трансмиссии гусеничных машин можно на примере гусеничного трактора или танка

трансмиссии гусеничных машин можно на примере гусеничного трактора или танка

 

Трансми́ссия (силовая передача) — в машиностроении совокупность агрегатов и механизмов, соединяющих двигатель (мотор) с ведущими колёсами транспортного средства (автомобиля) или рабочим органом станка, а также системы, обеспечивающие работу трансмиссии. В общем случае трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к колёсам (рабочему органу), изменения тяговых усилий, скоростей и направления движения. Трансмиссия входит в состав силового агрегата.

Трансмиссии гусеничных машин

-намного более сложны трансмиссии колесных в результате наличия в них механизмов поворота. Поскольку гусеничные трактора возвращают за счет создания разницы моментов, которые ведут, на левой и правой гусеницах, механизмы поворота выполняют эту функцию. На отечественных тракторах используются механизмы поворота двух типов: планетарный (ДТ-75В, Т-4А, ДЭТ — 250 и др.) и с муфтами поворота (Т-74, Т-130и др.).

Особенное место в конструкции занимает трансмиссия трактора Т-150. В нем поток мощности, которая идет от двигателя к коробке передач, распределяется через два вторичных валы, две центральных и бортовых передач поступает к движителю. В этом случае роль муфт поворота исполняют фрикционы коробки передач, которые расположены на повторных валах.

 

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ ТРАНСПОРТНОЙ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ

Современные транспортные гусеничные машины обладают высокими максимальными и средними скоростями движения. Рост скоростей движения требует от водителя повышенного внимания для обеспечения безопасности, что при обычном управлении приводит к быстрой утомляемости водителя и как результат к снижению средней скорости и увеличению времени стоянок для отдыха. Кроме того, ошибочные действия водителя при управлении трансмиссией приводят к увеличению расхода топлива и как следствие к сокращению запаса хода.
Система автоматического управления трансмиссией позволяет существенно облегчить управление транспортной машиной, т. к. сокращается число ручных операций. Кроме того, система автоматического управления трансмиссией позволяет обеспечить высокие динамические характеристики при минимально возможных расходах топлива.

Наиболее распространены системы автоматического управления гидромеханическими трансмиссиями (ГМТ), однако в сложившейся экономической ситуации высокая стоимость самой ГМТ и системы управления сдерживают их массовое применение на транспортных гусеничных машинах. Большинство машин укомплектованы механическими трансмиссиями, поэтому при модернизации существующих машин целесообразней разрабатывать систему автоматического управления механической трансмиссией, при этом необходимо обеспечить возможность применения отдельных блоков или системы в целом при минимуме переделок для обеспечения управления другими типами трансмиссий, в частности ГМТ.
В конце 70-х начале 80-х проводились испытания системы автоматического управления механической трансмиссии гусеничной машины. Эта система прошла успешные испытания на машинах с двигателями различной мощности в различных климатических и дорожных условиях. На основании данных ходовых испытаний был сделан вывод о том, что система автоматического управления увеличивает запас хода колонны машин на 15-20 %. Динамические и топливно-экономические показатели машины не зависят от квалификации водителя [1].
Результаты и выводы, полученные исследователями при создании описанной системы автоматического управления, приняты за основу данной работы.
Система автоматического управления механической трансмиссией должна обеспечивать плавное трогание машины с места и плавное переключение передач.
В ГМТ плавное трогание с места обеспечивается гидротрансформатором. В механической трансмиссии функции гидротрансформатора выполняет главный фрикцион (ГФ). Для обеспечения плавного трогания с места и плавного переключения передач система автоматического управления должна при включении ГФ обеспечить изменение по определенному закону момента трения. В большинстве случаев при автоматическом управлении используется закон изменения момента трения по частоте вращения коленчатого вала двигателя. С целью определения возможности создания системы автоматического управления механической трансмиссией транспортной гусеничной машины в Курганском Государственном Университете был выполнен ряд работ по исследованию работы ГФ с автоматическим приводом управления [2].

