《车辆冷却系统设计手册》求取 ⇩

第一章 军用车辆冷却系统总论1

1-1 内容范围1

目录1

1-1.1 往复式内燃机的常规冷却系统3

表1-1 军用车辆冷却性能简介（尤马试验场）（在最高温度下进行全负荷冷却试验的记录值）4

1-1.2 旋转式发动机的常规冷却系统6

1-2 冷却要求7

表1-2 温度、阳光辐射、相对湿度昼夜极限一览表8

1-3.1 普通卡车9

1-3.1.1 水冷系统9

1-3 典型的冷却系统9

1-3.1.2 风冷系统12

1-3.2 特种用途车辆12

1-3.2.1 水冷系统12

1-3.2.2 风冷系统16

1-3.2.3 军用工程建筑设备系列（FAMECE）17

1-3.3 战斗车辆18

1-3.3.1 坦克18

1-3.3.2 采用水冷发动机的战车24

表1-3 冲击与振动数据30

1-4 军用条件的特殊性30

1-4.1 军用条件的困难性30

1-4.1.1 越野使用31

表1-4 M114装甲人员输送、指挥、侦察车在尤马试验场的机动性试验数据32

1-4.1.2 在世界范围使用的环境极限条件32

表1-5 温度与海拔高度的对应关系35

1-4.1.6 空降与空中运输能力36

1-4.1.3 重武器射击的冲击载荷36

1-4.1.5 军事人员的操作36

1-4.1.4 缺少维修保养36

1-4.1.7 考虑冲击和振动的设计37

1-4.2.1 防弹的必要性38

1-4.2 防弹性38

1-4.2.2 防弹格栅及其对冷却气流的影响38

1-4.2.3 防弹要求对冷却系设计的影响39

1-4.3.1 坦克-步兵分队41

1-4.3.2 用顶甲板载运人员41

1-4.4 靠性和耐久性41

1-4.4.1 可靠性和耐久性在军事使用中的重要性41

1-4.4.2 冷却系统在总体可靠性中的重要性41

1-4.3 战斗车辆战术使用方式的影响41

1-4.4.3 获得冷却系统可靠性的方法42

表1-6 履带车辆的里程循环42

表1-7 轮式车辆的里程循环43

1-4.5 维修要求44

1-4.5.2 积木式组合件的更换44

1-4.5.1 可接近性44

1-4.5.4 冷却水、燃料与润滑剂45

1-4.5.3 简单性45

1-4.5.5 整个动力传动组件的更换46

表1-8 军用机动设备中使用的润滑油、液压油、润滑油脂46

1-4.6.2 减弱战车的红外特征47

1-4.6 红外特征47

1-4.6.1 什么是红外现象47

1-4.6.3 红外辐射问题47

1-4.6.4 红外辐射最小化的技术措施48

1-4.6.5 满足未来要求的减弱方法51

1-4.6.6 防红外伪装51

1-4.6.7 减弱红外辐射试验的数据实例51

1-4.8 专用附件52

1-4.8.1 严寒地区专用的辅助设备52

1-4.7 仓库储存52

1-4.8.2 涉水装置55

1-4.8.3 涉水要求对冷却系统设计的影响55

1-4.8.4 附件对车辆冷却系统的影响56

参考文献58

第二章 军用车辆的动力装置——热源60

相关文献60

2-0 符号说明61

2-1 发动机热量传递的基本过程61

2-1.1 军用车辆的动力装置62

2-1.2 基本的标准空气循环62

2-1.3 标准热力循环的变化66

表2-1 热力循环的特性66

2-1.4 普通往复式发动机的排热率67

2-1.5 估计发动机排热率的方法67

表2-2 军用车辆安装的冷却系统一览表72

2-1.6 冷却剂73

2-1.6.1 润滑油73

2-1.6.3 液体74

2-1.6.2 空气74

2-1.8 排气岐管75

2-1.7 气缸冷却肋片75

2-1.9.2 排气系统76

2-1.10.1 斯特林发动机76

2-1.10 其他型式的车辆发动机76

2-1.9.1 润滑油76

2-1.9 燃气轮机的排热率76

表2-3 15马力的GPU-3型斯特林发动机的热量平衡78

