悬挂系统的分类

悬挂系统的分类

  

  所有履带式车辆的悬挂可分为三类:刚性悬挂、半刚性悬挂(有时也称为牵引式悬挂)和柔性(弹性)悬挂。

  

  所谓刚性悬挂是指未使用弹簧直接将负重轮固定在车体上。从保护车上机件及驾驶员舒适性的角度出发,采用刚性悬挂车辆的速度不应该超过3~4千米/小时,比人正常步行的速度还要慢。英国的第一代坦克——过顶履带式坦克使用的就是刚性悬挂。

  半刚性悬挂是一种过渡型悬挂,多用于农用拖拉机上。半刚性悬挂有2个车架(一侧1个),行动部分的各种部件都安装在车架内。车架的后半部分与车体铰接,而前半部分则通过弹簧与车体连接。法国的“雷诺”FT-17坦克和苏联的第一代坦克都采用了半刚性悬挂。

  以上两种悬挂方式在坦克和其他战斗车辆上并未得到广泛应用,坦克和其他战车使用的多为第三种悬挂——柔性悬挂。因此,我们不再讨论刚性悬挂和半刚性悬挂。

  根据负重轮之间及负重轮与坦克车体之间连接方式的不同,悬挂又可分为独立悬挂、联锁悬挂(平衡式悬挂)和复合悬挂三种。

  独立悬挂的每个负重轮均通过各自的悬挂件与车体独立连接。对于绝大多数的现代坦克来说,使用独立悬挂是它们的标志性特征。独立悬挂在最大程度上满足了对快速履带车辆弹簧缓冲系统所提出的各种要求。

联锁悬挂(平衡式悬挂)中,几个组成车架的负重轮借助共用弹簧与车体连接。由于联锁悬挂轴向振动角度不大,在行驶速度不高的情况下,车辆拥有极高的行驶平稳性,因此,在20世纪30年代,联锁悬挂得到了广泛的应用。联锁悬挂的缺点在于蓄能量小,使用寿命低。即使是1个负重轮受损,车架上所有负重轮均无法工作。二战中的许多坦克都采用平衡式悬挂装置。

  联锁悬挂又可分为:1个车架上带2个(T-37坦克、Pz.IV坦克、“谢尔曼”M4坦克、“百人队长”坦克)、3个(“范伦泰”坦克)、4个(“维克斯”6吨坦克、T-26坦克、LT-35坦克)负重轮的悬挂;联锁一侧所有负重轮的悬挂;全联锁悬挂(英国“斯特劳斯勒”坦克)。

在老文献中,联锁悬挂有时多被称为平衡式悬挂,因为在一些联锁悬挂中用杠杆(平衡肘)来连接1个车架上的多个负重轮。然而,在许多联锁悬挂中,每个负重轮都有各自的平衡肘,负重轮之间只是通过弹簧来连接(“谢尔曼”M4、Pz.Ⅳ),因此,使用“联锁悬挂”这一名称可能更加合理些。

  在复合悬挂中,部分负重轮为联锁式,部分负重轮有独立的悬挂(Pz.I、“雷诺”R-35、“斯图亚特”M3轻型坦克)。在这种悬挂系统中,通常为前部的负重轮安装独立悬挂,

因为它们承受的动载荷最大。瑞典的Strv.103无炮塔坦克采用的方案则十分有趣。在车体非常低矮的情况下,为了减少纵向角振动,该车的第二个和第三个负重轮装有独立悬挂,而端部的负重轮则通过补偿系统的斜杆来连接。

  

  根据弹性元件所用材料的不同,悬挂又可分为金属悬挂、非金属悬挂和复合悬挂。

  在金属悬挂中,弹性元件使用的是能够在弯曲和扭转情况下工作的弹性变形金属件。根据结构特点的不同金属弹簧又分为扭杆弹簧(单、双扭杆弹簧、束状扭杆弹簧)、螺旋弹簧、碟片弹簧、缓冲弹簧和钢板弹簧。目前,世界各国大多数的坦克均使用单扭杆弹簧悬挂。使用双扭杆悬挂是德国Pz.V和Pz.Ⅵ坦克的特点,而使用束状扭杆悬挂装置,则是T-10重型坦克的特点。ASU-57空降自行火炮、“艾布拉姆斯”M1坦克、M60A3坦克、“布雷德利”M2步兵战车使用扭管一扭杆式双扭杆悬挂;快速坦克、T-34坦克、“酋长”坦克、“梅卡瓦”坦克使用螺旋弹簧悬挂;瑞士的Pz61、Pz68坦克使用的是碟片弹簧;美国的“谢尔曼”和“斯图亚特”轻型坦克使用的是缓冲弹簧;德国的Pz.Ⅱ、Pz.Ⅳ及捷克的LT-38坦克则是使用钢板弹簧。

