Jak badano koła szosowe Leoparda 2 w ZSRR

Nie jest tajemnicą, że radzieccy konstruktorzy czołgów zwracali szczególną uwagę na innowacje technologiczne, oryginalne rozwiązania konstrukcyjne i inne niuanse techniczne stosowane w produkcji zachodnich czołgi. I nie tylko dlatego, że świadomość w tym zakresie pozwoliła ocenić pewne walory obcej technologii, ale także dlatego, że pewne pomysły można było zaadoptować i zastosować w krajowej produkcji.
Warto zauważyć, że pomysły te czasami na pierwszy rzut oka odnosiły się do zupełnie nieistotnych elementów czołgu pod względem oryginalności pomysłu projektowego. Przykładem tego są koła jezdne niemieckiego „Leoparda 2” - co dziwne, krajowym badaczom również udało się je dokładnie przestudiować, a nawet znaleźć w ich konstrukcji wiele przydatnych rzeczy, a co dokładnie można przeczytać w raporcie z 1988 roku , które tutaj publikujemy.
Cechy kół jezdnych głównego czołgu „Leopard 2”
W zagranicznej budowie czołgów dużą wagę przywiązuje się do ulepszenia podwozia, zwiększenia jego niezawodności i poprawy wskaźników objętościowo-masowych. Przykładem tego jest koło jezdne zachodnioniemieckiego czołgu Leopard 2.
Poprzednik tego czołgu – czołg Leopard-1 o 12 ton mniejszej masie i takiej samej liczbie kół jezdnych (14 szt.) – wykorzystywał dwurzędowe koła jezdne z masywnymi oponami o średnicy 660 mm i szerokości felgi 118 mm w połączeniu z gumowanym kołem jezdnym. W czołgu Leopard-2, oczywiście w celu obniżenia kosztów, zastosowano gąsienice z przegubowymi gąsienicami z metalowymi gąsienicami i schodkowym zachodzeniem na siebie szczeliny między gąsienicami. Średnicę rolki gąsienicy i szerokość obręczy tarczy tego czołgu zwiększono odpowiednio do 700 i 140 mm. W celu poprawy współpracy gumowej opony rolki podporowej z metalową bieżnią gąsienicy podczas przemieszczania się rolki z toru na tor, zmieniono kształt krawędzi bieżni na torze.
W porównaniu z kołami jezdnymi krajowych czołgów T-80 i T-72, masywne opony rolek czołgowych Leopard-2 mają 1,4–1,5 razy mniejszą wysokość i 1,2–1,3 razy mniejszą szerokość. Masa tarczy z oponą do kół jezdnych czołgu Leopard-2 wynosi 46 kg, czyli o 20% mniej niż w przypadku czołgów krajowych. Jednocześnie obciążenie kół jezdnych czołgu Leopard-2 jest dość intensywne, o czym świadczy nagrzewanie się masy gumowej podczas długotrwałego ruchu do temperatury 200°C. Rolka podporowa czołgu Leopard-2 jest odłączana i składa się z dwóch identycznych tarcz z oponami. Tarcza rolki gąsienicy (rys. 1) wykonana jest ze stopu aluminium i ma kształt tarczy.
Dyskowy kształt talerza jest bardzo zaawansowany technologicznie i praktycznie eliminuje możliwość gromadzenia się gleby w otworze wału. W środku tarczy znajduje się otwór o średnicy 205 mm do podsadzenia na piaście oraz 8 otworów montażowych o średnicy 23 mm rozmieszczonych równomiernie na obwodzie. W obszarze oddziaływania z grzbietami gąsienic na wewnętrznej stronie tarczy aluminiowej wzdłuż powierzchni pierścieniowej o szerokości ~75 mm i grubości 4 mm, o kolorze charakterystycznym dla utlenionego żelaza, nałożono powłokę odporną na zużycie.

Ryż. 1. Tarcza koła jezdnego z oponą masywną czołgu Leopard-2: 1 – odcinki z wlewów masy gumowej opony; 2 – otwory do mocowania tarczy do piasty
W przekroju tarczy (ryc. 2) styk tej powłoki z metalem nieszlachetnym ma profil piłokształtny (wypukły) z zębami trójkątnymi - ich podziałka i głębokość wynoszą 1,5 mm. Powłoką trudnościeralną nanoszona jest także krawędź tarczy, ścięta pod kątem 45°, na przejściu od płaskiej powierzchni czołowej do powierzchni obręczy tarczy, co zapewnia, że zewnętrzna krawędź odpornej na zużycie warstwę przykrywa wystający język masy gumowej. Jest to konieczne, aby zapobiec bezpośredniemu uderzeniu grzbietów toru w koniec powłoki. Na zewnętrznej ściance bocznej opony, na całym jej obwodzie, widoczne są wystające zgrubienia, będące prawdopodobnie pozostałością po wyciętych ramkach (patrz rys. 1).
Pod względem składu chemicznego głównym materiałem tarczy rolki gąsienicy jest stop na bazie aluminium z dodatkiem miedzi, magnezu, manganu i krzemu (tab. 1).
Najbliższym krajowym odpowiednikiem jest odkształcalny stop aluminium marki AK-8. Właściwości mechaniczne materiału tarczy pod względem wydłużenia względnego różnią się istotnie na próbkach wyciętych z obręczy (1,2...5,6%) i piasty (6,8...10,4%). Wydłużenie względne stopu AK-8 na próbkach przeciętych w poprzek włókna (3%) i wzdłuż niego (8%) ma podobne wartości.

