ТАНКОВАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК B60K5/00 F01M5/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в боевых гусеничных машинах, имеющих жидкостную систему охлаждения, в которых для создания потока охлаждающего воздуха применяется центробежный вентилятор.

Известны силовые установки танков с жидкостной системой охлаждения и принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости (Танк Т-62. Техническое описание и инструкция по эксплуатации - М.: Воениздат, 1978г., стр. 259 - 281). Для создания потока воздуха через масляные и водяные радиаторы применяется центробежный вентилятор с приводом от основного двигателя. При эксплуатации в весенне-летний период двигатель силовой установки зачастую работает в условиях повышенной тепловой напряженности, при повышенных значениях температур охлаждающей жидкости и масла. Работа в режиме критических значений температуры охлаждающей жидкости и масла связана с опасностью нарушения условий смазки узлов и агрегатов двигателя. Если температура масла, выходящего из двигателя, превышает максимально допустимую, необходимо снизить нагрузку и повысить частоту вращения вала двигателя. При ведении боевых действий механик-водитель может либо не обратить внимания на показания датчика температуры масла, либо в целях выполнения боевой задачи не отреагировать на него, либо все же будет вынужден уменьшить скорость танка. Это может привести или к выходу двигателя из строя, или к невыполнению боевой задачи.

За прототип принята силовая установка танка Т-72 (Танк Т-72А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Книга 2, часть 1. - М.: Воениздат, 1988г., стр. 345 - 407), содержащая дизельный двигатель, закрытую систему жидкостного охлаждения с водяными радиаторами, систему смазки с датчиком температуры и масляными радиаторами, центробежный вентилятор с приводом и воздушную систему с компрессором, воздушными баллонами и воздушным редуктором.

Недостатками прототипа является необходимость ручного включения повышенной ступени в приводе вентилятора при температуре окружающего воздуха выше 25^oC, если при движении температура охлаждающей жидкости и масла превышает критическую. Для переключения требуется полная остановка двигателя, что в боевых условиях неприемлемо. Кроме того, основным режимом работы привода вентилятора является пониженная передача, и при снижении температуры до эксплуатационного диапазона требуется переключение в основной режим. Кратковременное повышение температуры при совершении маршей устраняется движением на пониженной передаче трансмиссии при повышенной частоте вращения коленчатого вала, что приводит к уменьшению средней маршевой скорости. Работа двигателя при повышенной температуре охлаждающей жидкости и масла приводит к повышенному износу элементов шатунно- поршневой группы и, в конечном итоге, к снижению сроков эксплуатации и надежности двигателя.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности танковой силовой установки при работе в режиме предельной тепловой напряженности.

Эта задача решается применением в редукторе привода вентилятора синхронизаторов, позволяющих автоматизировать процесс переключения передачи, и установкой вихревых труб Ранка на ребрах масляных радиаторов двигателя с подводом воздуха к ним от баллонов сжатого воздуха.

Изобретение поясняется фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4.

Фиг. 1. Танковая силовая установка.

Фиг. 2. Танковая силовая установка. Принципиальные схемы электронного блока управления и реверсивного электромагнита.

Фиг. 3. Танковая силовая установка. Масляный радиатор с установленными трубами Ранка и схема вихревой трубы Ранка.

Фиг. 4. Танковая силовая установка. Кинематическая схема редуктора привода центробежного вентилятора с синхронизаторами.

На фиг. 1 и 2 электрические и механические связи показаны одиночными линиями, воздушные потоки и воздушные трубопроводы - двойными, а гидравлические связи показаны тройными линиями. Существующие элементы и связи показаны непрерывными линиями, а новые дополнительные элементы и связи - пунктирными.

На фиг. 1 изображена схема силовой установки, которая содержит:
1 - баллоны сжатого воздуха;
2 - воздушный редуктор;
3 - управляющий дроссель;
4 - компрессор высокого давления;
5 - электропневмоклапан;
6 - вихревая труба Ранка;
7 - электронный блок управления;
8 - реверсивный электромагнит;
9 - привод центробежного вентилятора;
10 - центробежный вентилятор;
11 - датчик температуры масла;
12 - масляные радиаторы двигателя;
13 - дизельный двигатель.

