Силова установка військово-гусеничної машини

Реферат: Силова установка військово-гусеничної машини, що розташована в броньованому корпусі, складається із двигуна з однобічним відбором потужності та силової передачі, що включає в себе гітару (редуктор), яка служить для передачі крутного моменту від двигуна до двох коробок передач, конструктивно об'єднаних з бортовими передачами, до компресора високого тиску й до стартера-генератора, до відцентрового вентилятора, розташованого в кожусі, який служить для створення потоку повітря через радіатори, системи охолодження та підігріву двигуна, у якій охолоджена рідина, що вийшла із двигуна, розподіляється по паралельних потоках, що йдуть через радіатори, змійовики в баках, паровідводи. замість двигуна з однобічним відбором потужності в ній встановлений основний дизель збільшеної потужності й менших габаритів, із двостороннім відбором потужності безпосередньо на коробки передач конструктивно об'єднаними з бортовими редукторами. До складу двигуна входять привод відцентрового вентилятора, компресор високого тиску, стартер-генератор і їхні приводи, що дозволило скасувати гітару (редуктор). UA 72450 U (12) UA 72450 U UA 72450 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області машинобудування й стосується силових установок військово-гусеничних машин, експлуатація яких вимагає високих динамічних (мобільних) і експлуатаційних характеристик, можливості роботи при температурах навколишнього повітря +55 °C без обмеження основного дизеля по потужності, тривалій працездатності електросистем ВГМ при непрацюючому основному дизелі. Відома силова установка військово-гусеничної машини [1], розташована в броньованому корпусі, яка складається із двигуна з однобічним відбором потужності й силової передачі, що включає в себе гітару (редуктор), яка служить для передачі крутного моменту від двигуна до двох коробок передач, конструктивно об'єднаних з бортовими передачами, до компресора високого тиску, до стартера-генератора, до відцентрового вентилятора, розташованого в кожусі, який служить для створення потоку повітря через радіатори, системи охолодження й підігріву двигуна, у якій охолоджена рідина, що вийшла із двигуна, розподіляється по паралельних потоках, що йдуть через радіатори, змійовики в баках, паровідводи, при цьому прогріта в підігрівнику охолоджена рідина направляється на вхід у двигун, а вихід охолодженої рідини із двигуна з'єднаний із входом охолодженої рідини в підігрівник, системи змащення двигуна, що включає в себе основний масляний бак зі змійовиком, через який циркулює охолоджена рідина для розігріву мастила перед пуском двигуна, системи гідрокерування й змащення силової передачі, що включає в себе масляний бак зі змійовиком, по якому циркулює рідина із системи охолодження й підігріву двигуна, системи живлення двигуна повітрям, що включає в себе повітроочисник із патрубком, через який очищене повітря направляється у двигун, пристрою для випуску відпрацьованих газів із двигуна й викиду пилу з повітроочисника, що складається із двох випускних колекторів, пилозбірника повітроочисника, двох труб видалення пилу, двох ежекційних клапанів і двох випускних труб (ежекторів), у центральні сопла яких підводять через два випускних колектори випускні гази, а в периферійні зони - повітря з пилом з пилозбірника повітроочисника через дві труби із двома ежекторними клапанами. Недоліки прототипу наступні: 1. Двигун з однобічним відбором потужності має малу потужність і великі габаритні розміри, що не дозволяє забезпечити зростаючі вимоги до динамічних (мобільних) і експлуатаційних характеристиках. Відсутні безпосередньо на двигуні приводи до відцентрового вентилятора, компресора, стартера-генератора, що спричиняє необхідність установки в моторнотрансмісійному відділенні (МТВ) гітари (додаткового редуктора) для забезпечення передачі крутного моменту від двигуна на коробки передач і далі на ведучі колеса ВГМ, на відцентровий вентилятор, компресор високого тиску, стартер-генератор. 2. Відсутність допоміжної силової установки в складі ВГМ приводить до необхідності роботи двигуна на стоянці при знаходженні ВГМ у черговому режимі для забезпечення електроенергією агрегатів і систем ВГМ, що приводить до нераціонального використання ресурсу двигуна, збільшенню експлуатаційної витрати палива й мастила; для пуску двигуна в холодний час необхідний підігрівник, у випадку його відмови відсутня можливість пуску двигуна при глибоких негативних температурах за відсутністю допоміжної силової установки. 3. Компоновочна схема вентилятора, конструктивно розташованого в спеціальному кожусі обумовила відносно малий (близько 18 %) ККД відцентрового вентилятора, що призводить до великих витрат потужності на його привід і не забезпечує необхідного тепловідведення для забезпечення роботи двигуна без обмеження з потужності в спекотних умовах (при температурах навколишнього повітря більше 40 °C). 