Рис.1. Графики процесса включения ГФ при автоматическом управлении

Для предотвращения выхода из строя ГФ при длительном буксовании из-за низкой квалификации водителя и при переключении передач предусматривается возможность мгновенного включения.
Система автоматического управления кроме управления работой ГФ должна определять момент включения той или иной передачи в зависимости от параметров описывающих состояние, как машины, так и ее основных систем (двигателя). В большинстве случаев для определения момента переключения используют значения следующих параметров: Z-положение педали подачи топлива, V-скорость движения машины. Однако данные параметры не дают полной информации о состоянии машины и двигателя. Законы переключения передач, построенные на основе этих параметров, могут вызывать цикличность переключения передач.
Для транспортной гусеничной машины необходима система, переключение передач в которой осуществляется не только на основе выше указанных параметров, но и при использовании данных, характеризующих режим работы двигателя: положение рейки топливного насоса (hр), частота вращения коленчатого вала двигателя (nд). При этом система автоматического управления должна при переключении передач независимо от водителя изменять режим работы двигателя для обеспечения синхронизации ведущих и ведомых звеньев трансмиссии и предотвращения аварийных режимов работы. Алгоритм выбора момента переключения передач основан на следующих теоретических предпосылках. Для дизельного двигателя можно выделить два характерных режима работы: режим максимальных тяговых усилий и умеренных расходов топлива и режим максимальных мощностей и повышенных расходов топлива [3]. Чем ниже квалификация водителя, тем больше времени дизель работает на режиме повышенных мощностей и расходов топлива. Водитель более высокой квалификации стремится работать в середине диапазона nМ-nN, т. е. стремится обеспечить режим близкий к режиму максимальных тяговых усилий и умеренных расходов топлива, при этом средняя скорость практически та же, что и в первом случае. Таким образом, система автоматического управления должна удерживать двигатель в зоне умеренных расходов топлива, обеспечивая при этом заданную скорость движения.

 

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТРАКТОРОВ

На гусеничных промышленных тракторах применяют кинематические схемы моторно-трансмиссионных установок (МТУ) двух типов. По первой традиционной схеме мощность на ведущие колеса трактора разделяют после коробки передач, что предопределяет наличие одной центральной (конической) передачи. По этой схеме МТУ трактора имеет коробку передач, ведущий вал которой соединен с муфтой сцепления, а выходной — с малой конической шестерней, которая передает мощность через центральную передачу заднему мосту, содержащему механизмы поворота и остановочные тормоза. Такая МТУ трактора относительно проста, обладает хорошими компоновочными возможностями, 1а также достаточно высоким КПД механической части и приемлемыми показателями металлоемкости.

По кинематической схеме второго типа мощность разделяют до коробки передач или в ней, что предопределяет наличие двух центральных передач. К достоинствам подобной схемы можно отнести возможность использования узлов и деталей, включая конические шестерни, меньшего размера вследствие меньшей их нагруженное при разделении мощности по бортам, уменьшение размеров механизмов поворота при расположении их на относительно малонагруженном участке силовой передачи (до центральной передачи), а также возможность обеспечения унификации узлов тракторов различных тяговых классов

По кинематической схеме первого типа выполнено подавляющее большинство современных тракторов. Внутри указанного типа возможны разнообразные кинематические схемы коробок передач, механизмов поворота, конечных передач, а также различные их сочетания.

Традиционные схемы имеют преимущественно трансмиссии гусеничных тракторов общего назначения Т-130, тракторов D5, D6, D7G, а также D65, D85, D155, D355. Например, в кинематическую схему трактора D7 с гидромеханической трансмиссией включены двухпоточная передача с дифференциалом на выходе и суммированием мощности на водиле планетарного ряда, планетарная коробка передач, центральная передача, механизм поворота, состоящий из бортового фрикционного механизма и тормозов, и двухступенчатая конечная передача с неподвижными осями валов.

 

 

Коробка передач обеспечивает три передачи переднего (в числителе) и заднего (в знаменателе) ходов при включении дисковых тормозов

При использовании механической трансмиссии на указанный трактор вместо блока гидротрансформатора и планетарного редуктора устанавливают муфту сцепления, а вместо планетарной коробки передач (КП) — КП с неподвижными осями валов и переключением передач зубчатыми муфтами при остановке трактора, которая обеспечивает пять передач переднего хода и четыре передачи заднего хода.

