坦克操纵装置的设计与优化

坦克装甲车辆操纵装置的功用，是控制推进系统各部件实现行驶的各种功能。它的功能主要包括发动机操纵、主离合器操纵、变速箱换挡操纵、转向操纵和其他辅助机构操纵等。操纵装置应工作可靠，操纵轻便，充分发挥机动性和战斗力。操纵装置按结构一般分为机械式、液压式、电液式三种。

1.机械式操纵装置

机械式操纵装置有直接作用式和助力式两种。直接作用式常用于定轴式机械变速箱换挡操纵。机械变速操纵装置为使换挡挡位正确，设计有定位器；为保证不挂双挡和不掉挡，设计有闭锁器和止动机构。助力式常用于主离合器、转向机和制动器操纵，因这些部件所需操纵力大，通常采用弹簧助力，利用弹簧变形来储存被操纵部件工作时做出的功，以便在驾驶员操纵时助力。

在机械式操纵装置设计中应确定操纵装置的传动比，使操纵力和行程符合人机工程要求；决定机构方案、助力方式，注意减少拉杆关节摩擦，提高力效率，加大拉杆刚度，提高行程效率以减小操纵功。

机械式操纵装置结构简单、工作可靠，在第二次世界大战后仍为大多数坦克所采用，如前苏联T-54坦克、中国59式坦克。为减小操纵力，前苏联T-62坦克主离合器采用了气压助力操纵，T-55坦克转向机构采用了液压助力操纵。

2.液压式操纵装置

液压式操纵装置应用于用离合器或制动器换挡的传动中，由油源（油箱、油滤、油泵）、操纵阀、压力控制阀、换挡阀和散热器等组成，除操纵功能外，兼有对传动装置冷却和润滑功能。为保证被操纵件工作特性（作用强度和速度），液压式操纵装置通常设计成随动结构，随操纵手柄的位移或力而变化。传统液压操纵装置为纯液压的，手动操纵换挡阀，接通油路，如T-72双侧变速箱操纵。

3.电液式操纵装置

电液式操纵装置采用电磁阀控制换挡，有手动和自动两种。

图5-23所示为电液换挡操纵原理图。当手动或自动操纵电磁阀2通电时，接通主油压p，作用在先导阀1右端，使换挡阀3左端排油卸压，换挡阀左移，接通向离合器油缸7（制动器）充油油路，使其接合。为使离合器接合过程平稳，在油路中设有节流型缓冲结构，它由蓄压器5和节流孔6组成。向离合器油缸充油初时，很快将间隙消除，蓄压器压力增大，推动换挡阀左移节流，使油缸油压增长缓慢，最后离合器平稳接合。缓冲过程同时还受发动机油门信号压力4控制，油门大时缓冲作用加强。

图5-23　电液换挡操纵原理图

1—先导阀；2—电磁阀；3—换挡阀；4—油门信号压力；5—蓄压器；6—节流孔；7—离合器油缸

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图5-24所示为LSG3000型传动电液操纵液压系统原理图。其功能为供油、润滑、冷却。主泵向压力油箱供油，压力油箱油压为0.23～0.3 MPa，补偿油泵向液力变矩器供油，并构成冷却补偿油路。液力减速器由压力油箱供油，用脚踏阀控制制动。变速泵和转向泵分别向变速控制油路和转向控制油路供油，控制油压为1.4～1.6 MPa。

图5-25所示为LSG3000型综合传动的变速和转向控制系统原理图。变速控制压力油由变速泵供给。换挡信号控制电磁阀，油压推动先导阀使换挡阀动作，接通压力油到离合器油缸油路，实现换挡。转向控制油压由转向泵提供。操纵转向方向盘控制相应转向阀，实现大、中、小三种规定转向半径。

图5-25　LSG3000型综合传动的变速和转向控制系统原理图

4.电液自动换挡装置

为减轻驾驶员疲劳，充分发挥动力传动装置性能，在电液操纵基础上增加自动换挡功能。20世纪70年代坦克装甲车辆开始采用电液自动换挡系统，使传动技术向自动化发展。现代坦克液力机械综合传动多采用了电液自动换挡方式。LSG3000传动电液自动换挡系统框图如图5-26所示。它由车速传感器、油门位置传感器、选挡器、电子控制单元（ECU）、控制程序、电磁阀等组成。当选挡器位置放在4位置时，可在1～4挡间自动换挡，放在3位置、2位置可分别在1～3挡、1～2挡间自动换挡。

图5-26　LSG3000传动电液自动换挡系统框图

自动换挡控制分单参数和双参数两种，单参数控制是换挡点只决定于车速v，双参数控制的换挡点不仅决定于车速v，还与油门开度α有关。描述相邻两排挡间自动换挡点与控制参数之间关系的线图称为换挡规律，它是自动换挡的基本特性，如图5-27上部所示。图中实线为升挡规律，虚线为降挡规律，图下部为对应的发动机转速n与车速v的关系。由图可见，在同一油门下，升挡和降挡的换挡时刻是不同的，降挡比升挡晚，称换挡延迟。它对自动换挡系统是十分必要的，它的作用是保证挡位控制的稳定性，有利于减小换挡循环，使驾驶员可以干预换挡、提前升挡或强制降挡。

图5-27　双参数换挡规律

电液自动换挡装置的换挡规律通常根据车辆运行需要，设计有功率型和经济型两种，前者考虑换挡和使用过程充分利用发动机功率，提高动力性；后者考虑降低油耗，提高经济性。对坦克装甲车辆传动首要考虑是动力性，应用功率型自动换挡规律。

自动换挡规律编入控制程序，车辆行驶时ECU根据车速、油门信号判断，然后发出换挡指令，由电磁阀接通换挡油路进行换挡操作。首先控制闭锁离合器解锁，使机械传动变为液力传动，然后分开离合器（或制动器），再接合新挡位的离合器（或制动器），最后在规定涡轮转速下使其闭锁。为避免挂双挡，使功率不中断和减小冲击，控制分离和接合离合器（或制动器）的油压十分重要。为改善换挡品质，通常采用时间控制，对解锁、分离、接合、闭锁的动作时间进行合理匹配，同时增加缓冲阀，使接合离合器（或制动器）油压分阶段增长，确保换挡，减小冲击，有利于提高传动的使用寿命。