  非金属弹簧又分为橡胶弹簧(法国的R-35坦克)、气体弹簧(俄罗斯的BMD空降战车、瑞典的Strv.103坦克、日本的74坦克)、液压弹簧及油气弹簧。现代坦克使用的是非金属弹簧中的气体弹簧或油气弹簧,即通常所说的油气悬挂装置。

独立式悬挂,直到第二次世界大战开始时,还未得到广泛的使用,在世界上的23种主要坦克型号中,只有35%的坦克采用了独立式悬挂。其主要原因是,许多国家当时尚未掌握快速车辆和减振器的生产技术。到二战结束时,在世界上的主要坦克型号中,采用独立式悬挂的车辆已经超过一半。

  

  独立式圆柱螺旋弹簧悬挂装置

  

  这是一种被广泛使用的早期独立式悬挂,被称为“烛”式悬挂或“克里斯蒂”式悬挂,是由美国工程师J·克里斯蒂发明的。采用“克里斯蒂”式悬挂的最经典的车辆有美国的M1931式“克里斯蒂”坦克、苏联的T一34坦克、英国的“克伦威尔”坦克和波兰的10TP坦克。

这种悬挂都由2个前后连接的圆柱螺旋弹簧组成。前面的为可调水平螺旋弹簧,后面的为垂直螺旋弹簧,其结构如图所示。

  苏联的BT快速坦克和T-34坦克采用的是这种悬挂系统,它具有很好的柔软性和可靠性,在使用过程中表现出色,其缺点是由于没有减振器而导致振动增大,弹簧室占用车内容积过多。

  英国的几种巡洋坦克(带4个负重轮的A13MkⅢ坦克、带5个负重轮的A27L“半

人马座”坦克和A27M“克伦威尔”坦克)使用的也是这种悬挂。英国人在使用弹簧的同时还安装了筒式液压减振器,克服了“克里斯蒂”悬挂车体振动的问题,极大地提高了行驶平稳性。

  英国的MkⅣ“邱吉尔”步兵坦克(A22)使用了另一种结构的独立式螺旋弹簧悬挂。“邱吉尔”坦克有16个小尺寸(直径254毫米)负重轮和6个辅助轮。前后的辅助轮可张紧履带,也可在坦克越障时工作。前面第二个轮也是辅助轮,它们在松软路面上不能够承载大的载荷,而在硬质路面上可满载荷承载。辅助轮的动行程为51毫米,无静行程。负重轮的动行程也为51毫米,静行程为76毫米,相应的总行程为127毫米。弹性元件为三层结构,以减少尺寸。细心的读者能发现中间还有一个很细的弹簧,起限位作用。无疑,这种悬挂装置的结构太复杂。“丘吉尔”坦克悬挂装置的优点是柔软性令人满意,使用寿命较长,但其缺点是弹簧布置在车外易损坏,弹簧的动行程太小,越野行驶时常常发生刚性碰撞。

“梅卡瓦”主战坦克的悬挂装置,堪称是独立式螺旋弹簧悬挂装置的“收官之作”。“梅卡瓦”1/2型坦克每侧有6个大直径负重轮,每个悬挂装置包括平衡肘、带有2个可同时工作的弹簧和液压行程限制器。在第1、2、5、6负重轮处安装有筒式液压减振器。奇数负重轮的平衡肘朝向坦克前部,偶数负重轮的平衡肘朝向车尾,可保证大直径(直径790毫米)负重轮有足够大的动行程(210毫米)。

  “梅卡瓦”3型坦克的悬挂装置在经过改进之后更加完善。“梅卡瓦”3型仍然使用双弹簧装置。所有平衡肘的转动部分都朝向车尾,降低了负重轮越过起伏地时的刚性。第1和第6负重轮处安装了液压行程限制器,所有12个悬挂装置均安装有叶片式液压减振器和机械式行程限制器,负重轮总行程达604毫米,几乎是T-72坦克的2倍,静行程为304毫米。可以推定:这种悬挂拥有极高的单位势能,并且保证具有极高的行驶平稳性,堪称是独立式螺旋弹簧悬挂装置的巅峰之作。