По кинематической схеме первого типа выполнены также трансмиссии тракторов 31 и 41В фирмы «Фиат-Аллис» с двигателем мощностью соответственно 317 и 386 кВт. Трансмиссия этих тракторов имеет модулирующую муфту сцепления, установленную между двигателем и гидротрансформатором, КП с неподвижными осями валов, обеспечивающую по три передачи переднего и заднего, ходов, и быстродействующий реверсивный механизм, бортовой фрикционный механизм и двухступенчатую комбинированную конечную передачу, первая ступень которой имеет валы с неподвижными осями, а вторая — планетарный механизм.

Трансмиссии промышленных тракторов могут иметь такие сочетания, как муфта сцепления — КПбез переключения на ходу, гидротрансформатор или блок двухпоточной передачи — КП с переключением на ходу, а также муфта сцепления — КП с переключением на ходу. В трансмиссиях тракторов 8-С, 10-С, 14-С используют дисковую гидроуправляемую муфту, включаемую автоматически при переключении передач или принудительно по желанию водителя, четырехступенчатую КП с быстродействующим гидроуправляемым реверсивным механизмом. Такая коробка передач обеспечивает два диапазона скоростей. Для каждого диапазона скоростей передачи переключаются на ходу, а при переходе с одного диапазона на другой — при остановке с помощью зубчатой муфты. В результате применения муфты сцепления, наряду с индивидуальными фрикционными муфтами в КП, можно при отсутствии гидротрансформатора уменьшить потери на буксование индивидуальных фрикционных механизмов, выполнив их более компактными, менее требовательными к охлаждению и смазке.

Для трансмиссии всех кинематических схем используют механизм поворота, в который включены бортовые фрикционные механизмы и тормоза. В кинематических схемах первого типа такой механизм поворота широко применяют для тракторов всех классов ввиду его значительной простоты, надежности и достаточной эффективности. В них используют также планетарные механизмы поворота (ПМП) как одноступенчатые, так и двухступенчатые.

Одноступенчатый ПМП используют в отечественном тракторе Т-180, а аналогичный по схеме двухступенчатый ПМП — в отечественном дизель-электрическом тракторе ДЭТ-250М.

По кинематической схеме второго типа выполняют тракторы легких классов с мощностью двигателя до 100 кВт или тяжелые тракторы с мощностью двигателя свыше 250 кВт. Особенностью схем второго типа является невозможность четкого разграничения коробок передач и механизмов поворота и выполнение одним агрегатом совмещенных функций. Примером кинематической схемы второго типа является отечественный трактор Т-330 с мощностью двигателя 250 кВт.

В тракторе Т-800 с мощностью двигателя 590 кВт использована центральная коробка передач с быстродействующим реверсивным механизмом и двухступенчатые бортовые КП, которые в сочетании с тормозами обеспечивают поворот трактора.

На тракторе D455 с мощностью двигателя 440 кВт использована МТУ, состоящая из одного двигателя, двух гидротрансформаторов, двух четырехступенчатых планетарных коробок передач с быстродействующим реверсивным механизмом, с двумя остановочными тормозами, двумя коническими передачами и блокировочным устройством между левой и правой большими коническими шестернями. Единственным достоинством этой схемы следует считать почти полную унификацию бортовых трансмиссий с трансмиссией трактора D355 меньшей мощности. Для более мощного трактора (Ne = = 736 кВт) использована кинематическая схема первого типа с одной центральной передачей.

На тракторах легких и средних классов применяют МТУ по кинематической схеме второго типа, например, трактора фирмы «Massy Ferguson» («Месси Фергюсон», США). Общим для трансмиссий указанных тракторов являлась возможность раздельного реверсирования левой и правой гусениц и поворота трактора радиусом, равным половине колеи. Передачи при этом переключаются в центральной части коробки передач одновременно для двух гусениц.

