CN109296455A - 一种活塞往复坦克发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种活塞往复坦克发动机,由L型两缸垂直平行并联为U型的多排缸串联而成;改变齿轮组曲轴齿轮(2、6)与输出轴齿轮(4)分度圆直径之比,可改变输出轴(3)向外界输出的发动机的标定转速;轴向相邻曲轴段之间和前后齿轮组曲轴齿轮的外侧,分别设置有离合机构(7、8),可根据工况的要求对工作缸采取停缸或联接的工作。于是,不仅具有L型发动机缸体和曲轴结构简单,易于制造、维护、造价低、稳定性能好、热效率高的优点,还具有V型发动机机身短便于布置的优点;尤其是可以直接调节发动机标定转速和缸数动力的大小,省去减速或变速装置,启动方便;当某工作缸发生故障或损坏时,可将其脱开停止运动而发动机仍可继续工作。

Description

一种活塞往复坦克发动机

技术领域

本发明属内燃机领域,具体涉及一种活塞往复坦克发动机。

背景技术

现有坦克动力装置,绝大多数采用V型发动机,其主要原因是增加发动机缸数时,相对于L型发动机而言,机身短、便于布置、亦能满足坦克的动力要求,但造价昂贵、结构复杂、维护和修理困难、稳定性能差;由于只有一个标定转速,难以兼顾坦克在低速和高速工作状态时都能在安全稳定可靠的最大功率下工作,必须设置减速或变速装置,由此,增加了坦克的固定投资和复杂性,同时还占用了坦克内部宝贵的空间和承载力。

尤其在发动机某缸发生故障或遭到损坏,整个发动机就停止工作,导致坦克陷于瘫痪的境地,此外,发动机启动困难,需耗用较大功率的启动装置,也占用了坦克宝贵的空间和固定投资费用。

发明内容

本发明的技术方案是,将我国发明申请:“201711125824.1”公开的“一种U型活塞往复发动机”、“201711335764.6”公开的“一种活塞往复发动机的停缸系统”以及与本申请同时提出的发明申请“活塞往复发动机的标定转速调节系统”的技术特征组合起来,即将上述构成一种坦克发动机组件的技术特征功能组合起来,使之构成一种全面克服现有V型发动机作坦克动力装置不足之处的一种新类型活活塞往复坦克发动机。

一种活塞往复坦克发动机,主要由一种U型发动机的发动缸和动力传动系统、一种停缸系统、一种标定转速调节系统组合而成;

所述发动机的发动缸,由相同L型两缸垂直平行并联为U型的多排双缸串联而成(见图1示出);

发动机动力系统,由左右曲轴(1、5)、输出轴(3)、左右曲轴齿轮(2、6)、输出轴齿轮(4)构成;输出轴设置在左右曲轴中心连线中间的垂线上;其上下的位置,可位于两曲轴中心连线的上面或位于中线连线的下面(如图1中虚线小圆示出),也可位于中心连线上,如图1中输出轴(3)示出。

左右曲轴(1、5)同步运动,其标定转速相同,且为已制定的某一定值的标定转速,等同于现有坦克V型发动机曲轴的标定转速;输出轴(3)的标定转速,为本发明发动机向外界输出的标定转速,此标定转速的数值由设计要求确定。

左右曲轴齿轮相同,该两齿轮圆心距输出轴齿轮圆心的距离相同且为某一定值,此值依曲轴中心至输出轴中心距离得出;两曲轴齿轮同步运动、其方向相反,同为主动齿轮与输出轴齿轮啮合联接形成齿轮组;

齿轮组中,左右曲轴齿轮(2、6)和输出轴齿轮(4)的大小,由设计的输出轴标定转速与所述曲轴齿轮的标定转速之比,结合已知的曲轴齿轮圆心至输出轴齿轮圆心之间的距离作出。

所述停缸系统(如图4示出):由左在曲轴、前后齿轮组、轴向相邻曲轴段离合机构(8)、曲轴齿轮离合机构(7)构成;

左右曲轴(1、5)即动力系统的左右曲轴,依设计要求同步地划为多个曲轴段,轴向相邻曲轴段之间设有相邻曲轴段离合机构(8),可依发动机工况要求对相邻曲轴段进行脱开、或将已脱开的曲轴段联接起来;

前后齿轮组的左右曲轴齿轮外侧,设置曲轴齿轮离合机构(7),可依工况要求将左右曲轴齿轮与输出轴齿轮(4)脱开或联接;

相邻曲轴段离合机构(8)和曲轴齿轮离合机构(7)的结构、技术特征和工作原理、操作方法,详见发明申请“201711335764.6”说明书的记载及其附图的示出。

标定转速调节系统:充分利用停缸系统的工作部件和功能,在停缸系统的基础上,通过以下具体技术手段的改进而成(如图2结合图4示出):