  所有改进型“梅卡瓦”坦克的悬挂装置均安装在车外,不侵占坦克的车内空间。悬挂装置的易受损性增加,部分通过使用侧护板来补偿。“梅卡瓦”的悬挂装置还有一个突出的优点就是保养比较简单且可维修性高。

  

  独立式钢板弹簧悬挂装置

  

  德国的Pz.Ⅱ轻型坦克的A、B、C三个改进型车使用的就是独立式钢板弹簧悬挂装置,它与卡车上的钢板弹簧悬挂装置有点相像。这种悬挂装置的结构比较简单,但对于轻型坦克来说刚性太硬,负重轮总行程仅为97毫米。弹簧布置在车外增大了悬挂装置的易受损性。

使用钢板弹簧作为弹性元件可以不用减振器,在钢板弹簧之间会产生摩擦力,这能够增强悬挂的阻尼特性。

  

  独立式扭杆弹簧悬挂装置

  

  独立式扭杆弹簧悬挂装置在现代坦克上得到了广泛的应用。

  扭杆作为悬挂的弹性元件,始于20世纪20年代的汽车制造业。到1938~1939年,在诸如BMV、“雪铁龙”、“佩佐(Pezho)”、“雷诺”、“阿尔法-罗米欧”、“兰旗亚”等一些著名汽车公司批量生产的汽车上,都使用了扭杆弹簧悬挂。

1934年瑞典人将独立式扭杆弹簧悬挂应用到L-100“兰茨沃克”轻型坦克上,开创了坦克扭杆弹簧悬挂装置的先河。1938年10月,德国人开始将独立式扭杆弹簧悬挂使用到ⅢE型中型坦克上;1936年,苏联人在小型试验坦克上试用了联锁扭杆弹簧悬挂;1939年,它们开始在批量生产的T-40轻型坦克和KV-1重型坦克上,大量采用独立式扭杆弹簧悬挂装置。

  T-40坦克的悬挂装置包括每侧4个带挂胶的负重轮(直径为515毫米)。由60C2高碳钢制成的扭杆长度为1745毫米。由于扭力轴实际上占据了整个车体的宽度,因而,为了确保能够安装扭力轴,两侧的负重轮是不同轴的,左右负重轮错开一段距离。对于大多数装扭杆弹簧悬挂的坦克来说,两侧负重轮不同轴布置是它们的特点,这实际上并不影响悬挂装置的工作。T-40坦克上没能安装减振器,但装有橡胶行程限制器。

  IS坦克和KV坦克的悬挂装置包括每侧6个负重轮,无减振器,带负重轮橡胶行程限制器。IS坦克的负重轮整个由金属制成。与右侧负重轮相比,左侧负重轮后移了135毫米。负重轮总行程为220毫米。

  德国Ⅲ型(E型及更晚的改进型)坦克的悬挂系统的结构与IS坦克的悬挂结构类似。不同的是,在第1和第6负重轮处用上了单向作用的筒式液压减振器。

  在负重轮总行程将近250毫米,动行程达200毫米的情况下,通过使用直径为50毫米的长扭杆来保证悬挂的柔性。有赖于悬挂装置的柔性,Ⅲ型坦克具有良好的行驶平稳性和较高的动态特性。

  在二战时期的德国坦克中,Ⅲ型坦克的悬挂系统,可以说是最成功的。该悬挂系统使用效果好、生产工艺简单、保养方便,占用车内空间比较少,重量小且使用寿命长。但是,德国的坦克设计师们钟情于生产工艺繁杂又不可靠的负重轮交错布置的悬挂装置,因而德国的坦克常常因为难以排除其行动部分的故障而无法抵达战场。在整个苏联卫国战争的后半段,在各个会战的战场上,苏联坦克均掌握了作战的主导权。

德国“虎”式重型坦克 德国“虎”式重型坦克悬挂装置的特点是:负重轮直径大、数量多(每侧8个

)且交错排列布置;两侧平衡肘朝向不同,可做到负重轮同轴布置;车辆前后负重轮处,安装有筒式液压减振器。这类悬挂装置既可降低单个负重轮的负荷,又可减少悬挂装置的刚性,并且能够提高坦克行驶的平顺性。