Для тракторов с мощностью двигателя до 40 кВт фирма «J. I. Case» («Кейс», США) использует иную схему.

В схеме МТУ этих тракторов применен на входе в КП двухступенчатый редуктор, в котором с помощью зубчатой муфты включается прямая и низшая передачи, реверсивный механизм, действующий на оба промежуточных вала КП, и двухступенчатые бортовые КП с переключением передач на ходу трактора.

Для тракторов с мощностью двигателя от 50 до 100 кВт применяют трансмиссию, в которой фрикционные механизмы, осуществляющие реверсирование, перенесены на промежуточные валы с соответствующим увеличением общего их количества на два. Такая схема позволяет обеспечить как раздельное реверсирование, так и включение различных передач на каждой гусенице.

Для тракторов легких и средних тяговых классов наиболее целесообразны кинематические схемы первого типа, обеспечивающие наименьшую металлоемкость, минимальное число зубчатых колес и элементов управления. Для мощных тракторов при выборе типа схемы следует учитывать возможность их унификации с тракторами более низких тяговых классов.

Схемы конечных передач практически полностью зависят от массы трактора. На самых легких тракторах (2—8 т) используют одноступенчатые редукторы. При компоновке тракторов необходимо ось ведущего колеса расположить ниже оси вала большой конической шестерни, редукторы выполнить несоосными с парой шестерен, имеющей неподвижные оси валов. С увеличением массы трактора увеличивается общее передаточное число трансмиссии, которое реализуется в конечной передаче. В связи с этим на тракторах с массой свыше 10 т используют двухступенчатые редукторы, на более легких — с двумя ступенями с неподвижными осями валов, на более тяжелых — первая ступень с неподвижными осями валов и вторая — планетарная. На тракторах, у которых ось качания тележки совпадает с осью ведущих колес, привод последних осуществляется от эпициклической шестерни планетарной передачи, а на тракторах с разделенными осями или упругой бестележечной подвеской — с водила планетарного ряда, что позволяет обеспечить высокую технологичность и долговечность второй ступени.

По мере увеличения массы трактора (свыше 60 т) требуемое передаточное число уже невозможно обеспечить и при комбинированной двухступенчатой конечной передаче. Кроме того, при традиционной компоновке трактора необходимо входной и выходной валы конечной передачи располагать на значительном расстоянии. Так, при традиционной компоновке трактора D550 использована трехступенчатая конечная передача: две ступени — с неподвижными осями валов (первая и вторая) и одна — планетарная (третья).

При применении на тракторах D8L, D9L и D10 ведущих колес малого диаметра, центр вращения которых поднят практически до горизонтальной плоскости валов большой конической шестерни и механизмов поворота, появилась возможность не устанавливать цилиндрическую пару шестерен для увеличения расстояния между входным и выходным валом конечной передачи и уменьшить также передаточное число трансмиссии. В результате такой компоновки была создана кинематическая схема ГМТ с соосной двухступенчатой планетарной конечной передачей, обеспечивающей и приводом ведущего колеса с водила планетарного ряда.

Кинематические схемы трансмиссий гусеничных тракторов-погрузчиков практически не отличаются от схем тракторов общего назначения. На колесных тракторах-погрузчиках и бульдозерах используют те же гидротрансформаторы и коробки передач, и вместо механизмов поворота — центральные передачи, межколесный и межосевой дифференциалы и колесные редукторы. На колесных тракторах применяют также комбинированные КП с планетарными элементами и валами, имеющими неподвижные оси. Благодаря использованию ступенчатой коробки передач с неподвижными осями валов, можно обеспечить расстояние между выходным валом и входным без установки дополнительной раздаточной коробки.

