4. Возможность движения машины

Чтобы определить, возможно ли движение машины, не­обходимо, помимо силы сопротивления движению и силы сцепления гусениц с грунтом, знать еще силу тяги, кото­рую двигатель может развить на гусеницах.

Максимальное значение силы тяги, ограниченное мощ­ностью двигателя, называется силой тяги по дви­гателю.

Эта сила определяется по моменту двигателя

, [а]

где Р_Д — сила тяги по двигателю в кг;

Мд — момент двигателя в кгм;

iтр — передаточное число трансмиссии;

η — кпд танка;

rвк — радиус ведущего колеса в м.

Часто сила тяги по двигателю определяется по мощно­сти двигателя

[б]

В этой формуле мощность двигателя N_Д берется в ло­шадиных силах, а скорость движения танка V—в кило­метрах в час.

Зная силу тяги по двигателю, можно определить возмож­ность и характер движения машины. Для этого в каждом отдельном случае надо определить соотношение между си­лой сопротивления движению и силами тяги по двигателю и сцеплению.

Если сила тяги по двигателю больше силы сопротив­ления движению, то могут быть два случая.

а) Сила сцепления больше силы сопротивления. Тогда двигатель может развить на гусеницах силу тяги больше силы сопротивления, и машина может двигаться не только равномерно, но и ускоренно.

б) Сила сцепления меньше силы сопротивления. Тогда двигатель не может развить на гусеницах силу тяги, рав­ную сопротивлению движению, так как гусеницы преждеэтого начнут буксовать из-за недостаточного сцепления. В этом случае машина будет буксовать на месте.

Если сила тяги по двигателю меньше силы сопротивле­ния, то движение машины невозможна. Но при этом опять могут быть два случая.

а) Сила сцепления больше силы тяги по двигателю, и двигатель заглохнет.

б) Сила сцепления меньше силы тяги по двигателю, и машина будет буксовать на месте.

Значит, наиболее важной задачей увеличения проходи­мости является создание таких условий, когда сопротивление движению становится как можно меньше, а возмож­ность приложения тягового усилия по сцеплению как мож­но больше.

Величина же силы тяги по двигателю на низшей пере­даче при создании новой машины может быть сделана почти любой. В самом деле, можно менять передаточное число трансмиссии и в соответствии с формулой (а) изме­нять силу тяги по двигателю. Но она не должна превышать максимальной силы тяги по сцеплению.

Для равномерного движения танка к его гусеницам не­обходимо, подвести тяговое усилие, равное силе сопротив­ления движению. Уравнением такого движения будет

P=fG.

Зная условия движения, которые, оцениваются величи­ной коэффициента сопротивления движению f, можно опре­делить для любой гусеничной машины потребную силу тяги Р.

По силе тяги также легко определить мощность, кото­рую должен развивать двигатель в данных условиях дви­жения. Известно, что потребная мощность равна произве­дению силы на скорость:

= PV, но эта мощность, потребная на гусеницах, будет выражена в . Если скорость взять не в м/сек, а в км/час, мощность же выразить в л. с. и учесть через кпд потери мощ­ности при передаче ее от двигателя к гусеницам, то полу­чим мощность, потребную от двигателя:

Можно решить и другую задачу — определить скорость, с которой машина может двигаться в этих условиях:

,

а зная скорость, определить ту передачу, на которой мож­но двигаться.

6. ПРЕОДОЛЕНИЕ ПОДЪЕМОВ

При преодолении подъема на танк действуют силы, по­казанные на рис. 38:

G — вес танка;

N—нормальная реакция грунта;

R — сопротивление грунта движению танка;

Р — сила тяги.

