履带行驶装置技术的优化方法

1.履带与主动轮

1）履带

履带着地面有金属和橡胶两种材质，早期坦克的履带板（如前苏联T-34坦克）用金属着地面，上有较高的履刺，能嵌入地面提高附着性能，但履刺进出土壤会产生行驶阻力，转向时履刺在地面滑动会产生转向阻力。试验表明“一”字形和“人”字形履刺附着性能较好，行驶阻力和转向阻力较小，并能较好地排除履刺上的积泥，工作性能稳定。

为避免金属履刺损伤路面，美国首先使用了着地面挂胶的履带板，随后又发展为可更换的着地胶块，将胶块硫化在有足够刚度的冲压钢质底板上，插入金属履带板体（如德国“豹”Ⅱ坦克履带板），或用螺栓与金属履带板体连接（如美国M113装甲运兵车履带板）。也有些履带在负重轮滚道上敷设橡胶垫，可减小冲击和噪声，但增加了行驶阻力，加重了负重轮胶胎热负荷，增加了履带重量。

履带板之间的铰链多用敞开式金属铰链和橡胶金属铰链。第二次世界大战中的坦克履带铰链多用敞开式金属铰链，水和泥、沙能直接进入铰链中，使铰链严重磨损，履带节距增大，履带晃动和噪声加大，行驶效率降低。

第二次世界大战后美国使用了橡胶金属铰链，结构有单销和双销之分。M113装甲运兵车的单销铰链履带板，每个耳孔压入一个胶套，胶套黏接并硫化在外为圆柱面、内为等边棱柱的钢套外圆柱面上，相邻履带板的耳子沿履带宽相间排列，用与钢套内孔相配的棱柱钢销穿在一起。M-46坦克履带双销铰链的履带销为圆钢，在销上黏接并硫化胶套，然后压入板体耳孔中，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，压入后靠过盈阻止胶套与耳孔接触面相对运动，由胶套扭转变形实现销子与耳孔相对转动。双销铰链胶套的承压面积比单销铰链大，胶套转角仅为单销的一半左右，但结构较重。组装橡胶金属铰链履带时，要使相邻履带板顺着履带圈弯曲，转角约为履带在主动轮上转角的一半。如胶套工作失效，但板体耳孔磨损尚小，更换胶套，能继续使用。

为防止履带脱带，履带滚道一侧有诱导齿，与双排负重轮相配的履带板中部有单诱导齿，与单排负重轮相配的履带板两端有双诱导齿。

一侧履带作用的最大牵引力约为车辆战斗全重G=M g的65%，因此要求履带具有高强度和高耐磨性。铸造履带板用高锰钢，耳孔加工用冷挤工艺。模锻履带板用合金结构钢，钢销及销套宜用冷拉型材。

2）主动轮

主动轮的轮盘和轮毂制成一体，轮盘上有排除泥土和积雪的孔，轮毂中有花键孔，用以将主动轮安装在侧传动输出轴上。早期轻型装甲履带车辆有用一个齿圈的，为了稳定履带，现代装甲履带车辆都用两个齿圈，用螺栓固定在两侧轮盘上，通常齿圈用铸钢制造，或用合金结构钢板仿形加工，轮齿为对称齿形，以便调边使用，延长工作寿命。有的主动轮上有导向盘，用来导正履带的位置。

3）履带与主动轮的啮合

为保证车辆正常行驶，在要求的寿命期间，履带与主动轮啮合处应能可靠而无冲击地传递动力。履带与主动轮啮合有板齿式和板孔式两种。板齿式是用履带板上的齿与主动轮上的拨轮啮合，曾用在前苏联T-34坦克上，要用带齿和不带齿的两种履带板，传递牵引力的啮合元件少，啮合副磨损大，还具有履带板齿受力容易脱带的缺陷，已不采用。现代装甲履带车辆都用板孔啮合，将履带板销耳（或端连器）外廓做成啮合销，主动轮齿插入板体之中，在履带铰链附近实现力的传递。啮合为法向啮合，主动轮齿距大体等于履带节距，由几个齿传力。橡胶金属铰链的履带与主动轮啮合接近法向啮合。正确设计主动轮齿形，也可使敞开式金属铰链的履带接近法向啮合。

单销铰链力的传递有推进法和牵引法两种。推进法中啮合点在履带板后铰链啮合销处，主动轮后置，履带板先卷绕在主动轮上，然后啮合销进入啮合，被卷绕的履带板相对后支履带转动，须克服牵引力在后链上产生的摩擦力矩，使金属铰链严重磨损。退出时，松弛区段张紧力小，磨损也小。牵引法中啮合点在履带前铰链啮合销处，在履带工作区段牵引力作用下，啮合销沿齿面滑动进入啮合，啮合副摩擦、磨损加重，但履带前铰链处啮合销的啮合力，能使后铰链处接触力以及摩擦、磨损减小。脱离啮合时，履带板绕后铰链转动，不发生与齿面的滑动，牵引法能延长铰链寿命，推进法适用于橡胶金属铰链。

4）履带与主动轮啮合副

啮合副的参数是齿圈齿数Z、履带节距tt和双销铰链端连器节距t0，轮齿中心角θ=2π/Z，对单销金属铰链，啮合销和铰链磨损量规定后便可确定主动轮齿距tw。双销橡胶铰链使用中不磨损，主动轮齿距tw由履带节距tt和端连器节距t0直接确定，如下式所示：

