ВОДЯНОЙ НАСОС СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ТАНКА

Полезная модель относится к области транспортного двигателестроения, а именно к системам охлаждения. Реализация устройства позволит автоматически поддерживать рациональный температурный режим системы охлаждения.
Известна система охлаждения двигателя танка Т-72 (Дизель В-84М (В-84, В-84-1 Техническое описание. М., Воениздат, 1991, 128 с.), содержащая водяной насос, наружные водяные трубопроводы и внутренние полости рубашек цилиндров и головок блоков, водяной радиатор, термометр и паровоздушный клапан.
Привод, осуществляющий передачу крутящего момента на водяной насос, выполнен механическим от механизма передач дизеля с постоянным передаточным числом, то есть имеющим линейную зависимость от частоты вращения коленчатого вала. Такое техническое решение не позволяет гибко регулировать температуру охлаждающей жидкости и поддерживать тепловой баланс двигателя оптимальным при изменении режима работы и параметров окружающей среды, а также обеспечить выключение водяного насоса, когда в его работе нет необходимости (прогрев двигателя, длительная работа на режиме холостого хода в условиях сурового климата и пр.).
2
2
вх
вх
2
вх
1
Известно, что для обеспечения теплового баланса двигателя система охлаждения должна обеспечивать постоянство температуры T путем изменения количества теплоты Q, отдаваемой в окружающую среду. В общем случае Q=GG(T-T), где G - расход ОЖ в единицу времени; T - температура воды на выходе из головки двигателя; T - температура жидкости на входе в двигатель. Формула показывает, что количество теплоты Q может быть изменено путем воздействия либо на расход охлаждающей жидкости G, либо на температуру T в соответствии с изменением количества теплоты Q. То есть для поддержания требуемого теплового состояния двигателя во всем диапазоне возможного изменения эксплуатационных режимов и температуры окружающей среды требуется обеспечение регулирования теплорассеивающей способности радиатора путем изменения расхода охлаждающего воздуха либо расхода охлаждающей жидкости.
Из уровня техники известны отключаемые насосы системы охлаждения поршневого двигателя [Салахов P.P. Теплообмен в зарубашечном пространстве авиационного поршневого двигателя и разработка адаптивной системы охлаждения с целью улучшения его характеристик на режиме прогрева. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Казань, 2015, с. 29-33]. Чаще всего в таких насосах используется электромагнитная муфта. Водяные насосы с электромагнитной муфтой подразделяется на два типа:
с планетарной передачей, которая может уменьшить скорость вращения водяного насоса по сравнению со шкивом;
типа вкл./выкл. - можно полностью остановить вращение рабочего колеса.
Вместе с тем планетарные передачи отличаются сложностью, низкой надежностью и высокой стоимостью, а электромагнитные муфты имеют ряд недостатков, в числе которых низкий КПД при малых скоростях, малый передаваемый момент, низкая надежность при резком изменении нагрузки.
Из изученных аналогов в качестве прототипа принят водяной насос дизеля В-84 танка Т-72 (Дизель В-84М (В-84, В-84-1. Техническое описание. М., Воениздат, 1991, 128 с.), содержащий корпус с раструбом, распорную втулку с маслосгонной резьбой, стопорное кольцо, шайбы, крыльчатку с валиком крыльчатки, подшипник, маслоотражатель.
Недостатком этой конструкции является ее низкая эффективность, обусловленная отсутствием возможности гибко регулировать температуру охлаждающей жидкости и поддерживать ее в районе требуемых значений при изменении режима работы двигателя и параметров окружающей среды, а также обеспечить выключение водяного насоса, когда в его работе нет необходимости (прогрев двигателя, длительная работа на режиме холостого хода в условиях сурового климата и пр.).
Техническим результатом заявляемого предложения является автоматическое поддержание рационального температурного режима системы охлаждения.
Технический результат достигается тем, что внутренняя полость крыльчатки выполнена герметичной и заполнена магнитореологической жидкостью, внутри нее размещают жестко закрепленные на валу лопатки с отверстиями, а также электромагнитную катушку, выполненную с возможностью управления с помощью блока управления.
Предложение поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема водяного насоса системы охлаждения силовой установки танка.
Предлагаемый водяной насос системы охлаждения силовой установки танка содержит корпус 1 с раструбом; крыльчатку 2 с валом крыльчатки 3, установленным на подшипниках 4 и 5; внутреннюю полость 6 крыльчатки 2, выполненную герметичной и заполненную магнитореологической жидкостью. В полости 6 размещают лопатки 7 с отверстиями, приваренные к валу 3, и электромагнитную катушку 8, выполненную с возможностью управления электронным блоком управления 9.
Предлагаемый водяной насос системы охлаждения силовой установки танка работает следующим образом.
При работе двигателя крутящий момент с коленчатого вала через нижнюю передачу механизма передач передается на вал 3 водяного насоса. В случае прогрева двигателя или при длительной работе танка на месте, особенно в условиях экстремально низких температур окружающей среды, когда значения температуры охлаждающей жидкости в рубашках охлаждения дизеля находятся ниже минимально допустимых (для танковых двигателей типа В-2 минимально допустимая температура охлаждающей жидкости составляет 65°С), вал 3 с лопатками 7 находится в режиме скольжения, вращение крыльчатки 2 прекращается. Прекращение вращения крыльчатки 2 достигается тем, что блок управления 9 уменьшает либо полностью выключает магнитное поле, создаваемое электромагнитной катушкой 8, расположенной в полости 6. Отсутствие либо уменьшение магнитного поля приводит к тому, что вязкость магнитореологической жидкости, заполняющей полость 6 крыльчатки 2, минимальна. Малая вязкость магнитореологической жидкости способствует ее свободному перетеканию через отверстия в лопатках 7, обусловливая, таким образом, проскальзывание лопаток 7 внутри герметичного пространства полости 6. Крутящий момент на крыльчатку 2 не передается либо передается ограниченно, следовательно, прекращается циркуляция охлаждающей жидкости через радиаторы системы охлаждения, что предопределяет ускоренный прогрев двигателя.
Когда температура охлаждающей жидкости дизеля превысит минимально допустимые значения, с электронного блока управления 9 поступает сигнал на электромагнитную катушку 8, создавая в ней магнитное поле. Под воздействием магнитного поля вязкость магнитореологической жидкости, заполняющей полость 6, увеличивается. Повышенная вязкость магнитореологической жидкости препятствует ее свободному перетеканию через отверстия в лопатках 7. Силы трения между магнитореологической жидкостью, лопатками 7 и внутренней поверхностью полости 6 возрастают, обусловливая передачу требуемого крутящего момента на крыльчатку 2. Таким образом, частота вращения крыльчатки 2 и, следовательно, расход охлаждающей жидкости, циркулирующий через систему охлаждения двигателя, регулируется за счет изменения вязкости магнитореологической жидкости.
По сравнению с прототипом предлагаемый водяной насос системы охлаждения силовой установки танка позволяет обеспечить автоматическое поддержание рационального температурного режима системы охлаждения.