Рис. 38. Схема сил, действующих на танк

при движении на подъем

Для удобства рассмотрения и лучшего понимания фи­зического смысла подъема разложим силу веса на две со­ставляющие:

G sin α, действующую параллельно плоскости движения

и называемую сопротивлением подъему, и G cos α, действующую нормально к плоскости движения

и называемую сцепным весом. Природа следующих трех сил: нормальной реакции грунта, сопротивления движению и силы тяги — определяется взаимодействием гусениц с грунтом. Это взаимодей­ствие для случая движения по горизонтальной поверхности было рассмотрено раньше. При движении на подъем при­рода этих сил остается прежней, изменяется только их вели­чина, а для нормальной реакции грунта изменяется и точка приложения.

Величина нормальной реакции грунта в данном случае равна сцепному весу:

N = G cos α.

Точка приложения нормальной реакции грунта сме­щается к корме танка при движении па подъем и к носу при движении на спуск (от ее положения под центром тя­жести при движении по горизонтальной поверхности).

Из физического смысла преодоления подъема видно, что точка приложения нормальной реакции грунта, назы­ваемая центром давления, совпадает с точкой пересечения линии действия силы тяжести с плоскостью движения (рис. 38).

Если увеличивать угол подъема, то центр давления бу­дет перемещаться все дальше к корме. Наконец, когда центр давления переместится в точку Д, наступит предель­ный момент устойчивости тапка, так как при дальнейшем увеличении угла подъема линия действия силы тяжести выйдет за пределы опорной поверхности и танк начнет опрокидываться.

Но угол подъема равен углу отклонения силы тяжести. Значит, предельный угол подъема равен углу α₁, называе­мому углом продольной стабилизации и определяемому по положению центра тяжести на танке.

Как видно из рис. 38, этот угол тем больше, чем ниже центр тяжести танка и чем больше длина его опорной по­верхности.

Таким же образом определяется и предельный угол при спуске танка по опрокидыванию его на нос.

Для современных танков эти утлы находятся в пределах от 60 до 75°.

Поперечные углы стабилизации танка при движении с креном имеют величины от 50 до 60°.

Как продольные, так и поперечные утлы стабилизации современных танков достаточно велики, и танк при равно­мерном движении на подъем, спуск или на крене не будет опрокидываться, так как, прежде чем удастся достигнуть таких углов, будет нарушено сцепление гусениц с грунтом.

Значит, максимальные углы подъема, спуска и крена при равномерном движении танка определяются не устойчи­востью танка по опрокидыванию, а сцеплением гусениц с грунтом или мощностью двигателя. Для определения углов по этим условиям найдем силу сопротивления дви­жению, силу тяги по двигателю и силу тяги по сцеплению. Величина силы сопротивления грунта движению танка равна сцепному весу, умноженному на коэффициент сопро­тивления движению:

.

Сила тяги, развиваемая двигателем, должна преодолеть силу сопротивления движению и силу сопротивления подъ­ему и, следовательно, должна быть не меньше их суммы:

.

Зная силу тяги по двигателю и коэффициент сопротив­ления движению; можно определить угол преодолеваемого подъема. Если угол подъема известен, то можно опреде­лить силу тяги, которую должен развить двигатель на гу­сеницах, а отсюда определить нужную передачу.

Кроме того, чтобы преодолеть суммарное сопротивление движению, необходимо иметь силу тяги по сцеплению гусе­ниц с грунтом не меньше силы сопротивления, иначе гусе­ницы начнут буксовать и танк не преодолеет подъема. Совершенно очевидно, что сила тяги по сцеплению равна сцепному весу, умноженному на коэффициент сцепления:

Приравнивая силу тяги по сцеплению суммарной силе сопротивления движению, получим

.

Сократим обе части на величину G и разделим на cos α.

Тогда

,

или

Зная коэффициенты сцепления и сопротивления движе­нию, можно определить угол подъема по сцеплению гусениц с грунтом. Например, если коэффициент сцепления лежит в пределах от 0,6 до 0,8, а коэффициент сопротивления движению от 0,05 до 0,07, то преодолеваемые подъемы бу­дут от 28 до 36°.