О проблемах с бортовыми коробками передач танков Т-80 в СССР
С момента принятия на вооружение танков типа Т-80 и начала их серийного выпуска возникало немало проблем с большим количеством отказов тех или иных систем и агрегатов этих танков. Немалую часть из них составляли отказы бортовых коробок передач, которые уже в ходе производства приходилось неоднократно дорабатывать.
О том, какие улучшения были введены для повышения отказоустойчивости коробок, а также о влиянии условий эксплуатации танков на их долговечность, была написана довольно подробная статья, опубликованная в СССР в 1987 году. Она весьма интересна как в техническом, так и просто историческом плане, поэтому мы и публикуем её здесь.
Влияние условий эксплуатации на долговечность БКП танка Т-80
В процессе эксплуатации танка Т-80 выявлено, что отказы бортовых коробок передач (БКП) составляют существенную долю в общем числе отказов танка. Одной из причин этого является неустановившийся производственный процесс, сопровождаемый большим числом изменений, вносимых в конструкцию, и характерный для начала серийного производства и освоения танков в войсках.
Рис. 1. Изменение частоты Р отказов БКП танка Т-80 по годам ее выпуска (1) и по годам выявления отказов (2)
Так, с 1980 по 1985 год наибольшую частоту отказов имели БКП, изготовленные в период 1981–1983 гг. (рис. 1). Тогда заводами отрасли было внесено много конструкторских изменений. Среди них отметим следующие:
улучшение стопорения болтов (1982 г.);
отмена охлаждения осей сателлитов 1–2-го планетарных рядов азотом при сборке (1983 г.);
улучшение смазки фрикциона Ф3 и тормоза Т4 (1983 г.);
ввод ультразвукового контроля стальной основы металлокерамических дисков трения (МКД) (1983 г.);
ввод масла ТСЗп-8 вместо Б-3В (1984 г.);
ввод 6-рядного насыпного подшипника сателлита 1–2-го планетарных рядов (1984 г.);
ввод МКД с измененной геометрией смазочных канавок (1984 г.);
ввод второй точки полива дисков трения тормозов Т4 и Т5 (1984 г.);
ввод новой конструкции трубопроводов системы смазки, исключающей их повреждение при монтаже (1984 г.);
ввод кулаков механизма распределения измененного профиля с уменьшенным сопротивлением возврату рычагов поворота в исходное положение (1984 г.);
исключение клапанов подпитки бустеров в механизме распределения (1985 г.);
улучшение технологии изготовления МКД трения (1986 г.);
усиление фрикциона Ф3 (1986 г.);
ввод гидротормозов (1986 г.).
Совершенствование конструкции БКП, однако, мало влияло на ряд отказов, происходящих вследствие недостаточного учета особенностей эксплуатации ВГМ. На основе рекламационных материалов, данных подконтрольной войсковой эксплуатации, контрольных, гарантийных и других испытаний получены следующие распределения отказов БКП:
По видам эксплуатации:
Войсковая эксплуатация .................................................... 86 %
Испытания ............................................................................. 14 %
По характеру (месту) войсковой эксплуатации:
Учебные центры (УЦ) ..................................................... 50 %
Учебно-боевые группы (УБГ) ....................................... 40 %
Линейные подразделения ................................................ 10 %
Анализ отказов БКП танка Т-80, происшедших в процессе контрольных испытаний (КИ) (табл. 1), показывает, что они в основном относятся к производственным отказам.
Наибольшее число отказов происходило из-за чрезмерного износа, спекания, коробления и разрушения дисков трения фрикционных устройств, самоотворачивания болтов, износа осей и разрушения подшипников сателлитов 1–2-го планетарных рядов, разрушения подшипников бортового редуктора. При этом отказы дисков трения составили 62 % от общего числа отказов БКП, распределяясь следующим образом: фрикцион Ф3 — 31 %, тормоза Т1 — 16 %, Т5 — 10 % и Т4 — 3 %, фрикцион Ф2 — 2 %. Дополнительно следует отметить, что при войсковой эксплуатации большое число отказов БКП происходит при наработке 300–3000 км.
Исследования и наблюдения подконтрольных танков позволили выявить особенности их эксплуатации в УЦ, УБГ и в линейных подразделениях, установить отличия условий эксплуатации этих танков от условий при испытаниях (например, контрольных) (табл. 2).
Для эксплуатации танков в УЦ и в УБГ характерны малые значения коэффициента использования мощности двигателя, редкое использование высших и частое — низших передач, малая средняя скорость движения, длительное время работы двигателя на холостом ходу и большое число переходных режимов. Так, при эксплуатации в УЦ 89 % времени танк Т-80 двигался на I и II передачах (при КИ — 40 %), число троганий было в 20 раз больше, чем при КИ, а суммарное число переключений передач — в 2,5 раза (в том числе низших в 4–10 раз) и число торможений — в 5–6 раз больше.