主动轮节圆直径d0=tw/sin（θ/2），为0.6～0.7 m。啮合副的压力角α（履带板平面与齿形法线的夹角）为15°～20°，啮合销磨损后的半径r1确定后，按磨损量确定新啮合销半径rc，啮合副其他部分的图形用作图法确定。

2.负重轮与托带轮(www.xing528.com)

1）负重轮

负重轮结构有单排、双排两种。单排负重轮的轮毂、轮盘和轮圈焊成封闭的鼓形结构，可增加排水量，提高浮力，多用于两栖轻型车辆。双排负重轮轮毂用轻合金锻造。轮盘与轮圈合成一体，用轻合金锻造或用钢板冲压，对称的两个轮盘用螺栓与轮毂组装成一体。轮毂中靠近平衡肘体一端通常安装圆柱滚子轴承，承受大部分径向载荷，另一端安装滚珠轴承，承受轴向载荷并实现负重轮轴向定位，也有些设计，在轮毂中安装一对圆锥滚子轴承。为防止泥、水浸入轴承，或润滑剂外漏，在靠近平衡肘体的轴承端部，安装自紧油封（或端面密封）和机械式迷宫构成的组合密封。诱导轮和托带轮的轴承与密封与此类似。

负重轮圈外缘为实心橡胶轮胎，为避免履带诱导齿损伤胶胎侧面，轮盘与轮圈接合部位设置耐磨钢圈，可直接做在钢轮圈上，或单独制造，压装到轮圈上，胶胎外缘为曲率较小的鼓形面，侧面有内倾角。胶胎硫化在轮圈上，结合面涂有胶黏剂。橡胶应具备机械强度高、耐磨损、脆性温度低、耐热等性能。橡胶是超弹性材料，有较大的滞后角，胶胎截面心部应力最大，长距离行驶，该处会形成150℃以上温升，造成起泡剥落损坏。适当加大胶胎宽度和外径、减小厚度，能降低温升，但缓冲能力下降，设计胶胎时，应以实测橡胶试样的力学参数做有限元分析，预估胶胎的应力与温升。

2）托带轮

托带轮支托上支履带，减小履带悬垂量和晃动幅度，减小脱带的可能性。托带轮轮毂表面至轮缘径向尺寸应大于履带诱导齿高度。托边轮仅支托单诱导齿履带的一侧，不受上述限制。轻型车辆的托边轮支托履带内侧，中型以上车辆首尾的托边轮仍支托履带内侧，中间的支托履带外侧。托边轮胶胎厚度比负重轮胶胎薄。薄装甲车辆，托边轮支架与侧甲板连接处应有隔振措施。

3.诱导轮与履带张紧装置

1）诱导轮

诱导轮有单排与双排两种型式，它的排数应与负重轮相同，轮毂表面至轮缘的径向尺寸应大于履带诱导齿高度。金属轮缘尺寸小，与履带接触压强大，利于清除履带滚道上的污泥和冰雪，采用橡胶轮缘能减小冲击、振动和噪声。

2）履带张紧装置

诱导轮多安装在与车体连接的曲臂上，由张紧装置转动曲臂改变诱导轮相对车体的位置。安装履带时，先将断开的履带连成圈，再转动曲臂使履带张紧，履带圈张大量约为一个履带节距，为补偿铰链磨损节距增大，履带圈要继续张大至少一个节距，才能去掉一块履带板，张紧装置总调节量不小于两个履带节距。当需要变动车底距地高时，调节量中还应包括前、后支履带长度的变化量。参照上述要求和曲臂的转角，便可确定曲臂半径rc。

履带行驶效率与履带的张紧度有关，跨距为l的区段履带悬垂量为f时，适宜的张紧度f/l为0.01～0.02。设该区段履带质量为mt，则履带的预张力为

诱导轮处上支与倾斜支履带的夹角为γy时，张力在曲臂上的合力为

人工调整履带，扳手长度rb为0.5～1 m。扳手上作用力Fb限制在0.3～0.5 kN，如果张紧机构传动效率为ηz，则张紧机构的传动比应为

履带最大牵引力FΦ≈0.65Mg，曲臂上的载荷很大，其值为

为保证强度，曲臂通常用合金结构钢制造。现有张紧机构大都在车内，能承受最大牵引力产生的载荷，为便于操作，调节接口放在车外。张紧装置有三种型式：螺杆机构、弧面螺杆蜗轮机构和液压张紧机构，螺杆机构结构简单、定位可靠、传动效率低，曲臂转角受螺杆位置限制，平面布置不紧凑。弧面蜗杆蜗轮机构参与啮合的齿数多，用合金结构钢制造，承载能力大，定位可靠，曲臂转角接近180°，有利于减小曲臂半径，结构紧凑，首先用在中国坦克上。液压张紧机构用油缸代替螺杆，能通过压力计监视张紧力，实现远距离控制，减轻操纵力，与液-气悬挂配合使用，能及时补偿温升对悬挂乃至履带张紧力的影响。履带张紧过程消耗功率不大，若在机械传动前加装高速电机及大传动比的减速器，也可实现机械化和远程控制。