输出轴(3)为一整根结构贯穿发动机各排缸,向外界输出一个低标定转速和一个高标定转速,该低、高两标定转速由设计要求得出;

由上述设计的输出轴低标定转速与所述曲轴标定转速之比作出的齿轮组为低标定转速齿轮组,设置在机体的前面,简称“前齿轮组”;

由上述设计的输出轴(3)的高标定转速与所述曲轴标定转速之比作出的齿轮组,为高标定转速齿轮组,设置在机体的后面,简称“后齿轮组”。

由于上述技术手段建立在停缸系统之上(图2和图5联合示出),停缸系统的工作部件、结构、工作原理、总体布置未变,仍具有停缸系统的停缸功能,标定转速的调节方法如下:

发动机需在低标定转速工作时,启用后齿轮组左右曲轴齿轮(2′、6′)配置的曲轴齿轮离合机构(7),将后齿轮组左右曲轴齿轮(2′、6′)与输出轴后齿轮(4′)脱开,由前齿轮组担任传动工作,输出轴(3)就向外界输出发动机的低标定转速;

发动机需在高标定转速工作时,启用前齿轮组左右曲轴齿轮(2、6)配置的曲轴齿轮离合机构(7),将前齿轮组的左右曲轴齿轮(2、6)与输出轴(4)后齿轮脱开,随即将后齿轮组左右曲轴齿轮(2′、6′)与输出轴后齿轮(4′)联接,由后齿轮组作传动工作,输出轴就向外界输出发动机的高标定转速;

发动机无论向外界输出低标定转速或高标定转速,即无论采用前齿轮组或后齿轮组作传动工作,仍照常采用左右曲轴轴向相邻曲轴段配置的“相邻曲轴段离合机构”(8),根据具体工况要求对轴向相邻曲轴段进行脱开或联接工作,即对左右曲轴分段后的发动缸进行停缸或联接为一体的工作。

低、高标定转速齿轮组的前后位置可以互换。

如上述的一种坦克发动机,将所述曲轴标定转速、输出轴标定转速、发动机工作缸排数根据其他设备的要求重新作出,可设计成用于其他设备的动力装置。

积极效果

由于发动机采用L型发动缸构成,具有L型发动机缸体和曲轴结构简单、易于制造、造价低、热效率高、低速扭距好,便于装配和维修等优点,同时具有V型发动机,体积长度短便于布置的优点。

左右两缸相同,垂直平行对称,两缸活塞、连杆、曲轴、齿轮等运动件质量相同,运动速度相同且运动方向相反,很自然在消除各种不平衡的因素,发动机运转的平稳性能优于各类活塞往复发动机。

通过齿轮组的转化可以很方便地设计出外界要求的合适的标定转速,输出轴可以设计在两曲轴中心连线的上面或下面,方便与坦克结构衔接配合安装,便于坦克整体结构的设计。

相邻曲轴段离合机构和曲轴齿轮离合机构的设置,可依发动机具体工况要求,将部分或个别缸停止运转,而不影响发动机继续工作,或将已停止运转的发动缸联成一体的工作,由此,具有以下的积极效果:

发动机某缸发生故障或受到损坏时,可将其脱开处于静止状态,在其他缸仍在继续工作的情况下进行抢修,然后联结起来继续工作;

发动机启动时,只启动一排缸然后依次带动其它缸启动,克服发动机启动困难和耗用较大功率启动装置的缺陷,减少坦克的固定投资和占用的空间;

坦克在低工况时,停止部分缸工作,消除停止缸的机械摩擦危害;而且还可以有效地节约燃油。

由于上述优点,便于增加缸的排数而增加发动机的储备功率,使之在故障缸停缸后或者特殊情况下具有强劲的动力,保障发动机运转的持续性、稳定性、可靠性和应对特殊情况的能力。如爬坡、越沟以及高速行驶的能力。

由于发动机可输出一个设计要求的低标定转速和一个高标定转速,使坦克无论在低速或高速下工作时,都有一个稳定可靠安全的最大功率,在停缸技术可调节发动机动力的配合下,可省去现有设置的减速或变速装置,进而减少了坦克内部结构的复杂性和固定投资费用,以及占用的空间和承载力。

本发明发动机,将动力输出、停缸、标定转速调节的功能,三位一体地复合为一整体系统;相对于上述的功能和积极效果而言,结构简单,便于布置、易于实现。

根据本发明的结构、技术特征、工作原理,在改变部分工作部件参数后,还可以很方便地设计成其他设备的动力装置。

综上所述,本发明的一种坦克发动机,必将取得显著的经济效果,为我国的坦克动力装置走向世界前列作出贡献而产生良好的社会效益。

附图说明

图1:并联双缸剖面图;

图2:停缸和标定转速调节系统复合示图;

图3:后齿轮组主视图;

