國內外裝甲掛膠履帶板發展現狀探析

■ 張東起

國內外裝甲掛膠履帶板發展現狀探析

■ 張東起

在研制履帶使它現代化的過程中,提高履帶板的功能特性應該與它的高可靠性、長的使用壽命和減小它們的相對尺寸-質量指標結合起來。本文介紹了國內及國外履帶板掛膠的經典結構,提出履帶板掛膠結構發展前景,通過對各國履帶板掛膠技術進行總結分析,歸納提煉出適應我軍應用的履帶板掛膠技術。

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性,降低行駛阻力和對地面有著良好的附著力。同時,通過履帶板和地面的相互作用,實現履帶推進裝置的牽引力。

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性,降低行駛阻力和對地面有著良好的附著力。同時,通過履帶板和地面的相互作用,實現履帶推進裝置的牽引力。

按制造時所用材料及功能,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:

（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的撞擊噪音；

（2）滾道掛膠的履帶板,能減緩沖擊,降低對負重輪外膠圈的壓力,減小它的變形和發熱,但同時使負重輪在掛膠履帶上的滾動阻力增大（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缺點。

2.世界主要國家裝甲裝備履帶板掛膠情況

掛膠履帶其實早在1937年的時候就已經投入使用了,當時美國的M1戰斗車率先采用了掛膠履帶,后來美國的坦克也多使用這種掛膠履帶,其目的就是為了保護路面,同時起到減震、降低噪音的作用。此外,掛膠履帶還被應用于訓練中。但是這種履帶的好處在當時并非輕易就能被各國所接受的,以至于在1945年二戰結束后,獲勝的英美盟軍與蘇聯紅軍,在德國 柏林的勃蘭登堡廣場上,舉行了一次盛大的閱兵儀式,當時的M4、T-34等盟軍的主力坦克也紛紛亮相在此次閱兵儀式上。這次閱兵式可以說是非常成功的,但是當閱兵儀式結束后,卻發生了一件尷尬的事情:柏林勃蘭登堡廣場的路面,因為無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,加上其堅固的履帶,使得廣場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的軍事 科學家面前,那就是該如何解決坦克車履帶對路面的傷害。于是乎,各國開始關注橡膠履帶板。

早期的履帶板由大而平的金屬板和簡單的履帶銷鉸接在一起,第二次世界大戰以來,履帶的結構出現了眾多形式:按結構形式履帶可分為單銷式和多銷式；按鉸接結構可分為金屬鉸接和橡膠鉸接；按板體結構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車。

2.1德國

德國迪爾公司履帶技術雄踞世界最高水平,其多種型號履帶廣泛應用于德國及其北約盟國裝甲車輛。

針對著地膠塊快速更換和有效裝夾是影響部隊維護時間和成本的兩個主要因素,迪爾公司專門開發了著地膠塊快速更換系統Quick-Fit,并將其應用到迪爾公司的履帶產品系列。Quick-Fit代表了世界坦克履帶著地膠塊可維護性的最高水平,具體見圖1。

表1 履帶分類及其裝備的代表性戰車

圖1 迪爾履帶板

2.2美國

在履帶研制方面,美國的經驗非常豐富。與歐洲國家不同的是,美國選擇了雙板雙銷、滾道面和著地面掛膠履帶。距1984年發布的技術文 獻《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公司重新進行硫化處理,整個修復過程時間長、費用高,返廠修復囤積的過多履帶還導致了嚴重的費用浪費,為此美國研制了可更換式膠塊,不僅降低了使用費用,還提高了20%以上的壽命。美國M1A1履帶著地膠塊更換前后見圖2。

圖2 美國M1A1履帶著地膠塊更換前后

2.3俄羅斯

俄羅斯是傳統的坦克強國,曾經研制了眾多影響世界坦克歷史進程的產品,如T-62、T-72、T-80、T-90等。俄羅斯采用螺栓固定著地膠塊,并采取巧妙結構將螺栓固定部位避開負重輪滾道,拆下著地膠塊后,履帶直接可作為金屬履帶使用,具體見圖3。

