Силовой блок для транспортной машины

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно для использования в гусеничных и в колесных машинах. Сущность изобретения заключается в том, что силовой блок состоит из оппозитного шестицилиндрового дизельного двигателя с турбокомпрессорным наддувом и центрального реверсивного механизма передач и поворота с высокооборотным комплексным блокируемым гидротрансформатором, с двухвальной четырехскоростной механической коробкой перемены передач с фрикционным включением передач, с отбором мощности от реверсивного промежуточного вала коробки перемены передач, с дополнительной замедленной передачей, выполненной с помощью планетарного ряда, и механизмом поворота дифференциального типа с гидрообъемной передачей, имеющим фрикционную муфту включения или отключения гидрообъемной передачи от дифференциальной связи между бортами. Техническим результатом является снижение габарита силового блока по высоте, уменьшение расстояния от привалочной плоскости двигателя до оси выходных валов механизма передач и поворота и расширение функциональных возможностей механизма передач и поворота для использования силового блока как для гусеничной машины, так и для колесной машины с управляемыми колесами. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно для использования в гусеничных машинах и в колесных машинах с поворотными колесами массой до 20 т.

Известен силовой блок плавающей авиадесантируемой боевой машины десанта БМД-1(см. В.С.Вознюк, П.А.Шапов. Бронетанковая техника. М.: Издательство ДОСААФ СССР, 1987 г., с.100), который состоит из двигателя и коробки передач с механизмами поворота.

На БМД-1 в кормовой части корпуса машины установлены продольно четырехтактный шестицилиндровый V-образный дизельный двигатель жидкостного охлаждения мощностью 240 л.с. и центральная 4-скоростная механическая коробка передач с синхронизаторами на III и IV передачах, с главным фрикционом сухого трения и бортовыми фрикционами сухого трения в качестве механизма поворота. Картер двигателя сблочен с картером коробки передач из магниевого сплава, в нем размещен главный фрикцион. Бортовые фрикционы установлены на выходных концах грузового вала коробки передач. Силовой блок устанавливается на передней опоре двигателя и бортовых бугелях коробки передач. Имеется дополнительный отбор мощности с носка двигателя. В коробке имеется независимый от включенной передачи отбор мощности на водометные движители.

Известен силовой блок боевой машины пехоты БМП-2 (см. Н.И.Рябинкин. Современная бронетанковая техника. /Справочное пособие. Минск, "Элайда", 1998 г., с.182...187).

На БМП-2 в носовой части корпуса установлен продольно четырехтактный быстроходный шестицилиндровый V-образный дизельный двигатель мощностью 300 л.с., объединенный с трансмиссией в алюминиевом картере в одном блоке. Трансмиссия включает в себя главный фрикцион сухого трения, механическую пятиступенчатую коробку передач с синхронизаторами II-V передач и двухступенчатый планетарный механизм поворота с металлокерамическими дисками, работающими в масле. Силовой блок устанавливается на передней опоре двигателя и боковых бугелях коробки передач. Движение машины по воде осуществляется гусеницами в гидродинамическом кожухе.

На американских средних танках от М46 до М60, а также на тяжелом танке M103 применяется гидромеханическая трансмиссия "Кросс-Драйв" (СД-850) с параллельным соединением гидротрансформатора с механизмом передач и поворота с планетарными рядами (см. К.А.Талу. Конструкция и расчет танков. М.: Издание Академии БТВ, 1963 г., с.377...380).

Продольно установленный в корме машины 4-тактный V-образный дизельный двигатель мощностью 750 л.с. и трансмиссия соединены в один блок, фрикционные устройства трансмиссии работают в масле, тормоза поворота и остановочные тормоза дисковые, работающие в масле.

Известен силовой агрегат плавающего колесного бронетранспортера БТР-80 (см. Бронетранспортер БТР-80, техническое описание, 5903-0000010 ТО /Н.И.Рябинкин, Современная бронетанковая техника /Справочное пособие, Минск, "Элайда", 1998 г, с.188...193).

