坦克主動輪吊裝吊具的研制

李開龍

（中國人民解放軍裝甲兵學院，安徽蚌埠233050）

0 引言

在對坦克中修或維修主動輪時，以往都是靠人力或借助鋼絲繩來搬運主動輪，由于缺乏專用搬運工具，不僅費時、費力、容易損傷零部件，同時還存在很大的安全隱患，特別是在戰時，維修困難，耗時過長，極易暴露目標，給維修人員造成不必要的傷亡，嚴重制約了坦克機動性能的恢復。因此研制攜帶方便、操作簡單、輕松省力的坦克主動輪吊裝吊具具有重要的現實意義。

1 主要技術指標

1）總體功能：確保在車間及野戰條件下可靠地完成對坦克、兩棲突擊車及其變型車主動輪拆卸和安裝的吊裝,且不損傷主動輪輪轂與側減速器被動軸配合面；2）工作環境：常溫無腐蝕性介質；3）工作載荷：靜載荷；4）操作方式：二人操作，操作時間不超過3 min;5）聯接方式：大部分零件以可拆卸方式聯接，便于隨車攜帶，方便操作者使用；6）零件數量：不超過20件；7）使用壽命：工作時無故障概率的允許值R（t）≥0.99，正常使用和維護情況下，10 a內不出現故障；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 系統總成

坦克主動輪吊裝吊具主要由上端吊架和下端夾桿機構組成，如圖1所示。上端吊架分別由小螺桿、吊環、吊耳、水平臂、豎連接桿和角形臂等零件組成；下端夾桿機構分別由定位套、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，下端夾桿機構的作用是能夠迅速、方便、可靠地夾緊不同類型的坦克主動輪。

3 主要零件的設計計算

3.1 吊具的軸向定位及連接

由于整個吊具沒有自己的架體支承系統，結構設計時首先要解決整個吊具中零件的軸向定位問題。為了使軸向定位可靠，一般設計時應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，即整個吊具的軸向定位是通過在連接夾板1、連接夾板4的橫連接桿3外面裝上220×φ27的定位套2來實現的。

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的臺肩和在另一端裝入軸用卡圈來實現，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計成可拆的螺紋連接。為了減小活動件之間的磨損，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，從結構上保證夾板、夾桿和橫連接桿易損件的壽命。

3.2 夾桿設計計算

夾桿工作時承受著橫向載荷Q的作用，其受力情況如圖4所示。

圖4 夾桿受力圖

3.2.1 強度計算

危險截面上只有彎曲應力，因此，設計時按許用彎曲應力計算，以危險截面的計算應力是否小于許用應力作為設計準則。

取載何不均勻系數K=1.1，則計算載荷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，根據機械設計理論，帶槽的軸直徑應增加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，工作中有時受輕微的沖擊等因素，取夾桿直徑d＝20 mm。

3.2.2 剛度計算

查機械設計手冊撓度表，得夾桿在中點的撓度為

式中：l為夾桿長度，m；E為彈性模量，鋼的彈性模量E＝200 GPa；F為計算載荷，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], 一般傳動軸，其許用撓度 [ω]=（0.0003～0.0005）l，所以夾桿滿足剛度要求。

3.3 橫連接桿設計計算

橫連接桿為心軸，工作時也只承受著橫向載荷，以危險截面的計算應力是否小于許用應力作為設計準則，根據結構設計及夾桿的強度計算結果，取橫連接桿直徑為20 mm，并對其進行強度校核。

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度在允許的數值范圍內。

3.4 豎連接桿設計計算

豎連接桿工作時承受著軸向力Q和轉矩T的作用，豎連接桿危險截面為螺紋牙，螺紋牙在工作中既有壓應力，又有切應力，因此，根據第四強度理論求出危險截面的計算應力:

式中：A為豎連接桿的危險截面面積，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]。豎連接桿危險截面螺紋牙滿足強度要求。

4 主要技術創新點

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

2）該項目基于開鏈的連桿機構原理，研制了自適應夾緊裝置，結構簡潔、操作方便、易于攜行，能顯著提高坦克裝甲車輛主動輪拆裝效率。

3）該裝置設計合理、實用性強、效費比高，在坦克裝甲車輛維修工具設計方面有較大創新，具有顯著的軍事經濟效益和推廣應用價值。

5 結語

針對現行坦克主動輪拆卸方法的缺點，研制了一種坦克主動輪吊裝吊具，該吊具結構簡潔、制造成本低、操作方便、工作可靠、便于攜帶、野戰化程度高，對其它類型裝甲車輛主動輪的吊裝具有一定的參考價值。

[1]李兆耿,李開龍.坦克主動輪吊裝吊具國防科學技術報告[R].蚌埠:中國人民解放軍裝甲兵學院,2015.

[2]白海威.ZTZ96式坦克構造與使用[M].北京:解放軍出版社,1998.

[3]孫恒.機械原理[M].北京:高等教育出版社,1997.

[4]陳鐵鳴,王連明,王黎欽.機械設計[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,1998.

[5]徐灝.機械設計手冊:第3卷[M].北京:機械工業出版社,1991.（責任編輯 張立明）