Конструкция электроспецоборудования бронетанкового вооружения и техники
Электроспецоборудование бронетанковой техники: обзор конструкции и эксплуатации
Введение в электроспецоборудование
Современная бронетанковая техника (БТТ) характеризуется высокой степенью автоматизации боевых процессов, что требует широкого использования электрических устройств. Это привело к ускоренному развитию электроспецоборудования, которое включает в себя электрические машины, приборы и аппараты. Общая масса электрооборудования современной боевой машины может достигать 1500 кг, а длина соединительных проводов – более 2 км. От исправности и надежности электроспецоборудования во многом зависит боеспособность машины.
Условия эксплуатации и требования к электрооборудованию
Работа электрооборудования определяется условиями эксплуатации, включая различные климатические зоны (умеренный, холодный, тропический климат). Электрооборудование должно выдерживать вибрационные и ударные нагрузки, а также воздействие агрессивной среды. Изделия электрооборудования должны быть защищены от попадания посторонних предметов, вредных отложений и воды. Электрооборудование работает при номинальном напряжении 12 или 24 В. Изоляция обмоток и токоведущих элементов должна выдерживать без повреждений воздействие синусоидального переменного тока. Электрооборудование должно быть защищено от радиопомех. Надежность работы электрооборудования зависит от надежности изделий, поэтому ресурс изделия должен быть не менее ресурса, рассчитанного до первого капитального ремонта объекта.
Общее устройство системы электрооборудования
Система электрооборудования включает источники электрической энергии (аккумуляторные батареи и генераторы), потребители (приборы основного оборудования, стартеры, электродвигатели, системы энергоснабжения, освещения и сигнализации), вспомогательные приборы и контрольно-измерительные приборы. Электрическая бортовая сеть выполняется по однопроводной схеме. Источники электрической энергии объединены между собой с помощью реле-регулятора.
Системы энергоснабжения потребителей
Система энергоснабжения предназначена для обеспечения электрической энергией потребителей и подзаряда аккумуляторных батарей. Она состоит из зарядной цепи и цепи питания потребителей. Аккумуляторные батареи обеспечивают питание потребителей при неработающем двигателе. Генераторы служат для питания потребителей и подзарядки аккумуляторных батарей при работающем двигателе.
Системы электрического пуска двигателей
Для пуска двигателей внутреннего сгорания используется электрический стартер. Стартеры бывают с последовательным, смешанным и параллельным возбуждением. В современных многоцелевых гусеничных и колесных машинах применяются комбинированные стартер-генераторные установки.
Приборы освещения и сигнализации
Система освещения предназначена для освещения дороги и объектов на ней. Применяются фары головного освещения, противотуманные фары, фары-прожекторы, габаритные огни, фонари заднего хода. Система сигнализации включает в себя световые и звуковые сигналы, предназначенные для передачи информации об изменении направления движения, торможении и других действиях.
Электродвигатели в составе систем
В МГ и КМ применяются электродвигатели постоянного тока различных типов. Они используются в нагнетателях, маслозакачивающих насосах, водооткачивающих насосах и других системах.
Контрольно-измерительные приборы
Контрольно-измерительные приборы (КИП) предназначены для отображения информации о работе систем и агрегатов машины. К ним относятся вольтметры, амперметры, термометры, манометры, тахометры и другие приборы.
Электрические сети и вспомогательное электрооборудование
Электрическая сеть состоит из проводов, коммутационной аппаратуры, распределительных щитков, сетевых фильтров, штепсельных разъемов, вращающихся контактных устройств и защитной аппаратуры. Для защиты от радиопомех применяются сетевые фильтры.
Текст подготовлен языковой моделью и может содержать неточности.
