坦克装甲车辆传动装置

坦克装甲车辆传动装置车辆传动装置是将发动机发出的驱动能量传递给行动装置、根据车辆行驶需要改变行驶速度和牵引力并提供转向功率的一种能量传递机构。依据能量传递机构类型，坦克装甲车辆传动装置可分为机械传动、液力传动、液力机械传动、液压机械传动和电力传动等。在传动系中，能量传递机构均为机械部件的传动为机械传动，依据变速机构类型，机械传动又可分为固定轴阶梯齿轮变速传动和行星变速传动；如果存在液力远件，而且液力元件传递全部传动能量，这种传动就是液力传动；存在液力元件，但液力元件仅传递一部分传动能量，另一部分能量由其他机械式传递机构传递的传动装置为液力机械传动。以转向功率流在传动系中所处的位置划分，转向功率流与变速功率流成串联关系的传动为单位率流传动；成并联关系的传动为双(多)功率流传动。在双功率流传动中，依据转向功率流能量传递机构类型，双流转向还可细分为机械转向、液压转向、液压机械转向和液力-液压复合转向。由于履带式车辆和轮式车辆的传动部件不同，传动型式也有所不同。轮式装甲车辆的传动装置由变速器、分动器、传动轴、驱动桥和半轴等部件组成。本手册重点介绍履带式坦克装甲车辆的传动装置。发展情况履带式坦克装甲车辆传动装置是随着车辆行驶要求的不断提高和科学技术的不断进步而发展的，其发展过程大致为：固定轴阶梯齿轮变速传动、行星齿轮变速传动、液力传动、液力机械传动、液压传动、液压机械传动和电力传动。各国传动装置发展情况不尽相同，最具有代表性的是苏联、美国、联邦德国、英国和法国的传动装置。比利时在它的眼镜蛇(Cobra)装甲人员输送车上使用了电力传动。1.苏联一般地说，苏联坦克装甲车辆使用的传动装置要比西方国家的落后，其原因不是苏联没有先进的传动技术可以应用，而是坦克车辆设计指导思想更强调传动装置对车辆总体的适应性。苏联中型坦克，从40年代设计的T-34坦克开始，直到60年代的T-62坦克，其传动装置结构没有太大变化，一直采用固定轴阶梯齿轮变速传动，只是从T-55坦克开始将侧传动装置从一级圆柱齿轮传动改为两级行星齿轮传动。操纵装置的改进却很大，首先从齿套换档机构改为同步器式，后来又采用液压助力机构，以减轻驾驶员的操作强度。T-10重型坦克和T-72主战坦克的传动装置为行星齿轮变速综合传动装置。这种传动装置具有变速、转向、制动和切断动力等作用。苏联步兵战车和装甲人员输送车的传动装置水平与坦克传动装置水平大体相等。2.美国美国坦克装甲车辆传动装置从40年代起逐渐淘汰机械传动，发展液力传动、液力机械传动和液压机械传动。从40年代到70年代，美国坦克主要使用CD-500和CD-850系列传动装置，M113装甲人员输送车使用TX-200传动装置，这些装置均为液力传动或液力机械传动，转向机械为机械差速式。1980年定型并装备部队的M1坦克采用了为履带式装甲车辆设计的战后第二代传动装置-X-1100-3B型液力传动装置。由于使用了可闭锁的变矩器和液压转向技术，所以性能较好。美国研制的HMPT-500型液压机械传动装置已应用到M2步兵战车和M3装甲侦察车上，性能比液力传动和液力机械传动要好，然而制造技术要求高，成本昂贵，使用不太普遍。3.联邦德国50年代中期联邦德国开始发展自己的坦克装甲车辆。尽管它对传动装置研制起步较晚，但它为豹1(Leopard1)坦克发展的4HP250型传动装置率先实现了变矩器的自动闭锁；可进行空档原位转向，可使豹1坦克在10s内旋转360°；变速、转向机构集中在一个箱体内；传动装置与发动机组合为一体，可整体吊装。联邦德国为战后第三代主战坦克和装甲车辆发展了两种系列的传动装置，一是伦克(Renk)公司的HSWL系列，一是ZF公司的LSG系列。这两种传动装置代表了坦克装甲车辆传动装置70～80年代的水平及发展动向。伦克公司的HSWL系列传动装置首次采用了液力-液压转向技术和液力制动技术。4.英国50～60年代，英国为奇伏坦(Chidftain)坦克发展了TN12型传动装置和为蝎式(Scorpion)轻型坦克发展了TN15型传动装置，是一种机械变速、双流机械转向传动装置。