какая коробка передач на танке
Танк Т-34 с пробегом: ТО каждый день, слабое сцепление и масложор литрами
Мы продолжаем обзор легендарного танка Т-34 (который, кстати, до сих пор применяется в боевых действиях – например, в Йемене) с полусерьёзных позиций покупки подержанного экземпляра. Как мы уже выяснили из первой части, к качеству заводской сварки и окраски Т-34 есть претензии, но на фоне потенциальных проблем с трансмиссией и мотором, о которых речь пойдёт ниже, кузовные проблемы можно считать малозначительными мелочами.
Тормоза и рулевое управление
Тормозная система танка совмещена с системой рулевого управления. В Т-34 для этой цели используются бортовые фрикционы с автоматически действующими ленточными тормозами. Привод у них от ручных тяг, а для смазки применяется консталин, которым ежедневно заполняют масленки на картере КПП.
Бортовые фрикционы системы сталь-по-стали многодисковые, толщина комплекта фрикционов 136-138 мм, а количество пластин колеблется от 35 до 43, в зависимости от толщины и степени износа. Основная проблема – это термическое коробление пластин бортовых фрикционов при длительных поворотах, и часто встречается попадание грязи в систему и утечка смазки через фильцевые сальники. Ресурс механизмов сравнительно небольшой, порядка 300-1000 километров, с ежедневным обслуживанием, поэтому сразу купите хороший запас смазки.
Сам тормоз реализован с помощью ленточных механизмов. Управление системой сдвоенное: сначала с помощью рычага разобщается фрикцион, а потом срабатывает ленточный тормоз. С помощью педали можно тормозить, не разобщая фрикцион, что полезно при движении на уклонах.
Тормозная лента стальная, но 13 накладок на ее поверхности чугунные. Стояночный тормоз реализован с помощью фиксирующего механизма на приводе педалей. Привод тормозов механический, тягами с уравновешивающей пружиной. Конструкция очень надежная, но требующая постоянных регулировок и хорошего усилия на педали.
Подвеска
Конструкция подвески у Т-34 значительно сложнее, чем у большинства автомобилей. Она состоит из ведущих колес сзади, направляющего колеса и пяти сдвоенных опорных катков диаметров 830 мм и, конечно же, гусеницы из 36 траков с гребнем и 36 траков без гребня.
Т-34. Bojo, wikipedia.org
Ведущие колеса в основном бывают двух типов: цельнолитые или со штампованными дисками, оба вида с роликами. Изредка встречаются цельнолитые ведущие колеса без роликов образца 1942 года. Танки выпуска 41-42 годов можно определить по наличию литого колеса с роликами, фиксированными корончатыми гайками. Танки выпуска после 43 года в основном комплектовались штампованным колесом с роликами, оси которых фиксировались чеками. По надежности все решения с роликами примерно эквивалентны, а вариант без роликов отстает как в части шумности, так и в части КПД.
Катков у танков Т-34 по пять штук с каждой стороны. Изначальная конструкция предусматривала внешнюю амортизацию катков – это обеспечивало приемлемую шумность. Но в процессе производства конструкцию оптимизировали для снижения расхода резины, а летом 1942 года СТЗ ставил на танки по три центральных катка вообще без амортизации. Много танков выпуска после 42 года оснащались и катками с внутренней амортизацией.
Ленивец, он же направляющее колесо, расположен спереди и служит для натяжения гусеницы. По конструкции он обычно цельнолитой.
Направляющее колесо Т-34. wikipedia.org
Подвеска катков типа Кристи расположена внутри корпуса и является одним из слабых мест конструкции. Передний каток сильно перегружен, что вызывает раннее разрушение бандажей, повышенный износ подшипников и самой подвески. К тому же пружины и амортизатор занимают много места внутри корпуса.
Ресурс подвески сильно зависит от покрытия, по которому движется танк. В эксплуатации требуется ежедневная проверка всех ее элементов и выполнение текущего ремонта по необходимости. В среднем она неплохо справлялась даже с массой танков Т-34-85, требуя на порядок меньше внимания, чем двигатель и главный фрикцион, о которых пойдет речь ниже.
