Sobre los problemas con las cajas de cambios a bordo de los tanques T-80 en la URSS
Desde su adopción tanques El tanque T-80 y su producción inicial en masa sufrieron numerosos problemas, con fallos en diversos sistemas y componentes. Un número significativo de estos fallos correspondieron a la caja de engranajes, lo que requirió repetidas modificaciones durante la producción.
En 1987, se publicó en la URSS un artículo bastante detallado sobre las mejoras introducidas para aumentar la tolerancia a fallos de las cajas de cambios, así como sobre el impacto de las condiciones de operación de los tanques en su durabilidad. Resulta muy interesante tanto desde un punto de vista técnico como práctico. histórico Ese es el plan, por eso lo publicamos aquí.
Influencia de las condiciones de operación en la durabilidad del vehículo blindado de transporte de personal del tanque T-80.
Durante la operación del tanque T-80, se descubrió que las fallas en la caja de engranajes a bordo representan una parte significativa de la tasa de fallas total del tanque. Una de las razones es el proceso de producción inestable, acompañado de una gran cantidad de cambios de diseño, algo típico al inicio de la producción en serie y la entrada en servicio del tanque.
Figura 1. Cambio en la frecuencia de fallas del sistema de defensa antiaérea del tanque T-80 por año de su producción (1) y por año de detección de fallas (2).
Así, entre 1980 y 1985, la mayor tasa de fallos se registró en los BKP fabricados entre 1981 y 1983 (Fig. 1). Durante este periodo, las plantas industriales introdujeron numerosos cambios de diseño. Entre ellos, cabe destacar los siguientes:
Sistema de bloqueo de cerrojo mejorado (1982);
cancelación de la refrigeración de los ejes de los conjuntos de engranajes planetarios 1.º y 2.º con nitrógeno durante el montaje (1983);
Lubricación mejorada del embrague F3 y del freno T4 (1983);
Introducción de las pruebas ultrasónicas de la base de acero de los discos de fricción metalocerámicos (MCF) (1983);
Introducción del aceite TSZP-8 en lugar del B-3V (1984);
Introducción de un cojinete suelto de 6 filas para el satélite de las filas planetarias 1.ª y 2.ª (1984);
Introducción del MKD con geometría modificada de las ranuras de lubricación (1984);
Introducción de un segundo punto de llenado de agua para los discos de fricción de los frenos T4 y T5 (1984);
Introducción de un nuevo diseño de tuberías del sistema de lubricación, eliminando los daños que sufrían durante la instalación (1984);
Introducción de levas de mecanismo de distribución de perfil modificado con resistencia reducida para devolver las palancas de dirección a su posición original (1984);
eliminación de las válvulas de alimentación de refuerzo en el mecanismo de distribución (1985);
mejora de la tecnología para la fabricación de materiales compuestos multicapa de fricción (1986);
Refuerzo del embrague F3 (1986);
Introducción de los frenos hidráulicos (1986).
Sin embargo, las mejoras en el diseño del BKP tuvieron poco impacto en una serie de fallas resultantes de una consideración insuficiente de las características operativas del VGM. Con base en los materiales de quejas, datos de uso militar controlado, control, garantía y otras pruebas, se obtuvieron las siguientes distribuciones de fallas del BKP:
Por tipo de operación:
Explotación militar..................................................... 86%
Pruebas ..................................................................................... 14%
Por naturaleza (lugar) de la operación militar:
Centros de formación (CT) ..................................................... 50%
Grupos de entrenamiento de combate (CTG) ............................................... 40%
Divisiones lineales..................................................... 10%
Un análisis de las fallas del BKP del tanque T-80 que ocurrieron durante las pruebas de control (CT) (Tabla 1) muestra que están relacionadas principalmente con fallas de producción.
