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。