На фиг. 2 представлены принципиальные схемы электронного блока управления и реверсивного электромагнита. На схеме обозначены:
РЭМ - реверсивный электромагнит;
СЭМ - сердечник электромагнита;
Д₁ - датчик положения сердечника реверсивного электромагнита при включенной высокой ступени редуктора;
ОЭМ₁ - обмотка электромагнита включения высокой ступени редуктора;
ОЭМ₀ - обмотка электромагнита включения пониженной ступени редуктора;
Д₀ - датчик положения сердечника реверсивного электромагнита при включенной пониженной ступени редуктора;
ЭБУ - электронный блок управления;
K₁ - усилитель электрической цепи включения высокой ступени редуктора;
К₀ - усилитель электрической цепи включения пониженной ступени редуктора;
HE₁ - логическая схема "НЕ" электрической цепи включения высокой ступени редуктора;
И₁ - логическая схема "И" электрической цепи включения высокой ступени редуктора;
НЕ₀ - логическая схема "НЕ" электрической цепи включения пониженной ступени редуктора;
ИЛИ₀ - логическая схема "ИЛИ" электрической цепи включения пониженной ступени редуктора;
КУ - коммутационный узел;
К₂ - усилитель электрической цепи включения электропневмоклапана;
ИЛИ₂ - логическая схема "ИЛИ" основной электрической цепи электронного блока управления;
И₂ - логическая схема "И" основной электрической цепи электронного блока управления;
СС_в - компаратор электрической цепи верхнего порогового значения температуры масла;
ДОС_в - датчик опорного сигнала верхнего порогового значения температуры масла;
ДОС_н - датчик опорного сигнала нижнего порогового значения температуры масла;
СС_н - компаратор электрической цепи нижнего порогового значения температуры масла.

На фиг. 3 представлены один из вариантов установки вихревых труб Ранка на ребрах масляного радиатора двигателя и принципиальная конструкция вихревой трубы Ранка (А.П.Клименко и др. Холод в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1969г., стр. 136 - 141). Вихревая труба состоит из корпуса 14 с соплом 15 и диафрагмой 18, участков трубы теплого 17 и холодного 20 потоков. В конце участка трубы теплого потока установлен управляющий дроссель 16, а участок трубы холодного потока 20 имеет отверстия 19, из которых охлажденный воздух попадает на сердцевину масляного радиатора.

На фиг.4 изображена кинематическая схема редуктора привода вентилятора, состоящая из шестерни гитары 21, малой 26 и большой 23 цилиндрических шестерен редуктора, передней муфты 25 с синхронизаторами 24 и вала 22 с шестернями редуктора привода вентилятора. Для выравнивания частот вращения шестерни гитары и вала редуктора и безударного включения повышенной и пониженной передач привода вентилятора могут быть использованы синхронизаторы соответствующего типоразмера, применяемые в коробке передач автомобиля (Автомобили АЗЛК 2141-01 и 2141-02 / Л.И.Белкин, Н.С.Бученков, Л.Р.Горелов и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993г., стр. 162 - 167).

Работа предполагаемого изобретения происходит следующим образом. При работе силовой установки масло из системы смазки двигателя 13 поступает в радиаторы 12, охлаждается и затем опять поступает в систему. Компрессор высокого давления 4, имеющий механическую связь с двигателем 13, наполняет баллоны высокого давления 1 сжатым воздухом. При номинальных значениях температуры масла привод вентилятора 9 включен на пониженную ступень редуктора. Сигнал с датчика температуры. 11 поступает в электронный блок управления 7 на первые входы компараторов СС_в и СС_н, где сравнивается с сигналами, поступающими с выходов датчиков опорных сигналов ДОС_в и ДОС_н на вторые входы компараторов СС_в и СС_н соответственно. Опорный сигнал для верхнего порогового значения формируется исходя из значения критической температуры масла, определяемой заводом-изготовителем конкретного дизельного двигателя. Опорный сигнал для нижнего порогового значения температуры масла выбирается из значения рабочего диапазона температур на 8-10^oC ниже верхней границы.

