万鹏;刘景平;赵瀚军
【摘 要】通过对电控液压驱动风扇热管理系统研究,提出了采用电控液压驱动风扇热管理系统解决坦克车车辆过热问题的技术方向,分析了应用电控液压驱动风扇热管理系统必须解决的高效换热技术、驱动部件与风扇的性能匹配技术、系统控制模式的设计与开发技术、驱动系统与冷却模块之间的性能匹配技术四个关键技术,要达到所期望的技术效果必须应用优化匹配技术、整机系统技术通流设计技术、计算机模拟仿真等技术手段与方法. 【期刊名称】《科技创业月刊》
【年(卷),期】2015(028)024
【总页数】3页(P137-139)
【关键词】热管理系统;液压驱动;过热;研究
【作 者】万鹏;刘景平;赵瀚军
【作者单位】湖北职业技术学院 湖北孝感432000;广州大华德盛热管理科技有限公司 广东 广州 510540;广州大华德盛热管理科技有限公司 广东 广州 510540
【正文语种】中 文
【中图分类】TJ811
医院纯水系统从风冷发动机到水冷发动机的应用，坦克装甲车辆发动机动力得到了大幅提升，机动性与作战能力得到了质的提升。但是内燃机功率的不断提高使得发动机舱的空间不断减小，能够提供给坦克车辆冷却系统的空间进一步减小，冷却系统的工作环境不断恶化，能够提供给坦克车辆的冷却能力增长有限，容易造成坦克车辆使用中过热，特别是高度机动、高原等环境下过热更为严重；而在低温环境时，由于冷却能力远远超过实际需求，而使发动机预热时间长、进入作战状态时间过长。
传统坦克车辆冷却系统与其他水冷式内燃机冷却系统相似，由散热器、水泵、节温器以及风扇（或能提供冷却风量的其他部件）组成，研究在上世纪国际上坦克车辆的主要制造商中提供风量的办法，第一种提供风量的方法为俄罗斯的废气引射法，是同类车辆中最成功
的冷却方式之一，它通过排气时的真空负压原理，将冷却风带出发动机舱，从而降低冷却介质温度；第二种提供风量的方法是机械传动方式，即通过一种或多种的机械传递方式，将发动机的动力传递到风扇，从而提供给冷却系统风量；20世纪80年代，英国和德国采用了液压驱动风扇系统，通过安装在发动机上的液压泵，提供动力给液压马达，液压马达驱动风扇为冷却系统提供风量；由于液压驱动风扇系统安装方便，体积相对较小，做到根据冷却介质温度来控制冷却系统散热量，所以发展较为迅速。
我国坦克车辆冷却系统风扇有机械传动风扇和液压马达驱动风扇的冷却系统，但是由于冷却系统分立设计，且很少根据冷却系统本身进行冷却能力的匹配与研究，造成坦克车辆经常过热现象。
中频炉炼钢1.1 热管理系统
从总能系统角度，统筹发动机与整车的关系，通过对发动机冷却、增压、空调及废热利用系统等进行一体化协同集成，降低车辆燃料消耗和排放，提高车辆可靠性、经济性和耐久性。
具体来说就是对发动机、整机所有工况下产生热量、或需要加热、冷却的所有环境进行统筹，始终保持各部件在最佳工作温度范围。热管理技术的特点是将整机作为一个与热相关的系统，统筹考虑热量的产生、消耗、降温、能量利用等问题，产品实现包括冷却系统、空调系统、液压压力系统、刹车制动系统、动力分配系统、排气系统等各种系统的热能的智能化控制与综合管理。
1.2 电控液压驱动风扇热管理系统的原理
图1为电控液压驱动风扇热管理系统的基本结构和原理。电控液压驱动风扇热管理系统一般包括换热器组成冷却模块，由液压泵、液压马达、比例阀、控制模块和各种传感器组成驱动系统与控制系统，各种换热器之间根据系统需要进行严格的匹配，根据不同热管理要求在控制器内设置不同的控制模式，当冷却介质温度变化时，系统根据预先设置的冷却模式自动调整工作状态，使冷却介质的温度始终保持在最佳范围，从而满足车辆各种工况的要求。该系统可以同时精确控制包括发动机、增压系统、液压作业系统、驱力系统、转向系统、刹车系统等多种系统的冷却介质温度。
1.3 使用电控液压驱动热管理系统的优越性
采用电控液压驱动热管理系统具有许多明显的优越性：可以精确控制冷却液温度。由于采用了温控方式，在低温条件下由于风扇转速很低，使水温和油温快速升高，减少怠速时间，减少发动机、变矩器等在低温下的运行时间，提高坦克车辆的机动性和快速反应能力；有利于扩大作战半径。由于可以根据需要改变冷却能力，减少过多的能量消耗，节约燃油消耗，增大作战半径；增加发动机动力输出、延长发动机特别是电气设备的寿命。热管理系统可以满足发动机全工况的散热要求，保证发动机始终在最佳工作温度范围内工作，保证发动机始终有强劲动力，同时对发动机机械部分工作最有力，延长寿命，并确保在高温条件下工程机械能正常使用；热管理系统还可以维持电气设备的正常工作温度，保证电气设备正常工作，延长寿命；大幅改善乘员工作舒适性。热管理系统可以维持工作舱温度在较舒适范围，改善工作环境；安装方便、维修方便。理论是热管理系统可以安装在任意方便安装的位置；此外还可以降低噪音等。