2-1.10.2 转子发动机（汪克尔发动机）79

2-1.11.3 原子能82

2-1.11.1 燃料电池82

2-1.11 其他型式的动力源82

2-1.10.3 兰金循环发动机82

2-1.11.4 组合式动力装置82

2-1.11.2 蓄电能82

2-2 传动装置和驱动部件82

2-2.1 多传动比齿轮传动装置82

表2-4 传动系通用术语表（美国陆军坦克机动车局）83

2-2.1.1 离合器84

2-2.1.2 功率损失和效率84

表2-5 车辆性能公式86

2-2.2 横向驱动传动装置87

表2-7 传动系组合（美国陆军坦克机动车局）87

表2-6 最大油门工况下车辆传动系效率一览表87

2-2.2.1 内制动器89

2-2.2.2 转向离合器89

2-2.3 液力传动90

2-2.3.1 静液式90

2-2.3.2 动液式91

2-2.3.3 静液机械式93

2-2.4 电力传动96

2-2.4.1 冷却要求96

2-2.4.2 功率损失和效率97

2-3.1 液压系统98

2-3 其他热源98

2-2.6 液力减速器98

2-2.5 分动箱与最终驱动装置98

2-3.1.1 马达98

2-3.3 喷油泵99

2-3.2 电动机和发电机99

2-3.1.2 泵99

2-3.5 环境控制装置100

2-3.4 空气压缩机100

表2-8 典型的动力室温度（尤马试验场）101

2-3.6 阳光与地面的辐射热101

2-3.7 辅助发动机102

2-3.8 动力室通风装置的热负荷102

参考文献104

相关文献106

第三章 传热装置107

3-0 符号说明107

3-2 传热方式108

3-1 概述108

3-2.1 辐射109

3-2.2 传导109

3-2.3 对流109

3-3 传热肋片110

3-4 热交换器111

3-4.1 热交换器的类型112

3-4.1.1 稳流式热交换器112

3-4.2 按流体流动相对位置分类的热交换器112

3-4.1.2 瞬流式热交换器112

3-4.2.3 十字交叉流113

3-4.2.1 平行流113

3-4.2.2 反向流113

3-4.2.4 十字交叉－反向流113

3-4.2.5 十字交叉－平行流113

3-4.2.6 按流动相对位置分类的热交换器的比较113

3-4.3 根据传热表面几何形状分类的热交换器115

3-4.3.1 板－翅式散热片表面115

3-4.3.2 管状散热表面115

3-4.3.3 散热片与管子的配置117

3-4.4 根据流体种类分类的热交换器117

3-5 热交换器的设计和选择117

3-5.1 双流体型热交换器芯的热设计原理119

3-5.1.1 热计算的基本公式119

3-5.2 热交换器内的流体压力降124

3-6 车辆的冷却125

3-6.1 直接冷却125

3-6.2 间接冷却125

3-6.2.1 散热器125

表3-1 散热器尺寸与车辆应用（美国陆军坦克机动车局）133

表3-2 散热器使用与车辆、发动机（美国陆军坦克机动车局）134

表3-3 各种车辆的冷却温度极限（美国陆军坦克机动车局）135

表3-4 散热器与压力盖的使用136

3-6.3.1 散热器水箱型油冷器139

3-6.3 发动机油冷器139

3-6.4 传动装置油冷器141

3-6.3.3 套－管形（管-束形）油冷器141

3-6.3.2 水冷板形油冷器141

3-6.5 油冷器的选择与优化实例142

3-6.6 油冷器的优化144

表3-5 接近最小芯体容积的油冷器设计参数146

3-6.7 后冷器147

3-6.8 龙骨（Kee1）型冷却器150

3-6.9 冷却系统部件的布置157

3-7 绝热158

3-7.1 目的与应用158

3-7.2 热物理特性对传热的影响159

参考文献163

表3-6 乙二醇水溶液的特性（容积比50/50％）163