70～80年代，英国为第三代主战坦克发展了TN37型传动装置，并在此基础上开展了多种适合特定使用需要的传动装置，例如TN54型、P40型和T-320型传动装置。5.法国战后，法国传动装置发展缓慢，为AMX-30坦克发展的传动装置仍为固定轴阶梯齿轮变速传动，仅在操纵方式方面有所改进，采用了摩擦式换档离合器。为改进型AMX-30B2坦克研制的ENC-200D型是一种液力机械式传动装置。至80年代，法国重视了坦克传动装置发展，为即将定型的AMX勒克莱尔(AMXLeclerc)坦克研制了ESM500型液力机械综合传动装置。该装置体积小、重量轻、结构紧凑，变矩器可自控闭锁，液力制动器可提供5m/s2的制动减速度、可实现无级液压转向和原位转向。6.比利时比利时眼镜蛇装甲人员输送车采用电力传动装置。该装置由法国ACEC(AtelierdeConstructionsElectriquesdeCharleroi)公司制造，交流发电机与发动机相连，后置的主动轮由直流电动机驱动，最大速度为75km/h。装备情况虽然世界上的坦克装甲车辆数量很大、型号繁多，但现装备的传动装置主要是由几家大公司发展的，而且集中于若干传动装置系列。它们是：苏联各型机械传动装置；美国阿里逊(Allison)公司的CD系列、TX系列、X系列和XTG系列传动装置，通用电气(GeneralElectric)公司的HMPT系列传动装置；联邦德国伦克公司的HSWL系列传动装置和RK304型传动装置，ZF公司的HP系列传动装置和LSG系列传动装置；英国自动变速箱(Self-ChangingGears)公司的TN12、TN15和T320型传动装置，大卫·布朗(DavidBrown)公司的TN37、TN54和P40型传动装置；法国索马(SOMA)公司的ENC-200D、ENC-250、ESM100和ESM500型传动装置。技术特点各种传动装置的特点如下：1.机械传动机械传动的最大特点是效率高，每个齿轮对之间的传动效率达0.99，行星齿轮传动效率为0.97，一般机械传动的总效率在0.85～0.95之间。然而，它的传动性能较差，尤其是与扭矩储备系数较小的发动机匹配时需要频繁换档。为解决这个问题，机械传动需要通过改善发动机性能(例如配用扭矩性能好的然气轮机)，或者在传动装置中加入液力变矩器。2.液力传动传动系中加入液力变矩器后效率下降，其原因在于变矩器的效率比较低，在0.85左右，变矩器工作时油温升高需要散热，冷却系要消耗功率。然而，由于液力变矩器的采用不仅可能减轻驾驶员的操作强度和提高车辆加速性，而且可以提高传动机件寿命。保持液力传动优点和克服效率低的缺点的途径是适时闭锁变矩器，使车辆在高速行驶时呈机械传动工况。美国M1坦克的X-1100-3B型传动装置就是一个例证。3.液力机械传动双流液力传动和双流液力机械传动的区别，在于前者的转向轼率和变速功率在变矩器后分流，而后者在变矩器前分流。由于该转向功率在变矩器前分流，所以变速分流轼率受变矩器影响，使转向半径变得不稳定。但液力机械式传动装置的效率较高。4.液压机械传动因为液压机械传动使用液压泵和马达传递发动机的部分功率，可以无级地改变传动比，使发动机功率得到比较充分的利用，从而提高了车辆的机动性。液压部分和机械部分功率配置合理时可以得到较高的传动效率。然而，液压机械传动受液压泵和马达传递功率能力的限制，目前一般传递功率小于450kW，大功率的液压机械传动装置仍在研制中。此外，液压机械传动装置的制造工艺要求高，成本昂贵，是当前不能广泛应用的原因之一。5.电力传动电力传动的特性比其他传动更为理想，布置和操作也方便，但因为体积大、重量重，目前在坦克上安装有较大困难。发展趋势履带式坦克装甲车辆传动装置的发展已完成了从固定轴阶梯齿轮变速向行星齿轮变速的过渡，液力或液力机械综合传动已为大多数坦克装甲车辆所采用。