  “虎”式重型坦克的平衡肘安装在滑动轴承内,轴向由扭杆固定。扭杆在转动的同时承受张力(压力)载荷。利用通到战斗室的管道对平衡肘轴承进行润滑。左侧平衡肘方向向后,悬挂刚性更大,从而降低了左侧负重轮的使用寿命。

  这种方案的缺陷是悬挂装置重量太重,且维修极不方便,可靠性也较差,维修内俱1负重轮时,必须将外侧负重轮卸下,负重轮总行程只有170毫米,行驶在崎岖不平的路面上,会产生刚性撞击。由于“虎”式坦克装上了柔性弹簧和减振器,因此,在公路上行驶时,其行驶平顺性还是相当不错的。

  德国“虎王”重型坦克 “虎王”重型坦克的悬挂装置在结构上与“虎”式坦克的悬挂相同。这种悬挂装置的特点是:前后两端的扭杆直径粗,为63毫米,而其他扭杆的直径稍细,为60毫米。这样做是为了增大扭杆的承载强度,并使车体更加稳定。

  “黑豹”坦克 “黑豹”坦克的悬挂方案与“虎”式坦克大体上类似。不同之处在于“黑豹”坦克的悬挂刚性较低,只有115千克/厘米,在同一级别的坦克中是最柔的。

  苏联T-54中型坦克T-54中型坦克悬挂系统的刚性较大,在总行程为224毫米时,振动周期为0.86秒。T-54坦克悬挂系统包括每侧5个独立扭杆弹簧悬挂装置,每个悬挂装置都装有平衡肘、扭杆和刚性限制器。此外,在第一和第五个悬挂装置上还装有叶片式液压减振器。

  苏联T-72主战坦克T-72主战坦克的悬挂系统与T-54坦克类似,但行驶平稳性和使用寿命显著提高。由于每侧有6个负重轮,加上采用了高蓄能扭力轴,悬挂刚性被降至310-435千克/厘米。第一、第二和第六负重轮处装有双向作用叶片式液压减振器;第一、第二、第五和第六平衡肘处装有刚性限制器。T-72坦克悬挂装置的防护很好,除扭杆布置在车体内以外,布置在车外的悬挂装置被大直径负重轮遮挡,可防步兵武器的攻击。

  苏联T-64主战坦克T-64主战坦克的悬挂系统是苏联坦克悬挂中行驶平稳性最好的悬挂之一。由于平衡肘长度较之T-72坦克的更大,且使用刚性较低的扭杆弹簧,使得负重轮的总行程较大且悬挂弹性较柔。

  T-64主战坦克悬挂系统包括每侧6个负重轮。第一、第二、第六负重轮处装有双向作用筒式液压减振器;第一、第三、第五和第六平衡肘处装有刚性限制器。在可靠性方面,T-64主战坦克不及苏

联其他型号的现代坦克。不过,T-64坦克悬挂装置保养简单、维修方便的特点,还是很突出的。

  美国M46中型坦克美国的M46中型坦克的悬挂系统拥有极高的行驶平顺性,第一个悬挂装置的负重轮总行程为345毫米,其他的为300毫米;第一个悬挂装置的刚性为200千克/厘米,第六个为425千克/厘米,其他的为354千克/厘米。

  M46中型坦克的悬挂系统包括每侧6个负重轮。根据布置方案,第一个悬挂装置与其他悬挂装置有很大不同。所有悬挂装置都装有负重轮行程弹性限制器,使得悬挂装置具有最佳的非线性特性,并且实际上排除了刚性撞击的可能。两端悬挂装置的扭力轴直径为60毫米,其他的扭力轴直径为58毫米。扭力轴由特种钢制成,含有大量的钼。悬挂的结构比较复杂,机件数量多以及润滑点多可以说是M46坦克悬挂的缺点。

  

  德国“豹”2主战坦克

  

  德国“豹”2主战坦克的悬挂系统包括每侧7个负重轮。除第四和第五负重轮外,其他所有负重轮处都装有摩擦减振器和液压行程限制器。负重轮总行程为530毫米,动行程为320毫米,显示出极好的悬挂特性。

  “豹”2主战坦克悬挂装置的最大特色是采用了摩擦减振器。摩擦减振器的减震效果优于液压减震器,它能显著地衰减高速行驶时的车辆振动。

  这种悬挂系统的缺点在于减振器的重量太大(每个减振器重约100千克),且减振器区域的扭杆受热量增大。

  苏联T-10重型坦克T-10重型坦克使用的是带束状扭杆的悬挂装置,车辆每侧有7个悬挂装置,每个悬挂装置包括平衡肘和由7个带六面头的小直径扭杆弹簧(6个环绕1个)组成的束状扭杆弹簧。此外,第一、第二、第七悬挂装置还装有杠杆一活塞减振器和带缓冲弹簧的限制器。