Для оценки влияния указанных отличий в условиях эксплуатации на надежность БКП проведены расчетные исследования по нагруженности и долговечности основных элементов БКП на соответствующих этим условиям режимах работы. Рассчитывались БКП двух вариантов: 1 — соответствующая конструкторской и технологической документации 1980 г., 2 — 1986 г. (табл. 3–5). Проведена также оценка долговечности БКП для условий УЦ с использованием фактических статистических данных по режимам эксплуатации в одном из УЦ. Оценка с использованием методики показала, что в условиях эксплуатации, характерных для КИ, БКП варианта 1 обеспечивает заданный ресурс с вероятностью неразрушения, равной 98 %, варианта 2 — 96 %.
При эксплуатации танков в УБГ и УЦ наработка, соответствующая установленной гарантии, обеспечивается для обоих вариантов БКП с вероятностью более 98 %. Данная оценка справедлива при эксплуатации без отклонений от инструкции.
Типовая эксплуатация танков в УБГ предусматривает три примерно одинаковые по объему вида подготовки: огневую, тактическую и вождение, а также различные виды учений. Однако нередко встречаются случаи, когда отдельные танки эксплуатируются преимущественно на каком-то одном виде подготовки, например, только на огневой подготовке или только при вождении. Так, имеются подразделения, где водителей и наводчиков готовят в различных учебных батальонах, в каждом из которых имеются свои танки. В этих случаях резко возрастает нагруженность одних элементов трансмиссии и снижается использование других, что приводит к нерациональному использованию ресурсных возможностей и снижению надежности трансмиссии в целом.
В процессе учебной подготовки из-за отсутствия должных навыков и знаний у обучающихся характерны следующие отступления от инструкции по эксплуатации:
движение с недоведенными до исходного положения рычагами поворота;
трогание с места без использования остановочных тормозов (при частоте вращения силовой турбины, отличающейся от нуля);
эксплуатация танка с неисправностями или с нарушенными регулировками приводов управления;
несоблюдение сроков технического обслуживания.
Трогание танка с нарушением инструкции по эксплуатации (ИЭ) приводит к значительному росту нагруженности, а следовательно, и износу фрикционных устройств. Так, по расчетным данным, износ за 1000 км пробега МКД фрикциона Ф3 на передачах I, II и ЗХ составляет соответственно 0,041, 0,520 и 0,010 мм. Особенно возрастает нагруженность тормоза Т1.
При трогании на II передаче с нарушением ИЭ она превышает нагруженность остановочных тормозов при экстренном торможении танка на IV передаче с замедлением 4 м/см² (рис.2). Не менее опасны многократно повторяющиеся частые трогания на I передаче и на заднем ходу при попытке самовытаскивания танка путем раскачивания.
Режимы трогания танка с нарушением ИЭ могут приводить к значительным износам, перегреву, короблению, спеканию и разрушению дисков трения тормоза Т1 и фрикциона Ф3. Расчет показывает, что если рычаги управления поворотом танка Т-80 не доведены до исходного положения и вследствие этого давление в системе гидроуправления снижается до 0,3–0,5 МПа, то при движении на II передаче, которое является наиболее характерным для учебных подразделений, происходит срыв тормоза Т1 в БКП забегающего борта, и после выхода танка из поворота буксование его продолжается еще длительное время.
При движении на I передаче в этом случае происходит длительное буксование фрикциона Ф3 (в течение времени до 20 с) как в БКП отстающего борта при выходе из поворота, так и срыв и длительное буксование его в БКП забегающего борта. Хотя удельные мощности трения на этих режимах буксования относительно невысоки (45–75 Вт/см²), значительная длительность буксования приводит к таким, как при трогании с нарушением ИЭ, повреждениям тормоза Т1 и фрикциона Ф3 (см. рис. 2). Следует отметить, что недоведение рычагов поворота снижает работоспособность БКП не только за счет длительного буксования фрикционных устройств, но также и вследствие ухудшения смазки элементов БКП из-за повышенной подачи масла в систему гидроуправления.
Рассмотренные отклонения от ИЭ возможны не только в процессе учебной подготовки, но и, например, в стрессовой ситуации, а недоведение рычагов может использоваться водителями преднамеренно как специальный прием для улучшения управляемости ВГМ в повороте.
Осуществленное предприятиями-изготовителями усиление фрикциона Ф3 (улучшение его смазки и увеличение числа дисков, повышение износо- и термостойкости МКД за счет улучшения геометрии смазочных канавок и технологии изготовления), а также повышение эффективности системы гидроуправления (за счет изменения профиля кулаков механизма распределения и конструкции трубопроводов масляной системы, повышения качества торцевых уплотнений) повысили работоспособность и безотказность фрикционных устройств, в том числе Ф3 и Т1.