4. Повітроочисник має великий опір, що призводить до значних втрат потужності двигуна через великий опір на впуску. 5. У пристрої для випуску відпрацьованих газів двигуна й викиду пила з повітроочисника застосовані випускні труби (ежектори) із центральним підведенням випускних газів із двигуна, а повітря з пилом з повітроочисника підводиться у периферійні зони. Ежектори такого типу в умовах обмежених габаритів по довжині мають малі ККД і відносно більші опори на випуску, що призводить до збільшення втрат потужності двигуна й спричиняється застосування двох ежекторів замість одного. 6. Підігрів мастила в баці системи змащення двигуна й системи гідрокерування й змащення силової передачі здійснюється за рахунок застосування змійовиків, через які циркулює охолоджена рідина для розігріву мастила перед пуском, знижує ефективність роботи підігрівника й збільшує тривалість прогріву двигуна перед пуском, тому що та сама кількість тепла витрачається на підігрів води й мастила, і не дозволяє збільшити кількість використаного тепла за рахунок використання тепла випускних газів без зміни конструкції підігрівника й витрати палива підігрівника. 1 UA 72450 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 7. На борті ВГМ, при непрацюючому основному двигуні, є тільки одне джерело електричної енергії - акумуляторні батареї, які не забезпечують тривалу роботу електросистем ВГМ (при знаходженні ВГМ у черговому режимі й непрацюючому двигуні) без їхньої підзарядки від генератора двигуна або від стороннього джерела живлення. 8. Неможливість пуску двигуна електричним способом при розряджених акумуляторних батареях і відсутності сторонніх джерел енергії. Задача корисної моделі - поліпшення динамічних і експлуатаційних характеристик військовогусеничної машини для зменшення часу розгону до максимальної швидкості, збільшення середньої швидкості руху по ґрунтових дорогах, зниження шляхових витрат палива й масла, удосконалення систем, що забезпечують роботу двигуна з метою забезпечення його роботи в спекотних умовах (до +55 °C), забезпечення тривалої працездатності електричних систем ВГМ на стоянці (у черговому режимі) при непрацюючому двигуні за рахунок впровадження допоміжної силової установки при максимальному використанні штатних вузлів. При цьому досягається технічний результат, що полягає в тому, що у відому силову установку військово-гусеничної машини [1], відповідно до корисної моделі уведені наступні нові ознаки: - встановлено основний дизель збільшеної потужності й менших габаритів, із двостороннім відбором потужності безпосередньо на коробки передач, конструктивно об'єднані з бортовими редукторами, а до складу двигуна входять привід відцентрового вентилятора, компресор високого тиску, стартер-генератор і їхні приводи, що дозволило скасувати гітару (редуктор); - завдяки застосуванню основного дизеля менших габаритів і скасуванню гітари (редуктора), у вільні об'єми, що з'явилися, встановлено допоміжну силову установку, яку використали для енергопостачання військово-гусеничної машини при непрацюючому основному дизелі, яка має свої системи змащення, охолодження й випуску відпрацьованих газів; - встановлені спеціально спрофільовані напрямні ребра у кожух відцентрового вентилятора; - встановлено у повітроочисник аеродинамічно спрофільований патрубок більших габаритів, через який очищене повітря прямує до основного дизеля; - застосовані в пристрої для випуску відпрацьованих газів з основного дизеля й викиду пилу з повітроочисника одна труба видалення пилу з пилозбірника повітроочисника, один ежекційний клапан, що має збільшені прохідні перерізи, і одна випускна труба (ежектор), причому випускні гази при цьому підводять у периферійну зону випускної труби, а повітря з пилом з пилозбірника повітроочисника - у центральну зону випускної труби; - у маслобаках системи змащення двигуна й системи гідрокерування й змащення силової передачі змійовики замінені на жарові труби, через які пропускаються випускні гази підігрівника, що забезпечують прогрів масла в баках перед пуском за рахунок використання теплової енергії випускних газів підігрівника; - у пристрій для випуску відпрацьованих газів основного дизеля підключена система випуску відпрацьованих газів допоміжної силової установки. Перелічені ознаки, на думку авторів, нові й мають рівень корисної моделі, що підтверджується наступними обґрунтуваннями: - забезпечене збільшення потужності військово-гусеничних машин на 25-35 % без збільшення об'єму моторно-трансмісійного відділення. - розміщення допоміжної силової установки в броньованому корпусі дозволило спростити конструкцію, скасувати броньований відсік допоміжної силової установки, знизити вагу військово-гусеничних машин; - забезпечена робота електричних систем ВГМ без пуску основного дизеля при тривалому знаходженні ВГМ у черговому режимі, забезпечений пуск