淺談坦克懸掛

懸掛系統是坦克的車體與負重輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，是坦克行走系統的重要組成部分。本文通過介紹坦克懸掛的結構和原理詮釋其發展歷程。受本人水平和所用參考資料的限制，可能存在錯誤，歡迎指正。本文謝絕一切形式的轉載，敬請諒解。

懸掛裝置安裝再車體和著地的負重輪之間，其功能主要體現在以下兩個方面：一是彈性支承車體，緩和行駛裝置（履帶和負重輪）在路面行駛時產生並傳給車體的衝擊和振動，改善車內乘員的工作環境，提高工作效能。二是減輕振動對車輛各部件的損傷和破壞，增加可靠性，確保坦克在任何路面上都能充分發揮動力-傳動裝置的最大效能，從而保證以最大車速行駛。使坦克具有良好的機動性。

坦克懸掛的一個重要指標是懸掛動行程，下圖中：動行程（紅色），靜行程（藍色），總行程（紫色）。行程越大懸掛性能越好。

坦克的懸掛包括彈性元件、阻尼元件以及相關的控制和鏈接件。如果將懸掛按載荷傳至負重輪的方法進行分類：車體分別於負重輪獨立連接的懸掛裝置，稱為獨立式懸掛。將兩個以上負重輪安裝在同一機構上的懸掛方式稱為平衡式懸掛。

下面以獨立式懸掛為例，介紹常見的彈性元件。

由於負重輪需要上下運動，所以大多數的負重輪都安裝在一個搖臂上，這個搖臂通常稱為平衡肘，平衡肘與車體之間安裝有彈性元件，彈性元件是坦克懸掛的核心部分，它的發展和結構改進會影響到懸掛的發展步伐。下圖為採用圓柱螺旋彈簧作為彈性元件的懸掛。

採用片狀彈簧作為彈性元件的懸掛。

採用蝸卷彈簧作為彈性元件的懸掛。這三種懸掛的彈性元件都是不同類型的彈簧，根據各種彈簧的特點，結構上略有區別。但均因佔用空間大、重量大、緩衝能力和可靠性差等原因被淘汰，現代坦克很少使用彈簧作為懸掛的彈性元件。

現代坦克懸掛主要使用扭桿作為彈性元件，扭桿兩端均有花鍵，一端安裝在車體上，一端安裝在平衡肘上，靠扭轉彈力來吸收振動能量。扭桿懸掛又可分為單扭桿和雙扭桿，下圖為單扭桿懸掛，使用單根扭桿，其長度貫穿整個車寬，使懸掛裝置的剛度及剪應力較小。

雙扭桿懸掛，雙扭桿又可分為兩根實心或一實一套同軸式兩種結構。下圖為兩根實心結構的雙扭桿懸掛。兩根扭桿可依次或同時扭轉，依次扭轉可降低裝置的等效剛度和扭桿內應力，同時扭轉則可增加裝置的剛度。

一實一套同軸式結構的雙扭桿懸掛。特點是可減小懸掛裝置佔用車體內的空間，改善車輛可操作性，但它卻難以實現大懸掛裝置行程。

減振器是安裝在車體和負重輪之間的阻尼元件，用來消耗車體的振動能量，衰減振動，以防止共振情況下車體振幅過大。坦克由於車身較長，仰俯振動顯著，對駕駛員的舒適性和射擊準確性影響較大。在車首和車尾安裝減震器能夠提供更大的阻尼力矩，現代坦克多在最前、最後1或2個負重輪處安裝減振器，以便有效的衰減車體仰俯振動。目前坦克減振器主要分為液壓減振器和摩擦式減振器兩種。其中液壓減振器又可分為筒式減振器和葉片式減振器。下圖為筒式減振器結構。