- ВО - Бакалавриат
- 23.03.02: Наземные транспортно-технологические комплексы
- 23.03.03: Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
- ВО - Магистратура
- 23.04.02: Наземные транспортно-технологические комплексы
- 23.04.03: Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
- 56.04.04: Управление техническим обеспечением войск (сил)
- ВО - Специалитет
- 23.05.01: Наземные транспортно-технологические средства
- 23.05.02: Транспортные средства специального назначения
КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОСПЕЦОБОРУДОВАНИЯ БРОНЕТАНКОВОГО ВООРУЖЕНИЯ И ТЕХНИКИ ЧАСТЬ 1 В ДВУХ ЧАСТЯХ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет» УЧЕБНИК Рекомендовано федеральным государственным казенным военным образовательным учреждением высшего образования — Военным учебно-научным центром Сухопутных войск «Общевойсковая академия Вооруженных Сил Российской Федерации» в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы» Москва ИНФРА-М 202
УДК 623.438(075.8) ББК 68.8я73 К65 К65 Конструкция электроспецоборудования бронетанкового вооружения и техники. Ч. 1 : в 2 ч. : учебник / И. Ю. Лепешинский, О.И. Чикирев, П.М. Варлаков [и др.]. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 392 с. — (Военное образование). ISBN 978-5-16-015064-2 (общ.) ISBN 978-5-16-015063-5 (print) ISBN 978-5-16-107562-3 (online) Учебник состоит из двух частей. В первой части рассмотрены условия эксплуатации и тре бования, предъявляемые к электрооборудованию многоцелевых гусеничных и колесных машин. Описаны особенности конструкции систем энергоснабжения потребителей электрической энергии, электрического пуска двигателей внутреннего сгорания, приборов освещения и сигнализации, электрических двигателей, контрольно-измерительных приборов, а также вспомогательного оборудования, применяемого на основных образцах бронетанкового вооружения и техники. Может быть использован для подготовки курсантов военно-учебных заведений и учебных военных центров, слушателей военных кафедр, а также офицеров танковых войск в системе командирской подготовки. УДК 623.438(075.8) ББК 68.8я73 Р е ц е н з е н т ы: Зимин А.И., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой общетех нических дисциплин Московского высшего военного командного училища (военного института) (филиала) Военного учебно-научного центра Сухопутных войск Общевойсковой академии Вооруженных сил Российской Федерации; Евстифеев В.В., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой кон струкционных материалов и специальных технологий Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета (СибАДИ) А в т о р ы: Лепешинский И.Ю., Чикирев О.И., Варлаков П.М., Мунин В.А., Погодаев Д.В., Пер чун А.А., Костин К.В. ISBN 978-5-16-015064-2 (общ.) ISBN 978-5-16-015063-5 (print) ISBN 978-5-16-107562-3 (online) © Омский государственный технический университет, 2019
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ АБ – аккумуляторная батарея; А3 – агрегат зажигания; АЗР – автомат защиты с расцеплением; АЗС – автомат защиты сети; АОТ – автомат обратного тока; БЗА – блок защиты аккумуляторов; БМП – боевая машина пехоты; БПВЛЭ – бортовой провод с виниловой изоляцией лакированный экранированный; БРН – бесконтактный регулятор напряжения; БТР – бронетранспортер; БСП – блок стартерного переключения; БТВТ – бронетанковое вооружение и техника; БТТ – бронетанковая техника; БЦН – бензиновый центробежный насос; ВКУ – вращающееся контактное устройство; ГТД – газотурбинный двигатель; ДМР – дифференциальное минимальное реле; ЗИП – запасные части, инструменты и принадлежности; ИУ – измерительное устройство; ИЭ – измерительный элемент; КИП – контрольно-измерительный прибор; КУ – коммутирующее устройство; МГ и КМ – многоцелевая гусеничная и колесная машина; МДС – магнитодвижущая сила; МЗН – маслозакачивающий насос; МНЭ – молекулярный накопитель энергии; НЗ – нормально замкнут; н.с. – намагничивающая сила; НЭ – накопитель энергии; ОВГ – обмотка возбуждения генератора; ОМП – оружие массового поражения; ОПВТ – оборудование для подводного вождения танков; ПАС – прибор автоматики согласующий; ПВВ – подогрев впускного воздуха;
ПКТ – пулемет Калашникова танковый; ПНВ – прибор ночного видения; ППО – противопожарное оборудование; ПУС – пусковое устройство стартера; РСГ – реле стартера-генератора; РУ – регулирующее устройство; РЭ – регулирующий элемент; СГ – стартер-генератор; СЭП – система электрического пуска; СЭС – система энергоснабжения; ТПУ – танковое переговорное устройство; ТР – тягового реле; УОС – усилитель обратной связи; УР – управляющее реле; ФВУ – фильтровентиляционная установка; ХЛ – холодный климат; ШР – штепсельный разъем; ЭДС – электродвижущая сила; ЭС – эталонное сопротивление; ЭСУ – электросиловая установка.