основного дизеля від допоміжної силової установки при розряджених акумуляторних батареях; - установка спеціально спрофільованих напрямних ребер у корпусі дозволила збільшити ККД відцентрового вентилятора, що забезпечило збільшення витрати повітря не менше ніж на 20 % при тій же споживаній потужності; - спеціально спрофільований патрубок більших розмірів знизив опір повітроочисника й збільшив потужність основного дизеля за рахунок зниження втрат у впускній трасі (зниження втрати потужності основного дизеля); - застосування випускного патрубка (газоходу) з периферійним підведенням газу замість центрального, в умовах обмежених габаритів по довжині дозволило збільшити ККД ежектора викиду пилу в 1,7 разу, що забезпечило необхідну ефективність видалення пилу з пилозбірника повітроочисника; 2 UA 72450 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - скасування змійовиків і застосування жарових труб забезпечило спрощення конструкції маслобаків, збільшило інтенсивність прогріву мастила, дозволила використати енергію випускних газів підігрівника, тобто підвищила його ефективність; - спрощена конструкція випускної системи енергоагрегату, що дозволило не вводити додатковий отвір у броньових стінках моторно-трансмісійного відділення й додаткове устаткування для герметизації моторно-трансмісійного відділення при подоланні військовогусеничною машиною броду й при підводному ходінні. На прикладеній схемі (Фіг. 1) показане компоновочне розміщення вузлів і систем силової установки. Основний дизель 1, що має двосторонній відбір потужності від випускного колінчастого вала, встановлюється співвісно з коробками передач 2, конструктивно об'єднаними з бортовими передачами 3, від яких потужність передається на ведучі колеса 4 ВГМ. Коробки передач, бортові передачі й ведучі колеса використовуються штатні. На основному дизелі встановлюється компресор високого тиску 5, стартер-генератор 11 і їхні приводи, конічний редуктор 24 привода відцентрового вентилятора 26. Привід компресора високого тиску 5 і стартер-генератора 11 здійснюється від передачі основного дизеля 29. Допоміжна силова установка 14 містить у собі стартер-генератор 13 і дизель 15. На стоянках, коли не працює основний дизель, стартер-генератор 13 забезпечує всі електричні споживачі енергії ВГМ такою ж потужністю, як і основний дизель від свого стартер-генератора 11. Система охолодження дизеля 15 допоміжної силової установки (ДСУ) автономна, її радіатор з електровентиляторами 30 встановлений на лівій надгусеничній полиці танка та з'єднаний з дизелем ДСУ трубами 31. Випускні гази дизеля 15 допоміжної силової установки направляються по трубі 20 у трубу випускну 21 основного дизеля. Привід відцентрового вентилятора 26 здійснюється від передачі 29 основного дизеля через ресору 28 і конічний редуктор 24. На фігурі 2 показаний відцентровий вентилятор, розміщений у корпусі 27 зі спеціально спрофільованими напрямними ребрами 25. Спеціально спрофільовані напрямні ребра 25, встановлені в кожусі 27, утворюють дифузори з оптимальними кутами розкриття в перерізі кожуха, що забезпечило в порівнянні із прототипом збільшення ККД відцентрового вентилятора 26 і збільшення витрати повітря при тій же споживаній потужності. Дане конструкторське рішення було розроблено на підставі розрахунків і досліджень, у процесі яких встановлено, що відсутність напрямних ребер, як це має місце на прототипі, приводить до відриву потоку повітря від стінок кожуха, утворенню зворотного потоку повітря та формуванню окружної нерівномірності потоку повітря на вихідних крайках відцентрового вентилятора й, як наслідок, малому його ККД. На повітроочисник 9 встановлено патрубок 7, що має спеціальний аеродинамічний профіль і збільшений переріз, через який очищене повітря направляється у вхідник компресора 6 основного дизеля. Видалення пилу з повітроочисника відбувається через труби 17, 19, ежекційний клапан 18 і трубу випускну 21. Труба випускна 21 являє собою ежектор з периферійним підведенням випускних газів, що потрапляють у нього з турбіни 22 основного дизеля; у центральну (соплову) частину ежектора підводиться повітря з пилом з повітроочисника через трубу 19. Застосування ежектора з периферійним підведенням газу, замість центрального, як це має місце на прототипі, в умовах обмежених габаритів по довжині, дозволило збільшити ККД ежектора. Збільшення ККД пояснюється тим, що ежектор з периферійним підведенням газу ефективно працює при довжині камери змішування рівної 2…4 її діаметра і ця вимога була реалізована в умовах обмежених габаритів, а для ежектора із центральним підведенням газу довжина камери змішування повинна дорівнювати 8…10 її діаметра - цю вимогу в умовах обмежених обсягів на прототипі реалізувати неможливо. Випускні гази підігрівника 16 при проведенні передпускового розігріву основного дизеля проходять через жарові труби 8, установлені в маслобаці 10 системи змащення основного дизеля й у маслобаці 12 системи гідрокерування й змащення силової передачі. Таким чином, використання корисної моделі, що заявляється, дозволяє збільшити динамічні й експлуатаційні характеристики силової установки, а також забезпечити працездатність електросистем ВГМ при непрацюючому основному дизелі, що приводить до збереження ресурсу основного дизеля й економії палива. Джерела інформації: 3 UA 72450 U 1. "Объект 172 М. Техническое описание и инструкция для эксплуатации". Книга 2. Военное издательство Министерства обороны СССР, М.: - 1975. - С.65…273. