坦克為什么用履帶驅(qū)動(dòng)？比輪子有什么優(yōu)點(diǎn)？

【專(zhuān)家解說(shuō)】：　　采用履帶行走，就象給坦克鋪了一道無(wú)限延長(zhǎng)的軌道一樣，使它能夠平穩(wěn)、迅速、安全地通過(guò)各種復(fù)雜路況.由于接地面積大，所以增大了坦克在松軟、泥濘路面上的通過(guò)能力，降低了下陷量。由于履帶板上有花紋并能安裝履刺，所以在雨、雪、冰或上坡等路面上能牢牢地抓住地面，不會(huì)滑轉(zhuǎn)。由于履帶接地長(zhǎng)度達(dá)4～6米，誘導(dǎo)輪中心位置較高，所以通過(guò)壕溝、垂壁的能力較強(qiáng)，一般坦克的越壕寬度可達(dá)2～3米，可通過(guò)1米高的垂直墻。履帶還有一個(gè)特殊功能，在過(guò)河時(shí)，采取潛渡，在河底行走；若是浮渡履帶可以象螺旋槳一樣產(chǎn)生推進(jìn)力，驅(qū)使車(chē)輛前進(jìn)。 　　坦克重量大,用履帶的話(huà)可以減小單位面積壓力,對(duì)路面的要求可以小點(diǎn).且防御性能和越野性能比輪式要好,輪式結(jié)構(gòu)比履帶簡(jiǎn)單,一般都用于輕裝甲車(chē)輛,公路速度比履帶車(chē)輛好.維護(hù)方面也比履帶簡(jiǎn)單得多,要收緊那該死的坦克履帶當(dāng)過(guò)坦克兵的都是到是件頭大的事. 　　輪式車(chē)輛主要是為了在平坦的公路上行駛,而再戰(zhàn)場(chǎng)上是沒(méi)有平坦的道路,只有各式各樣的路況.為了面對(duì)各種路況,而采用履帶式車(chē)輛.這種車(chē)輛的好處是,抓地力強(qiáng),可以減小坦克對(duì)路面的壓力,防止陷入路面下,再懸掛系統(tǒng)方面要比輪式車(chē)輛要好,這樣可以使坦克在各種路況下,行駛的的更平穩(wěn).由于輪胎對(duì)氣壓要求比較高,有時(shí)也很容易出現(xiàn)暴胎,對(duì)作戰(zhàn)有很大影響.輪胎和容易陷入泥濘的路面,但是履帶就不會(huì)陷入,由于它與地面的接觸面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輪胎與地面的接觸面積,所以它就不會(huì)陷入泥濘的路面.因此對(duì)于坦克來(lái)說(shuō)要采用履帶式而不用輪式. 　　坦克號(hào)稱(chēng)“陸戰(zhàn)之王”，在機(jī)械化戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期堪稱(chēng)陸地戰(zhàn)場(chǎng)的主宰力量。坦克之所以具有這樣重要的地位都源自于它的三大性能：強(qiáng)大的火力、高度的機(jī)動(dòng)性和良好的防護(hù)力。與三大性能相對(duì)應(yīng)，坦克總體上由幾大系統(tǒng)構(gòu)成：武器系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)和通信設(shè)備等。履帶就屬于坦克推進(jìn)系統(tǒng)的行動(dòng)裝置。如果說(shuō)坦克是陸戰(zhàn)之王，那么履帶就是陸戰(zhàn)之王的雙腳。 　　托起坦克的鋼鐵“路面” 　　雖然坦克火力強(qiáng)大、刀槍不入，但是如果沒(méi)有了履帶，坦克寸步難行，在野戰(zhàn)條件下更是如此。正是有了履帶，坦克才能夠在各種復(fù)雜地形行動(dòng)自如。坦克的行動(dòng)裝置由履帶和懸掛裝置兩部分組成。履帶和懸掛裝置共同支撐坦克的車(chē)體。其中履帶負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)坦克運(yùn)動(dòng)，并保障坦克平穩(wěn)行駛，以及通過(guò)各種復(fù)雜難行地面和各種障礙物。 　　從構(gòu)成來(lái)看，履帶由一些履帶板相互鉸接而成，是一個(gè)把行駛裝置的車(chē)輪包繞在里面的環(huán)形圈帶，因此，履帶就好像是隨時(shí)托起坦克的鋼鐵路面。由于這個(gè)鋼鐵路面比一般的路面平整，因此能改善行駛平穩(wěn)性。 　　從技術(shù)的角度來(lái)看，履帶的作用是借助與其嚙合的主動(dòng)輪傳遞驅(qū)動(dòng)力矩或制動(dòng)力矩，依靠與地面的相互作用產(chǎn)生牽引力或制動(dòng)力。負(fù)重輪支撐的戰(zhàn)斗總質(zhì)量緊緊壓在下支履帶上，能增大下支履帶與地面的接觸面積，而履帶上的花紋能增加其附著性能。 　　看似平常而內(nèi)藏玄機(jī) 　　履帶看起來(lái)非常簡(jiǎn)單，就是一條鋼鐵帶子。