Трансмиссия
Все танки имеют привод на заднее ведущее колесо и гусеницу – полноприводных версий, увы, не бывает. Механическая часть состоит из бортовых редукторов и фрикционов, коробки передач, а также главного фрикциона. Бортовые фрикционы мы уже рассмотрели в главе «Рулевое управление и тормозная система». Бортовые редукторы тут с шестернями бокового зацепления, не особенно надежные, но в целом их ресурс вполне приемлемый. Зависит в основном от состояния наружного сальника редуктора и уровня масла.
Бортовой редуктор не соосный
Основное проблемное место танка Т-34 – это главный фрикцион, в автомобильных терминах это сцепление. В условиях дефицита фрикционных материалов он был выполнен в конструктиве сталь-по-стали, а из-за низкого коэффициента трения стальных дисков фрикционов потребовалась аж 21 штука. Из-за ограничений по длине рабочий ход и рабочий зазор оказались очень малы.
В условиях качественной сборки опытных экземпляров фрикцион был относительно работоспособен, хотя усилие на педали сцепления было очень велико. Но при серийной сборке неполное размыкание дисков приводило к неполному выключению главного фрикциона, а при неполном выключении сцепления переключать передачи в коробке сложно. Особенно если это Т-34 до обновления июля 1942 года.
В серию танк Т-34 пошел с 4-ступенчатой КПП, выполненной по схеме с подвижными шестернями – такая конструкция была общепринятой на тот момент. К ее основным достоинствам относили простоту и малое количество зубчатых пар. Но в миг переключения она требовала отсутствия момента на валах. При «ведущем» сцеплении переключение нуждалось в очень больших усилиях, ход шестерен был большим, а профиль зубьев плохо подходил для постоянного включения-выключения.
Двухвальная КПП с подвижными шестернями по схеме Кристи
Технологические доработки в виде нарезки зубьев по краю через один, накатки боковой поверхности шестерни (что-то вроде синхронизатора) обработки валов для снижения сопротивления давали лишь небольшой эффект. То, что неплохо работало с хорошим сцеплением на грузовиках того времени и вполне приемлемо – на танках серии БТ, на новом и заметно более тяжелом Т-34 с задачей не справлялось. Усилия на механизме переключения могли превышать 50 кг, что осложняло труд механика-водителя и постоянно приводило к выходу двигателя за оптимальный рабочий диапазон. Ну и, конечно, поломки самой коробки передач были обычным делом: зубья крошились, а ударные нагрузки разрушали корпус и подшипники.
Разработка новой пятиступенчатой трансмиссии началась еще до постановки танка в серийное производство. Дело было не только в том, что танку требовалась еще одна передача для расширения динамического диапазона, улучшения проходимости и повышения топливной экономичности. Новая коробка использовала шестерни постоянного зацепления с муфтами, как у современных конструкций.
Внедрение такой коробки в серию стало возможным с поставками новых зуборезных станков по ленд-лизу. Дело в том, что в коробке постоянного зацепления зубчатых пар больше почти в два раза, что заметно повышает нагрузку на станочный парк. Но внедрение КПП на муфтах – это лучшее решение, если нет возможности изменить конструктив главного фрикциона, что потребовало бы переделки присоединительных размеров силового агрегата, переделки корпуса. В целом объем работ по модернизации был бы сравним с созданием нового танка с тем же двигателем.
КПП Т-34. wikipedia.org
Новая КПП оказалась требовательной к качеству комплектующих, ей необходимы были роликовые подшипники высокого качества. Но эта проблема была решена достаточно быстро, и конструкция коробки оставалась неизменной еще много лет.
При выборе танка сегодня отдавайте предпочтение Т-34 после лета 42 года с 5-ступкой или требуйте существенную скидку, так как выбор хороших контрактных КПП на Т-34 невелик.
Мотор
Линейка двигателей Т-34 состоит из единственного агрегата В-2 – дизельного V12 с непосредственным впрыском. Этот двигатель так сильно опередил свое время, что его база используется до сих пор, а для двигателей разработки 30-х годов он смотрелся вообще как пришелец из будущего.