Электронный блок управления работает в нескольких режимах. Первый режим работы при номинальном значении температуры масла и включенной пониженной ступени редуктора. Сигнал на выходе компаратора СС_в отсутствует. Сигнал с датчика Д_о поступает на первый вход логической схемы ИЛИ_о, с выхода которой поступает на вход логической схемы НЕ_о. На выходе логической схемы НЕ_о сигнал отсутствует, и обмотка электромагнита включения пониженной ступени редуктора ОЭМ_о остается обесточеной. Если значение температуры масла находится в рабочем диапазоне, но температура масла выше нижнего порогового значения, то сигнал с выхода компаратора СС_н поступает на первый вход логической схемы И₂. На выходе логической схемы И₂ сигнала нет, потому что нет сигнала на ее втором входе. При снижении температуры масла сигнал на выходе компаратора СС_н пропадает. Обмотка электромагнита включения пониженной ступени редуктора ОЭМ_о по- прежнему остается обесточенной.

На второй режим работы электронный блок управления переходит при номинальном значении температуры масла либо при выключенной пониженной ступени, либо при самопроизвольном выключении пониженной ступени редуктора. В этом случае датчик Д_о сигнал не вырабатывает, на первом входе логической схемы ИЛИ_о сигнала нет, на втором входе сигнала при рабочем диапазоне температур тоже нет. С выхода логической схемы ИЛИ_о на вход логической схемы НЕ_о сигнал не поступает, а на выходе логической схемы НЕ_о сигнал появляется и поступает на вход усилителя К_о, выход которого связан с входом обмотки электромагнита включения пониженной ступени редуктора ОЭМ_о. Подача напряжения на обмотку электромагнита ОЭМ_о приводит к включению пониженной ступени редуктора. После включения пониженной ступени с датчика Д_о сигнал поступает на первый вход логической схемы ИЛИ_о, с выхода которой на вход логической схемы НЕ_о. На ее выходе сигнала нет, обмотка ОЭМ_о обесточивается. Таким образом, при номинальной температуре масла исключается возможность отключения вентилятора или работа двигателя с выключенным вентилятором, тем самым повышается надежность работы системы охлаждения.

В третьем режиме электронный блок управления работает при достижении критического значения температуры масла. С первого выхода компаратора СС_в сигнал через усилитель К₂ поступает на электропневмоклапан 5, обеспечивая подачу воздуха в трубы Ранка и обдув фронтальной поверхности радиаторов 12 холодным воздухом. Со второго выхода компаратора СС_в сигнал поступает на первый вход логической схемы ИЛИ₂, с выхода которой - на вход коммутационного узла КУ. Сигнал с первого выхода коммутационного узла КУ поступает на второй вход логической схемы ИЛИ_о, обеспечивая отключение обмотки электромагнита ОЭМ_о, если она была включена. Сигнал со второго выхода коммутационного узла КУ поступает на первый вход логической схемы И₁. Так как высокая ступень редуктора не включена, то сигнала с выхода датчика Д₁ на вход логической схемы HE₁ не поступает, а с выхода логической схемы HE₁ сигнал поступает на второй вход логической схемы И₁. Наличие двух сигналов на входе логической схемы И₁ приводит к формированию сигнала на ее выходе. Выход логической схемы И₁ связан с входом усилителя K₁, где сигнал усиливается и поступает на вход обмотки электромагнита включения высокой ступени редуктора 0ЭM₁. Подача напряжения на обмотку электромагнита ОЭМ₁ приводит к включению высокой ступени редуктора привода вентилятора 9 и увеличению воздушного потока, проходящего через радиаторы 12 за счет увеличения частоты вращения вентилятора 10. Включение повышенной ступени редуктора привода вентилятора 9 при помощи электромагнита 8 без остановки двигателя 13 стало возможным благодаря применению синхронизаторов 24 для выравнивания частот вращения шестерни редуктора 26 и вентилятора 10 и безударного включения повышенной передачи привода. После включения высокой ступени редуктора датчик Д₁ вырабатывает сигнал, который с его выхода поступает на вход логической схемы HE₁. На ее выходе сигнала нет, соответственно, нет его и на втором входе логической схемы И₁. Теперь сигнал на выходе логической схемы И₁ отсутствует и обмотка электромагнита 0ЭM₁ обесточивается.

