坦克装甲车辆传动装置.docx
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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。
taihy
2005-11-1822:
01
法国ENC-200传动装置
国别
法国
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），偶合器工况点为i=0.89，偶合器工况最大转速比为0.95。
发动机转速范围为1900～2400r/min。
变矩器的闭锁点选在速比i=0.742处，此时涡轮转速为1988r/min。
变矩器的闭锁是由电路控制闭锁电控阀进行的，逻辑电路保证在正常工作情况下，一、二、三档时不闭锁，为液力传动工况；四档和五档时闭锁，为机械传动工况。
在三档利用发动机制动车辆时变矩器闭锁。
换档时变矩器自动解锁；换档过程完成后可自动闭锁。
变矩器工作油液需循环冷却，流量为200L/min，当出口油温超过135℃时发出报警信号。
3.正倒车机构
正倒车机构包括3个锥齿轮和正、倒档离合器。
3个锥齿轮均有42个齿，功率从一端输入，两端输出，由正倒档离合器控制功率输出方向。
正倒档离合器的结构与二、三档的换档离合器相同。
4.变速机构
系固定轴阶梯齿轮装置，采用电液式操纵的片式离合器或同步器机构进行换档，其中一档为同步器式，二、三档换档为双离合器式，四档和五档为单离合器式。
该变速机构有5个前进档和5个倒档。
5.转向装置
系液压式，由变排量液压泵和定排量液压马达传递部分的或全部的转向功率。
转向时各档均有1个最小规定转向半径（当液压泵排量最大时），可实现从每档最小规定转向半径至无穷大转向半径（即直线行驶）的无级变化。
通过三、四档离合器同时充油，刹住主轴，达到转向轼率仅由转向装置传递，此时输出轴转速仅受转向装置转速控制，其两侧转速相同，方向相反，车辆进行原位转向。
变排量泵仅单向旋转，最大排量为186cm3/r，最高转速为2500r/min，斜盘角度为±17°，最大压力为47000kpa。
定排量马达可双向旋转，排量为137cm3/r，工作压力为43500kPa，输出功率为400kW。
6.汇流差速机构
系双联外啮合式单差速机构，两侧各1个。
直线行驶时该差速机构相当于1组定轴齿轮传动装置；转向时为行星差速机构，减速比较小，行星轮轴承负荷较小。
7.操纵装置
变速和转向均采用电液式操纵装置。
前进、倒退、一档采用同步器换档，二～四档采用离合器，由电液系统控制操纵。
二～四档换档不需要切断动力。
挂一档较困难，需要5S时间，换其他档仅需要1S。
正倒档换向离合器，二、三档换档离合器为双离合器式，四档和五档采用单离合器。
双离合器的工作原理及换档过程是：
离合器采用双缸结构，油缸中隔板与轴固定在一起，两活塞连成一体，呈油缸外壳状。
每个油缸分内外两油室，内外油室以节流孔连通，中间隔板上有数个通孔，隔板两侧有弹性膜片控制孔的堵与通。
两个膜片被多个小轴联在一起，膜片和隔板之间装有分离弹簧，而且膜片间的距离比隔板最度稍大。
当两离合器分离时两油缸相通，油压降至润滑压力。
当右油缸与主油路接通时，由于节流孔作用使内油室快速充油，活塞迅速右移，达到右离合器快速消除间隙。
与此同时，膜片向左移，左油缸膜片将通孔堵住。
由于两缸外油室节流孔作用，使排油、充油速度放慢，加之活塞右移，造成压差，压差会冲开膜片，使右油缸外油室充油，直至两缸压力平衡时膜片又重新贴住隔板，堵住通孔，通过补油缩短右油缸充油时间，右离合器间隙消除后，右油缸外油室开始升压。
选择合适的节流孔，使升压过程缓慢，以满足离合器摩滑要求，传换档过程平稳。
反之，左缸充油，左侧离合器结合。
单离合器工作原理与双离合器相同。
一档采用同步器换档，由电液操纵系统促动。
电液式操纵系统配有各种保险装置和报警装置，可保证不挂双档、不跳档；起动发动机时转向机构归零位，实现安全起步；升档或降档必须满足一定的换档条件，只有一档同步器齿套脱开后才能挂其他档；仪表盘上有油压、油温及过滤器堵塞等报警灯。
性能数据
传动装置名称ENC-200ENC-250传动装置
传动型式液力机械液力机械
尺寸
长961mm961mm
宽1475mm1475mm
高740mm740mm
重量（不带润滑油）1600kg1600kg
配用发动机
型号VSX
功率范围450～550kW550～662kW
转速范围2200～2500r/min2200～2500r/min
适用车辆最大重量40t45t
离合元件型式变矩器变矩器
排档数目
前进档54
倒档54
变速操纵方式电液式电液式
变速传动比/最大车速
前进档一档4.04/9.41km/h2.83/
二档2.33/16.2km/h1.49/
三档1.49/25.2km/h0.93/
四档0.93/40.7km/h0.62/
五档0.62/61km/h
倒档一档4.04/9.41km/h2.83/
二档2.33/16.2km/h1.49
三档1.49/25.2km/h0.93/
四档0.93/40.7km/h0.62/
