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[其它杂谈]世界科技全景百卷书 坦克的传动装置 [第215页] |
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世界科技全景百卷书: 坦克的传动装置
1.传动装置的作用 对于一种坦克来说，要充分利用其发动机功率，使坦克获得良好的机动性，在很大程度上取决于坦克的传动装置。因为坦克行驶的路面十分复杂，其道路阻力的变化范围高达10～15倍，其速度在0～72公里/小时范围内。这要求发动机发出的牵引力和其转速也有相应的变化范围。但是，目前坦克柴油机牵引力的变化范围只有 1.06～1.25倍，稳定转速的范围只有 1.5～2.75倍，这显然不能满足坦克速度和路面阻力变化的要求。燃气轮机比柴油机的适应性好些，但也不能满足需要。这个矛盾主要由传动装置来解决。具体地说，传动装置的作用有三个： 把发动机的动力传给两侧履带，在路面阻力变化时，传动装置可改变履带的速度和牵引力，以满足坦克直线行驶的要求。 在转向时，按转向要求分配给两侧履带不同的速度和牵引力，使坦克转向。 实现坦克倒驶和在发动机工作时停车（即变速箱在空档）检查各部工作情况。 2.坦克传动装置的基本类型及其性能比较 现代坦克传动装置的基本类型：按其能量传递的形式有机构传动和液体传动。能量全部由轴、齿轮、弹簧、摩擦件等机构元件传递的传动装置，称为机械传动装置。传动装置中，有一个环节是靠液体元件来传递能量的传动装置，称为液体传动装置。如液体元件中靠液流的动能来传递能量的，称为液力传动装置；靠液流压力来传递能量的，称为液压传动装置。 机械传动装置和液体传动装置性能比较： 关于坦克速度的变化范围：液体传动由于有液体元件，液体元件的主、被动部分是由液体来传递能量，所以可使坦克速度能连续变化，能降低速度到零而保待足够的牵引力。机械传动是有级的，坦克速度不能连续，如不切断发动机动力，车速不能降到零。 关于坦克牵引力的变化范围：两种传动装置都可扩大发动机的扭距变化范围，但是机械传动不能扩大发动机的扭距适应性系数K。液体传动中，由于液体元件本身的特性，能扩大K值。也就是说可以扩大坦克的适应性。 关于发动机的功率利用状况：液体元件的特性可使发动机在其最大功率范围内工作，因而可充分利用发动机的功率。而在机械传动中，发动机功率的利用程度是受档数限制的，档数越多，功率利用越好。一般不如液体传动。 由于有液体元件的滑转，所以当外界阻力突然增大时，装液体传动的坦克，其发动机不会熄火。而装机械传动的坦克，则可能导致发动机熄火。 就传动功率来说，液体传动比机械传动低。为此，近代坦克的液体元件在高速时都采用了闭锁装置，即使其在高速时由变矩器变为效率较高的偶合器，以提高其传动效率。 从结构上看，机械传动简单，容易制造，因而成本低，便于大量生产，且维修保养容易。 总之，从坦克机动性方面来看，液体传动优于机械传动。但不等于说，所有的坦克都要用液体传动，因为作为战斗车辆来说，机械传动有简单、可靠、耐用、成本低廉等突出优点，所以前苏联都采用机械传动，当然机械传动在前苏联现代坦克中有了很大的改进和发展。 3.典型的机械传动装置 典型的机械传动装置是由传动箱（或称增速箱），主离合器，变速箱，冷却系的风扇联动装置，左、右行星转向机，制动器和侧减速器组成。 传动箱：用来将发动机的动力传给主离合器，并增高转速，以减少主离合器、变速箱和行星转向机所承受的扭矩；用电动机起动发动机时，通过传动箱可增大起动力矩，使发动机容易起动。 主离合器：它位于传动箱和变速箱之间。它是靠弹簧压紧主、被动摩擦片，通过主、被动摩擦片的摩擦力来传递动力。当操纵分离机构时，压缩弹簧，使主、被动摩擦片分离，传动箱的动力便不能传到变速箱中去。 为什么需要主离合器呢？这是因为在起动发动机时，分离主离合器，可以减小主离合器后面的变速箱、转向机、侧减速器、行驶装置等装置的阻力和惯性，使发动机容易起动；变换变速箱的排档时，分离主离合器，切断发动机动力，可减少换档时变速箱齿轮的冲击；起车时或换档后，依靠主离合器的平稳结合，使坦克平稳起步或加速；坦克速度和阻力发生急剧变化时，依靠主离合器打滑，可以防止传动装置和发动机受到过大的负荷而损坏机件。因此，主离合器是机械传动中不可缺少的重要部件。 变速箱：主离合器传来的动力，通过变速箱传入左、右转向机。变速箱一般有5～8个排挡。通过换档可改变速比，也就是说，在发动机的扭距和转速不变的情况下，通过换档，可改变坦克的行驶速度和牵引力，以适应坦克行驶路面阻力变化的要求。档数越多，能改变坦克的行驶速度和牵引力的范围越大，机动性越好。所以变速箱是实现坦克机动性的关键部件。并且它具有倒档，可在不改变曲轴旋转方向的条件下，使坦克倒驶。将变速箱置于空档时，即切断主离合器到左、右行星转向机的动力，可使发动机长期空转，以检查发动机和其他部位的工作情况。 