Четвертый режим обеспечивает отключение электропневмоклапана 5 при охлаждении масла ниже критической температуры и автоматическое переключение редуктора привода вентилятора на пониженную ступень при достижении заданного значения в рабочем диапазоне температур. Формирование сигнала на компараторе СС_в прекращается при охлаждении масла ниже критической температуры, при этом сигнал на первом входе логической схемы ИЛИ₂ отсутствует. Отсутствие сигнала на входе усилителя К₂ приводит к отключению электропневмоклапана 5, что ограничивает расход сжатого воздуха. Переключение редуктора в основной режим работы происходит при снижении температуры масла до заданного значения. Сигнал с датчика температуры 11 поступает на первый вход компаратора СС_н, где сравнивается с опорным сигналом, вырабатываемым ДОС_н. Так как сигнал с датчика температуры стал ниже опорного сигнала, то на выходе компаратора СС_н сигнал отсутствует, соответственно, нет его и на втором входе логической схемы ИЛИ₂, на выходе логической схемы ИЛИ₂ и на выходах коммутационного узла КУ. Отсутствие сигнала на втором входе логической схемы ИЛИ_о приводит к появлению сигнала на выходе логической схемы НЕ_о, который усиливается и поступает на обмотку электромагнита ОЭМ_о, обеспечивая включение пониженной ступени редуктора без остановки двигателя. После включения с датчика Д_о сигнал поступает на первый вход логической схемы ИЛИ_о, с выхода которой на вход логической схемы НЕ_о. На ее выходе сигнала нет, обмотка электромагнита ОЭМ_о обесточивается. Электронный блок управления переходит на первый режим работы.

Вихревые трубы Ранка работают следующим образом. Включение электропневмоклапана 5 соединяет баллоны высокого давления 1 через воздушный редуктор 2 с вихревыми трубами Ранка 6. Сжатый воздух из баллонов высокого давления 1 с большой скоростью поступает тангенциально через сопло 15 в корпус 14, завихряется в нем и делится на два потока. Холодный поток через диафрагму 18 уходит в трубку 20, а теплый поток отводится через трубку 17 и дроссель 16. Из трубки 20 каждой вихревой трубы Ранка охлажденный воздух через отверстия поступает на фронтальную поверхность радиаторов 12. Количественные соотношения между температурами потоков, их расходами зависят от многих конструктивных факторов вихревой трубы Ранка и могут регулироваться управляющим дросселем 16 и воздушным редуктором 2.

Таким образом, предлагаемое изобретение в состоянии поддерживать оптимальную температуру масла при повышенной температуре окружающего воздуха и предельных нагрузках двигателя, и тем самым повысить надежность работы танковой силовой установки в режиме повышенной тепловой напряженности.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в боевых гусеничных машинах, имеющих жидкостную систему охлаждения и центробежный вентилятор для создания потока охлаждающего воздуха. Редуктор привода вентилятора оборудован синхронизаторами, а на масляные радиаторы установлены трубы Ранка. При достижении критической температуры в системе смазки двигателя автоматически включается высокая передача редуктора привода и подается сжатый воздух в трубы Ранка. С отверстий труб поток охлажденного воздуха поступает на фронтальную поверхность масляных радиаторов. При охлаждении масла ниже критического значения прекращается подача воздуха в трубы Ранка, а при снижении температуры до заданного значения редуктор автоматически переключается на пониженную ступень. Данная силовая установка характеризуется повышенной эксплуатационной надежностью при работе в режиме предельной тепловой напряженности. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Танковая силовая установка, содержащая дизельный двигатель, закрытую систему жидкостного охлаждения с водяными радиаторами, систему смазки с датчиком температуры и масляными радиаторами, центробежный вентилятор с приводом и воздушную систему с компрессором, воздушными баллонами и воздушным реактором, отличающаяся тем, что снабжена вихревыми трубами Ранка с управляющим дросселем, электронным блоком управления, реверсивным электромагнитом и электропневмоклапаном, а редуктор привода вентилятора оборудован синхронизаторами. 2. Танковая силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что вихревые трубы Ранка установлены на ребрах масляных радиаторов двигателя с возможностью подвода к ним по трубопроводам от воздушных баллонов через редуктор и электропневмоклапан и вывода потока холодного воздуха на фронтальную поверхность масляного радиатора. 3. Танковая силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что входы электронного блока управления имеют электрическую связь с выходом датчика температуры, а выходы - с электромагнитом и электропневмоклапаном. 4. Танковая силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что синхронизаторы в редукторе привода вентилятора установлены с возможностью включения повышенной и пониженной ступеней привода без остановки двигателя при помощи реверсивного электромагнита, управляющий сигнал на который поступает с электронного блока управления.