  除可扭转的中央扭杆弹簧外,四周的束状扭杆弹簧也可扭转和弯曲。与单轴相比,束状扭杆弹簧的蓄能量更大,因此不用做得跟车体一样宽。

  扭管一扭杆弹簧悬挂也是一种独立扭杆弹簧悬挂。这种悬挂在苏联ASU-57型空降白行火炮上使用过。这种悬挂的作用原理如下:扭杆弹簧的一端通过花键结合固定在平衡肘上,另一端也是通过花键结合与扭管弹簧连接,扭管弹簧可在中央支架轴承上自由转动。扭管弹簧的另一端固定在车体上。这样一来,一侧的扭杆弹簧只占一半车体宽度,因此,既可以节约坦克车内空间和同轴布置负重轮,又可以增大负重轮动行程并降低悬挂刚性。

  与单扭杆弹簧悬挂相比,这种悬挂方案的缺点是结构复杂且保养繁琐。

  美国M60A3坦克 美国M60A3坦克的悬挂系统在结构上与ASU-57自行火炮上的悬挂系

统类似,同样使用了扭管一扭杆弹簧式双扭杆悬挂装置。与ASU-57自行火炮上的悬挂装置区别在于,扭管弹簧要短些,并且其一端不是刚性固定在侧面车体上,而是刚性固定在车底板的支架上。在车体和支架之间还装有1个起弹簧垫板作用的短扭管,其结构稍复杂些。

  M60A3坦克的扭管一扭杆弹簧悬挂取代了M60A 1坦克的扭杆弹簧悬挂。M60A 1坦克的扭杆弹簧悬挂不能保证足够高的行驶平顺性(在起伏高度为8O毫米的起伏地行驶时就要开始限速。与之相比,“豹”2坦克的这一指标为180毫米)。由于采用了扭管扭杆弹簧,负重轮的动行程从206毫米增大到了358毫米。在起伏路面上行驶时,平均速度也从16-20千米/小时(M60A1)提高到了24-28千米/小时(M60A3)。M1“艾布拉姆斯”主战坦克上,采用的是与M60A3坦克相同的挂装置。

联锁悬挂和复合悬挂的结构与性能分析。

  

  联锁悬挂

  

  联锁悬挂,也称为平衡式悬挂,早在第一次世界大战期间,联锁悬挂就被应用到了坦克上。到了二战初期,联锁悬挂的发展达到了顶峰,成为主流的悬挂装置。这一时期研制出了许多类型的联锁悬挂,出现了联锁一侧所有负重轮的联锁悬挂以及联锁坦克所有负重轮的“斯特劳斯勒”连锁悬挂,整个悬挂系统就如同1个车架。

  增加一副车架联锁的负重轮的数量,可以减少坦克车体纵向振动的振幅,因而提高坦克的行驶平稳性,但同时也会降低悬挂的使用寿命,并且制造工艺复杂、保养困难等。到了二战中后期,联锁悬挂基本上被独立式悬挂所取代。

  联锁悬挂的结构各不相同,下面根据联锁负重轮的数量进行分类,并逐一进行分析。

  负重轮两两(成对)联锁的联锁悬挂 这种悬挂应用相当广泛,与独立式悬挂一样,它也可以选用不同的弹性元件,如扭杆弹簧、钢板弹簧、螺旋弹簧及橡胶弹性件等。

  采用双联扭杆弹簧悬挂的典型车辆有意大利的L6/40轻型坦克、苏联的T-38两栖坦克和德国的“费迪南德”自行火炮。“费迪南德”自行火炮采用结构十分特别的“费迪南德-波尔舍”(与橡胶垫配合)悬挂方案,扭杆弹簧纵向布置。这种悬挂虽然结构比较复杂,但它在德国重型战车中,是一款设计得比较成功的悬挂装置。

  在双联联锁悬挂中,带钢板弹簧的双联锁悬挂装置也得到了广泛应用。捷克的LT-38轻型坦克的悬挂结构就十分成功。该悬挂包括每侧2个悬挂装置。每个悬挂装置都联锁2个大直径(775毫米)负重轮。车架上的每个负重轮都有各自朝向不同的平衡肘。半椭圆钢板弹簧的一端通过青铜垫固定在平衡肘上,中部通过棱形支撑与车体连

