СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ С ИНЕРЦИОННЫМ НАКОПИТЕЛЕМ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области транспортного двигателестроения, а именно к системам охлаждения.
Известна вентиляторная система жидкостного охлаждения силовой установки танка Т-72 (Объект 172М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Книга вторая. М., Воениздат, 1975, 584 с.), содержащая дизель с рубашками охлаждения цилиндров двигателя, механический водяной насос, радиаторы, вентилятор, повышающий редуктор, редуктор привода вентилятора, фрикцион вентилятора и датчик температуры.
Недостатками этой конструкции является:
значительные затраты мощности основного двигателя на функционирование вентилятора системы охлаждения (до 20% и более в зависимости от режима работы двигателя и используемой передачи в редукторе привода вентилятора);
не возможность обеспечения оптимального теплового режим работы двигателя, что обусловлено конструкцией привода вентилятора, представляющего собой двухскоростной механический редуктор.
Известна система охлаждения танка (Патент RU 2199017 F01P 7/04, F01P 5/04. Опубл. 20.02.2003). Недостатком этой конструкции является:
сложность устройства, отсутствие возможности выключения вентилятора, когда в его работе нет необходимости.
наличие общего масляного контура привода вентилятора и гидрообъемной передачи. Такое решение может привести к тому, что при нарушении герметичности контура выйдут из строя обе системы. Из этого следует вывод о негативном влиянии такой конструкции на надежность и боевую готовность машины.
Из уровня техники известна система охлаждения танка (Патент RU 185652 F41H 7/12, F01P 11/18. Опубл. 13.12.18) содержащая дизель с рубашками охлаждения цилиндров, радиатор системы охлаждения, турбопривод состоящий из турбины и электрической фрикционной муфты, вентилятор, электрический жидкостной насос, электронный блок управления, регулировочную заслонку, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик расхода охлаждающей жидкости.
Недостатком данной системы является следующее:
недостаточная эффективность при работе двигателя на режиме холостого хода. Это обусловлено тем, что при переходе танкового дизеля, к примеру семейства, В-2, с режима максимальной мощности на режим холостого хода резко снижается массовый расход воздуха через двигатель. Вследствие этого, энергии выпускных газов будет недостаточно для обеспечения требуемой мощности для вращения турбопривода вентилятора системы охлаждения, что с большой вероятностью приведет к перегреву двигателя. Из этого следует вывод о негативном влиянии такой конструкции привода вентилятора системы охлаждения на надежность силовой установки танка, а также на живучесть его экипажа;
снижение мощности двигателя вследствие гидравлических потерь, создаваемых турбоприводом вентилятора системы охлаждения.
Решение одной из представленных выше проблем приведено в патенте - «Система охлаждения танка с комбинированным приводом вентилятора» (Патент RU 195107 F01P 7/08, F01P 5/04. Опубл. 15.01.2020), содержащим двигатель с рубашками охлаждения цилиндров, радиатор системы охлаждения, турбопривод состоящий из турбины и электрической фрикционной муфты, турбину Пельтона с редукционным клапаном вентилятор, электрический жидкостной насос, электронный блок управления, регулировочную заслонку изменения расхода выпускных газов, регулировочную заслонку масленой магистрали системы смазки, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик расхода охлаждающей жидкости, датчик массового расхода воздуха.
Недостатком такого решения является снижение мощности двигателя вследствие гидравлических потерь в выпускной системе, создаваемых турбиной турбопривода вентилятора системы охлаждения.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленной системе охлаждения танка является система охлаждения танка (Патент RU. 175715 F01P 5/04, F01P 7/08. Опубл. 15.12.17), содержащая радиатор системы охлаждения, электронный блок управления, дизель с рубашками охлаждения цилиндров, датчик температуры охлаждающей жидкости, редуктор привода вентилятора, магнитореологическую муфту, вентилятор.
В качестве недостатка прототипа следует отметить значительные затраты мощности основного двигателя на функционирование вентилятора СО (до 20% от максимальной мощности двигателя в зависимости от включенной передачи в редукторе привода вентилятора СО).
Техническим результатом заявленной системы охлаждения гусеничной машины с инерционным накопителем энергии является уменьшение затрат мощности двигателя на привод вентилятора СО.
Технический результат достигается за счет установки инерционного накопителя энергии, через обгонную муфту связанного с мультипликатором, крутящий момент на который передается от трансмиссии гусеничной машины через электромагнитную муфту. Причем привод вентилятора выполнен в виде мультипликатора с изменяемым передаточным числом, состоящий из кинематически связанных между собой трех пар шестерен и двух электрических муфт, выходной шестерней входящий в зацепление с шестерней привода вентилятора, переход между передачами которого осуществляется с помощью электромагнитных муфт, выполненных возможностью управления электронным блоком управления.
Предложение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема системы охлаждения гусеничной машины с инерционным накопителем энергии. На фиг. 2 - принципиальная схема мультипликатора с изменяемым передаточным числом.
