■ 張東起

國(guó)內(nèi)外裝甲掛膠履帶板發(fā)展現(xiàn)狀探析

■ 張東起

在研制履帶使它現(xiàn)代化的過(guò)程中,提高履帶板的功能特性應(yīng)該與它的高可靠性、長(zhǎng)的使用壽命和減小它們的相對(duì)尺寸-質(zhì)量指標(biāo)結(jié)合起來(lái)。本文介紹了國(guó)內(nèi)及國(guó)外履帶板掛膠的經(jīng)典結(jié)構(gòu),提出履帶板掛膠結(jié)構(gòu)發(fā)展前景,通過(guò)對(duì)各國(guó)履帶板掛膠技術(shù)進(jìn)行總結(jié)分析,歸納提煉出適應(yīng)我軍應(yīng)用的履帶板掛膠技術(shù)。

履帶板是履帶的主要組件,由于它的重量分布在大的支承面上,所以履帶板的功用是保證車輛在松軟地面上的通過(guò)性,降低行駛阻力和對(duì)地面有著良好的附著力。同時(shí),通過(guò)履帶板和地面的相互作用,實(shí)現(xiàn)履帶推進(jìn)裝置的牽引力。

1.履帶板分類概述

履帶板是履帶的主要組件,由于它的重量分布在大的支承面上,所以履帶板的功用是保證車輛在松軟地面上的通過(guò)性,降低行駛阻力和對(duì)地面有著良好的附著力。同時(shí),通過(guò)履帶板和地面的相互作用,實(shí)現(xiàn)履帶推進(jìn)裝置的牽引力。

按制造時(shí)所用材料及功能,履帶板通常分為全金屬、著地面掛膠、滾道面掛膠、著地面及滾道面均掛膠。

板體掛膠履帶具有以下特點(diǎn):

（1）著地面掛膠的履帶板,可避免破壞公路路面,且可減小履帶與地面接觸時(shí)的撞擊噪音；

（2）滾道掛膠的履帶板,能減緩沖擊,降低對(duì)負(fù)重輪外膠圈的壓力,減小它的變形和發(fā)熱,但同時(shí)使負(fù)重輪在掛膠履帶上的滾動(dòng)阻力增大（25～50）%；

（3）滾道和底面都掛膠的履帶板:兼具滾道和底面掛膠的優(yōu)缺點(diǎn)。

2.世界主要國(guó)家裝甲裝備履帶板掛膠情況

掛膠履帶其實(shí)早在1937年的時(shí)候就已經(jīng)投入使用了,當(dāng)時(shí)美國(guó)的M1戰(zhàn)斗車率先采用了掛膠履帶,后來(lái)美國(guó)的坦克也多使用這種掛膠履帶,其目的就是為了保護(hù)路面,同時(shí)起到減震、降低噪音的作用。此外,掛膠履帶還被應(yīng)用于訓(xùn)練中。但是這種履帶的好處在當(dāng)時(shí)并非輕易就能被各國(guó)所接受的,以至于在1945年二戰(zhàn)結(jié)束后,獲勝的英美盟軍與蘇聯(lián)紅軍,在德國(guó) 柏林的勃蘭登堡廣場(chǎng)上,舉行了一次盛大的閱兵儀式,當(dāng)時(shí)的M4、T-34等盟軍的主力坦克也紛紛亮相在此次閱兵儀式上。這次閱兵式可以說(shuō)是非常成功的,但是當(dāng)閱兵儀式結(jié)束后,卻發(fā)生了一件尷尬的事情:柏林勃蘭登堡廣場(chǎng)的路面,因?yàn)闊o(wú)法承受眾多坦克的重量,而變得面目全非——由于坦克本身的重量,加上其堅(jiān)固的履帶,使得廣場(chǎng)上的大部分路面都被壓碎了,有的地方甚至被坦克車壓塌了整整三十多厘米。于是,一道難題擺在了世界各國(guó)的軍事 科學(xué)家面前,那就是該如何解決坦克車履帶對(duì)路面的傷害。于是乎,各國(guó)開(kāi)始關(guān)注橡膠履帶板。