接。

  美国的M4A2“谢尔曼”中型坦克的悬挂装置包括每侧3个双联锁悬挂装置。M4A2坦克的一个悬挂装置(车架)包括2个与负重轮连接的平衡肘、摇臂、缓冲架、2个缓冲弹簧和带导槽的壳体。坦克的重量通过垂直布置的缓冲弹簧传递至缓冲架和摇臂,摇臂通过两端的滑动支座固定在平衡肘上,车体重量被平均分配给2个负重轮。当负重轮撞上障碍物时,平衡肘在绕着它的轴心转动的同时,抬升其端部的摇臂,沿着壳体上的导槽向上移动并压缩弹簧。载荷在2个负重轮上等速增加。

  “谢尔曼”坦克悬挂装置的柔性很好,但由于没有弹性负重轮行程限制器,在起伏路面行驶时,负重轮会发生刚性撞击。这种悬挂装置的缺点是:无装甲保护;在摇臂和平衡肘连接处有摩擦,造成摇臂和平衡肘磨损,因此,必需进行润滑。

  三轮联锁的联锁悬挂装置 这种悬挂装置未能得到广泛应用,主要原因是它的制造工艺甚至比四轮联锁悬挂还要复杂,而且还不能在1个车架上的负重轮之间平均分配载荷。英国的A9和A10巡洋坦克,以及后来的Mk.Ⅲ“范伦泰”步兵坦克就使用了这种悬挂装置。

  英国的“范伦泰”坦克的三轮联锁悬挂包括每侧2个车架。与其他负重轮相比,前、后负重轮的直径更大些,以便能够轻松地越过某些障碍。每个车架包括3个负重轮(1个直径大,2个直径小)、一级和二级平衡肘、摇臂、车架支座及带筒式减振器的螺旋弹簧总成。

  “范伦泰”坦克两侧的前后车架可以互换,悬挂柔性极佳,与液压减振器配合可保证良好的行驶平稳性。随着弹簧的压缩,悬挂刚性会有所增加,对车体的稳定很有利。这种悬挂的缺点是易受损、结构复杂且体积庞大。

  四轮联锁的联锁悬挂 在第二次世界大战之前,这种悬挂已广泛应用于英国,捷克、意大利、苏联、波兰及其他一些国家的坦克上。然而,随着连接在1个车架上的负重轮数量的增加,悬挂装置部件的使用寿命将会降低。因此,到第二次世界大战中期,只有两种型号的坦克还在使用四轮联锁悬挂装置,即英国的“马蒂尔达”2型坦克和捷克的LT-35坦克。

  一侧联锁悬挂 为了更充分地利用联锁悬挂的主要特点来提高坦克的行驶平稳性,并且在小起伏路面上行驶时,负重轮上的载荷能得到更平均的分配,出现过几种将一侧所有负重轮或者是几乎所有负重轮联锁的悬挂方案。不过,正像赤壁之战前,曹操将战船联锁在一起以抗风浪一样,联锁的缺点也是显而易见的。

  全联锁悬挂 1936年,英国研制出了独特的带全联锁悬挂的“斯特劳斯勒”小型坦克。该悬挂装置包括每侧4

个负重轮,负重轮通过杠杆和托架上的短板簧两两联锁。托架也同样通过双臂平衡肘连接,双臂平衡肘被大致铰接固定在车体一侧的中部。此外,通过杠杆和拉杆系统,每个托架都与另一侧同样的托架联锁。

  应该指出的是,像联锁一侧所有负重轮的悬挂装置一样,全联锁悬挂装置也不可能是完全意义上的全联锁悬挂。这是因为,悬挂中的作用力在坦克的所有负重轮之间或者在一侧所有负重轮之间平均分配的话,将不能得到稳定的力矩,悬挂系统也将是不稳定的系统。

  联锁悬挂装置在20世纪30年代末发展到顶峰之后,由于不能满足坦克对悬挂的要求而遭到冷遇。今天,在非战斗车辆上,如在辅助军用履带车辆上使用联锁悬挂装置还是可以的。

  

  复合悬挂

  