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1. Силова установка (СУ) військово-гусеничної машини, що розташована в броньованому корпусі, яка складається із двигуна з однобічним відбором потужності та силової передачі, що включає в себе гітару (редуктор), яка служить для передачі крутного моменту від двигуна до двох коробок передач, конструктивно об'єднаних з бортовими передачами, до компресора високого тиску й до стартера-генератора, до відцентрового вентилятора, розташованого в кожусі, який служить для створення потоку повітря через радіатори, системи охолодження та підігріву двигуна, у якій охолоджена рідина, що вийшла із двигуна, розподіляється по паралельних потоках, що йдуть через радіатори, змійовики в баках, паровідводи, при цьому прогріта в підігрівнику охолоджена рідина направляється на вхід у двигун, а вихід охолодженої рідини із двигуна з'єднаний із входом охолодженої рідини в підігрівник, системи змащення двигуна, що включає в себе основний масляний бак зі змійовиком, через який циркулює охолодна рідина для розігріву мастила перед пуском двигуна, системи гідрокерування й змащення силової передачі, що включає в себе масляний бак зі змійовиком, по якому циркулює рідина із системи охолодження й підігріву двигуна, системи живлення двигуна повітрям, що включає в себе повітроочисник із патрубком, через який очищене повітря направляється у двигун, пристрою для випуску відпрацьованих газів із двигуна й викиду пилу з повітроочисника, який складається із двох випускних колекторів, пилозбірника повітроочисника, двох труб видалення пилу, двох ежекційних клапанів і двох випускних труб (ежекторів), у центральні сопла яких підводять через два випускних колектори випускні гази, а в периферійні зони - повітря з пилом з пилозбірника повітроочисника через дві труби із двома ежекторними клапанами, яка відрізняється тим, що замість двигуна з однобічним відбором потужності в ній встановлений основний дизель збільшеної потужності й менших габаритів, із двостороннім відбором потужності безпосередньо на коробки передач, конструктивно об'єднані з бортовими редукторами, а до складу двигуна входять привод відцентрового вентилятора, компресор високого тиску, стартер-генератор і їхні приводи, що дозволило скасувати гітару (редуктор). 2. Силова установка військово-гусеничної машини за п. 1, яка відрізняється тим, що завдяки застосуванню основного дизеля менших габаритів і скасуванню гітари (редуктора), у вільні об'єми, що з'явилися, встановлено допоміжну силову установку, що використовується для енергопостачання військово-гусеничної машини при непрацюючому основному дизелі, який має свої системи змащення, охолодження й випуску відпрацьованих газів. 3. Силова установка військово-гусеничної машини за п. 1, яка відрізняється тим, що установлені спеціальні спрофільовані напрямні ребра у кожух відцентрового вентилятора. 4. Силова установка військово-гусеничної машини за п. 1, яка відрізняється тим, що установлений у повітроочисник аеродинамічно спрофільований патрубок більших габаритів, через який очищене повітря прямує до основного дизеля. 5. Силова установка військово-гусеничної машини за п. 1, яка відрізняється тим, що в пристрої для випуску відпрацьованих газів з основного дизеля й викиду пилу з повітроочисника застосовані: одна труба видалення пилу з пилозбірника повітроочисника, один ежекційний клапан, який має збільшені прохідні перерізи, і одна випускна труба (ежектор), при цьому, випускні гази підводять до периферійної зони випускної труби, а повітря з пилом з пилозбірника повітроочисника - у центральну зону випускної труби (ежектора). 6. Силова установка військово-гусеничної машини за п. 1, яка відрізняється тим, що в маслобаках системи змащення основного дизеля й системи гідрокерування й змащення силової передачі, змійовики замінені на жарові труби, через які пропускають випускні гази підігрівника, що забезпечує прогрів масла в баках перед пуском за рахунок використання теплової енергії випускних газів підігрівника. 7. Силова установка військово-гусеничної машини за п. 2, яка відрізняється тим, що в пристрій для випуску відпрацьованих газів основного дизеля підключена система випуску відпрацьованих газів допоміжної силової установки. 4 UA 72450 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5