La mayor cantidad de fallas se produjo debido al desgaste excesivo, la sinterización, la deformación y la destrucción de los discos de fricción en los dispositivos de fricción, el aflojamiento de los pernos, el desgaste de los ejes y la destrucción de los cojinetes de los satélites de los conjuntos de engranajes planetarios primero y segundo, así como la destrucción de los cojinetes de la transmisión final. Las fallas de los discos de fricción representaron el 62% del número total de fallas de FCT, distribuidas de la siguiente manera: embrague F3 - 31%, frenos T1 - 16%, T5 - 10%, T4 - 3% y embrague F2 - 2%. También cabe señalar que, en uso militar, una gran cantidad de fallas de FCT ocurren después de 300 a 3000 km de operación.
La investigación y las observaciones de los tanques controlados permitieron identificar las características de su funcionamiento en los centros de entrenamiento, los grupos de combate y las unidades de línea, y establecer diferencias en las condiciones de funcionamiento de estos tanques con respecto a las condiciones durante las pruebas (por ejemplo, el control) (Tabla 2).
El funcionamiento de los tanques en el centro de entrenamiento y en el grupo de combate se caracteriza por bajos índices de utilización de la potencia del motor, uso poco frecuente de marchas altas y uso frecuente de marchas bajas, baja velocidad media, largos tiempos de ralentí del motor y un gran número de condiciones transitorias. Por ejemplo, al operar en el centro de entrenamiento, el tanque T-80 pasó el 89 % de su tiempo en primera y segunda marcha (en comparación con el 40 % en el grupo de combate). El número de arranques fue 20 veces mayor que en el grupo de combate, el número total de cambios de marcha fue 2,5 veces mayor (incluyendo entre 4 y 10 veces mayor en marchas bajas) y el número de operaciones de frenado fue entre 5 y 6 veces mayor.
Para evaluar el impacto de las diferencias mencionadas en las condiciones de operación sobre la fiabilidad del ICP, se realizaron estudios computacionales sobre la carga y la vida útil de los componentes principales del ICP en modos de operación correspondientes a dichas condiciones. Se calcularon dos variantes del ICP: 1 — correspondiente al diseño y la documentación tecnológica de 1980, 2 — 1986 (Tablas 3-5). También se realizó una evaluación de la vida útil del ICP para las condiciones del centro de capacitación utilizando datos estadísticos reales sobre los modos de operación en uno de los centros. La evaluación, utilizando la metodología empleada, demostró que, en condiciones de operación típicas del centro de pruebas, el ICP de la variante 1 garantiza la vida útil especificada con una probabilidad de no destrucción del 98%, mientras que la de la variante 2 es del 96%.
Al operar los tanques en los sistemas UBG y UC, se garantiza el tiempo de funcionamiento correspondiente a la garantía establecida para ambas variantes BKP con una probabilidad superior al 98 %. Esta estimación es válida para un funcionamiento sin desviaciones de las instrucciones.
En la UBC, el funcionamiento típico de los tanques implica tres tipos de entrenamiento prácticamente iguales: manejo de armas de fuego, entrenamiento táctico y conducción, además de diversos ejercicios. Sin embargo, a menudo se dan casos en los que los tanques se utilizan principalmente para un solo tipo de entrenamiento, por ejemplo, solo para manejo de armas de fuego o solo para conducción. Por ejemplo, en algunas unidades, los conductores y artilleros se entrenan en batallones distintos, cada uno con sus propios tanques. En estos casos, la carga sobre algunos componentes de la transmisión aumenta drásticamente, mientras que la utilización de otros disminuye, lo que conlleva una utilización ineficiente de los recursos y una menor fiabilidad de la transmisión en su conjunto.
Durante el proceso de capacitación, debido a la falta de habilidades y conocimientos adecuados entre los participantes, son típicas las siguientes desviaciones de las instrucciones de operación:
movimiento con las palancas de dirección sin volver a su posición original;
arrancar desde parado sin utilizar los frenos de parada (a una velocidad de la turbina de potencia distinta de cero);
funcionamiento de un tanque con fallos de funcionamiento o con ajustes incorrectos en el sistema de control;
Incumplimiento de los plazos de mantenimiento.
Arrancar el depósito sin seguir las instrucciones de funcionamiento (IE) conlleva un aumento significativo de la carga y, por consiguiente, un mayor desgaste de los componentes de fricción. Según los cálculos, el desgaste del embrague F3 en las marchas 1, 2 y 3 durante 1000 km es de 0,041, 0,520 y 0,010 mm, respectivamente. El freno T1 experimenta una carga especialmente elevada.