ВВЕДЕНИЕ Постоянное совершенствование объектов бронетанковой техники (БТТ) характеризуется непрерывным повышением уровня автоматизации боевых и рабочих процессов. Благодаря широкому внедрению автоматических систем, бортовых ком пьютеров, лазерной и инфракрасной техники, тепловизоров, аппаратуры навигации и связи в военную промышленность произошел качественный скачок в повышении основных боевых свойств современных многоцелевых гусеничных и колесных машин (МГ и КМ). Их совершенствование обеспечивает сухопутным войскам возможность успешно решать все боевые задачи в сложных условиях современного боя. Проблемы механизации и автоматизации проще и надежнее всего решают ся с помощью применения электрических устройств, поэтому совершенствование различных объектов бронетанковой и автомобильной техники сопровождается ускоренным развитием их электроспецоборудования. Современная боевая техника оснащается все возрастающим количеством электрических машин, приборов и аппаратов. Одни из них образуют сложные автоматические системы регулирования и управления, другие – более простые автоматические устройства, третьи – приводят в действие различные механизмы. Общая масса аппаратов и систем электрооборудования современной боевой машины составляет около 1500 кг (т. е. 2,5–3 % от ее массы), длина соединительных проводов и кабелей – более 2 км. Так, в танке установлено более 40 электрических машин, около 300 реле и контакторов, 1000 полупроводниковых приборов. Такое количество электрооборудования потребовало увеличения мощности системы энергоснабжения до 18 кВт. От исправности и надежности работы элементов электроспецоборудования в значительной степени зависит боеспособность машины. Образцы современных многоцелевых гусеничных и колесных машин технически более совершенны в сравнении с техникой послевоенного периода. В них нашли отражение новейшие достижения электроники, оптики, радиотехники, механики, химии и энергетики. Ученые, конструкторы и инженеры, работающие в области электроэнергетики, настойчиво и плодотворно развивают теоретические основы этой науки, используют комплексный подход при создании современных конструкций электрических аппаратов и машин. Эффективное использование всех боевых возможностей МГ и КМ требует отличного знания их конструкции и устройства. Поэтому каждый будущий офицер-танкист должен знать основы теории и конструкции одной из важнейших систем бронетанкового вооружения и техники (БТВТ) – системы электроспецоборудования.
ГЛАВА 1 УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ 1.1. Условия эксплуатации электрооборудования многоцелевых гусеничных и колесных машин Работа электрооборудования многоцелевых гусеничных и колесных ма шин (МГ и КМ) определяется условиями эксплуатации, а также местом установки отдельных изделий электрооборудования. Современное электрооборудование используется в различных климатиче ских зонах. Более 80 % территории России расположено в зоне холодного климата, в которой эксплуатируются примерно 85 % колесных и гусеничных машин. В зависимости от климатических условий изделия электрооборудования и приборы выпускаются по ГОСТ 3940–84 «Электрооборудование автотракторное. Общие технические условия» в следующих климатических исполнениях: для умеренного климата – «У»; холодного – «ХЛ»; тропического – «Т»; общеклиматическое исполнение – «О». Изделия могут выпускаться пригодными для эксплуатации одновременно в нескольких климатических районах, например, умеренно холодного (У–ХЛ) или умеренно теплого (У–Т) климата. Изделия, работающие в условиях холодного и тропического климата, изготовляют согласно ОСТ 37.003.008–72 и ОСТ 37.003.012–73. Изделия климатического исполнения «О» должны удовлетворять темпера турным требованиям всех климатических районов, а изделия, пригодные для эксплуатации в нескольких макроклиматических районах, – требованиям, предусмотренным для соответствующих районов (табл. 1.1). Рабочая температура – это естественно изменяющаяся или практически не изменяющаяся температура, при которой обеспечиваются заданные показатели надежности. Предельная температура – это значение температуры, редко достигае мое в эксплуатационных условиях (длительность воздействия может быть оговорена в технической документации на изделие), при котором заданные параметры изделий не гарантируются. Для изделий электрооборудования исполнений «ХЛ» и «О», монтируе мых в отделении управления и боевом отделении и предназначенных для контроля за работой систем машины, минимальную температуру окружающей среды с учетом реальных условий, существующих в этих отделениях во время предпускового подогрева двигателя, устанавливают –50 °С.