Посудите сами: алюминиевые блоки цилиндров, алюминиевый картер, стальные мокрые гильзы цилиндров, алюминиевые поршни с 5 кольцами, по три компрессионных и два маслосъемных, 4 клапана на цилиндр, система смазки с сухим картером и масляными фильтрами. Рабочие обороты мотора – 1700-2000 в минуту, объем – 39 литров, а мощность – 400-600 лошадиных сил. И все это при массе около тонны, что неплохо даже в сравнении с «бензинками» той же мощности.
Секрет прост: двигатель разрабатывался в том числе и как авиационный, тогда это было модное направление, и аккумулировал в своей конструкции наработки нескольких конструкторских бюро за много лет. К сожалению, с надежностью и стоимостью дела обстояли не лучшим образом. В августе 1940 года конструкторское бюро Сталинградского моторного завода в своей докладной записке в ЦК ВКП(б) так охарактеризовало его конструкцию: к основным недостаткам представители завода отнесли тот факт, что В-2 «является недоработанным образцом авиационного дизеля[,] который не является ни надежным, ни весьма компактным и достаточно мощным, ни сколько-нибудь дешевым двигателем». И это была суровая правда.
Доводка двигателя заняла без малого десять лет, и только во время войны его ресурс довели до приемлемых показателей. К моменту начала серийного производства танка Т-34 гарантийный ресурс составлял 100 моточасов для Т-34 и 80 моточасов для КВ-1, и лишь по настоянию наркома М. А. Малышева эти цифры увеличили до 150 и 100 моточасов соответственно при желаемых военными 300. Реальная же наработка на отказ часто была ниже гарантийных цифр. Только моторы выпуска 1944 года смогли с запасом перекрывать срок наработки на отказ в 250 моточасов, некоторые из них могли проработать более 1000.
Не сравнивайте режимы работы с авиационными или автомобильными, в танках время работы на режиме максимальной мощности составляет более 30% времени, что в шесть раз больше, чем у автомобильных моторов, а более 55% времени он проводит при нагрузке более 60%. Еще во впуске много-много пыли, а летом добавляется перегрев из-за высокой температуры воздуха.
Основная беда на протяжении сороковых годов – это износ цилиндропоршневой группы, прогорание поршней из-за перегревов, прорыв газового стыка ГБЦ и гильзы, а также нарушения топливоподачи и работы системы смазки из-за поломок маслонасосов. Расход масла в изношенном моторе шел буквально литрами, достигая 5 килограммов в час. Традиционно в качестве основного документа о состоянии мотора на начало 42 года приводят отчет Абердинского полигона. Да, танк Т-34 попал на испытания в США и там весьма подробно исследовался.
Т-34-85, захваченный армией США в Корейской войне. wikipedia.org
Основная проблема советского 39-литрового V12, по мнению заокеанских экспертов, была в низком качестве очистки воздуха. Центробежно-масляный воздухоочиститель терял масло, не очищал, отправлял масло в камеры сгорания, что приводило к работе вразнос и гидроударам. Вторая проблема была в слабости системы охлаждения – она не позволяла ему долго работать на максимальной мощности даже в зимних условиях. Правда, судя по отчету, американцы не залили в фильтр типа «Помон» масло, вследствие чего фильтр фактически не работал. Моторесурс мотора на испытанном танке составил 73 часа.
Воздушные фильтры явно нуждались в улучшении в любом случае. К концу 1943 года на танках уже применяли фильтры конструкции «Циклон», а после 44-го и «Мультициклон», обеспечивающие на порядок лучшую фильтрацию воздуха и меньшую трудоемкость обслуживания.
Медные прокладки ГБЦ не выдерживали работы на максимальной мощности. Позже была улучшена точность обработки блоков и использована цельная алюминиевая прокладка, а затем и прокладка типа «металлопакет» для обеспечения работы газового стыка.
Т-34-85 с дополнительной броней, 1996 год, Босния. wikipedia.org
Маслонасосы последовательно улучшались, менялись приводные валы, рабочие пары и зазоры. Уже к 45 году основные проблемы удалось решить. На удивление, в остальном конструкция мотора оказалась весьма удачной. Конечно, крайне трудоемкой в обслуживании и дорогой, но тем не менее ресурсной.