Силовой агрегат состоит из двигателя в сборе со сцеплением и коробкой передач. Двигатель - дизель, четырехтактный, 8-цилиндровый, V-образный, с турбокомпрессорным наддувом, жидкостного охлаждения. Мощность двигателя 260 л.с. Трансмиссия БТР-80 - механическая, ступенчатая. Она состоит из следующих агрегатов и узлов: главного фрикциона, коробки передач, раздаточной коробки, карданных передач, мостов, колесных редукторов, узлов привода насоса водомета, узлов привода лебедки. Главный фрикцион - сухой, 2-дисковый, с трением стали по фрикционному материалу, с гидравлическим приводом управления. Коробка передач - механическая, пятиступенчатая, с гидравлическим приводом управления. 2 передние (по ходу машины) опоры силового агрегата в корпусе машины расположены с обеих сторон картера сцепления. 2 задние (по ходу машины) опоры силового агрегата расположены с обеих сторон блока двигателя. Поддерживающая опора силового агрегата расположена под передней частью картера коробки передач.

Указанные выше силовые блоки имеют значительный размер по высоте, так как в их состав входят V-образные двигатели, имеющие большой размер по высоте, и большое расстояние от привалочной плоскости двигателя до выходных валов механизма передач и поворота из-за установки главных фрикционов, связанных с выходным фланцем двигателя.

Кроме того, функциональные особенности механизмов передач и поворота силовых блоков гусеничных машин ограничен, что затрудняет их применение на современных колесных машинах, например, на колесном бронетранспортере, на колесной боевой машине пехоты и т.д. массой до 20 т.

Из указанных выше известных силовых блоков транспортных машин наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является силовой блок боевой машины десанта БМД-1, которое можно рассматривать в качестве прототипа.

Целью предлагаемого изобретения является снижение габарита силового блока по высоте, уменьшение расстояния от привалочной плоскости двигателя до оси выходных валов механизма передач и поворота и расширение функциональных возможностей механизма передач и поворота для использования силового блока как для гусеничной машины, так и для колесной машины с управляемыми колесами.

Новизной предлагаемого изобретения является то, что в силовом блоке для транспортной машины:

установлен низкооборотный оппозитный шестицилиндровый дизельный двигатель с турбокомпрессором, без маховика, с пружинно-фрикционным гасителем крутильных колебаний и с возможностью полного отбора мощности с носка двигателя, имеющий длину L=990 мм, ширину В=1400 мм и высоту 740 мм и механизм передач и поворота, содержащий: связанный через зубчатую передачу с двигателем высокооборотный трехколесный комплексный блокируемый гидротрансформатор с коэффициентом трансформации к=2,1, двухвальную 4-скоростную механическую коробку передач, оси горизонтальных валов которой расположены в вертикальной плоскости на расстоянии 280...300 мм от привалочной плоскости двигателя, с включаемым тормозом-синхронизатором и зубчатыми муфтами коническим реверсом на входе и отбором мощности от промежуточного вала коробки передач с двух сторон, например, на водометные движители, вентиляторы систем охлаждения и т.д., с фрикционными гидроподжимными муфтами включения передач и с дополнительной включаемой зубчатой муфтой, замедленной передачей, выполненной с помощью планетарного ряда, соединенного с ведомыми частями фрикционной муфты II передачи, и связанную грузовым валом с эпициклическими шестернями суммирующих планетарных рядов, а также механизм поворота со связанной с двигателем гидрообъемной передачей, соединенной через дифференциальную цилиндрическую зубчатую связь с солнечными шестернями суммирующих планетарных рядов, имеющий фрикционную муфту для включения или отключения гидрообъемной передачи от дифференциальной связи между бортами, при этом гидротрансформатор с продольной осью вращения колес и гидрообъемная передача расположены в задней части блока, ось грузового вала коробки перемены передач находится ниже оси коленчатого вала двигателя на расстоянии 80...90 мм, механизм передач и поворота имеет одинаковый с двигателем размер по высоте, а длина силового блока составляет L_бл=1550 мм;

причем при установке его на гусеничную машину на нем имеется и устройство, обеспечивающее постоянное включение гидроприводом фрикционной муфты гидрообъемной передачи при прямолинейном движении и повороте машины с помощью гидрообъемной передачи и выключение этой муфты при повороте с малым радиусом в тяжелых условиях движения с помощью остановочных тормозов машины, связанных с выходными валами механизма передач и поворота, а при установке его на колесную машину с поворотными колесами на нем имеется устройство, обеспечивающее постоянное выключение гидроприводом фрикционной муфты гидрообъемной передачи при прямолинейном движении и включение ее только при повороте машины с малым радиусом R≤R_min по повороту колес.