Однако для полного исключения случаев выхода из строя фрикциона Ф3 и Т1 при эксплуатации танков с возможными отклонениями от требований ИЭ этого недостаточно. Необходимо разработать и внедрить мероприятия, обеспечивающие автоматическое поддержание полного давления управления (повышение его до номинального значения в БКП забегающего борта при повороте для исключения срыва фрикционных элементов как при недоведении рычагов поворота до исходного положения, так и при повороте в процессе переключения передач).
Кроме того, необходимо разработать и внедрить блокировку включения передачи при трогании танка, срабатывающую, когда частота вращения силовой турбины отличается от нуля (например, управлением клапаном слива от датчиков скорости движения танка и частоты вращения силовой турбины). Целесообразно также повысить ресурс тормоза Т1, например, за счет установки дополнительной пары дисков трения и улучшения смазки этого тормоза и фрикциона Ф2 по аналогии с проведенным ранее улучшением смазки фрикциона Ф3 и тормоза Т4.
Повышенный износ, коробление, спекание и разрушение дисков трения тормозов Т5 и Т4 связаны, в первую очередь, с высокой тепловой нагруженностью остановочных тормозов и повышенной частотой их использования при эксплуатации танков в учебных подразделениях. Использование на танке Т-80 гидрозамедлителей примерно в 2 раза увеличивает долговечность дисков трения тормозов Т4 и Т5 (за счет уменьшения числа включений остановочных тормозов и снижения работы буксования за одно включение).
Однако, как показали контрольные испытания 1986 г., оно привело к перегреву трансмиссии и ускоренному засорению маслофильтров продуктами разложения масла ТСЗп-8. Этому способствовали, по-видимому, повышенная частота торможения при движении танков на высоких скоростях в колонне в условиях сильной запыленности и совмещение органов управления гидротормозами и регулируемым сопловым аппаратом (РСА) двигателя, исключающее возможность торможения двигателем с помощью РСА без использования гидрозамедлителей.
Для оценки влияния гидрозамедлителей на тепловое состояние трансмиссии танка Т-80 проведен расчет этого состояния для гидрозамедлителей конструкции 1986 г., в результате которого для среднеэксплуатационного режима движения в условиях КИ при температуре окружающего воздуха 40 °С получены следующие значения теплоотвода радиатора системы охлаждения трансмиссии, МДж/ч:
Фактический ..................................................................................... 149
Требуемый (по дорожным условиям) для трансмиссий с гидрозамедлителями, управляемыми:
совмещенной системой управления¹ ....................................................... 163
системой с отдельным органом управления ........................................... 129
Требуемый для трансмиссии без гидрозамедлителя .................... 121
Из приведенных данных видно, что использование гидрозамедлителей с отдельным органом управления не приведет к существенному перегреву трансмиссии. Однако температура масла на его выходе может значительно возрасти, что отрицательно повлияет на качество масла.
Совмещение органов управления гидрозамедлителем и РСА двигателя практически исключает возможность торможения двигателем без гидрозамедлителей и приводит к увеличению частоты их использования в 4–8 раз, а это, в свою очередь, к такому повышению тепловыделения, которое превышает возможности теплоотвода радиатора системы охлаждения трансмиссии.
Температура масла в системе смазки трансмиссии значительно увеличивается и при неблагоприятных условиях может выйти за допустимые пределы, как это было на КИ 1986 г. при движении танков в колонне в условиях высокой температуры и запыленности воздуха.
Для повышения надежности остановочных тормозов и гидрозамедлителей без ухудшения других характеристик трансмиссии необходимо:
разработать и внедрить мероприятия по исключению частого использования гидрозамедлителей и перегрева трансмиссий путем введения рациональной характеристики гидрозамедлителей и разделения органов управления гидрозамедлителями и РСА двигателя;
улучшить работу систем смазки и охлаждения трансмиссии для исключения случаев засорения маслофильтров продуктами разложения масла;
повысить термостойкость дисков трения, используя для этого сталь 40Х3М2ФА;
предусмотреть ограничение крутящего момента двигателя при работе на передаче заднего хода (например, за счет ограничения подачи топлива) для исключения пробуксовки тормоза Т5 в экстремальных условиях.
Вывод. Для повышения надежности БКП танка Т-80 в широком диапазоне условий эксплуатации целесообразно продолжить отработку усиленной БКП, а также работу по созданию автоматической системы переключения передач.
1 — на серийной машине.
Источник:
«Влияние условий эксплуатации на долговечность БКП танка Т-80». М.Г. Жучков, В.А. Колесов, Р.Н. Корольков, В.С. Фанталов. Журнал «Вестник бронетанковой техники» № 10 за 1987 год.
Информация