五档0.62/61km/h
转向机构型式液压式
转向操纵方式手动伺服控制
转向半径
最小转向半径原位原位
最小规定转向半径
前进档/倒档一档3m/3m
二档5.15m/5.15m
三档8m/8m
四档13m/13m
五档19.4m/19.4m
taihy
2005-11-1822:
02
法国ESM500传动装置
国别
法国
名称
ESM500传动装置
ESM500Transmission
研制单位
索马·米内维亚公司
SomaMinervia,Fr
现状
研制
概述
该传动装置是法国瓦勒奥公司下属索马·米内维亚公司为法国AMX勒克尔主战坦克研制的，计划从1991年起生产。
该传动装置可传道882～1103kW（1200～1500马力）功率，适合50～60吨级车辆使用，最大特点是结构紧凑、重量轻，长1.03m、宽1.562m、高0.67m、不含制动器重1900kg，比豹2坦克使用的HSWL354/3传动装置（长1.04m、宽1.72m、高0.78m、重2100kg）更紧凑、更轻。
法国正在以V8X1500发动机和ESM500传动装置为基础，设计一种新型整体式推进系统，该系统的体积将比AMX勒克莱尔坦克的推进系统减小30%。
结构特点
该传动装置由变矩器、行星变速机构、液压转向装置、液力制动器、风扇驱动装置和油水热交换器等部件组成。
行星变速机构有2个行星排，可提供5个前进档和1个倒档。
液压转向装置可为车辆提供无级变化的转向半径和原位转向能力，转向半径不受发动机转速及液力变矩器工况影响。
它包括变排量柱塞泵和定排量马达。
液压泵由液力变矩器涡轮驱动，排量为285cm3，输入功率为735kW。
液力制动器可以为以35～70km/h行驶的坦克提供有效的制动力矩，使减速度达到5m/s2。
停车制动器的制动力矩为30000N·m制动器用空气冷却，使用寿命长。
风扇驱动装置带有单片式离合器，离合器为纸基或碳基结构，直径146mm，可以打滑，以调节风扇转速。
油水热交换器的液流速度为600L/min。
性能数据
传动装置名称ESM500
传动型式液力传动
尺寸
长1030mm
宽1562mm
高670mm
重量（不带润滑油）1900kg
配用发动机型号V8X1500
功率1103kW（1500马力）
转速2600r/min
适用车辆最大重量60t
离合元件型式变矩器排档数目
前进档4
倒档1
变速操纵方式电液
变速传动比
前进档一档5.36
二档3.40
三档1.88
四档1.19
倒档一档6.42\二档（未使用）2.26
转向机构型式液压
最小转向半径原位
制动系统
制动型式液力制动+摩擦制动
最大制动力矩30000N·m（停车）
操作电压24V
taihy
2005-11-1822:
05
法国雷诺液力传动装置
国别
法国
名称
雷诺液力传动装置
RenaultTransfluideTransmission
研制单位
雷诺车辆工业公司设备分部
RenaultVehiculesIndustrielsDivisionEquipments,FR
现状
生产
装备情况
法国VAB（4×4和6×6）装甲人员输送车、VBC（6×6）装甲车
概述
该传动装置是雷诺公司为法国VAB装甲人员输送车和VBC装甲车专门设计的一种液力传动装置，可与147～221kW（200～300马力）发动机匹配使用，由液力变矩器和5个前进档、1个倒档的变速箱组成。
变矩器变矩系数为1.85～2.4。
变速操纵由气动装置完成。
该公司还备有1个闭锁装置可供选择。
性能数据
传动装置名称雷诺液力传动装置
传动型式液力传动
尺寸
长870mm
宽500mm
高520mm
变矩器最大输入扭矩785N·m
变矩器最大输入转速3000r/min
taihy
2005-11-1822:
05
联邦德国HSWL123传动装置
国别
联邦德国
名称
HSWL123传动装置
HSWL123Transmission
研制单位
伦克齿轮制造股份有限公司
ZahnraederfabrikRenkAG,DE
现状
按需要生产
装备情况
联邦德国美洲虎（Jaguar）反坦克导弹发射车、JPZ4-5反坦克自行加农炮
概述
该传动装置是伦克公司研制的HSWL系列传动装置中传递功率最小的一种，为液力机械传动，有3个前进档和3个倒档，可进行半自动变速操纵。
该传动装置可以直接与发动机相连，也可以通过连接件与发动机相连，轼率输入轴与输出轴相垂直，为"十字"传动装置。
该传动装置包括液力变矩器、正倒车机构、变速机构、转向装置、汇流行星排和操纵装置。
液力变矩器的变矩系数为3，可自控闭锁，使传动呈现机械工况。
正倒车机构可以改变车辆行驶方向，使前进档与倒档数目相同。
变速机构为行星式，可实现带负荷换档。
转向装置为液压再生式，转向半径可无级调节。
汇流行星排将变速机构传递的功率与转向装置传递的功率汇合，然后通过框架向侧传动装置输出。
换档操纵为电控式，转向操纵为液压式，电路出现故障时可采用机械方式挂前进二档或倒二档，进行应急行驶。
性能数据
传动装
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