早期的履帶板由大而平的金屬板和簡(jiǎn)單的履帶銷鉸接在一起,第二次世界大戰(zhàn)以來(lái),履帶的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了眾多形式:按結(jié)構(gòu)形式履帶可分為單銷式和多銷式；按鉸接結(jié)構(gòu)可分為金屬鉸接和橡膠鉸接；按板體結(jié)構(gòu)可分為金屬的和掛膠的,掛膠履帶板又可分為著地面掛膠履帶、滾道面掛膠履帶及兩個(gè)面都掛膠的履帶。表1列出了履帶分類及其裝備的代表性戰(zhàn)車。

2.1德國(guó)

德國(guó)迪爾公司履帶技術(shù)雄踞世界最高水平,其多種型號(hào)履帶廣泛應(yīng)用于德國(guó)及其北約盟國(guó)裝甲車輛。

針對(duì)著地膠塊快速更換和有效裝夾是影響部隊(duì)維護(hù)時(shí)間和成本的兩個(gè)主要因素,迪爾公司專門開(kāi)發(fā)了著地膠塊快速更換系統(tǒng)Quick-Fit,并將其應(yīng)用到迪爾公司的履帶產(chǎn)品系列。Quick-Fit代表了世界坦克履帶著地膠塊可維護(hù)性的最高水平,具體見(jiàn)圖1。

表1 履帶分類及其裝備的代表性戰(zhàn)車

圖1 迪爾履帶板

2.2美國(guó)

在履帶研制方面,美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)非常豐富。與歐洲國(guó)家不同的是,美國(guó)選擇了雙板雙銷、滾道面和著地面掛膠履帶。距1984年發(fā)布的技術(shù)文 獻(xiàn)《T-156 Track with Removed Pad》稱,最初的T-156履帶滾道面膠和著地面膠是一次性硫化到履帶基體上,不僅重量大,而且膠體損壞的履帶只能送回到FMC公司重新進(jìn)行硫化處理,整個(gè)修復(fù)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高,返廠修復(fù)囤積的過(guò)多履帶還導(dǎo)致了嚴(yán)重的費(fèi)用浪費(fèi),為此美國(guó)研制了可更換式膠塊,不僅降低了使用費(fèi)用,還提高了20%以上的壽命。美國(guó)M1A1履帶著地膠塊更換前后見(jiàn)圖2。

圖2 美國(guó)M1A1履帶著地膠塊更換前后

2.3俄羅斯

俄羅斯是傳統(tǒng)的坦克強(qiáng)國(guó),曾經(jīng)研制了眾多影響世界坦克歷史進(jìn)程的產(chǎn)品,如T-62、T-72、T-80、T-90等。俄羅斯采用螺栓固定著地膠塊,并采取巧妙結(jié)構(gòu)將螺栓固定部位避開(kāi)負(fù)重輪滾道,拆下著地膠塊后,履帶直接可作為金屬履帶使用,具體見(jiàn)圖3。

2.4英國(guó)

ASTRUM防務(wù)系統(tǒng)公司是英國(guó)坦

圖3俄羅斯掛膠履帶著地面

克裝甲車輛履帶的唯一供應(yīng)商,也是世界上最大的民用履帶供應(yīng)商,客戶有卡特彼勒、小松、日立等公司。履帶板結(jié)構(gòu)仍然是著地面掛膠,但受專利授權(quán)限制,ASTRUM無(wú)法采用迪爾公司的Quick-Fit著地膠塊的安裝方式,只能使用1500MPa級(jí)高強(qiáng)度自緊螺栓雙面固定著地膠塊,這種方式對(duì)負(fù)重輪膠和滾道面膠的性能提出了很高的要求。