На фиг.1, фиг.2 показан силовой блок для транспортной машины массой до 20 т, например для гусеничной боевой машины десанта, гусеничной авиадесантируемой самоходной артиллерийской установки и других машин на их базе, а также для колесной машины с поворотными колесами, например для колесной боевой машины пехоты, колесного бронетранспортера и многих других машин на их базе.

На фиг.1:

L_дв - длина двигателя,

L_мпп - длина механизма передач и поворота,

L_бл - длина силового блока,

Н_бл - высота силового блока,

А - межцентровое расстояние коробки передач,

A₁ - расстояние от привалочной плоскости двигателя до оси ведущих колес машины,

А₂ - расстояние между коленчатым валом двигателя и ведущим колесом машины,

А₃ - высота двигателя и механизма передач и поворота от коленчатого вала двигателя.

На фиг.2:

ГТР - гидротрансформатор 19,

ГОП - гидрообъемная передача механизма поворота 17,

МН - 2^х секционный маслозакачивающий насос 25 системы гидроуправления с приводом от двигателя и выходного вала механизма передач и поворота (ведущих колес машины) через муфты свободного хода.

Силовой блок состоит из продольно устанавливаемого двигателя мощностью 400...450 л.с. и сблоченного с ним центрального механизма передач и поворота 3 в магниевом картере 5 с поперечными выходными валами 23, 12 и закрепляется в машине на опоре двигателя и боковых бугелях механизма передач и поворота.

В силовом блоке установлен низкооборотный оппозитный шестицилиндровый дизельный двигатель с турбокомпрессором 2, без маховика, с пружинно-фрикционным гасителем крутильных колебаний 9 и с возможностью полного отбора мощности с носка двигателя, имеющий длину L=990 мм, ширину В=1400 мм и высоту 740 мм.

Механизм передач и поворота содержит связанный через зубчатую передачу с двигателем высокооборотный трехколесный комплексный блокируемый гидротрансформатор 19 с коэффициентом трансформации К=2,1, двухвальную 4-скоростную механическую коробку передач, оси горизонтальных валов 4, 8 которой расположены в вертикальной плоскости на расстоянии 280...300 мм от привалочной плоскости двигателя. Коробка передач имеет включаемый тормозом-синхронизатором 11 и зубчатыми муфтами конический реверс 7 на входе, отбор мощности 10, 26 от реверсивного промежуточного вала 8 коробки передач с двух сторон, например, на водометные движители, вентиляторы системы охлаждения и т.д. В коробке передач имеются фрикционные гидроподжимные муфты 6 включения передач, дополнительная включаемая зубчатой муфтой 13 технологическая замедленная передача для длительного движения на суше и на слабых грунтах, например, равная 4...4,5 км/ч при максимальных оборотах двигателя и заблокированном гидротрансформаторе, выполненная с помощью планетарного ряда, соединенного с ведомыми частями фрикционной муфты II передачи. Грузовым валом 4 коробка передач связана с эпициклическими шестернями суммирующих планетарных рядов 14, 22.

Механизм поворота со связанной с двигателем 1 гидрообъемной передачей 17 соединен через дифференциальную цилиндрическую зубчатую связь 15 с солнечными шестернями суммирующих планетарных рядов 14, 22, имеет фрикционную муфту 18 для включения или отключения гидрообъемной передачи 17 от дифференциальной связи 15 между бортами.

Гидротрансформатор 19 с продольной осью вращения колес и гидрообъемная передача 17 расположены в задней части силового блока, ось грузового вала 4 коробки перемены передач находится ниже оси коленчатого вала двигателя 1 на расстоянии 80...90 мм.

Коробка перемены передач выполнена с согласующими редукторами 24 на входе в гидротрансформатор и 20 на выходе из гидротрансформатора с соосными входным 16 и выходным 21 валами гидротрансформатора, расположенными с одной стороны гидротрансформатора 19. Переключение передач осуществляется фрикционными муфтами 6 с дисками и гидравлическим приводом управления.

Редукторы 20, 24 дают возможность устанавливать в картере 5 гидротрансформатор с активным диаметром Д_акт=340...380 мм.

Механизм передач и поворота 3, а также двигатель 1 связываются соответствующими приводами с органами управления.

Механизм передач и поворота имеет одинаковый с двигателем размер по высоте, а длина силового блока составляет L_бл=1550 мм.

