坦克主動(dòng)輪吊裝吊具的研制

李開龍

（中國(guó)人民解放軍裝甲兵學(xué)院，安徽蚌埠233050）

0 引言

在對(duì)坦克中修或維修主動(dòng)輪時(shí)，以往都是靠人力或借助鋼絲繩來(lái)搬運(yùn)主動(dòng)輪，由于缺乏專用搬運(yùn)工具，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、容易損傷零部件，同時(shí)還存在很大的安全隱患，特別是在戰(zhàn)時(shí)，維修困難，耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，極易暴露目標(biāo)，給維修人員造成不必要的傷亡，嚴(yán)重制約了坦克機(jī)動(dòng)性能的恢復(fù)。因此研制攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、輕松省力的坦克主動(dòng)輪吊裝吊具具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 主要技術(shù)指標(biāo)

1）總體功能：確保在車間及野戰(zhàn)條件下可靠地完成對(duì)坦克、兩棲突擊車及其變型車主動(dòng)輪拆卸和安裝的吊裝,且不損傷主動(dòng)輪輪轂與側(cè)減速器被動(dòng)軸配合面；2）工作環(huán)境：常溫?zé)o腐蝕性介質(zhì)；3）工作載荷：靜載荷；4）操作方式：二人操作，操作時(shí)間不超過(guò)3 min;5）聯(lián)接方式：大部分零件以可拆卸方式聯(lián)接，便于隨車攜帶，方便操作者使用；6）零件數(shù)量：不超過(guò)20件；7）使用壽命：工作時(shí)無(wú)故障概率的允許值R（t）≥0.99，正常使用和維護(hù)情況下，10 a內(nèi)不出現(xiàn)故障；8）最大吊重：120 kg；9）重量：20 kg；10）外型尺寸：1246 mm×652 mm×477 mm。

2 主要組成及工作原理

圖1 系統(tǒng)總成

坦克主動(dòng)輪吊裝吊具主要由上端吊架和下端夾桿機(jī)構(gòu)組成，如圖1所示。上端吊架分別由小螺桿、吊環(huán)、吊耳、水平臂、豎連接桿和角形臂等零件組成；下端夾桿機(jī)構(gòu)分別由定位套、橫連接桿、夾板和夾桿等零件組成。上端吊架的作用是在吊裝中承受主動(dòng)輪的重量并有效地避免該裝置與擋泥板、翼板和外組柴油箱的干涉，下端夾桿機(jī)構(gòu)的作用是能夠迅速、方便、可靠地夾緊不同類型的坦克主動(dòng)輪。

3 主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 吊具的軸向定位及連接

由于整個(gè)吊具沒有自己的架體支承系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)首先要解決整個(gè)吊具中零件的軸向定位問(wèn)題。為了使軸向定位可靠，一般設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇尺寸稍大的表面作為定位面，為此，如圖2所示,選擇了連接2塊夾板的橫連接桿零件作為吊具的軸向定位零件，即整個(gè)吊具的軸向定位是通過(guò)在連接夾板1、連接夾板4的橫連接桿3外面裝上220×φ27的定位套2來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

圖2 吊具的軸向定位

圖3 夾桿的軸向定位

夾桿在夾板中的軸向固定是依靠其一端5×φ25的臺(tái)肩和在另一端裝入軸用卡圈來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。為了便于攜帶，將夾板、夾桿、水平臂、豎連接桿、角形臂、定位套、橫連接桿之間的連接都設(shè)計(jì)成可拆的螺紋連接。為了減小活動(dòng)件之間的磨損，在夾板與夾桿、橫連接桿與夾板連接表面嵌入銅套，減輕夾板與夾桿、夾板和橫連接桿之間的磨損，從結(jié)構(gòu)上保證夾板、夾桿和橫連接桿易損件的壽命。

3.2 夾桿設(shè)計(jì)計(jì)算

夾桿工作時(shí)承受著橫向載荷Q的作用，其受力情況如圖4所示。

圖4 夾桿受力圖

3.2.1 強(qiáng)度計(jì)算

危險(xiǎn)截面上只有彎曲應(yīng)力，因此，設(shè)計(jì)時(shí)按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算，以危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力是否小于許用應(yīng)力作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