Послевоенные модификации этого двигателя для железнодорожной и автомобильной техники были значительно усовершенствованы, и их моторесурс был доведен более чем до 10 тысяч моточасов на тяжелых грузовиках и гусеничной технике. При покупке танка Т-34 сейчас можно рассчитывать на установку контрактного агрегата или ремонт оригинального мотора по новым технологиям, что позволит относительно надежно эксплуатировать технику.
Брать или не брать?
Как вы смогли убедиться, Т-34 представляет собой достаточно сложную конструкцию, которую нельзя назвать неубиваемой ни в коем случае – напротив, даже поддержание исправного танка в рабочем состоянии требует немало усилий и средств. И если кроме шуток, то находятся энтузиасты, которые от фантазий о собственном танке переходят к действиям. Известно как минимум о двух проектах последних лет, которые легко гуглятся.
Трансмиссии современных танков
полковник А. Тельминов, полковник А. Загудаев
(Техника и вооружение. — 1989. — № 9. — С. 6-7)
Материал предоставлен: Сергей Зыков
 |
По материалам иностранной печати
Одной из важнейших характеристик танка, существенно влияющей на эффективность его боевого применения, является подвижность. Она определяется прежде всего удельной мощностью, которая у современных зарубежных танков достигает 22 кВт/т (30 л.с./т). Дальнейшее ее увеличение, по утверждениям зарубежных специалистов, нецелесообразно, так как возникает опасность заноса при поворотах на больших скоростях. Поэтому возможности повышения подвижности перспективных танков конструкторы связывают в первую очередь с совершенствованием их трансмиссий.
Считают, что танковая трансмиссия, обладая высоким КПД, должна обеспечивать широкий диапазон изменения силы тяги и скорости, возможность поворота танка с различными расчетными (не зависящими от внешних условий) радиусами и эффективное его торможение. При этом желательны минимальные габариты агрегатов, высокая надежность их, простота и удобство регулировок, демонтажа и монтажа в полевых условиях, легкость управления. Требования противоречивые, и реализовать их все в одной конструкции сложно. Этим объясняется большое разнообразие конструктивных схем трансмиссий, каждая из которых, как сообщают, лишь в той или иной степени отвечает этим требованиям.
По числу кинематических связей между механизмом поворота и двигателем различают одно- и двухпоточные трансмиссии. У последних коробка передач и механизм поворота составляют единый агрегат — механизм передач и поворота (МПП). По способу изменения крутящего момента двигателя трансмиссии могут быть механические (шестеренчатая или планетарная коробка передач) и гидромеханические, включающие в себя кроме механической коробки передач и гидропередачу (например, гидротрансформатор или комплексную гидропередачу). Тип агрегата, предназначенного для изменения скорости движения и силы тяги, обусловливает в основном массогабаритные показатели и КПД всей трансмиссии.
Однопоточные механические трансмиссии (рис. 1) при достаточно высоком КПД обладают наименьшими массогабаритными показателями, проще в производстве, эксплуатации и ремонте. Однако ступенчатое изменение передаточных чисел в коробке передач не позволяет эффективно использовать мощность двигателя, а малое количество расчетных радиусов поворота и их несоответствие оптимальным значениям на высших передачах затрудняют управление танком при движении с высокими скоростями.
Зарубежные специалисты считают, что увеличение числа расчетных радиусов или количества передач в такой коробке в целях более полного использования мощности двигателя и улучшения маневренности танка связано со значительным усложнением конструкции, а также с ухудшением массогабаритных показателей трансмиссии.
Более совершенными считают механические планетарные трансмиссии с фрикционным включением передач и гидросервоприводами управления движением. Полагают, что с применением новых фрикционных материалов, обладающих более высокими характеристиками, несколько улучшится управляемость. Однако ощутимого увеличения подвижности трудно ожидать, поскольку не устраняется общий для всех однопоточных трансмиссий недостаток — ограниченные возможности использования расчетных радиусов поворота при высоких скоростях движения. По этой же причине не получили широкого распространения и однопоточные гидромеханические трансмиссии, которые хотя и обеспечивают более полное использование мощности двигателя, но имеют пониженный КПД, а кроме того, большие, чем механические трансмиссии, габариты.