Примером является КП колесного трактора-погрузчика 580 фирмы «Интернейшнл Харвестер» с двигателем мощностью 895 кВт

+ ТАМ ЕЩЕ ЧТО ТО ЕСТЬ ПО ТРАНСМИССИИ:о

http://bibliotekar.ru/spravochnik-171-traktor/19.htm

 

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТРАНСМИССИИ ДЛЯ СОВРЕМЕННЫХ БОЕВЫХ МАШИН

Новые требования к передаче мощности и появление в настоя­щее время быстродействующих мощных полупроводниковых приборов обеспечили конкурентоспособность электрических трансмиссий для боевых машин по сравнению с механическими, а во многих отноше­ниях даже имеют превосходство над ними. Эти достижения позво­лили решить проблему, связанную с внедрением электрических пе­редач в боевых машинах, так как эти приборы значительно повы­сили эффективность и надежность узлов конструкции, не обходных для Функционирования электрических приводов.

 

Так как электрическая энергия распределяется с помощью гибких кабелей, генераторы, контроллеры и тяговые электродви­гатели могут размещаться вне зависимости друг от друга. Вытекающая из этого свобода компоновки обеспечивает возможность решения многих противоречивых требований в конструкции боевой ма­шины.

 

Более того, принятие концепций электрических приводов зависит от уровня появляющихся технологий. В боевой машине буду­щего топливные элементы будут превращать топливо непосредствен­но в электрическую энергию, удваивая экономию топлива. Полу проводниковая технология уменьшит габариты и повысит эффективность электрического привода. Мощность для вооружения направленной энергии, электромагнитных пушек и электромагнитной брони будет подаваться тем же источником энергии, который приводит в дейст­вие гусеницы.

 

Батареи с высокой плотностью энергии будут накапливать энергию, вырабатываемую во время снижения скорости и маневров при спусках, для использования ее во время разгона, преодоления подъема, высокоманевренных действий и скрытных действий. Между тем система распределения электрической энергии будет постоянно регистрировать команды членов экипажа и незамедли­тельно распределять вырабатываемую и накопленную энергию туда, где она может использоваться лучше всего.

 

Датчики на гусенице будут оптимизировать подвижность в ус­ловиях труднопроходимой местности, и обеспечивать управляемые ускорение при разгоне, замедление при торможении и повороты. Раздельные пульты управления машиной позволят' членам экипажа, размещенным в башне, управлять машиной в условиях ограниченной видимости; будет вмонтирован командный интерфейс дистанцион­ного управления.

 

Ясно, что электрические приводы будут доминировать в облас­тях приведения боевой машины в движение и распределения энергии. Так в настоящее время началось состязание за передачу в произ­водство первой боевой гусеничной машины с электроприводом и высокими характеристиками. Концепция "полностью электрического танка", показанная на рисунке ниже, основана на имеющейся в настоящее время технологии, включая электрические двигатели.

 

концепция полностью электрического танка

 

Особенностями этой концепции полностью электрического танка, основанной на современной технологии, являются элект­рические приводы гусеницы и накопление импульсной энергии для электромагнитных орудий и брони:

 

1 - башня с электроприводом; 2 - двига­тели электрических приводов; 3 - схема формирования и мпульсов и аккумуляторная батарея; 4 - двигатель/генератор мощ­ностью 1500 л.с.; 5 - электромагнитная броня; 6 - электромагнитная пушка

 

Развитие технологии

 

Преимущества движения с помощью электродвигателя известны разработчикам трамваев с начала века. Этот вид движения был принят для таких транспортных средств, так как электрическая энергия может эффективно распределяться по подвесным проводам или по третьим (контактным) рельсам. Однако не легко было использовать системы электродвигателей нас высокоманевренных гусеничных боевых машинах, хотя они использовались на некоторых ранних танках.

 

В случаях применения в средствах низкой маневренности, таких как трамваи, железнодорожные локомотивы и средства минирования, где полная эффективность и отношения габаритов и массы менее важны, скорость и крутящий момент электродвигателя и могут контролироваться относительно легко с помощью простых систем регулирования. Использование же систем регулирования, основанных на обычных технических решениях, в гусеничных маши­нах привело к созданию систем движения, которые не могли состя­заться с механическими системами по общим характеристикам и эф­фективности.