目前，尽管液压机械综合传动还应用不广泛，但已显示出它的优越性，是未来坦克装甲车辆传动装置的发展方向。至于电力传动，也将随着固态功率晶体管和超导技术的发展而趋实用化。传动装置的未来发展是：1.变矩器可闭锁以减少变矩器的工作时间鉴于变矩器传动效率低，因而需要缩短工作时间，仅让其在换档、起步、爬坡时工作。变矩器闭锁后，传动呈机械工况，可获得较高的传动效率。2.增多排档，充分利用发动机功率排档越多，牵引特性曲线愈接近理想状态。然而，排档越多，换档次数也越多，采用人工换档，给驾驶员带来繁重负担。自动换档技术的出现，为传动装置增多排档创造了有利条件。3.自动换档应用越来越多增多排档，必须实现自动换档。现代化战争对驾驶员的要求不但要驾驶车辆，而且更要集中主要精力观察战场形势变化，处理各种应急情况。因此，需要借助自动换档机构解脱驾驶员换档操作任务。此外，现代控制技术的发展，为实现自动换档和遥控操作奠定了基础。4.无级转向极有前途转向时间几乎占车辆行驶时间的一半，转向性能优劣对车辆机动性影响甚大。单功率流转向机构的转向性能差；双功率流机械转向机构的规定转向半径数目也有限，在以非规定转向半径转向时仍有滑摩，消耗功率较多。从理论上讲，液压转向可以实现规定转向半径的无级变化，但实现全功率范围无级转向需要很大的液压泵和马达，这是目前液压技术难以实现的车辆总体设计难以接受的问题。液压机械分流转向可以采用小型的液压泵和马达来实现，是极有发展前途的转向型式。5.液力制动器将普遍使用机械制动器制动能力有限，长时间连续工作存在不安全因素。车辆吨位和行驶速度的不断增长，对车辆制动性能的要求越来越高，欧洲交通法规规定，车辆必须要有5m/s2的制定减速度，单纯依靠机械制动器很难满足使用要求。液力制动器的制动能力与行车速度成正比，车速越高，制动能力越大，而且性能稳定、工作可靠，非常适合坦克装甲车辆的要求。例如LSG3000型传动装置的液力制动器的制动力矩达到22000N·m。液力制动器与机械制动器联合使用，将是坦克装甲车辆制动装置的发展方向。6.综合传动装置是推进系统的整体设计基础综合传动装置具有传递功率、变速、转向、制动和操纵等5种功能，而且集所有部件为一体，为推进系统整体设计创造了有利条件。所谓推进系统整体化设计，就是在设计时将动力传动系统的各部件及一些附件，例如发动机、传动装置、冷却系统以及燃料箱等，不是作为单个独立部件，而是作为有机整体，提出整体综合技术指标。具有包括变速、转向、减速、制动和切断动力作用在内的综合式传动装置，是推进系统的一个部件，是推进系统整体化和模块化设计的基础，其结构和性能从属于整体要求。采用整体化设计方法设计推进系统，一方面为了提高可靠性，另一方面是为了通过减小动力舱体积增大推进系统单位体积功率，同时可以获得野战条件下整体吊装的优点。taihy2005-11-1822:01法国ENC-200传动装置法国国别名称ENC-200传动装置ENC-200Transmission研制单位索马·米内维亚公司SomaMinervia,FR生产单位法国地面武器工业集团罗昂制造厂GIATAtelierdeConstructiondeRoanne,FR现状生产装备情况AMX-30B2坦克、AMX-32坦克概述该传动装置是法国为改进AMX-30坦克的机动性，由瓦勒奥公司(Valeo)所属索马·米内维亚公司研制，于1982年开始装备AMX-30B2坦克。ENC-200的改进型是ENC-250传动装置，可与662kW(900马力)发动机匹配工作，装在AMX-32坦克上。结构特点ENC-200是一种液力机械双流综合传动装置，主要部件包括前传动装置、液力变矩器，正倒车机构、变速机构、汇流差速机构和操纵装置。1.前传动装置前传动装置实际上是一级传动比为1的齿轮对。2.液力变矩器它位于前传动装置之后，在1个专用壳体内，有泵轮、涡轮和导轮3个工作轮，名义尺寸为406mm，变矩器最大变矩系数为2.23，变矩工况最高效率为0.9(i=0.75)，偶