В значительной степени свободны от этих недостатков, по мнению зарубежных экспертов, двухпоточные трансмиссии — механизмы передач и поворота (МПП). В таких трансмиссиях (рис. 2) каждая ступень коробки передач обеспечивает свой расчетный радиус поворота, величина которого растет с повышением номера передачи. Эти радиусы за счет введения дополнительного привода с оптимальным передаточным отношением подобраны таким образом, что на любой из передач танк поворачивается без заноса и водителю не нужно снижать скорость из-за опасности потерять управление. Еще одно преимущество двухпоточных трансмиссий, благодаря которому существенно улучшается маневренность танка: машина с такой трансмиссией может поворачиваться на месте вокруг своей центральной оси (гусеницы вращаются в разные стороны).
Двухпоточные трансмиссии получили широкое распространение в современном зарубежном танкостроении, несмотря на их конструктивную сложность, большие габариты (из-за введения дополнительного привода) и более жесткие требования к расположению двигателя. Однако отмечают существенные недостатки механических МПП: пониженный общий КПД, а кроме того, с применением в этом приводе дифференциала прямолинейное движение танка становится менее устойчивым. При разных сопротивлениях на гусеницах, например при движении по косогору, танк самопроизвольно поворачивает в сторону меньшего сопротивления, что вынуждает водителя все время корректировать направление движения.
Широкое распространение за рубежом получили гидромеханические трансмиссии (ГМТ), в состав которых кроме обязательных элементов механических трансмиссий входит гидродинамическая передача (КГП), автоматически изменяющая крутящий момент и частоту вращения выходного вала в зависимости от внешней нагрузки. Благодаря этому количество ступеней, габариты и масса механической коробки передач могут быть, как считают зарубежные специалисты, уменьшены примерно в 2 раза, а водитель будет реже переключать передачи, так как система «двигатель — трансмиссия» в более широком диапазоне способна приспосабливаться к изменению внешних сопротивлений. Так, некоторые зарубежные танки имеют всего 2 передачи переднего хода — замедленную и ускоренную.
В качестве недостатков гидромеханических передач зарубежные специалисты отмечают пониженный КПД (даже в ограниченном диапазоне регулирования крутящего момента и оборотов) и необходимость значительной по объему системы охлаждения и подпитки. Поэтому в целом массогабаритные показатели ГМТ достаточно велики. Несмотря на то что гидропередача облегчает условия работы двигателя, сглаживая динамические нагрузки, она не позволяет осуществлять торможение двигателем и его запуск с буксира. Это заставляет конструкторов усложнять механическую часть трансмиссии, в частности, усиливать остановочные тормоза, вводить гидротормоз и блокировочный фрикцион КГП.
В двухпоточных гидромеханических трансмиссиях некоторых зарубежных танков (рис. 3) в дополнительном приводе применяется дифференциал или дифференциальный привод. При прямолинейном движении он отключается, и трансмиссия работает как однопоточная. Зарубежные эксперты отмечают, что хотя ее КПД несколько меньше, однако прямолинейное движение танка остается устойчивым. Управление дополнительным приводом при поворотах осуществляется либо фрикционными устройствами (тормозами и фрикционами поворота), либо с помощью гидрообъемной передачи.
К недостаткам фрикционных устройств управления поворотом относят малое число расчетных радиусов. Обычно на каждой передаче имеется лишь один расчетный радиус, при котором тормоз или фрикцион поворота включен полностью и работает без пробуксовки. С увеличением количества расчетных радиусов существенно усложняется трансмиссия. Дополнительные радиусы поворота, реализуемые за счет пробуксовки фрикционных устройств, зависят от внешних условий — вида и состояния грунта, угла наклона местности. Поэтому одному и тому же радиусу поворота, например на дороге с твердым покрытием и на грунте, будут соответствовать разные положения органа управления. Следовательно, в каждом конкретном случае водитель должен «угадать» положение органа управления, а затем, оценив действительный радиус поворота, уточнить его. Все это зависит от квалификации водителя и не исключает ошибок.