2.1 坦克装甲车辆有关热的问题
我国对坦克装甲车辆散热问题的研究较多，也取得了较多的成果，南北集团都有独到的冷却介质温度控制技术，对换热元件、强制换热技术、高效换热技术研究也较为深入了，某
一次性拖鞋些方面的研究甚至可以达到国际先进水平。但是我国坦克在发动机介质温度控制方面总体来说都不是特别理想，最近的大规模作战演习中就经常发生过热现象，特别是在高原、高温条件下，发动机过热的现象还是经常发生，影响了军队战斗力。
工作舱温度过高，也是影响坦克装甲车辆作战能力的因素之一，某型坦克工作舱温度长期38℃以上，有时甚至高达40℃。
传统的解决方案由于受到空间的限制，难以彻底解决，同时传统的解决方案，还会影响到发动机的动力输出，因此解决现有坦克热的问题最佳方案就是全面应用热管理技术。
2.2 坦克车辆应用热管理技术的方案探讨
现有坦克车辆需要管理的冷却介质有发动机冷却液、变矩器油、液压油，增压中冷的空气，此外发动机舱与工作舱的环境温度控制也是重要的管理对象。
本文对仅对三种液体冷却介质和增压空气一种气体冷却介质的热管理进行分析。
2.2.1 坦克车辆热管理系统技术应用方案
热管理系统产品在工程机械、工程车辆、大型建筑机械等方面得到了良好的应用，成功解决了高原高温等恶劣环境的介质过热问题，相对来说这些机械的发动机舱和冷却舱空间较大，且不需要严密防护，因此直接采用液压马达驱动风扇，而风扇一般都直接安装在冷却模块上，风扇采用却介质的温度进行无级调速的方式（见图2）：
坦克车辆发动机舱空间小，冷却空气进气口与出气口距离较远，作战时进气口还需要装甲防护，因此坦克车辆液压驱动热管理系统采用冷却模块安装在发动机舱前、上方向或后方，而冷却风扇采用大功率、高风压、大风量的混流风扇，风扇由液压马达驱动风扇驱动组成独立模块，安装在坦克车辆侧、后方或车辆后部，在发动机舱和冷却风扇模块之间连接风道，风道设计要求顺畅，尽量减少风道阻力。基本结构见图3、图4所示。
（1）散热器之间的性能匹配与布置方式需要根据散热器的功能、冷却介质的温度高低以及性能大小进行匹配。
（2）风扇的转速将根据冷却介质的温度进行控制，并实现自动无级调速。
电机智能监控器
（3）控制策略是根据各冷却介质的温度以及散热器的性能匹配的特性所确定的优先法则进行设置。
（4）热管理系统控制使用自身的独立控制单元，系统设有自保护功能，当系统中出现任何故障时，风扇都将以最大的转速运转，以保证系统能够提供足够的散热能力，保证整车正常使用。液压集成块设计
2.2.2 液压驱动风扇热管理系统应用的成功案例
（1）国外坦克装甲车辆热管理系统的应用。美、英、德等国家的坦克装甲车辆从上世纪80年代开始较普遍的应用了热管理技术。
扭力起子英国维克斯MK7主战坦克将冷却风扇由液压马达驱动，液压马达由主发动机驱动的液压泵带动，取得较好效果。
美国通用动力公司研制的M1A2SEP“艾布拉姆斯”2006年荣获“世界最强坦克”称号，其应用的热管理系统能确保乘员舱的温度在35℃以下，电子设备的温度在52℃以下，对维持乘员健康身体状态和保护精密电子设备起着重要作用。
（2）我国车辆热管理系统的应用。我国坦克车辆最近几年才开始液压驱动风扇热管理系统的研究与应用性试验工作，由于缺少经验，总体运用效果不很理想。
液压驱动风扇热管理系统在军用工程机械已经得到成功的应用，特别是对解决高原、高温、高寒地区的工程机械过热以及各种区域的适应性问题起到良好的作用。我国有广阔的高原地理环境，随着海拔高度的上升，空气密度将逐渐降低，一般来说海拔高度每上升1千米，空气密度将降低8%-9%，在海拔4000米以上地区的空气密度只有海平面的64%左右，由于高原环境条件下工程机械散热管理系统的单位时间内冷却空气质量流量随着海拔高度的降低而下降，因此换热效果也将随着海拔高度的升高而急剧降低，经常出现发动机、作业系统、变矩器等过热的现象，影响机械的正常工作，降低机械的作业效率，特别是高原高速军用工程机械的机动性与战斗力受到严重制约。从2006年液压驱动风扇热管理系统列装部队以来，已经开始在工程机械上全面推广应用，目前已经有5类军用工程机械成功应用了液压驱动风扇热管理系统，通过这种应用，使发动机冷却介质温度控制精确、性能大大提高，作业效率大大提高，深受部队官兵的好评。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议