取載何不均勻系數(shù)K=1.1，則計(jì)算載荷F=K×Q=1.1×60×9.8=646.8 N。

夾桿的彎矩圖如圖5所示，夾桿承受的彎矩M=51 744 N·mm。

圖5 夾桿彎矩圖

對(duì)于45鋼，取

夾桿最小截面直徑（安裝軸用卡圈處）大于12.3 mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)理論，帶槽的軸直徑應(yīng)增加5%～7%，則夾桿直徑d≥12.3×（1+6%）=13.038 mm。

考慮夾桿材料的不均勻性，工作中有時(shí)受輕微的沖擊等因素，取夾桿直徑d＝20 mm。

3.2.2 剛度計(jì)算

查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)撓度表，得夾桿在中點(diǎn)的撓度為

式中：l為夾桿長(zhǎng)度，m；E為彈性模量，鋼的彈性模量E＝200 GPa；F為計(jì)算載荷，N；I為軸的慣性矩I=πd4/64=π×204/64=7850 mm4；d為夾桿的直徑，mm。

因ω·（l/2）≤[ω], 一般傳動(dòng)軸，其許用撓度 [ω]=（0.0003～0.0005）l，所以?shī)A桿滿足剛度要求。

3.3 橫連接桿設(shè)計(jì)計(jì)算

橫連接桿為心軸，工作時(shí)也只承受著橫向載荷，以危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力是否小于許用應(yīng)力作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及夾桿的強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果，取橫連接桿直徑為20 mm，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。

因M=646.8×110=71，148 N·mm,得σb=M/W=71 148÷（0.1×203）=88.9 MPa。而橫連接桿彎曲疲勞強(qiáng)度在允許的數(shù)值范圍內(nèi)。

3.4 豎連接桿設(shè)計(jì)計(jì)算

豎連接桿工作時(shí)承受著軸向力Q和轉(zhuǎn)矩T的作用，豎連接桿危險(xiǎn)截面為螺紋牙，螺紋牙在工作中既有壓應(yīng)力，又有切應(yīng)力，因此，根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力:

式中：A為豎連接桿的危險(xiǎn)截面面積，mm2；d1為豎連接桿直徑，d1=26.211 mm；T為豎連接桿所受轉(zhuǎn)矩，N·mm；Q為軸向力，N。

因Τ=1.1×120×9.8×367=474 751.2 N·mm；Q=1293代入第四強(qiáng)度理論公式得σca=232.7 MPa，而[σ－1b]=275 MPa，所以σca＜[σ－1b]。豎連接桿危險(xiǎn)截面螺紋牙滿足強(qiáng)度要求。

4 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1）根據(jù)裝甲裝備野戰(zhàn)維修的需求，研制了一種小型化、組合式的坦克主動(dòng)輪吊裝吊具，能夠適應(yīng)不同類型的裝甲車輛主動(dòng)輪吊裝的需要，具有較好的通用性和可拓展性，為坦克裝甲車輛主動(dòng)輪快速拆裝提供了有效手段。

2）該項(xiàng)目基于開鏈的連桿機(jī)構(gòu)原理，研制了自適應(yīng)夾緊裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、操作方便、易于攜行，能顯著提高坦克裝甲車輛主動(dòng)輪拆裝效率。

3）該裝置設(shè)計(jì)合理、實(shí)用性強(qiáng)、效費(fèi)比高，在坦克裝甲車輛維修工具設(shè)計(jì)方面有較大創(chuàng)新，具有顯著的軍事經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)現(xiàn)行坦克主動(dòng)輪拆卸方法的缺點(diǎn)，研制了一種坦克主動(dòng)輪吊裝吊具，該吊具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、制造成本低、操作方便、工作可靠、便于攜帶、野戰(zhàn)化程度高，對(duì)其它類型裝甲車輛主動(dòng)輪的吊裝具有一定的參考價(jià)值。

[1]李兆耿,李開龍.坦克主動(dòng)輪吊裝吊具國(guó)防科學(xué)技術(shù)報(bào)告[R].蚌埠:中國(guó)人民解放軍裝甲兵學(xué)院,2015.

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[4]陳鐵鳴,王連明,王黎欽.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1998.

[5]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè):第3卷[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.（責(zé)任編輯 張立明）