筒式減振器結構簡單，製造工藝好，工作性能穩定，應用廣泛。但是通常布置在車體外，防護性較差。圖為T-64坦克筒式減振器實物，活塞桿外安裝有防塵套。

葉片式減振器結構圖。

當負重輪跳動時，葉片式減振器的擺臂隨著平衡肘、連桿進行擺動，使得葉片在殼體內迴轉，在減振器內部形成高壓腔和低壓腔，葉片掃過的體積即為通過阻尼孔的流量。

葉片式減振器安裝與車體兩側，通過拉杆與平衡肘相連。

葉片式減振器本身牢固，又布置在負重輪內側，防護性好，與車體側裝甲大面積接觸，提高了散熱能力。但是製造比較複雜，質量和尺寸比較大，內部密封困難，縫隙多，阻尼力散布大，存在大量的縫隙流動，因此阻尼係數受液體黏度影響大，溫衰明顯。圖為T-72坦克葉片式減振器實物，葉片上為阻尼孔。

摩擦式減振器結構圖，利用摩擦式減振器中的摩擦阻尼消耗振動能量，衰減車體振動，其結構十分簡單，熱平衡溫度高，摩擦式減振器可與扭桿同軸布置，佔用空間小，結構緊湊，但在此布局下，摩擦式減振器的發熱容易使扭桿端部退火，所以摩擦片與扭桿之間的隔熱非常重要。摩擦式減振器的特點是大轉角、大能量、結構簡單、防護性好，但是對於摩擦片的加工精度和材料等級要求高，只有比較高的工業水平才可以生產出質量可靠的摩擦式減振器。

德國的Leopard2和美國的M1 Abrams都採用摩擦式減振器，我國緊跟國際先進技術，於70年代開始研究摩擦式減振器，圖為1224坦克樣車上使用的摩擦式減振器，與扭桿同軸布置。

我國1224坦克樣車上的摩擦式減振器分解結構，可以清楚的看到摩擦片。

限制器的作用是限制坦克在克服大的不平度障礙時，懸掛的彈性元件不會因為變形過大而損壞，同時為平衡肘提供輔助支撐，改善受力狀態。圖為限制器常見的布置位置，在平衡肘和限制器接觸前，可以認為平衡肘是懸臂樑，當限制器與平衡肘接觸後，可以將平衡肘看作是外伸梁，其受力狀態顯著改善。

坦克採用的限制器主要有三種：剛性限制器、彈性限制器和阻尼限制器。

剛性限制器就是在懸掛最大行程處設置一個金屬擋塊，使平衡肘的運動幅度不能超過設計的行程。但由於剛性限制器剛度很大，沒有緩衝能力，會給車體帶來較大的衝擊載荷。圖為美國M60A3坦克限制器，片狀金屬擋塊。

彈性限制器就是將剛性限制器的金屬塊以剛度相對較小的彈匣元件來代替的限制器，彈性元件包括橡膠塊、錐形渦卷彈簧、碟形彈簧等。圖為蘇聯IS-7坦克限制器，錐形渦卷彈簧，支撐位置比較特別，位於平衡肘一端。

阻尼限制器是利用緩衝器本身的阻尼特性來消耗車輛振動的動能的限制器，相當於一個小號的減振器，再次起到減振的作用。主要分為液壓式和膠泥式。下圖為液壓限制器的結構，工作原理與筒式減振器類似。

圖為德國Lerpard2A5坦克限制器，液壓阻尼限制器。

膠泥限制器的工作原理和液壓限制器類似，不同的是膠泥限制器阻尼體為高分子的塑性體，該塑性體通過小孔也可以提供阻尼，與液壓油不同，膠泥具有較小的體積彈性模量，它可以被壓縮。由於膠泥的流動性差，因此密封相對容易，且膠泥可以耐300°C高溫，提高了限制器的工作溫度範圍和吸能容量。

隨著技術的發展，出現了油氣懸掛（Hydrogas suspension），以氣體作為彈性介質，液體作為傳力介質，不但具有良好的緩衝能力，還具有減振作用，這就相當於集成了傳統懸掛彈性元件和阻尼元件，同時還可調節坦克的高度。