图4:背景技术停缸系统示图;

图5:前齿轮组主视图。

具体实施方式

下面结合附图示出,对本发明进一步地说明。

如图1示出:将相同的L型两缸垂直平行并联为一U型双缸,结合图2示出,将多排U型双缸串联起来,构成多排U型双缸组成的发动机。

图1结合图2示出:发动机的动力传动系统,由左、右曲轴(1、5)、输出轴(3)、左、右曲轴齿轮(2、6)、输出轴齿轮(4)构成;输出轴设置在左右曲轴中心连线中间的垂线上,其上下位置,可以在两曲轴中心连线的上面或下面,如图1中虚线小圆示出,也可以作在两曲轴连线上,如图1中实线小圆示出的输出轴(3),本发明中以图1示出输出轴(3) 作在两曲轴中心连线上进行表述和附图示出。

左、右曲轴齿轮(2、6)相同,其圆心距输出轴齿轮(4)圆心的距离相同,且为一定的数值不变,此数值由设计的曲轴与输出轴间距得出(图1、2、3、5均有示出)。左、右两曲轴齿轮(2、6)同步运动,其运动方向相反;同为主动齿轮与输出轴齿轮(4)联接形成齿轮组,如图2、3、4中示出的前齿轮组和后齿轮组。

左右两曲轴(1、5)的标定转速相同,且为已制定的某一定值的标定转速,等同于现有坦克V型发动机曲轴的标定转速;输出轴的标定转速,为本发明发动机向外界输出的标定转速,由设计要求的数值确定。

齿轮组中左右曲轴齿轮(2、6或2′、6′)和输出轴齿轮(4或4′)的大小,由设计的输出轴标定转速与所述曲轴齿轮的标定转速之比,然后结合已知的曲轴齿轮圆心与输出轴齿轮的圆心(即曲轴圆心至输出轴圆心)之间的距离作出。

所述停缸系统:由左右曲轴(1、5)、前后齿轮组、轴向相邻曲轴段离合机构(8)、曲轴齿轮离合机构(7)构成;

左右曲轴依设计要求同步地划为多个曲轴段,轴向相邻曲轴段之间,设有相邻曲轴段离合机构(8),该机构可依发动机工况要求,对相邻曲轴段进行脱开或将已脱开的曲轴段联接起来;即可将相邻曲轴段上发动缸的工作脱开使其停止工作或将其脱开后又联接起来。

前后齿轮组的左右曲轴齿轮外侧,设置曲轴齿轮离合机构(7),可依发动机工况要求将曲轴齿轮与输出轴齿轮进行脱开或啮合联接的工作;

相邻曲轴段离合机构和曲轴齿轮离合机构的结构、技术特征、工作原理、操作方法,详见发明申请“201711335764.6”说明书的记载及其附图4示出。

标定转速调节系统:由上述停缸系统复合以下具体技术手段而成:

输出轴(3)为一整根结构贯穿发动机各排缸,向外界输出一个低标定转速和一个高标定转速,该低、高两标定转速数值由设计要求得出;

由设计的输出轴低标定转速与所述曲轴标定转速之比作出的齿轮组,为低标定转速齿轮组,设置机体的前面,简称“前齿轮组”;

由设计的输出轴高标定转速与所述曲轴标定转速之比作出的齿轮组,为高标定转速齿轮组,设置机体的后面,简称“后齿轮组”;

发动机无论向外界输出低标定转速或高标定转速,即无论采用前齿轮组或后齿轮组作传动工作,仍照常采用所述相邻曲轴段离合机构(7),根据具体工况要求对相邻曲轴段进行脱开或联接工作,即对曲轴分段后的发动缸进行停缸或联接为一体地工作。

上述本发明发动机,可依其他设备要求,对曲轴标定转速、输出轴标定转速、机体工作缸排数、齿轮组中齿轮圆心之间的距离等工作参数重新设计,使之成为其他设备的动力机构。

由于采用了上述技术手段与停缸系统复合且没有影响停缸系统的功能,标定转速的调节方法如下:

发动机需低标定转速工作时,启用后齿轮组左右曲轴齿轮(2′、6′)配置的曲轴齿轮离合机构(7),将后齿轮组的曲轴齿轮(2′、6′)与后输出轴齿轮(4′)脱开,由前齿轮组担任传动工作,输出轴就向外界输出发动机的低标定转速;

发动机需高标定转速工作时,启用前齿轮组左右曲轴齿轮(2、4)配置的曲轴齿轮离合机构(7),将前齿轮组的左右曲轴齿轮(2、6)与前输出轴齿轮(4)脱开,随即将后齿轮组的左右曲轴齿轮(2′、6′)与后输出轴齿轮(4′)联接,由后齿轮组担任传动工作,输出轴(3)就向外界输出发动机的高标定转速;