圖3 俄羅斯掛膠履帶著地面

3.我國(guó)裝甲裝備履帶板掛膠現(xiàn)狀

掛膠履帶中對(duì)于履帶本身的要求非常高,橡膠太薄,起不到緩沖的作用,橡膠太厚,又會(huì)影響坦克車的行進(jìn),如何把小小的橡膠和鋼鐵履帶緊密的“撮合”在一起,讓科研人員們傷透了腦子。

給坦克車穿上“膠鞋”,究竟難在什么地方呢？,任何一種掛膠履帶,首先要符合一個(gè)特點(diǎn),那就是“全疆域”上。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子,坦克車要在布滿鵝卵石的戈壁上行駛,那么那些密密麻麻遍布戈壁的鵝卵石就是對(duì)掛膠履帶的一種“考驗(yàn)”,因此履帶上的橡膠一定要有足夠的抗穿刺性,以免對(duì)履帶造成損傷；再比如說(shuō)在寒冷的東北三省,行進(jìn)中的坦克將面對(duì)零下十幾度的低溫,如果橡膠不耐低溫,就會(huì)造成變形導(dǎo)致脫落；在潮濕的南方,掛膠履帶還要有強(qiáng)大的抓地力,以便于在泥濘的山路上行駛。除此之外,掛膠履帶還要求橡膠具有“低生熱”的特點(diǎn),橡膠的壽命往往取決于其自身產(chǎn)生的溫度,比如說(shuō)開(kāi)車,夏天的路面由于溫度高,有時(shí)候就會(huì)發(fā)生爆胎,所以掛膠履帶還要低生熱,別的橡膠在路面上可以高速行駛十分鐘,我們的橡膠就要能行駛二十分鐘,三十分鐘。每當(dāng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)制作出合格的掛膠履帶后,還要負(fù)責(zé)樣品的試用情況。每當(dāng)此時(shí),研究人員就會(huì)帶著復(fù)雜的測(cè)試儀器前往全國(guó)各地,測(cè)試掛膠履帶的使用性能。

冬天的時(shí)候,他們要帶著樣品前往寒冷的東北三省,跟隨裝有掛膠履帶的坦克車進(jìn)行訓(xùn)練,只要車一停,研究人員會(huì)用最快的速度沖下車,使用儀器對(duì)履帶上的橡膠進(jìn)行檢測(cè),由于機(jī)器操控起來(lái)比較復(fù)雜,因此他們只能不戴手套在零下十幾度甚至幾十度的低溫下進(jìn)行檢測(cè)；夏天的時(shí)候,他們會(huì)前往戈壁灘,跟著戰(zhàn)車一跑就是好幾天,有時(shí)候車體溫度達(dá)到六七十度,研究人員也必須頂著酷暑下車檢測(cè)。

綜合考慮履帶板掛膠的優(yōu)缺點(diǎn)、路面條件發(fā)展和路面使用要求,A型履帶板采用著地面可更換膠塊。采用雙銷履帶的B型履帶裝甲輸送車履帶板為鑄造履帶板,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,可設(shè)計(jì)著地膠塊的更換拆卸結(jié)構(gòu)。見(jiàn)圖4

因鑄造板體塑性比鍛造板體差,重量大,無(wú)法滿足車輛輕量化設(shè)計(jì)的苛刻要求。鍛造履帶具有高性能和輕量化的優(yōu)點(diǎn),自C型履帶步兵戰(zhàn)車起,履帶采用鍛造板體,滾道面掛膠,金屬或掛膠著地面兩種。D型履帶裝甲輸送車掛膠履帶見(jiàn)圖5

受限于我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)和材料發(fā)展,橡膠性能提升面臨很大的困難,橡膠的壽命成為履帶壽命的主要限制因素。某廠在多個(gè)外貿(mào)科研型號(hào)中采用鍛造板體、滾道面掛膠、可拆卸著地膠塊履帶。經(jīng)試驗(yàn)考核,使用過(guò)程中更換著地膠塊,大大延長(zhǎng)了履帶的整體壽命。著地膠塊可更換履帶板結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6