2.4英國

ASTRUM防務系統公司是英國坦

圖3俄羅斯掛膠履帶著地面

克裝甲車輛履帶的唯一供應商,也是世界上最大的民用履帶供應商,客戶有卡特彼勒、小松、日立等公司。履帶板結構仍然是著地面掛膠,但受專利授權限制,ASTRUM無法采用迪爾公司的Quick-Fit著地膠塊的安裝方式,只能使用1500MPa級高強度自緊螺栓雙面固定著地膠塊,這種方式對負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.我國裝甲裝備履帶板掛膠現狀

掛膠履帶中對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,又會影響坦克車的行進,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,首先要符合一個特點,那就是“全疆域”上。舉個簡單的例子,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掛膠履帶的一種“考驗”,因此履帶上的橡膠一定要有足夠的抗穿刺性,以免對履帶造成損傷；再比如說在寒冷的東北三省,行進中的坦克將面對零下十幾度的低溫,如果橡膠不耐低溫,就會造成變形導致脫落；在潮濕的南方,掛膠履帶還要有強大的抓地力,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,橡膠的壽命往往取決于其自身產生的溫度,比如說開車,夏天的路面由于溫度高,有時候就會發生爆胎,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。每當團隊通過實驗制作出合格的掛膠履帶后,還要負責樣品的試用情況。每當此時,研究人員就會帶著復雜的測試儀器前往全國各地,測試掛膠履帶的使用性能。

冬天的時候,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行訓練,只要車一停,研究人員會用最快的速度沖下車,使用儀器對履帶上的橡膠進行檢測,由于機器操控起來比較復雜,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行檢測；夏天的時候,他們會前往戈壁灘,跟著戰車一跑就是好幾天,有時候車體溫度達到六七十度,研究人員也必須頂著酷暑下車檢測。

綜合考慮履帶板掛膠的優缺點、路面條件發展和路面使用要求,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,結構復雜,可設計著地膠塊的更換拆卸結構。見圖4

因鑄造板體塑性比鍛造板體差,重量大,無法滿足車輛輕量化設計的苛刻要求。鍛造履帶具有高性能和輕量化的優點,自C型履帶步兵戰車起,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圖5

受限于我國基礎工業和材料發展,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。某廠在多個外貿科研型號中采用鍛造板體、滾道面掛膠、可拆卸著地膠塊履帶。經試驗考核,使用過程中更換著地膠塊,大大延長了履帶的整體壽命。著地膠塊可更換履帶板結構見圖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履帶試驗情況

掛膠履帶的損壞未有標準性判據,在《5008工程可靠性、維修性、保障性、測試性大綱》中附錄D（5008工程耐久性損壞判斷準則）規定:

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均大于規定值）；

b.金屬板基體有一條寬度大于1mm,長度大于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筋有寬度大于1mm的暴露裂紋或履帶板邊緣加強筋上有任何尺寸的裂紋；

e.履帶銷或端聯器、誘導齒斷裂；

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定值；

h.誘導齒嚴重變形,影響功能；

i.履帶板驅動孔板筋斷裂；

j.每條履帶有5%的履帶板壽命終結,則判定整條履帶壽命終結。

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可靠性維修性中規定:金屬履帶使用壽命≥3000公里。”在定型試驗報告中未對掛膠履帶的壽命給出結論。

掛膠履帶在車輛科研試驗中未有明確的指標要求,在試驗過程中對著地膠塊磨損進行測量,具體見圖7。

圖7 著地膠塊厚度測量

3.2部隊使用情況

掛膠履帶具有噪音小,對路面破壞輕等諸多優點,但因實際使用路面情況復雜,暴露出諸多問題,總結如下,2014年走訪部隊時,履帶膠塊損壞統計見表2。

行駛路面主要為碎石路,膠塊被碎石割裂,成塊剝落,而不是因磨損導致消耗。為適應部隊多樣的使用路況,充分應用掛膠履帶的優點,急需總結經驗技術,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計

4.結論

結合國內實際情況及國際技術發展,未來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,降低對負重輪外膠圈的壓力,減小它的變形和發熱；著地面采用可更換膠塊,設計膠塊的快速更換結構,提高履帶的整體壽命,使掛膠履帶可高壽命的應用于多種路況。

1.履帶車輛的設計與計算,北京理工大學出版社,1997

張東起,總裝駐某企業軍事代表室總軍事代表)