При установке силового блока на гусеничную машину на нем имеется устройство, обеспечивающее постоянное включение гидроприводом фрикционной муфты 18 гидрообъемной передачи 17 при прямолинейном движении и повороте машины с помощью гидрообъемной передачи 17 в легких условиях с большими радиусами поворота. При выключении указанной фрикционной муфты 18 осуществляется поворот с малым радиусом в тяжелых условиях с помощью остановочных тормозов, связанных с выходными валами 12, 23 механизма передач и поворота 3. Муфта 18 используется также для отключения гидропередачи 17 при натяжении гусениц, при управлении машиной с помощью остановочных тормозов, при буксировке машины.

При установке силового блока на колесную машину с поворотными колесами на нем имеется устройство, обеспечивающее постоянное выключение гидроприводом фрикционной муфты 18 гидрообъемной передачи 17 при прямолинейном движении и включении ее только при повороте машины с малым размером R≤R_min по повороту колес.

На фиг.3 показан распределитель управления муфтой 18 ГОП для гусеничной машины.

На фиг.4 показан распределитель управления муфтой 18 ГОП для колесной машины.

P_ГУ - давление в системе гидроуправления

Р_{см двс} - давление в системе смазки две

Р_возд - давление в системе питания воздухом

27 - пружина

28 - золотник

29 - толкатель

30 - гидроцилиндр

31 - поршень

При работающем двигателе гусеничной машины давлением смазки двигателя Р_{см двс}=3 кг/см² поршень 31 в цилиндре 30 через толкатель 29 воздействует на золотник 28, преодолевая сопротивление пружины 27. Золотник 28 при перемещении позволяет маслу под рабочим давлением Р_гу попасть в бустер фрикциона гидрообъемной передачи и включить фрикцион. Подключенный ГОП работает при прямолинейном движении машины (орган управления насосом ГОП находится в исходном нулевом положении) или при повороте (орган управления насосом ГОП находится в промежуточном положении от 0 до max).

Для отключения ГОП при натяжении гусениц, при буксировке машины, при повороте машины с помощью остановочных тормозов к цилиндру 30 подводится воздух с давлением Р_возд=70 кг/см² из системы питания воздухом, которое через поршень 31 преодолевает давление Р_смдвс. Под действием пружины 27 золотник 28 возвращается в первоначальное положение и масло не подводится в бустер фрикциона 18. Гидропередача отключается от дифференциальной связи между бортами.

При работающем двигателе колесной машины давлением системы гидроуправления Р_гу золотник 28 находится в первоначальном положении и масло из гидросистемы не поступает в бустер фрикциона ГОП. При прямолинейном движении и повороте машины с помощью колес гидрообъемная передача отключена от дифференциальной связи между бортами. Для поворота колесной машины с малым радиусом R≤Rmin по повороту колес давлением Р_возд=70 кг/см² поршень 31 в цилиндре 30 через толкатель 29 воздействует на золотник 28, преодолевая сопротивление пружины 27. Золотник 28 при перемещении позволяет маслу под рабочим давлением Р_гу попасть в бустер фрикциона гидрообъемной передачи и включить фрикцион. Подключенный ГОП работает при этом в повороте колесной машины по танковому.

Предлагаемый компактный и надежный силовой блок с оппозитным двигателем и механизмом передач и поворота с гидротрансформатором и гидрообъемной передачей имеет уменьшенный габарит по высоте, уменьшенное расстояние от привалочной плоскости двигателя до оси выходных валов механизма передач и поворота, независимый от включения передачи реверсивный отбор мощности и расширенные функциональные возможности для использования его как для гусеничной машины, так и для колесной машины с управляемыми колесами.