Ryż. 2. Przekrój tarczy z oponą koła jezdnego czołgu Leopard-2: 1 – tarcza; 2 – warstwa odporna na zużycie; 3 – masywna opona
Analiza makro- i mikrostruktury materiału dysku wykazała, że został on wykonany metodą kucia matrycowego na gorąco z oryginalnego kęsa odlewanego. Podczas cięcia tarczy frezami ze stali narzędziowej P18 warstwa odporna na zużycie wypadła w postaci czarnego proszku z błyszczącymi wtrąceniami metalicznymi; Jednocześnie narzędzie tnące uległo dużemu zużyciu.

Tabela 1. Skład chemiczny tarczy koła jezdnego czołgu Leopard-2, % wag
Warstwa odporna na zużycie ma skład zbliżony do stali zawierającej 0,3...0,5% węgla, stopowej z 12% chromem i 5% tlenu (tab. 2). Twardość tej warstwy na powierzchni wynosi 40...41 HRC. Siła przyczepności warstwy oddzielającej się od materiału bazowego krążka wynosi 4 MPa.
W mikrostrukturze warstwy odpornej na zużycie obserwuje się szare i białe fazy oraz pory. Analiza spektralna mikro-rentgenowska wykazała, że fazą białą jest stal stopowa z chromem (8...12%). Faza szara oprócz żelaza i chromu zawiera 25...30% tlenu, czyli jest tlenkiem złożonym typu spinel (Fe, Cr)n Om. Mikrotwardość poszczególnych faz powłoki trudnościeralnej waha się od 3500...4500 do 5700...6500 MPa.

Tabela 2. Skład chemiczny warstwy trudnościeralnej tarczy koła jezdnego czołgu Leopard-2, % wag.
Wysoka zawartość tlenu i azotu w powłoce w postaci roztworów przesyconych jest oczywiście spowodowana nasyceniem gazami w procesie natryskiwania podczas oddziaływania tych cząstek z atmosferą i gazami roboczymi przy dużych szybkościach chłodzenia cząstek. Mikrosekcje wykazują strukturę warstwową (ryc. 3), która powstaje w wyniku silnego odkształcenia i szybkiej krystalizacji natryskiwanych cząstek. Połączenie warstwy trudnościeralnej z materiałem głównym tarczy nawojowej jest szczelne i ma wyraźnie określoną granicę. W niektórych miejscach występuje niepełna przyczepność warstwy do materiału bazowego o szerokości 2–4 mikronów. Nie stwierdzono śladów obecności kleju lub innych substancji wiążących na styku oraz rozmytego połączenia warstwy z aluminium. Według wstępnych szacunków odporność na zużycie materiału powłokowego nie jest niższa niż odporność na zużycie stali stosowanych do produkcji kołnierzy kół jezdnych krajowego VGM (zwykle stal gatunku 38ХС z hartowaniem objętościowym).

Ryż. 3. Struktura połączenia warstwy trudnościeralnej (1) z metalem tarczy (2) przy wielokrotności 100
Zatem warstwą trudnościeralną jest materiał sypki, składający się w 70...75% ze stali o składzie zbliżonym do stali gatunku 30X13 i w 25...30% z tlenku typu spinelowego. Można przyjąć, że powłokę uzyskano poprzez natryskiwanie plazmowe lub łukowe dwóch rodzajów proszków (stalowego i tlenkowego) na falistą powierzchnię obracającej się tarczy.
W literaturze zagranicznej zauważono, że zniszczenie powłoki nanoszonej różnymi metodami natryskowymi na aluminiowe tarcze kół jezdnych powoduje z kolei zniszczenie części gumowych opon. Rozważane są w szczególności możliwości rozwiązania tego problemu poprzez zastąpienie warstwy odpornej na zużycie kołnierzem z tłoczonej stali. Wskazuje to, że pomimo wszystkich zalet stosowania odpornej na zużycie powłoki aluminiowych tarcz tocznych (zmniejszona masa rolek, możliwości produkcyjne, lepsza współpraca z obrzeżami gąsienic), rozwiązanie to wymaga starannego opracowania i przetestowania w szerokim zakresie warunków pracy.
Badania masy gumowej opon wykazały, że wytwarzana jest ona na bazie kauczuku styrenowo-butadienowego (krajowym odpowiednikiem jest kauczuk napełniany olejem typu SKS-30ARKM-15) i charakteryzuje się dużą zawartością zmiękczacza. Pod względem właściwości fizycznych i mechanicznych kauczuk ten jest zbliżony do krajowego 4E-1386 i lepszy od kauczuku 34RI-14. W przeciwieństwie do krajowych opon pełnych, opona zachodnioniemiecka jest wytwarzana poprzez formowanie wtryskowe lub formowanie wtryskowe. Wulkanizację gumy przeprowadzono przy użyciu siarki – jako aktywator zastosowano tlenek cynku. Masę gumową mocuje się do felgi za pomocą kleju.
Analiza konstrukcji i cech technologicznych koła jezdnego czołgu Leopard-2 wykazała możliwość zbadania możliwości zastosowania dwóch rozwiązań technicznych kół jezdnych w krajowym przemyśle czołgowym:
1. Odporna na zużycie powłoka na krążkach aluminiowych, nanoszona metodą natryskową zamiast kołnierzy stalowych, pozwala zmniejszyć masę rolki gąsienicy o 5...6%, zmniejszyć pracochłonność jej wytwarzania i poprawić współpracę rolki z kołnierzami torów.
2. Metoda odlewania do produkcji opon masywnych z gumy o wysokiej wytrzymałości zwiększa jednorodność struktury masy gumowej i stabilność jakości opon, a w konsekwencji żywotność kół jezdnych jako całości .
Źródło:
„Cechy kół jezdnych głównego czołgu „Leopard 2”.” V. A. Varchev, B. V. Gladkikh, Yu. N. Istomin, G. M. Tereshchenko
informacja