 

В прошлом электронные приборы не могли легко регулировать быстроменяющееся потребление мощности на ведущих колесах. Вот почему электронные регуляторы мощности переменного тока прошло­го состояли из больших рядов тиристоров со сложной схемой переключения. В установках, разрабатываемых ранее для исследова­тельских целей с электрическими приводами, большое количество функциональных узлов и выделение тепла приводили к частым отказам электроприводов. Это негативный опыт привел к заключе­нию, что электрические приводы еще не готовы к конкуренции с их более надежными эффективными механическими передачами.

 

В последние пять лет разработка новых систем управления скоростью и крутящим моментом двигателя, а также повышение характеристик мощных полупроводниковых приборов значительно изменили ситуацию. Системы регулирования электродвигателей переменного тока, разработанные специально для использования в боевых машинах и имеющие повышенную работоспособность, в настоящее время достаточно малы и эффективны, по массе и габаритам близки к механическим приводам. А новые микропроцессорные Системы управления придает электрической трансмиссии гибкость и ряд других преимуществ.

 

Ранний вариант системы электрической трансмиссии был создан, чтобы доказать, что боевые машины с электрическими трансмиссиями могут быть более маневренными, более надежными и эффективными, чем гусеничные машины с механическими трансмиссиями. Отдельные электродвигатели приводят в действие каждое ведущее колесо; генератор переменного тока с приводом от двигателя размещен за панелями с правого борта машины. Хотя с виду система проста, потребовались годы для разработки, чтобы довести электрическую трансмиссию до уровня требуемых характеристик и надежности.

 

Гибкость конструкции

 

В механических трансмиссиях необходимость точной центровки агрегатов с жесткой связью приводных валов накладывает ограничения при компоновке. Более того, жесткая связь агрегатов приводит к большим объемам моторно-трансмиссионной установки.

 

В электрической трансмиссии соединение агрегатов посредством гибких кабелей обеспечивает разработчикам значительно боль­шее количество вариантов для размещения основных элементов трансмиссии. Это, возможно, единственный способ обеспечить машине с высокой мощностью силовой установки живучесть, низкий профиль и более прочную броню. На рисунке ниже сравниваются основные элементы силовой установки, которые могут быть соединены гибкими кабелями в электрических приводах с их механическими эквивалентами с жестким соединением приводных валов.

 

Механические трансмиссии имеют точную центровку соединений. Их устранение в электрических приводах обеспечивает конструкции большую гибкость

 

Механические трансмиссии имеют точную центровку соединений. Их устранение в электрических приводах обеспечивает конструкции большую гибкость:

 

I - механические приводы: 1 - двигатель; 2 - трансмиссия; 3 - гидротрансформатор; 4 - многоступенчатая зубчатая передача/ фрикционы; 5 - рычаги управления; 6 - гидростатические дифференциалы механизма поворота; 7 - тормоза; 8 - органы управления движением; 9 -универсальный шарнир; 10 - бор­товая понижающая передача; 11 - левая гусеница; 12 - правая гусеница;

 

II - электрические приводы: 1-двигатель; 2 - генератор; 3 - электрическая силовая шина; 4 - контроллер системы; 5 - органы управления движением; 6 - мощностомерный мост; 7 - электродвигатель; 8 - бортовая понижающая передача; 9 - левая гусеница; 10 - правая гусеница; а - механическое соединение; б - элект­рическое соединение

 

Электрическая трансмиссия обеспечивает унификацию шасси для все возрастающего разнообразия боевых машин. Для всех компоновок в данной категории по, массе приводной двигатель, электронная аппаратура, генераторы и органы управления могут быть идентичными. Для других категорий по массе уровни мощности могут легко регулироваться путем изменения габаритов электродвигателя и количества модулей котроллера мощности.

 

Унифицированное шасси с электрическими приводам может быть приспособлено к переменам по массе и дифференту, являющимся результатом изменений полезной нагрузки или модуля боевой задачи, путем перекомпоновки основных элементов. Многочисленные компоновки двигателя/генератора (которые практически возможны за счет легкости, с которой могут комбинироваться многочисленные источники электрической энергии) превышают гибкость и живучесть конструкции, обеспечивая больший полезный объем.