Другим недостатком, как отмечалось, является наличие зон «нечувствительности» привода, обусловленных малым коэффициентом трения при небольших усилиях включения и больших скоростях пробуксовки фрикционных устройств управления. Поэтому водитель при повороте с большим радиусом, чтобы пройти зону «нечувствительности», вынужден резко перемещать рычаг или штурвал на величину, заведомо большую, чем это необходимо, и лишь затем устанавливать требуемый радиус поворота, перемещая орган управления в сторону исходного положения. Ошибки, допускаемые в процессе управления, особенно при движении с большой скоростью, когда время на поворот ограничено, могут привести к тому, что танк не впишется в нужную траекторию, а при однопоточной трансмиссии потеряет управление вследствие заноса.
Чтобы исключить эти недостатки, предложили применять в трансмиссиях гидрообъемные передачи (ГОП) в дополнительном приводе. Это позволило обеспечить бесступенчатое изменение передаточного отношения при жесткой кинематической связи между ведущими колесами танка: любой радиус поворота является расчетным и каждому положению органа управления соответствует вполне определенная траектория движения.
Использование ГОП в основном потоке мощности вместо механической коробки передач, по оценкам экспертов, позволяет заметно увеличить подвижность и упростить процесс управления танком. Однако отмечают, что для передачи больших мощностей требуются ГОП со значительными габаритами либо очень высокие давления рабочих жидкостей. И в том и в другом случаях, чтобы обеспечить приемлемый объемный КПД передачи, необходима особая точность изготовления цилиндров и поршней гидронасоса и гидромотора, а также высокая надежность уплотнений. Поэтому пока гидрообъемные передачи применяют в менее нагруженных дополнительных приводах. Причем и в этих случаях приходится усложнять конструкцию трансмиссии, включая в дополнительный привод гидромуфты, работающие параллельно с ГОП при больших нагрузках.
В настоящее время большинство зарубежных конструкторов считают, что наиболее перспективными с точки зрения повышения подвижности танка являются двухпоточные трансмиссии с гидрообъемными передачами в дополнительном приводе управления поворотом. Что же касается той части трансмиссии, которая передает основную долю мощности двигателя, то оптимальной, по их мнению, была бы замена механической коробки передач бесступенчатой гидрообъемной передачей.
В частности, большие надежды возлагаются на недавно появившиеся шаропоршневые ГОП (см. 4-ю стр. обложки). В такой передаче крутящий момент на роторе мотора создается касательными составляющими нормальных реакций отпора на поршни со стороны статора. Ход поршней, величина подачи насоса и скорость вращения ротора мотора зависят от положения ротора 2 относительно статора насоса 4, то есть от величины эксцентриситета е. При изменении знака эксцентриситета обеспечивается изменение направления вращения ротора мотора. Гидромотор, как правило, имеет постоянный эксцентриситет. Однако, несмотря на определенные успехи, достигнутые в этом направлении, реализацию такого конструктивного решения на основных танках в ближайшем будущем считают маловероятной. Объясняют это технологическими трудностями изготовления подобных передач, а кроме того, необходимостью применения громоздких систем охлаждения для рабочей жидкости.
В отношении вариантов «комплексная гидродинамическая передача с механической коробкой передач» или «механическая коробка передач с увеличенным числом ступеней» в основном потоке мощности среди зарубежных специалистов существуют различные мнения, поскольку каждый из этих вариантов имеет как определенные преимущества, так и существенные недостатки. Поэтому при выборе той или иной схемы трансмиссии решающими являются приоритетные требования, реализуемые при создании танка.
Используя КГП в танковых трансмиссиях, зарубежные конструкторы стараются ограничить их работу только на низших передачах (в тяжелых условиях движения), что позволяет иметь более высокий общий КПД трансмиссии на высших передачах, увеличить запас хода по топливу, реализовать тормозные свойства двигателя. Именно поэтому механические коробки передач в современных ГМТ имеют увеличенное число передач переднего хода.