1. Силовой блок для транспортной машины, состоящий из продольно устанавливаемого двигателя и сблоченного с ним центрального механизма передач и поворота с поперечными выходными валами, закрепляемый в машине на опоре двигателя и боковых бугелях механизма передач и поворота, отличающийся тем, что в нем установлен низкооборотный оппозитный шестицилиндровый дизельный двигатель с турбокомпрессором, без маховика, с пружинно-фрикционным гасителем крутильных колебаний и с возможностью полного отбора мощности с носка двигателя, имеющий длину L=990 мм, ширину В=1400 мм и высоту 740 мм и механизм передач и поворота, содержащий связанный через зубчатую передачу с двигателем высокооборотный трехколесный комплексный блокируемый гидротрансформатор с коэффициентом трансформации К=2,1, двухвальную четырехскоростную механическую коробку перемены передач, оси горизонтальных валов которой расположены в вертикальной плоскости на расстоянии 280-300 мм от привалочной плоскости двигателя, с включаемым тормозом-синхронизатором и зубчатыми муфтами коническим реверсом на входе и отбором мощности от промежуточного вала коробки перемены передач с двух сторон, например, на водометные движители и вентиляторы системы охлаждения, с фрикционными гидроподжимными муфтами включения передач и с дополнительной включаемой зубчатой муфтой замедленной передачей, выполненной с помощью планетарного ряда, соединенного с ведомыми частями фрикционной муфты II передачи, и связанную грузовым валом с эпициклическими шестернями суммирующих планетарных рядов, а также механизм поворота со связанной с двигателем гидрообъемной передачей, соединенной через дифференциальную цилиндрическую зубчатую связь с солнечными шестернями суммирующих планетарных рядов, имеющий фрикционную муфту для включения и отключения гидрообъемной передачи от дифференциальной связи между бортами, при этом гидротрансформатор с продольной осью вращения колес и гидрообъемная передача расположены в задней части блока, ось грузового вала коробки перемены передач находится ниже оси коленчатого вала двигателя на расстоянии 80-90 мм, механизм передач и поворота имеет одинаковый с двигателем размер по высоте, а длина силового блока составляет L_бл=1550 мм, причем при установке его на гусеничную машину на нем имеется устройство, обеспечивающее постоянное включение гидроприводом фрикционной муфты гидрообъемной передачи при прямолинейном движении и повороте машины с помощью гидрообъемной передачи и выключение этой муфты при повороте с малым радиусом в тяжелых условиях движения с помощью остановочных тормозов машины, связанных с выходными валами механизма передач и поворота.

2. Силовой блок для транспортной машины, состоящий из продольно устанавливаемого двигателя и сблоченного с ним центрального механизма передач и поворота с поперечными выходными валами, закрепляемый в машине на опоре двигателя и боковых бугелях механизма передач и поворота, отличающийся тем, что в нем установлен низкооборотный оппозитный шестицилиндровый дизельный двигатель с турбокомпрессором, без маховика, с пружинно-фрикционным гасителем крутильных колебаний и с возможностью полного отбора мощности с носка двигателя, имеющий длину L=990 мм, ширину В=1400 мм и высоту 740 мм, и механизм передач и поворота, содержащий связанный через зубчатую передачу с двигателем высокооборотный трехколесный комплексный блокируемый гидротрансформатор с коэффициентом трансформации К=2,1, двухвальную четырехскоростную механическую коробку перемены передач, оси горизонтальных валов которой расположены в вертикальной плоскости на расстоянии 280-300 мм от привалочной плоскости двигателя, с включаемым тормозом-синхронизатором и зубчатыми муфтами коническим реверсом на входе и отбором мощности от промежуточного вала коробки перемены передач с двух сторон, например, на водометные движители и вентиляторы системы охлаждения, с фрикционными гидроподжимными муфтами включения передач и с дополнительной включаемой зубчатой муфтой замедленной передачей, выполненной с помощью планетарного ряда, соединенного с ведомыми частями фрикционной муфты II передачи, и связанную грузовым валом с эпициклическими шестернями суммирующих планетарных рядов, а также механизм поворота со связанной с двигателем гидрообъемной передачей, соединенной через дифференциальную цилиндрическую зубчатую связь с солнечными шестернями суммирующих планетарных рядов, имеющий фрикционную муфту для включения и отключения гидрообъемной передачи от дифференциальной связи между бортами, при этом гидротрансформатор с продольной осью вращения колес и гидрообъемная передача расположены в задней части блока, ось грузового вала коробки перемены передач находится ниже оси коленчатого вала двигателя на расстояние 80-90 мм, механизм передач и поворота имеет одинаковый с двигателем размер по высоте, а длина силового блока составляет L_бл=1550 мм, причем при установке его на колесную машину с поворотными колесами на нем имеется устройство, обеспечивающее постоянное выключение гидроприводом фрикционной муфты гидрообъемной передачи при прямолинейном движении и включение ее только при повороте машины с малым радиусом R≤R_min по повороту колес.