 

Реальными стали также компоновка машин о задним приводом/задним входом. Для БМП будущего с высокой живучестью будут необходимы приводы гусениц с задним расположением ведущих колес, чтобы обеспечить установку усиленной лобовой брони. Фирма FMC использовала электродвигатель высокой удельной мощности и гибкость размещения элементов, свойственную конструкциям электрических приводов, для разработки концепций ма­шины с задним приводом и с входом для личного состава с кормы. На рисунке ниже показана одна из возможных компоновок для БМП буду­щего.

 

Концепция БМП с усиленной лобовой броней, с входом для личного состава с кормы и с задними ведущие колесами

 

Концепция БМП с усиленной лобовой броней, с входом для личного состава с кормы и с задними ведущие колесами:

 

1 - двигатель/генератор переменного тока; 2 - лобовая броня; 3 - электродвигатель/ бортовая передача

 

Пульты управления движением удобны для выполнения боевых задач, требующих точного маневрирования, или управления в условиях ограниченной видимости. Они могут быть сравнительно легко обеспечены в системах электрических приводов путем электрического соединения пульта управления с блоком данных/управления машины. показана колонка управления водителя, установленная для оценки в испытательную установку с электрической трансмиссией фирмы FMC. Колонка управления ^обеспечивает полное управление разгоном, поворотом и торможением.

 

Характеристики

 

Основной причиной, превосходящих характеристик электрической трансмиссии является эффект "бесступенчатой передачи". Нет никакого выключения сцепления или переключения передач, просто ровная непрерывная подача мощности к гусеницам.

 

Во время испытаний испытательная установка с электрической трансмиссией легко превзошла по разгону и маневренности БТР М-113АЗ с механическими приводами, хотя обе машины были приведены в соответствие друг другу по мощности, максимальной скорости и массе. На рисунке ниже показано, почему это произошло. Мощность, реализуемая для подвижности в системах электрических приводов, значительно выше в диапазоне скоростей 0-20 миль/ч, где разгон и подвижность в действительности имеют значение.

 

 

Сравнение мощности при полной нагрузке, получаемой от гидродинамической и электрической трансмиссий

 

Сравнение мощности при полной нагрузке, получаемой от гидродинамической и электрической трансмиссий, показывает, что у электрической трансмиссии получена большая реализация мощности:

 

1 - реализуемая мощность (%); 2 - скорость машины (миль/ч); 3 – отдаваемая мощность двигателя; 4 - реализуемая мощность на ведущем колесе (ограниченная скольжением гусеницы); 5 - дополнительная мощность для большей подвижности; 6 - элек­трический привод; 7 – механический привод

 

Так как двигатель не имеет жесткой связи с ведущими колесами, частота вращения его вала не зависит от скорости машины. Таким образом, система имеет полный контроль над режимом рабо­ты двигателя. В нее также подается информация о потребной мощности для электродвигателя. Это означает, что двигатель работает с заданным уровнем мощности. Система же управления обеспечивает работу двигателя в зоне топографической характеристики с наименьшим расходом топлива.

 

В электрических трансмиссиях вспомогательное оборудова­ние приводится в действие от электродвигателей, что исключает наличие механических связей с двигателем внутреннего сгорания. Устранение этих механических связей повышает простоту и надежность. Более того, мощность, подаваемая к электродвигателям вспомогательных приводов, всегда находится под полным контролем системы. Например, при высоких окружающих температурах вентиляторы в боевых машинах обычно потребляют 15 процентов полной мощности двигателя. Системы управления электрическими трансмиссиями могут легко модулировать мощность двигателя вентиляторов до минимальной требуемой, снижая расход топлива и шум и сохраняя больше мощности, реализуемой для подвижности.

 

Оценки эффективности элементов и систем силовых установок показывают, что эффективность механических и электрических в узком смысле сравнима. Однако в обычно используемых механических трансмиссиях тяговая мощность ограничивается эксплуатационным числом оборотов двигателя, которое значительно ниже около точек переключения передач.