但是如果仔細(xì)研究，履帶的結(jié)構(gòu)也是相當(dāng)復(fù)雜的。如果從外形來(lái)區(qū)分，履帶大致可以分為整體形、組合形和帶狀形三種形式。整體形履帶是利用鑄造或鍛造方法來(lái)制作的，生產(chǎn)率不高，但接地部分的形狀比較容易決定。組合形履帶各個(gè)部件的形狀比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率較高，而且也很適合嵌入很多橡皮襯墊。所以組合形履帶已成為現(xiàn)代坦克履帶的主流。帶狀形履帶具有重量輕的特點(diǎn)，但其不足之處是強(qiáng)度落后于整體形和組合形履帶，因此它只能在雪地車(chē)等特殊車(chē)輛，以及重量較輕的車(chē)輛上使用。 　　從結(jié)構(gòu)來(lái)看，坦克履帶也并非看起來(lái)那么簡(jiǎn)單。為了使坦克行駛起來(lái)，履帶還需要與其它一些附件共同發(fā)揮作用才能解決行駛過(guò)程中可能遇到的各種復(fù)雜情況。這些與履帶共同工作的裝置就是“附屬裝置”，主要包括保護(hù)路面的橡膠墊，雪地行駛用的防滑鏈，以及濕地行駛時(shí)減少接地壓力的輔助履帶。 　　如果按照制造材料分，履帶可分為金屬履帶和掛膠履帶。履帶板和履帶銷(xiāo)全部由高強(qiáng)度耐磨合金鋼制成的稱(chēng)為金屬履帶。金屬履帶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、造價(jià)低，但著地面的凸起金屬履刺會(huì)損壞行駛路面，水和泥沙容易進(jìn)入敞開(kāi)式金屬鉸鏈，造成銷(xiāo)子和銷(xiāo)耳迅速磨損，這樣會(huì)使坦克的機(jī)動(dòng)性能下降，影響行駛效率和縮短履帶使用壽命。為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員在履帶著地面上加裝了橡膠塊，并在鉸鏈的金屬銷(xiāo)和銷(xiāo)耳之間壓入橡膠襯套。這樣就被改進(jìn)為掛膠履帶，性能和使用壽命都有所提高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、造價(jià)高。 　　美國(guó)是第一個(gè)用加入橡膠塊的方式改進(jìn)坦克履帶的國(guó)家，首先使用的是直接在金屬板上硫化橡膠的掛膠履帶板，隨后又發(fā)展成可更換橡膠塊的掛膠履帶板。后者先將膠塊硫化在有足夠剛度的沖壓鋼質(zhì)底板上，然后插在金屬履帶板體上，或用螺栓與金屬板體連接。有些履帶還在負(fù)重輪滾道面上鋪設(shè)橡膠墊，以減小沖擊和噪聲，但增大了行駛阻力，加重了負(fù)重輪膠胎的熱負(fù)荷，同時(shí)也增加了履帶的重量。 　　為提高履帶鉸鏈的使用壽命，二戰(zhàn)后美國(guó)使用了橡膠金屬鉸鏈，其結(jié)構(gòu)有單銷(xiāo)和雙銷(xiāo)之分。對(duì)單銷(xiāo)鉸鏈履帶板來(lái)說(shuō)，需在同孔徑的每個(gè)耳孔壓入一個(gè)膠套，膠套直接硫化在外為圓柱面、內(nèi)為等邊棱柱的鋼套外圓柱面上，相鄰履帶板的板耳沿履帶寬相間排列，用與鋼套內(nèi)孔相配的棱柱鋼銷(xiāo)穿在一起。雙銷(xiāo)履帶銷(xiāo)為圓形鋼棍，兩端有與端連器固接的結(jié)構(gòu)。在銷(xiāo)上粘接膠套并硫化，然后壓入板體耳孔之中，相鄰履帶板的銷(xiāo)子用端連器固接成一體。膠套外徑大于銷(xiāo)耳孔徑，靠過(guò)盈阻止膠套與耳孔接觸面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由膠套扭轉(zhuǎn)變形實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)子與耳孔的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。雙銷(xiāo)鉸鏈膠套承壓面積比單銷(xiāo)鉸鏈大，膠套轉(zhuǎn)角僅為單銷(xiāo)的一半，負(fù)載小，缺點(diǎn)是質(zhì)量較大。當(dāng)膠套失效，板體耳孔磨損尚小的時(shí)候，還可以更換膠套繼續(xù)使用。 　　提高機(jī)動(dòng)性能的關(guān)鍵因素 　　履帶重量過(guò)重會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)功率和車(chē)輛重量的比值，即降低車(chē)輛的噸功率，結(jié)果是降低加速性能，增加燃料消耗，降低行駛平順性，縮短車(chē)輛懸掛裝置的使用壽命并增加維修和后勤工作量。