Заявленная система охлаждения гусеничной машины с инерционным накопителем энергии, содержит двигатель 1 с рубашками охлаждения цилиндров (на рисунке не показаны), радиатор системы охлаждения 2, также выполненные в едином корпусе: мультипликатор 3 с изменяемым передаточным числом состоящий из электромагнитных муфт 5 и 6, трех пар зубчатых колес с шестернями 17, 18 - второй ступени, шестернями 15, 16 - первой ступени, шестернями 19, 20 - третей ступени, причем шестерня 20 (выходная шестерня) входит в зацепление с шестерней привода вентилятора 21, вентилятор 8 системы охлаждения (СО) имеющий кинематическую связь как с мультипликатором 3 так и с коленчатым валом двигателя 1, инерционный накопитель 9 энергии через обгонную муфту 10 связанный с мультипликатором 11 момент на который передается от трансмиссии гусеничной машины через электромагнитную муфту 12, электронный блок управления 13 и датчик температуры охлаждающей жидкости 14.
Заявленная система охлаждения гусеничной машины с инерционным накопителем энергии работает следующим образом.
Поддержание оптимального теплового состояния двигателя осуществляется за счет регулирования расхода охлаждающего воздуха через радиатор 2 СО. Сигнал на исполнительные устройства, а именно на электромагнитные муфты 5, 6, 7, 12 поступает с электронного блока управления 8, в зависимости от данных с датчика температуры охлаждающей жидкости 14.
Работа вентилятора 8 СО может быть обеспечена как за счет крутящего момента, отбираемого от инерционного накопителя 9 так и за счет крутящего момента, отбираемого от коленчатого вала двигателя 1.
При передаче крутящего момента с инерционного накопителя 9 на вентилятор 8 СО электромагнитную муфту 4, обеспечивающую кинематическую связь коленчатого вала двигателя 1 с вентилятором 8 СО, размыкают. В свою очередь, при разряженном инерционном накопителе 9 работа вентилятора 8 СО производится за счет крутящего момента, отбираемого с коленчатого вала двигателя 1. Для этого электромагнитную муфту 4 обеспечивающую кинематическую связь коленчатого вала двигателя 1 с вентилятором 8 СО включают, а электромагнитные муфты 5 и 6 размыкают (выключают).
Известно, что движение транспортных средств происходит циклами «разгон-движение накатом-торможение». При торможении кинетическая энергия транспортного средства будет полностью потеряна, то есть в виде тепловой энергии с тормозных устройств будет рассеивается в окружающую среду. Таким образом становится очевидным, что использование рекуперации кинетической энергии позволит значительно повысить КПД транспортного средства. Под рекуперацией энергии понимается преобразование и накопление энергии аккумулирующим устройством в процессе торможения. В качестве накопителя энергии предлагается использовать инерционный накопитель (маховик) (Гулиа Н.В. Накопители энергии. - М.: Наука, 1980. - 150 с.). Накопленную в инерционном накопителе 9 энергию используют для уменьшения затрат мощности двигателя 1 на функционирование вентилятора 8 СО следующим образом. На режимах торможения транспортного средства или принудительного холостого хода от трансмиссии через электромагнитную муфту 12 крутящий момент передается на мультипликатор 11 предназначенный для преобразования и передачи крутящего момента и повышения угловой скорости выходного вала, и далее через обгонную муфту 10 на инерционный накопитель 9.
В зависимости от показаний с датчика температуры охлаждающей жидкости 14 скорость вращения вентилятора 8 может быть организована на одной из двух возможных передач мультипликатора 3. Переключение передач производится совместным включением одной из двух электромагнитных муфт (5, 6) и размыканием другой, по сигналу, поступающему с электронного блока управления 3.
При необходимости высокой частоты вращения вентилятора 8 СО и интенсивного охлаждения двигателя, работа мультипликатора 3 осуществляется на второй передаче. При работе на второй передаче электромагнитная муфта 6 разомкнута, а электромагнитная муфта 5 включена. В этом случае вращение от инерционного накопителя 9 через электромагнитную муфту 7 передается на пару шестерен первой ступени 15 и 16, долее передается на пару шестерен 17, 18 второй ступени, от нее через включенную электомагнитную муфту 5 на пару шестерен 19, 20 третей ступени и далее от выходной шестерни 20 на шестерню привода вентилятора 21 (см. фиг. 2). Три указанные ступени обеспечивают мультипликатору наименьшее передаточное число, т.е. наибольшую частоту вращения выходной шестерни 20 входящей в зацепление с шестерней привода вентилятора 21.
Работа на первой передаче мультипликатора 3, когда не требуется интенсивного охлаждения двигателя, осуществляется при включенной электромагнитной муфте 6 и разомкнутой электромагнитной муфте 5. В этом случае вращение от инерционного накопителя 9 через электромагнитную муфту 7 передается на пару шестерен 15, 16 первой ступени и включенную электромагнитную муфту 6 передается на пару шестерен 20 и 19 третьей ступени и далее от выходной шестерни 20 на шестерню привода вентилятора 21 (см. фиг. 2). При работе на первой передаче задействовано две ступени мультипликатора (первая и третья) передаточное число которых будет в несколько раз больше общего передаточного числа мультипликатора 3.
В случае отсутствия необходимости в работе вентилятора 8 СО (при прогреве двигателя в условиях отрицательных температур окружающей среды или необходимости ускоренного прогрева двигателя) в электронном блоке управления 13 формируется сигнал на отключение вентилятора 8, при этом электромагнитные муфты 6 и 5 размыкаются, обеспечивая разрыв передачи крутящего момента от инерционного накопителя 9.
По сравнению с прототипом предлагаемая система охлаждения позволяет снизить затраты мощности двигателя на ее функционирование.