圖4 B型履帶裝甲輸送車履帶及著地膠塊

圖5 D型履帶裝甲輸送車掛膠履帶

3.1履帶試驗(yàn)情況

掛膠履帶的損壞未有標(biāo)準(zhǔn)性判據(jù),在《5008工程可靠性、維修性、保障性、測(cè)試性大綱》中附錄D（5008工程耐久性損壞判斷準(zhǔn)則）規(guī)定:

圖6 著地膠塊可更換履帶板

D10履帶板和履帶

a.銷耳橡膠套全部損壞（即相鄰兩條履帶板銷耳之間的間隙沿鉸鏈全長(zhǎng)均大于規(guī)定值）；

b.金屬板基體有一條寬度大于1mm,長(zhǎng)度大于20mm的橫向暴露裂紋或一條以上的縱向貫穿裂紋；

c.金屬履帶板防滑筋上有3條以上橫向暴露裂紋,且這些裂紋已延至履齒或銷耳上,其長(zhǎng)度大于20mm,寬度大于1mm（沿履帶齒或銷耳）；

d.金屬履帶板所有中部加強(qiáng)筋有寬度大于1mm的暴露裂紋或履帶板邊緣加強(qiáng)筋上有任何尺寸的裂紋；

e.履帶銷或端聯(lián)器、誘導(dǎo)齒斷裂；

f.膠塊剝離或掉塊面積大于膠塊著地面積的四分之三；

g.膠塊厚度減少大于規(guī)定值；

h.誘導(dǎo)齒嚴(yán)重變形,影響功能；

i.履帶板驅(qū)動(dòng)孔板筋斷裂；

j.每條履帶有5%的履帶板壽命終結(jié),則判定整條履帶壽命終結(jié)。

D型履帶式裝甲式輸送車研制總要求中“第2.2.3.2款采用銷耳掛膠金屬履帶,備有掛膠履帶。第2.2.3.3可靠性維修性中規(guī)定:金屬履帶使用壽命≥3000公里?！痹诙ㄐ驮囼?yàn)報(bào)告中未對(duì)掛膠履帶的壽命給出結(jié)論。

掛膠履帶在車輛科研試驗(yàn)中未有明確的指標(biāo)要求,在試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)著地膠塊磨損進(jìn)行測(cè)量,具體見(jiàn)圖7。

圖7 著地膠塊厚度測(cè)量

3.2部隊(duì)使用情況

掛膠履帶具有噪音小,對(duì)路面破壞輕等諸多優(yōu)點(diǎn),但因?qū)嶋H使用路面情況復(fù)雜,暴露出諸多問(wèn)題,總結(jié)如下,2014年走訪部隊(duì)時(shí),履帶膠塊損壞統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

行駛路面主要為碎石路,膠塊被碎石割裂,成塊剝落,而不是因磨損導(dǎo)致消耗。為適應(yīng)部隊(duì)多樣的使用路況,充分應(yīng)用掛膠履帶的優(yōu)點(diǎn),急需總結(jié)經(jīng)驗(yàn)技術(shù),研制多路況,高壽命著地掛膠履帶。

表2 某自行迫榴炮掛膠履帶板磨損統(tǒng)計(jì)

4.結(jié)論

結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況及國(guó)際技術(shù)發(fā)展,未來(lái)輕型履帶裝甲車輛履帶采用鍛造板體；滾道面掛膠,能減緩沖擊,降低對(duì)負(fù)重輪外膠圈的壓力,減小它的變形和發(fā)熱；著地面采用可更換膠塊,設(shè)計(jì)膠塊的快速更換結(jié)構(gòu),提高履帶的整體壽命,使掛膠履帶可高壽命的應(yīng)用于多種路況。

1.履帶車輛的設(shè)計(jì)與計(jì)算,北京理工大學(xué)出版社,1997

張東起,總裝駐某企業(yè)軍事代表室總軍事代表)