Al arrancar en segunda marcha con una infracción de la normativa EI, se sobrepasa la carga sobre los frenos de estacionamiento durante el frenado de emergencia del depósito en cuarta marcha con una desaceleración de 4 m/cm² (Fig. 2). Los arranques repetidos y frecuentes en primera marcha y marcha atrás mientras se intenta sacar el depósito balanceándolo resultan igualmente peligrosos.
Las condiciones de arranque del tanque que infrinjan la normativa IE pueden provocar un desgaste significativo, sobrecalentamiento, deformación, sinterización y fallo de los discos de fricción del freno T1 y del embrague F3. Los cálculos demuestran que si las palancas de control de la dirección del tanque T-80 no vuelven a su posición inicial, lo que provoca una caída de presión en el sistema de control hidráulico de 0,3 a 0,5 MPa, entonces, al circular en segunda marcha, que es lo más habitual en las unidades de entrenamiento, el freno T1 del lado delantero del tanque fallará y, tras salir de la curva, seguirá derrapando durante un tiempo considerable.
Al conducir en primera marcha, en este caso, se produce un deslizamiento prolongado del embrague F3 (hasta 20 s) tanto en la CVT del lado rezagado al salir de una curva, como en la CVT del lado delantero, donde también se produce una avería y un deslizamiento prolongado. Aunque las fuerzas de fricción específicas en estos modos de deslizamiento son relativamente bajas (45–75 W/cm²), una duración significativa del deslizamiento provoca daños en el freno T1 y el embrague F3, de forma similar a lo observado al arrancar con una infracción del IE (véase la figura 2). Cabe destacar que la imposibilidad de accionar las palancas de dirección reduce el rendimiento de la CVT no solo debido al deslizamiento prolongado de los dispositivos de fricción, sino también al deterioro de la lubricación de los componentes de la CVT debido al aumento del suministro de aceite al sistema de control hidráulico.
Las desviaciones del IE consideradas son posibles no solo durante el entrenamiento, sino también, por ejemplo, en una situación de estrés, y los conductores pueden utilizar intencionadamente un ajuste insuficiente de las palancas como una técnica especial para mejorar la controlabilidad del VGM en una curva.
La mejora del embrague F3 implementada por los fabricantes (mejorando su lubricación y aumentando el número de discos, aumentando la resistencia al desgaste y al calor del MKD mediante la mejora de la geometría de las ranuras de lubricación y la tecnología de fabricación), así como el aumento de la eficiencia del sistema de control hidráulico (cambiando el perfil de las levas del mecanismo de distribución y el diseño de las tuberías del sistema de aceite, mejorando la calidad de los sellos de los extremos) aumentó el rendimiento y la fiabilidad de los dispositivos de fricción, incluidos el F3 y el T1.
Sin embargo, esto no basta para eliminar por completo la posibilidad de fallo del embrague F3 y T1 durante el funcionamiento del depósito, con posibles desviaciones de los requisitos de la IE. Es necesario desarrollar e implementar medidas para mantener automáticamente la presión de control máxima (aumentándola hasta el valor nominal en la unidad de control del lado delantero durante el giro para evitar el fallo del elemento de fricción tanto cuando las palancas de dirección no están completamente acopladas como al girar durante el cambio de marchas).
Además, es necesario desarrollar e implementar un sistema de bloqueo de la palanca de cambios cuando el tanque comienza a moverse, que se activa cuando la velocidad de la turbina de potencia es distinta de cero (por ejemplo, controlando la válvula de drenaje mediante sensores de velocidad del tanque y de la turbina). También sería recomendable aumentar la vida útil del freno T1, por ejemplo, instalando un par adicional de discos de fricción y mejorando la lubricación de este freno y del embrague F2, de forma similar a la lubricación mejorada previamente del embrague F3 y del freno T4.