油氣懸掛的結構圖。利用液壓油傳遞力，用高壓氮氣作為彈性介質，油氣懸掛中含有一個高壓氣體體積可變的密閉氣室，其餘空間充滿液體，並通過阻尼閥與動力缸相連，液體進出改變氣室佔有的容積，氣體壓強隨之變化，起到儲能與釋放能力的作用。

油氣懸掛主要有以下幾個特點：

1、具有漸增的非線性剛度特性，在平坦地面上行駛時，動行程小，懸掛剛度較小，行駛平順性好；而在起伏地行駛時，隨著負重輪行程的增大，其懸掛剛度變大，能吸收較多的衝擊能力，避免產生懸掛剛性碰撞，較好的滿足了行駛平順性和緩衝可靠性的需求。

2、裝有可調式油氣懸掛的坦克可以調整車輛的仰俯、側傾姿態和車體距地高度，即可提高車輛的通過性，擴大火炮的射角範圍。

3、可以實現懸掛閉鎖，液壓閉鎖可使彈性懸掛接近剛性懸掛，消除射擊時車體的振動，提高射擊精度。

圖為英國Challenger坦克使用的油氣懸掛。使用油氣懸掛，不再需要減振器。

油氣懸掛另一個獨門秘笈是不拆履帶，不用頂桿，即可更換負重輪。

前面介紹了那麼多懸掛結構，我選了一些懸掛比較有特點的坦克，讓我們一起看看，順便鞏固下前面學的知識。

德國Ferdinand 坦克殲擊車，一側六個負重輪，看上去和現代坦克的扭桿獨立懸掛沒什麼區別。

但實際上南哥使用的是平衡式懸掛，兩個負重輪安裝在同一個平衡肘的懸架上，不過南哥的平衡式懸掛又有點特殊，懸架內也含有一根扭桿，這使得負重輪可以有一定角度的側傾，這種設計非常少見。

南哥平衡式懸掛內側，負重輪固定在懸架外套上，平衡肘固定在懸架內套上，內外套之間有扭桿連接。

英國Churchill 坦克，每一側車體裝有11個獨立式圓柱螺旋彈簧懸掛。每一個懸掛都是由兩根內外結構反向纏繞的圓柱螺旋彈簧構成。

Churchill 的負重輪比較有特點，類似於火車的車輪，兩側有凸出的輪緣，用於卡在履帶兩側。

同樣的懸掛結構被用於以色列Merkava坦克，獨立式圓柱螺旋彈簧懸掛，也是雙彈簧結構。

有趣的是Merkava I/II 的平衡肘是兩兩一組反向安裝的。

而Merkava III/IV 的平衡肘是同向安裝的。

英國Conqueror坦克採用了一種獨特的懸掛，這種懸掛被稱為Horstmann suspension，由兩個反向安裝的平衡肘共用頂部一個橫置的圓柱螺旋彈簧作為彈性元件，這種懸掛的特點是：車體重量並不完全由彈簧所承受；彈簧可以在壓縮和膨脹兩種模式下工作，增加了懸掛的行程；結構緊湊，體積較小。該懸掛的限制器安裝在不共用彈簧的兩個負重輪之間，T型鐵塊。

隨後誕生的英國Centurion坦克依然使用Horstmann suspension，但是進行了改進，在頂部加裝了減振器，並通過拉杆與平衡肘相連。Cheiftain坦克也採用該懸掛。

英國Challenger坦克，直接改成了油氣懸掛。

美國M46坦克，採用扭桿懸掛，第一、五、六對負重輪安裝有筒式減振器，但是有趣的是第一對負重輪的扭桿是反向安裝的（平衡肘向前）。

M46另外一個特點是在主動輪和後負重輪之間裝有一個履帶張緊輪，並不是小負重輪。

美國M48坦克，懸掛發生了很大變化，扭桿均改為同向安裝，且減振器調整為第一、二、六對負重輪。錐形渦卷彈簧限制器。M48比較有意思的是在第一對負重輪和誘導輪之間用傳動環節連接，制動時，對作用在履帶上劇烈的張力和作用在第一對負重輪上的負載荷起緩衝作用，同時還可以減輕制動的縱傾。