  复合型悬挂顾名思义,就是既有联锁式又有独立式的悬挂系统。在一些坦克上使用复合悬挂的原因是:首先,复合悬挂可以将联锁悬挂和独立式悬挂的优点集中到一辆车辆上(联锁悬挂使车辆的振幅小,且能够承受的动载荷大,独立式悬挂的蓄能量高);其次,可以十分方便地安装减振器(如法国的S-35“索玛”坦克)。

  根据单位势能蓄能量来排位的话,复合悬挂排在联锁悬挂和独立式悬挂之间。采用复合悬挂的目的就是充分利用联锁悬挂和独立式悬挂的优点,在需要承受最大动载荷的车体两端的负重轮应该采用独立式悬挂装置。独立式悬挂装置通过改变弹性元件和阻尼元件的特性也可以获得所需要的行驶平稳性,而对于联锁悬挂来说,要保证其使用寿命,结构就太复杂了,因此,直到今天,独立式悬挂装置仍然得到广泛的使用。

什么是液气悬挂装置?

  

  与传统的螺旋弹簧悬挂、钢板弹簧悬挂和扭杆弹簧悬挂装置相比,液气悬挂装置算得上是“后起之秀”了。液气悬挂装置的奥秘在于,它巧妙地利用了气体的可压缩性和液体的不可压缩性,可同时起到弹簧和减震器的作用。根据定义,液气悬挂装置是“以油液传递压力、气体作为弹性介质的悬挂装置”。

  在这里,给出液气悬挂装置的原理简图,并作一简要说明。当坦克向前运动时,负重轮10驶上凸台11,主活塞7随着平衡肘向上运动,油液受压缩经高压软管4流向蓄压器3,推动浮动活塞2,使气室中的氮气被压缩,压力增大,体积减小,高压氮气积蓄了能量,起到了缓冲作用。当负重轮驶过凸台后,被压缩的高压氮气开始膨胀,将油液推回到主油缸,推动主活塞向下运动……。高压氨气时而吸收能量,时而放出能量,起到了弹簧的作用。通过阻尼阀(节流阀),又能产生减震作用,更难能可

贵的是,它的悬挂特性是“非线性”的,越压到最后,吸收的能量越大,对防止负重轮的刚性撞击大有好处。无疑,这是一种较理想的悬挂弹性元器件。

组成及分类

  

  液气悬挂装置有动力油缸、主活塞、蓄压器、浮动活塞、阻尼阀、油液和氮气等组成。动力油缸和蓄压器是主要部件。所用的油液,一般为50%的变压器油和50%的透平油混合而成,油液粘度适中,传递压力的稳定性好。也可用专门的液压油。油液除传递压力外,还具有密封气体、润滑零件的功能。所用的气体,一般为化学性质不活泼的氮气,由专用的宽气孔1充人,就像自行车上的气门芯一样。液气悬挂装置中的氮气压力极高,达到150千克力/厘米2(15兆帕)以上。这也是液气悬挂装置造价昂贵的原因之一。要知道,坦克柴油机中最精密的零件一一高压柴油泵中的柱塞和套筒,工作压力也是15兆帕,柱塞和套筒要用专用的精密磨床来研磨,成对加工,不能选配。起动坦克柴油机用的高压空气瓶也是150个大气压的。靠着它,楞是能把庞大的坦克柴油机起动起来。而自行车轮胎的气压不过只有4个大气压左右,由此可见一斑。

  液气悬挂装置按油缸型式可分为筒式和叶片式,筒式液气悬挂装置还可细分为车外独立筒式和平衡肘内液气悬挂装置。平衡肘内液气悬挂装置尺寸较小,不占用车内空间,不易被弹片损坏,是一种更先进的液气悬挂装置。按缸筒的安装形式分为固定式和摆动式。按气室的布置形式分为整体式和分置式。按功能分为可调式和不可调式。按工作原理分为简单筒式、双气室式和反压力式等。这里就不作详细介绍了。

  

  主要优缺点

  

  液气悬挂装置的优点是:液气悬挂特性为非线性可变刚性,越压越强,提高了坦克的行驶平稳性和乘坐的舒适性,可调式液气悬挂装置可实现车体上下升降、前后俯仰和左右倾斜,从而提高了坦克的通过能力和生存能力,扩大了火炮射击的高低射界,尤其是适于火炮的反斜面射击(在斜坡上只露出炮塔,火炮打俯角的射击),提高了坦克的生存能力;不占用车内容积,而扭杆悬挂装置的扭杆则要占用车内容积;可实现悬挂的闭锁和调平,用于自行火炮或自行火箭炮上时,可提高射击精度。

