижается в 1,6 раза.

Уменьшение зазоров и люфтов с 1,5 мм при селективном подборе колец шаровых ОПУ до 0,5.. .0,8 мм без подбора колец для ОПУ фенило­новыми элементами повышает точность наведе­ния башни и снижает нагрузки на привод, в том числе при больших кренах и дифферентах танка.

Рис. 3. ОПУ разработки ОАО «ВНИИТрансмаш»

Количество роликов и упоров и их взаимное расположение в зависимости от массогабарит­ных характеристик и характеристик вооружения конкретного объекта определяется по разрабо танной ОАО «ВНИИТрансмаш» специальной методике геометрического и прочностного рас­чёта погонов [7].

Новое ОПУ было внедрено в целый ряд объ­ектов БТВТ. Оно прошло опытную отработку в процессе стационарных, пробеговых и стрель- бовых испытаний серийных танков Т-72 и Т-80, опытных танков со 152-мм орудием повышенно­го могущества об. 292, 195 и 477, СПТП «Спрут- СД», БМП-3.

Танк Т-72 прошёл более 14000 км по раз­личным трассам и сделал более 150 выстрелов, объекты 195 — более 15000 км и 650 выстрелов, объект 292-3800 км и 30 выстрелов.

Испытания подтвердили преимущества та­ких погонов — стабильность момента сопротив­ления вращению башни и безотказность функ­ционирования.

Танк Т-72 был подвергнут снарядному об­стрелу 43-мя выстрелами из пушки Д-81 и 17-ю выстрелами из РПГ-9. Из-за деформации подба­шенного листа болты крепления погона в перед­нем секторе были сорваны, однако погон сохра­нил работоспособность до последнего выстрела, обеспечив поворот башни на 360 град.

Сегодня погоны с коническими беговыми дорожками и кинематическими элементами из фенилона установлены на перспективных образ­цах. При этом для образцов с повышенными ско­ростями вращения башни пластмассовые сепа­раторы заменены на стальные.

На опытных образцах машин лёгкой весо­вой категории аналогичные ОПУ также успешно прошли испытания. В них, для снижения массы, кольца изготовлены из алюминиевых сплавов, а ро­лики, упоры и сепараторы имеют меньшие по срав­нению с погонами для танков и САО типоразмеры.

В настоящее время погоны внедрены в се­рию СПТП «Спрут-СД» и установлены в модер­низированном образце «Спрут-СДМ1».

Использованием фенилоновых кинематиче­ских элементов заинтересовались разработчики вооружения кораблей ВМФ. Для них, помимо опи­санных выше преимуществ, существенным оказа­лись их антикоррозионные свойства при воздей­ствии тропического влажного морского климата.

Однорядное ОПУ с возможностью регули­ровки диаметрального зазора применяется на артиллерийской установке АК-192 фрегатов пр. 22350, где фенилоновые элементы также ис­пользуются в конвейере подачи боеприпасов.

Ещё один пример использования погона с фенилоновыми элементами — торпедная уста­новка СМ-588 новых фрегатов и корветов.

Перспективным направлением использова­ния разработки ОАО «ВНИИТрансмаш» может быть робототехника, где требуются высокоточ­ные безлюфтовые ОПУ, возможность работы в агрессивных средах, без использования конси­стентной смазки.

Литература

1. Галецкий В.С., Иванов И.К., Лукьянов В.Н. Новое опорно-поворотные устройство в бронетех­нике // Актуальные проблемы защиты и безопас­ности. Труды XIII Всероссийской научно-прак­тической конференции. Бронетанковая техника и вооружение. Том 3. — СПб., 2010 г. С. 73-76.

2. Танк Т-80. Техническое описание и ин­струкция по эксплуатации. МО СССР. — М., 1979.

3. Комиссар А.Г. Опоры качения в тяжёлых режимах эксплуатации: Справочник. — М.: Машиностроение. 1987. 278 с.

4. Лепешинский И.Ю. и др. Устройство бро­нетанковой техники. В двух частях. Часть 2. Учебное пособие. — Омск: Изд-во ОмГТУ. 2011. 144 с.

5. Разработка универсальной технологиче­ской схемы получения кинематических элемен­тов из фенилона С2. ВНИИСС. 1989 г.

6. Методика расчета опорно-поворотного устройства с упругими фенилоновыми ролика­ми и упорами. ОАО «ВНИИТрансмаш». — Л.: 1992 г.

7. Методика по расчёту опорно-поворотно­го устройства с фенилоновыми роликами и упо­рами. ЖАИБ 30241-22-01РР. ВНИИТрансмаш. 2011 г.

Ударостойкое опорно-поворотное устрой­ство, патент № 2241149 от 27.11.2004 г.