Таблица 1.1 Условия эксплуатации изделий электрооборудования Место установки изделий Температура окружающей среды, С для изделий исполнения «У» «ХЛ» «Т» На двигателе и в моторно-трансмиссионном отделении 70/80 В отделении управления и боевом отделении, а также снаружи 55/65 Снаружи, в отделении управления и боевом отделении (а также на тех изделиях, которые должны работать до предпускового подогрева) –45/–50 –60/–60 –20/–45 На двигателе и в моторно-трансмиссионном отделении (а также на изделиях, включаемых только после предпускового подогрева) –40 –40 –20 Примечание. В числителе приведена рабочая, а в знаменателе – предельная температу ра окружающей среды. Для изделий электрооборудования грузовых автомобилей, установленных снаружи (у которых происходит выделение теплоты во время работы), а также в кабине, закрытом кузове, под капотом, минимальную температуру окружающей среды с учетом реальных условий эксплуатации устанавливают –40 С для изделий исполнений «У» и «ХЛ» и –50 С – для изделий исполнения «О». Работа в условиях широкого диапазона изменения температуры окружа ющей среды предъявляет к изделиям электрооборудования колесных и гусеничных машин высокие требования. При высоких температурах снижается надежность работы электронных систем, устанавливаемых на машинах, сокращается срок службы аккумуляторных батарей (АБ). При низких температурах уменьшаются механическая прочность электрической изоляции и емкость АБ. Во время эксплуатации изделия электрооборудования колесных и гусе ничных машин подвергаются воздействию механических вибрационных перегрузок, которые нарушают нормальный режим их работы, снижают механическую и электрическую прочность, точность, увеличивают износ, что может привести к повреждению или разрушению изделия. В табл. 1.2 приведены вибрационные и ударные нагрузки, которые должны выдерживать изделия электрооборудования в эксплуатации без повреждений, поломок и нарушений рабочего процесса.
Таблица 1.2 Вибрационные и ударные нагрузки, которые должны выдерживать изделия электрооборудования в эксплуатации Изделие Частота вибрации Гц Максимальное ускорение, м/с3 Устанавливаемые на двигателе 50/50–200 100/150 Прочие 50/50–200 50/100 Примечания: 1. В числителе приведено значение частоты вибрации при периодических испытаниях, а знаменателе – при типовых. 2. В числителе приведено максимальное ускорение при вибрационной нагрузке, а в знаменателе – при ударной. 3. Продолжительность испытаний при вибрационной нагрузке 8 ч, а при ударной – 10 000 ударов. В процессе эксплуатации изделия электрооборудования многоцелевых гусеничных и колесных машин подвергаются воздействию агрессивной среды моторно-трансмиссионного или подкапотного пространства и окружающей среды. Защита от коррозии осуществляется с помощью лакокрасочных металлических и неметаллических неорганических покрытий или их сочетаний. Защитное покрытие выбирают в соответствии с назначением изделия, узла или детали с учетом их конструктивных особенностей и условий эксплуатации. Учитывая условия эксплуатации изделий электрооборудования, их климатическое исполнение и требования ГОСТ 9.303–84, их классифицируют на группы, указанные в табл. 1.3. Таблица 1.3 Группы эксплуатации изделий электрооборудования Детали изделий Условия эксплуатации изделий исполнений «У» «ХЛ» «Т» Наружные, монтируемые снаружи Жесткое Очень жесткие Наружные, монтируемые в моторно-трансмис- сионном отделении или в боевом отделении и отделении управления Среднее Жесткие Внутренние, зависящие от назначения и степени защиты от проникновения посторонних тел и воды Легкое Средние