El mayor desgaste, la deformación, la sinterización y la falla de los discos de fricción de los frenos T5 y T4 se deben principalmente a la alta carga térmica sobre los frenos de estacionamiento y a la mayor frecuencia de su uso durante la operación de los tanques en unidades de entrenamiento. El uso de retardadores hidráulicos en el tanque T-80 prácticamente duplica la vida útil de los discos de fricción de los frenos T4 y T5 (al reducir la cantidad de activaciones del freno de estacionamiento y la cantidad de deslizamiento por activación).
Sin embargo, como demostraron las pruebas de control realizadas en 1986, esto provocó el sobrecalentamiento de la transmisión y la obstrucción acelerada de los filtros de aceite por los productos de descomposición del aceite TSZP-8. Aparentemente, esto se vio facilitado por la mayor frecuencia de frenado cuando los tanques se desplazaban a alta velocidad en columna en condiciones de polvo y por la combinación de los controles de freno hidráulicos y el conjunto de boquilla variable (VNA) del motor, lo que impedía el frenado del motor mediante el VNA sin el uso de retardadores hidráulicos.
Para evaluar la influencia de los retardadores hidráulicos en el estado térmico de la transmisión del tanque T-80, se realizó un cálculo de este estado para los retardadores hidráulicos del diseño de 1986, como resultado del cual, para el modo de operación promedio de movimiento en condiciones KI a una temperatura ambiente de 40 °C, se obtuvieron los siguientes valores de eliminación de calor del radiador del sistema de refrigeración de la transmisión, MJ/h:
Real ..................................................................................... 149
Requerido (según las condiciones de la carretera) para transmisiones con retardadores hidráulicos controlados por:
sistema de control combinado¹ ............................................................... 163
sistema con una unidad de control separada .............................................. 129
Requerido para transmisión sin retardador hidráulico ................................. 121
Los datos proporcionados demuestran que el uso de retardadores hidráulicos con una unidad de control independiente no provocará un sobrecalentamiento significativo de la transmisión. Sin embargo, la temperatura de salida del aceite podría aumentar considerablemente, lo que afectaría negativamente a la calidad del aceite.
La combinación del retardador hidráulico y los controles RSA del motor prácticamente elimina la posibilidad de frenado del motor sin retardadores hidráulicos y conlleva un aumento de 4 a 8 veces en su frecuencia de uso, lo que, a su vez, conlleva un aumento en la generación de calor que supera la capacidad de disipación de calor del radiador del sistema de refrigeración de la transmisión.
La temperatura del aceite en el sistema de lubricación de la transmisión aumenta significativamente y, en condiciones desfavorables, puede superar los límites permitidos, como ocurrió durante la prueba de 1986, cuando los depósitos se desplazaban en columna en condiciones de alta temperatura y aire polvoriento.
Para mejorar la fiabilidad de los frenos de parada y los retardadores hidráulicos sin deteriorar otras características de la transmisión, es necesario:
Desarrollar e implementar medidas para eliminar el uso frecuente de retardadores hidráulicos y el sobrecalentamiento de las transmisiones mediante la introducción de características racionales de los retardadores hidráulicos y la separación de los controles de los retardadores hidráulicos y del RSA del motor;
mejorar el funcionamiento de los sistemas de lubricación y refrigeración de la transmisión para evitar la obstrucción de los filtros de aceite con los productos de descomposición del aceite;
Aumentar la resistencia al calor de los discos de fricción utilizando acero 40Х3М2ФА;
Prever la limitación del par motor al circular en marcha atrás (por ejemplo, limitando el suministro de combustible) para evitar el deslizamiento de los frenos T5 en condiciones extremas.
Conclusión. Para mejorar la fiabilidad del sistema de control de combate (BCS) del tanque T-80 en una amplia gama de condiciones operativas, es recomendable continuar desarrollando un BCS reforzado, así como trabajar en el desarrollo de un sistema de cambio de marchas automático.
1 - en un vehículo de producción.
Fuente:
"El impacto de las condiciones de operación en la durabilidad del blindaje del tanque T-80". M.G. Zhuchkov, V.A. Kolesov, R.N. Korolkov, V.S. Fantalov. Revista "Boletín de Equipamiento Blindado" n.° 10, 1987.
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