美國M1坦克，扭桿懸掛，由於採用了摩擦式同軸減振器（第一、二、七對負重輪），從外觀上只能看到平衡肘和限制器，限制器為剛性限制器。第一對負重輪和誘導輪之間用傳動環節仍然在使用。

由於第一、二、七對負重輪需要安裝摩擦式同軸減振器，車體側面這三個位置的開孔比較大。

美國德國聯合研製的MBT-70坦克，採用油氣懸掛，錐形渦卷彈簧限制器。

德國Leopard2坦克，豪華版坦克懸掛配置，扭桿懸掛，第一、二、三、六、七對負重輪裝有摩擦式同軸減振器和液壓阻尼限制器，第四、五對負重輪採用彈性限制器。注意下圖中，安裝有摩擦式同軸減振器的平衡肘與沒有安裝的平衡肘下落角度不一樣。

法國AMX-30坦克，扭桿懸掛，第一、三、五對負重輪平衡肘反向安裝（平衡肘向前），剛性限制器。第一和第五對負重輪裝有筒式減振器。

蘇聯T-54坦克，扭桿懸掛，最後一對負重輪平衡肘反向安裝（平衡肘向前），剛性限制器。第一和第五對負重輪裝有葉片式減振器。

蘇聯T-64/T-80坦克，扭桿懸掛，同向安裝，剛性限制器，第一、二、六對負重輪裝有筒式減振器。圖為T-80懸掛。

蘇聯T-72/T-90坦克，扭桿懸掛，同向安裝，剛性限制器，第一、二、六對負重輪裝有葉片式減振器。

T-72/T-90坦克平衡肘、葉片式減振器、剛性限制器的安裝示意圖。

圖為T-72車體側面，可以清楚的看到第一、二、六對負重輪裝處葉片式減振器安裝孔。

俄羅斯T-14坦克，扭桿懸掛，同向安裝，剛性限制器，第一、二、七對負重輪裝有葉片式減振器。

我國經過長期技術攻關，研製成功了摩擦式減振器和彈性限制器，摩擦式減振器並非同軸安裝，而是使用類似葉片式減振器的拉杆安裝方式。

國產某型坦克，扭桿懸掛，第一、二、六對負重輪裝有摩擦片式減振器（拉杆安裝方式）和橡膠緩衝器（彈性限制器）。

國產某型坦克，最後一對負重輪為反向安裝（平衡肘向前）。

國產某型坦克，扭桿懸掛、摩擦片式減振器、彈性限制器結構圖。

2016年坦克兩項比賽中，我軍參賽坦克跑掉了負重輪，主要原因是摩擦片式減振器失效，負重輪再次受到撞擊後起不到減震作用，導致平衡肘反覆撞擊限制器，使平衡肘產生裂紋最後折斷。

最後說說負重輪的尺寸與懸掛的關係，坦克行走裝置可以分為無托帶輪和有托帶輪兩種，前者如蘇聯T-54坦克，採用較大直徑的負重輪，能減輕負重輪的熱負荷，減小車體側裝甲暴露面積，但是大尺寸負重平衡肘短，其運動行程小，懸掛性能較差。後者如美國M1坦克，採用較小直徑的負重輪和有托帶輪的履帶行走裝置，平衡肘長，運動行程大，懸掛性能較強。

部分坦克負重輪直徑：

Tiger （800mm）

Lerpard2 （700mm）

M48 /M60 （660mm/26in）

M1 （635mm/25in）

T-54 （810mm）

T-64 （555mm）

T-72 （750mm）

T-80 （670mm）

部分坦克負重輪行程：

T-54 （140mm）

M46 （206mm）

Lerpard1 （227mm）

Lerpard2 （350mm）

M1 （381mm）

更多數據歡迎補充。

感謝閱讀。

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