早期坦克使用由骨架式金屬履帶板和簡(jiǎn)單的履帶銷(xiāo)連接起來(lái)的鉸鏈?zhǔn)铰膸?，在坦克高速行駛時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的履帶環(huán)需消耗較大的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。據(jù)國(guó)外通過(guò)路試法測(cè)試，履帶消耗功率約占主動(dòng)輪和地面間功率損失的50％～60%，且越野行駛比在良好路面行駛所需功率高出達(dá)270％。 　　為了減少履帶的功率損失，有效的措施是減少履帶金屬板體的重量。設(shè)計(jì)履帶金屬板體時(shí)，在有效的重量范圍內(nèi)為保證履帶金屬板體剛強(qiáng)度，采取框架結(jié)構(gòu)或連接筋加強(qiáng)結(jié)構(gòu)是最有效的方法。其中縱向筋增加縱向剛度、強(qiáng)度和橫向附著，橫向筋增加橫向剛度、強(qiáng)度和縱向附著。 　　坦克要求對(duì)各種路面的適應(yīng)性均較高，其履帶不僅需提供良好的縱向附著力，還需提供防止車(chē)輛側(cè)滑的橫向力。因此，履帶著地筋在保證足夠的縱向附著力的情況下，設(shè)計(jì)成45°“八字筋結(jié)構(gòu)可同時(shí)解決有效控制重量、提供足夠的橫向縱向剛強(qiáng)度和橫向力的問(wèn)題。著地筋高度一般從鉸鏈軸線(xiàn)算起取1/3履帶節(jié)距，過(guò)大會(huì)增加地面的變形阻力，過(guò)小會(huì)降低履帶對(duì)地面的附著性能。著地筋的厚度保證在與地面的接觸區(qū)內(nèi)的平均壓力為5～9兆帕，一般厚度為8～10毫米。 　　在野外環(huán)境行駛時(shí)，著地筋對(duì)于確保坦克的機(jī)動(dòng)性而言非常重要。因?yàn)閷?duì)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，最為關(guān)鍵的障礙物是土壤。因?yàn)檐?chē)輛必須在土壤，包括泥濘地、砂、粘土、雪上行駛，并利用它產(chǎn)生足夠的推進(jìn)牽引力。而對(duì)特定的地形而言，只有在某種最大沉陷量時(shí)，土壤才能支撐車(chē)輛，并有足夠剪切強(qiáng)度，使車(chē)輛產(chǎn)生的牽引力大于運(yùn)動(dòng)阻力，才能令人滿(mǎn)意地使車(chē)輛通過(guò)。土壤的剪切強(qiáng)度反映它抵抗變形的能力，表示土壤負(fù)荷部分與其相鄰的非負(fù)荷部分不發(fā)生滑動(dòng)的能力。 　　對(duì)于不同的履帶著地面形狀，土壤變形及破壞形式不同。帶著地筋的履帶板土壤變形體積較平面履帶板大，在土壤土粒與土粒之間抗剪切強(qiáng)度相同的情況下，體積大的部分提供的附著力就大，且在一定的牽引力條件下，土壤不容易出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)。當(dāng)車(chē)輛所需牽引力大于土壤的抗剪切阻力時(shí)，土壤發(fā)生局部剪切破壞造成履帶滑轉(zhuǎn)，這時(shí)履帶沿著剪切表面，帶著泥土從車(chē)輛的前部往車(chē)輛的后部滑動(dòng)，這種“挖土”現(xiàn)象引起沉陷。對(duì)于履帶車(chē)輛，車(chē)輛后部產(chǎn)生的沉陷比前部的大。因?yàn)槁膸е囟吻安康耐寥酪苿?dòng)量是從零開(kāi)始的，在著地段最后端達(dá)到最大值。由于滑轉(zhuǎn)，從履帶底下帶走的泥土數(shù)量隨履帶的光滑程度和滑轉(zhuǎn)不同而不同。當(dāng)履帶產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)時(shí)，著地筋像葉輪葉片一樣挖走大量泥土，而且部分土壤由于履帶的壓實(shí)作用附著在履帶的表面，影響后續(xù)行駛過(guò)程的附著力。 　　在履帶旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，一部分土壤會(huì)隨履帶轉(zhuǎn)動(dòng)而脫離地面。為保證履帶與地面的有效附著，對(duì)履帶的自潔能力和便于人工清除履帶板上的泥沙提出了一定的要求。當(dāng)八字著地筋反向布置時(shí)能減輕土壤的壓實(shí)程度，可實(shí)現(xiàn)履帶的自潔和便于人工清理。