Изделия электрооборудования должны быть защищены от попадания в процессе эксплуатации посторонних предметов, вредных отложений и воды. Несмотря на тяжелые условия эксплуатации (значительные динамические нагрузки, широкий диапазон изменения рабочих температур, высокая степень загрязнения окружающей среды, возможность непосредственного проникновения внутрь изделий масла, топлива, воды и пр.), изделия электрооборудования должны обеспечивать надежную работу в течение требуемого срока службы. 1.2. Требования, предъявляемые к системе электрооборудования многоцелевых гусеничных и колесных машин Изделия электрооборудования многоцелевых машин старых марок рабо тали при напряжении 6 В. С 1945 г., в связи с ростом числа и мощности потребителей электрической энергии, электрооборудование в карбюраторных машинах работает при номинальном напряжении 12 В, на многоцелевых машинах с дизельными и газотурбинными двигателями большой мощности – при номинальном напряжении 24 В. В настоящее время в соответствии с ГОСТ 3940–84 номинальные значе ния напряжений изделий электрооборудования выбирают: для генераторов и генераторных установок (комплект генератора с регулятором напряжения) 7, 14, 28 В; для потребителей тока – 6, 12, 24 В. Потребители электрической энергии, используемые при работающем двигателе, должны быть работоспособными при изменении напряжения в пределах 0,90–1,25 номинального напряжения системы. Номинальные параметры изделий электрооборудования (основные элек трические и механические параметры, указанные на изделии или в технической документации) определяются, как правило, при номинальном напряжении и характеризуют номинальный режим работы изделия. Изделия электрооборудования должны обеспечивать номинальные пара метры (номинальную мощность, номинальную силу тока и т. д.) при нормальных значениях климатических факторов окружающей среды, которая характеризуется: температурой окружающего воздуха (25 ± 10) °С; относительной влажностью 45–80 %; давлением (0,84–1,06) 105 Па. Изоляция обмоток и токоведущих элементов относительно корпуса или основания должна выдерживать без повреждений в течение 1 мин воздействие синусоидального переменного тока частотой 50 Гц (действующие значения испытательного напряжения приведены ниже). Обмотки электрических машин, в том числе вновь проектируемых элек тродвигателей и аппаратов, а также токоведущие детали этих изделий, токове
дущие детали и обмотки вновь проектируемых контрольно-измерительных приборов и их датчики, токоведущие детали коммутационной аппаратуры, работающие в главных цепях и цепях, содержащих элементы индуктивности, токоведущие детали и элементы цепей низкого напряжения аппаратов зажигания – 550 В. Обмотки и токоведущие детали электродвигателей с электромагнитным возбуждением – 250 В. Токоведущие детали коммутационной аппаратуры (за исключением ука занных выше), установочных изделий, осветительных и светосигнальных приборов, датчики и сигнализаторы, а также контрольно-измерительные приборы – 220 В. Токоведущие детали и элементы цепей высокого напряжения систем за жигания – 22000 В. Токоведущие детали и элементы цепей высокого напряжения вновь про ектируемых систем зажигания – 25000 В. Степень искрения (класс коммутации) электрических машин по шкале, указанной в ГОСТ 183–74: продолжительного режима работы – не более 1,5; повторно кратковременного и кратковременного (продолжительностью не менее 5 мин) режимов работы – не более 2; кратковременного (продолжительностью не более 3 мин) – не более 3. Предельные допустимые превышения температуры частей электрических машин и аппаратов при стендовых испытаниях должны соответствовать: для частей электрических машин и аппаратов продолжительного, повторно-кратковременного режимов работы – значениям, указанным в табл. 1.4; для частей электрических машин и аппаратов кратковременного но минального режима работы продолжительностью 5 мин и более значениям, указанным в стандартах на изделия конкретного вида. Таблица 1.4 Предельные допустимые превышения температуры частей электрических машин и аппаратов при стендовых испытаниях Части электрических машин и аппаратов Допустимое превышение температуры, °С Обмотки автомобильных и тракторных генераторов и электродвигателей 125, 140 145, 155 100, 115, 130, 145, 160 Коллекторы и контактные кольца Обмотки реле различного назначения, а также регуляторов напряжения Примечание. Допустимое превышение температуры приведено для изоляционных ма териалов в соответствии с ГОСТ 8865–70.