  液气悬挂装置的缺点是:结构较复杂,对核心部件的密封性和加工精度要求极高,造价昂贵;一般安装在车外,防护性稍差;使用中需定期充油、宽气等。

  总的看来,采用液气悬挂装置是好处多多,在坦克上采用的越来越多,使坦克的“腰”更强壮、更柔软。

  

  简史及应用现状

  

  液

气悬挂装置在重型卡车上应用相当广泛。在坦克上,是瑞典另类的s坦克开了先河。1967年研制成功的、无炮塔型的S坦克上,率先采用了可调式液气悬挂装置。由于火炮是固连在车体上的,所以,要靠液气悬挂来控制车体前后俯仰,实现火炮的高低瞄准。火炮的高低射界达到-10~+12度。为保证发射平台稳定,射击时,液气悬挂装置要实行闭锁。

  日本于1974年研制成功的74式主战坦克,是世界上首次在炮塔式坦克上采用液气悬挂装置的坦克。它采用了部分可调式液气悬挂装置,即前后的第l、第5负重轮(共4个)采用可调式液气悬挂,中间的6个负重轮采用不可调式液气悬挂。这样做的优点是可以适当降低液气悬挂装置的昂贵造价。第1、第5负重轮可以上下调节±200毫米,使车底距地高在200~650毫米的范围内可调。还可以使坦克的俯仰角度增加士6度,左右倾斜角度达士9度。日本在研制90式主战坦克时,又回过头来采用液气悬挂和扭杆悬挂的混合式悬挂装置。第1、第2、第5和第6负重轮采用了液气悬挂,第3、第4负重轮采用了扭杆悬挂。可实现车底距地高在200~600毫米的范围内可调,还可实现前后俯仰,但不能左右倾斜。这样做的初衷,主要是从降低造价来考虑的。

  英国的“挑战者”1/2主战坦克上,采用的是不可调式液气悬挂装置。它的特点是结构比较紧凑,可靠性较高。尤其是“挑战者”2主战坦克上,改进了液气悬挂装置的密封材料,使其使用寿命达到了12000千米。要知道,许多坦克的履带板的寿命也就是1000千米的样子。同样是工作条件恶劣的液气悬挂装置,能用上12000千米,算得上是“超长寿”了。

  采用液气悬挂装置的主战坦克,还有:法国的“勒克莱尔”、韩国的K1和印度的“阿琼”等主战坦克。早在20世纪60年代初期,在美国和德国合作研制的“超豪华型”的MBT-70主战坦克上,也用上了可调式液气悬挂装置。在曾经准备研制的意大利“公羊”2主战坦克上,也准备采用液气悬挂装置。苏联/俄罗斯的T-80主战坦克,在研制之初也准备采用液气悬挂装置,直到后来,才决定仍然采用扭杆悬挂装置。看来,在世界范围内,液气悬挂装置将逐步取代扭杆悬挂装置,成为主战坦克的主流悬挂装置,前景看好。

  

  主动悬挂装置

  

  在这个系列文章的最后,再来简要介绍一下主动悬挂装置,或称主动悬挂系统。主动悬挂系统,算得上是“智能化的悬挂系统”,更确切地说,应该叫做“自适应性悬挂系统”。它利用特制的传感器,预先检测到地面的高低突起,反馈到执行机构,使弹性元件提前作出相应的变化,保证

坦克行驶的平顺性和武器平台的稳定性。配套使用的弹性元件,可以是扭杆,也可以是液气弹簧。但理想的情况是液气悬挂装置中的液气弹簧。这是由于液压件的控制特性好,无需增加另外的液压执行元件。如果采用扭杆,还要加装另外的液压马达来作为执行元件,推动扭杆的扭转。

  主动悬挂系统的本质是一套“负反馈的自动控制系统”。其核心部件之一是多个振动传感器,也可是专门的履带车辆前方道路剖面传感器。用它来控制可调式液气悬挂装置的油缸,作出预先的调整。

  无疑,主动悬挂装置是比液气悬挂装置更复杂、更先进的悬挂装置。经过几十年的努力,目前,主动悬挂装置在技术上已经基本成熟,但在成本、可靠性和需求上,还需要有进一步的支持才行。


© 2021 实用范文网 | 联系我们: webmaster# 6400.net.cn