行星转向机：典型机械传动的坦克转向机构是二级行星转向机，分左、右置于变速箱动力输出轴两侧。变速箱动力则通过左、右行星转向机输入左、右侧减速器中。 二级行星转向机有一个离合器操纵拉臂和大、小制动带，驾驶员用左、右转向拉杆来进行操纵。左、右操纵拉杆可有三个位置，即原位 （不操纵拉杆）、一位 （拉杆处于中间位置）和二位（拉杆拉到底），使二级行星转向机在直线行驶时有直接传动、减速和制动三种工作方式。转向时，如向左转，驾驶员拉左转向拉杆至第一位置，则左转向机由原来的直接传动变为减速，左侧履带减速；而右侧履带速度不变，此时，坦克以大半径向左转向。如左转向拉杆拉到第二位置，则左转向机被动轴速度为零，左侧履带速度为零；而右恻速度不变，此时坦克以左侧履带为转向中心进行小半径转向。同理向右转向时，则拉动右转向拉杆到相应位置。由于这种转向机在上述一、二位置进行转向时，转向机中无功率损失，所以称上述两个转向半径为规定转向半径。由于这种转向机有二个规定转向半径，又有行星机构，所以称它为二级行星转向机。它是保证坦克直线行驶、灵活转向、可靠停车的重要机构。 侧减速器：侧减速器分左、右两部分，一般位于车体尾部两侧甲板上，作为传动装置的最后两个部件。它以较大的固定减速比来减少增速箱、主离合器、变速箱、转向机的负荷，同时降低与其被动轴相连的坦克主动轮的转速，提高主动轮的扭距，以增大推动坦克前进的牵引力。 4.典型的液力传动简介 现代主战坦克上，应用的液力传动类型很多，这里只介绍典型的液力传动简单工作原理及其特点。 液力传动的关键部件是液力元件，目前在坦克和其他战斗车辆上，广泛使用的液力元件兼有液力变矩器和液力偶合器的性能，这种液力元件称为综合式液力变距器。它的泵轮与主动轴相连，泵轮转动时，泵轮内的工作液体得到泵轮内叶片给予的能量后，产生离心力，迫使液体流动。这就是把发动机的机械能变成了泵轮内工作液体的动能和压能。液流进入涡轮，冲击涡轮内叶片。此时，液体的能量又变成与涡轮相连的被动轴上的机械能，使被动轴旋转。导轮在涡轮小转速下与壳体固定在一起作为一个外力矩支点，使液流的压能减小，动能增加。然后液流再进入泵轮继续循环。导轮在涡轮大轮速时与壳体自动解脱联接，于是导轮开始在液流中空转，此时，变矩器作为偶合器工作。综合式变矩器在整个工作范围内，效率均比较高，因而得到广泛采用。 发动机的动力，从液力变矩器 （或综合式变矩器）之后分流，一路经变速箱输入左、右汇流行星排的齿圈，另一路经双向变量泵双向定量马达，经锥齿轮而输入左、右汇流行星排的太阳轮，由左、右汇流行星排框架轴输入主动轮，以带动两侧履带旋转。 坦克直线行驶时，液压泵排量为零，液压元件不参加工作，汇流行星排太阳轮由于液压马达锁住而不动。此时，发动机动力经液力变矩器 （或综合式变矩器），变速箱而传入左、右汇流行星排齿圈，经汇流排框架输入侧减速器，带动主动轮旋转。可见这种传动在直驶时为单流。 坦克转向对，液压泵、液压马达参加工作，发动机功率除按坦克直线行驶时输入左、右汇流行星排齿囵外，还通过液压泵、液压马达而输入汇流行星太阳轮，使左、右汇流行星排太阳轮发生大小相等、方向相反的旋转，这样使汇流行星排框架的左、右速度不同，从而使坦克两侧履带速度和牵引力不同，使坦克转向。 这种典型的液力传动除具有一般液力传动的优点外，还具有如下特点，即直驶时功率为单流传递，转向时功率为双流传递，通过控制液压泵排量的连续变化可使坦克获得无级转向的性能。在空档时，还可以获得绕坦克几何中心的转向，此时，全部功率将由液压元件传递。这种传动由直驶到转向的过渡连续平稳，转向半径的范围宽，操纵特性好，高档修正方向的能力好。 5.液压机械传动 未来的坦克上可能采用HMPT-500型液压机械传动装置。该传动装置包括一个多片式主离合器，两个油冷多片式停车制动器，两套具有相同排量的球形活塞式液压泵-液压马达组和一套齿轮装置。传动装置有三个排档和一个倒档，Ⅰ-倒档为液压传动，Ⅱ-Ⅲ档为液压机械传动。就是说，该传动的Ⅰ-倒档为单流，Ⅱ-Ⅲ档为双流。该传动具有液力传动的一切优点，还克服了液力传动中液力元件自动调节性能的不足，它具有可控无级变速的优点，使用这种传动可使发动机按选择的一条耗油率最小的功率—速度曲线工作，以达到最好的经济性，它能与发动机实现最理想的匹配。在Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ档速度范围内，该传动的转向特性完全相同，即同一转向信号，使两履带产生相同的差动速度，内侧履带减速时产生的能量直接传输到外侧履带，使其增速，从而减小了功率损失。对于给定的转向讯号，其转向半径随车速的增加而增大。这种传动，从坦克机动性观点来看是比较理想的，从技术方面来看，难度较大。 |
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