所述低标定转速齿轮组和高标定转速齿轮组的前后位置可以互换。

发动机启动时可只启动一排缸,然后带动其他缸启动,发动机低工况下工作时,只采用部分缸工作,其余部分缸停缸休息。

某缸发生故障或损坏时,对其采取停缸,使其余缸继续工作。

增设备用缸,在故障缸或损坏缸不能修复,或特殊情况需加大动力时,启动备用缸工作。

当故障或损坏缸为前排缸或为前排相邻缸时,将前齿轮组的曲轴齿轮与前输出轴齿轮脱开,采用后曲轴齿轮工作;反之,则将后齿轮组的曲轴齿轮与后输出轴齿轮脱开,采用前齿轮组工作。

Claims (4)

1.一种活塞往复坦克发动机,其特征在于:主要由一种U型发动机的发动缸及其动力传动系统、一种停缸系统、一种标定转速调节系统组合而成;
所述发动缸,由相同L型两缸垂直平行并联成U型的多排双缸串联而成;
发动机动力系统:由左右曲轴(1、5)、输出轴(3)、左右曲轴齿轮轴(2、6)、输出轴齿轮(4)构成,输出轴(3)设置在左右曲轴中心连线中间的垂线上,可位于两曲轴中心连线的上面或下面,也可位于中心连线上;
左右曲轴(1、5)同步运动,其标定转速相同且同为制定的某一定值,等同于现有坦克V型发动机曲轴的标定转速;输出轴(3)的标定转速为本发动机向外界输出的标定转速,由设计要求确定;
左右曲轴齿轮(2、6)相同,两齿轮圆心距输出轴齿轮圆心的距离相同,且为某一定值,由曲轴圆心至输出轴圆心的距离得出;左右曲轴齿轮同步运动,其运动方向相反,同为主动齿轮与输出轴齿轮啮合联接形成齿轮组;
所述齿轮组中,左右曲轴齿轮(2、6)和输出轴齿轮(4)的大小,由设计的输出轴标定转速与所述曲轴标定转速之比,结合曲轴齿轮圆心至输出轴齿轮圆心的距离作出;
停缸系统:由左右曲轴、齿轮组、相邻曲轴段离合机构(8)、曲轴齿轮离合机构(7)构成;
左右曲轴(1、5)依设计要求同步地划为多个曲轴段,轴向相邻曲轴段之间设有相邻曲轴段离合机构(8),可依发动机工况要求对相邻曲轴段进行脱开,或将已脱开的曲轴段联接起来;
前后齿轮组的左右曲轴齿轮的外侧,设置有曲轴齿轮离合机构(7),可依工况的要求将齿轮组中左右曲轴与输出轴齿轮脱开或进行啮合联接;
标定转速调节系统:在上述停缸系统的基础上,将输出轴(3)设计为一整根结构贯穿发动机各排发动缸且向外界输出一个设计的低标定转速和一个设计的高标定转速;
由设计的输出轴(3)的低标定转速与所述曲轴标定转速之比作出的齿轮组,为低标定转速齿轮组,设置在机体前面,简称“前齿轮组”;
由设计的输出轴高标定转速与所述曲轴标定转速之比作出的齿轮组,为高标定转速齿轮组,设置在机体的后面,简称“后齿轮组”;所述前后齿轮组的前后位置可以互换。
2.如权利要求1所述的一种活塞往复坦克发动机,其特征还在于:可依其他设备要求,对所述曲轴标定转速、输出轴标定转速、以及齿轮组中曲轴齿轮圆心距输出轴圆心的距离,发动缸排数重新设计,使之构成具有同样功能的其他设备的动力装置。
3.发动机标定转速的调节方法,其特征在于:如权利要求1所述的一种活塞往复坦克发动机,在发动机需低标定转速工况工作时,启用后齿轮组左右曲轴齿轮配置的曲轴齿轮离合机构,将后齿轮组的左右曲轴齿轮与后输出轴齿轮脱开,采用前齿轮组作传动工作;同理,在发动机需高标定转速工作时,将前齿轮组的左右曲轴齿轮与前输出轴齿轮脱开,随即启动后齿轮组作传动工作。
4.发动机停缸操作方法,其特征在于:如权利要求1所述的一种活塞往复坦克发动机,当发动机启动时,只先启动一排发动机工作,随之带动其他缸启动,发动机低工况下工作时,只用部分缸工作,其余缸停缸休息;
当前排缸或与前排相邻缸发生故障时,将前齿轮组的左右曲轴齿轮与前输出轴齿轮脱开,用后齿轮组作传动工作;反之,将后齿轮组的左右曲轴与后输出轴齿轮脱开,由前齿轮组传动工作;
增设备用缸,在某缸发生故障或损坏不能修复或特殊情况需增加动力时,启用备用缸工作。
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