 

В рабочих условиях машины с электрическими, и механическими трансмиссиями должны иметь подобную эффективность силовых установок, во время длительных маршей по дорогам, где скорости машин становятся умеренными, а преобразователь крутящего момента большую часть времени находится в стабилизированном виде. Однако системы с электрическими приводами будут более эффективными в условиях, где требуются маневренность и высокие тяговые усилия, таких как холмистая местность и грязь. Дальнейшее совершенствование электрических трансмиссий будет иметь направление обеспечения работы двигателя с наименьшим расходом топлива и рациональным регулированием потребляемой мощности вспомогательными приводами.

 

Другим преимуществом электрической трансмиссии является ее способность накапливать и снова использовать мощность, создаваемую во время торможения. Эта особенность особенно пригодна для таких машин, как полностью электрический танк, который имеет на борту накопители энергии.

 

Полный контроль над крутящим моментом и скоростью каждого гусеничного электродвигателя означает, что быстрота поворота также будет высокой на всех скоростях. В гусеничной машине с электрической трансмиссией электродвигатель отстающего борта замедляет гусеницу, образуя электрическую мощность, которая используется электродвигателем забегающего борта. Рекуперация мощности от гусеницы отстающего борта непрерывно меняется и, в отличие от рекуперации мощности, получаемой у гусеничных машин с механической трансмиссией, является независимой от скорости машины. В боевых машинах с электрическими трансмис­сиями любое частное положение органа управления поворотом на постоянный радиус обеспечивается при всех скоростях ма­шины, сообщая водителю ощущения, подобные ощущениям при управ­лении автомобилем при движении как вперед, так и назад. Этого нельзя достичь в гусеничных машинах с механическими трансмис­сиями.

 

Другие особенности

 

Электрические трансмиссии будут включать в программное обеспечение управления силовой установкой алгоритмы предупреж­дения юза и буксирования гусениц для улучшения характеристик разгона, торможения и поворота в условиях скользкой местности.

 

Энергия, накапливаемая в конденсаторах или батареях, бу­дет обеспечивать возможность совершать движение на определен­ное расстояние, если двигатель вышел из строя, и бесшумное действие, когда требуется скрытность. В большинстве случаев не будет требоваться никакого отдельного вспомогательного блока питания.

 

Мощностью вспомогательного оборудования будут управлять, чтобы направлять всю имеющуюся энергию на короткие периоды времени к электродвигателя, обеспечивая, новые уровни под­вижности на поле боя.

 

Машины будут иметь выбор эксплуатационных режимов. Командир машины сможет выбрать оптимизированные топливную экономичность, подвижность, бросок до укрытия, устойчивость корпуса, ходовые качества, тепловую сигнатуру или другие качества. Может использоваться все, что может измеряться, чтобы помочь работе системе управления.

 

Будут постоянно осуществляться электрические и тепловые измерения, которые обеспечат работу трансмиссии в пределах допустимых параметров. Диагностические и прогностические алгоритмы обеспечат уменьшение вероятности многих режимов отказов и будут обеспечивать техническое обслуживание и ремонт многих элементов электрических трансмиссии в полевых условиях.

 

В качестве вариантов будут использоваться модули для управления движением, так как нет механических рычажных систем управления. Замена модуля для управления движением обеспечит возможность полностью дистанционного управления с одного или более удаленных мест.

 

Бортовая электросистема может действовать как генераторная станция постоянной частоты для подачи больших количеств электрической энергии для РЛС. Электроэнергия с многих машин могла бы даже соединяться для подачи чрезвычайно высоких мощностей для оружия направленного действия будущего.

 

Безопасность

 

"Когда идет дождь, мы все попадаем на электрический стул?" - такова была общая первоначальная реакция при обсуждении электрических трансмиссий. Однако электросистемы боевых машин во многих отношениях менее опасны, чем домашняя и промышленная системы электроснабжения.

 

Причина заключается в том, что заземление используется в качестве общей точки соединения для распределения электрической энергии в домашних и промышленных системах.

 

Так как стоячая вода почти всегда замыкается на землю путем контакта либо с заземленными вертикальными устройствами, либо непосредственно с землей, она обеспечивает эффективный электрический контур в случае случайного контакта с "высокоактивным" проводником в