相关文献164

第四章 风扇及风扇驱动装置165

4-0 符号说明165

4-1 引言165

4-2 风扇165

4-2.1 离心式风扇166

4-2.1.1 前弯叶片风扇167

4-2.1.2 后弯叶片风扇167

4-2.1.3 径向（直）叶片风扇167

4-2.1.4 非设计点特性167

4-2.2.1 螺旋桨式风扇168

4-2.2 轴流式风扇168

4-2.2.3 轴向叶片式风扇169

4-2.2.2 轴向管式风扇169

4-2.3 离心式风扇与轴流式风扇的比较170

4-3 军用车辆的冷却风扇171

表4-1 军用车辆的冷却风扇171

4-2.5 挠性叶片风扇171

表4-2 底特律柴油机的冷却风扇172

4-4 风扇产生的总压力差172

4-6 风扇效率174

4-5 风扇空气马力174

4-8.1 性能的变量175

4-8 风扇定律175

4-7.3 标准的风扇部件175

4-7.2 出口速度175

4-7.1 风扇叶片顶端速度175

4-7 风扇性能175

4-2.4 混流式风扇176

4-8.2 风扇噪音176

表4-3 风扇定律177

4-8.4 风扇定律的使用实例180

4-8.3 风扇定律的限制180

4-9 比速度181

4-10 系统阻力对风扇性能的影响182

4-10.1 系统阻力183

4-10.2 风扇与系统的匹配184

4-11.1 平行工作184

4-11 多级风扇系统184

4-12.1 标准设计185

4-12 风扇选择185

4-11.2 串联工作185

4-12.2 风扇选择程序186

表4-4 海平面上不同温度的空气密度值与不同海拔高度的大气压（干燥空气）187

4-12.3 风扇选择实例188

4-12.4 超规格风扇189

4-13 风扇的安装189

4-14 风扇导风圈192

表4-5 皮带驱动的风扇特性（皮带驱动与液压驱动的比较）193

4-15 风扇驱动与速度控制193

4-15.1 机械驱动193

4-15.1.1 皮带驱动机构193

表4-6 电驱动冷却风扇的特性194

4-15.1.2 轴驱动194

4-15.1.3 齿轮箱驱动194

4-15.2 电力驱动194

4-15.3 液力驱动195

表4-7 冷却风扇液力驱动特性（液力驱动与机械驱动比较）196

4-15.4 粘性风扇驱动196

4-16 风扇驱动噪音197

4-17 废气引射器197

4-15.5 变节距叶片风扇197

参考文献199

第五章 冷却系统的控制与仪器使用199

相关文献199

5-1 冷却系统的功用200

5-2 加压水冷系统200

5-2.1 冷却水工作温度的影响200

5-2.2 冷却水泵的气穴现象200

5-2.3 后沸腾201

5-2.4 海拔高度的影响201

5-3 冷却控制的方法201

5-3.1 节流冷却空气202

5-3.1.1 散热器百叶窗202

5-3.1.2 防寒百叶窗203

5-3.3 加热润滑油与冷却水205

5-3.2 加热冷却空气205

5-3.5 控制冷却水流量206

5-3.6 控制进入油冷器的机油流量206

5-3.4 调节冷却风扇的速度206

5-4 控制件与仪表设备207

5-4.1 散热器盖207

5-4.1.1 概述207

5-4.1.2 散热器盖的类型207

5-4.2 稳压箱210

5-4.2.1 用途210

54.2.2 应用与工作210

5-4.2.3 稳压箱的安装211

5-4.3 恒温器212

5-4.3.1 用途212

5-4.3.2 工作212

5-4.3.3 一般结构213

5-4.3.4 分类213

5-4.3.5 促动元件的类型215

5-4.3.5.1 皱纹膜式215

5-4.3.5.2 软蜡式215

5-4.3.6 恒温控制方式216

5-4.3.7 恒温器冷却水循环系统218

5-5 温度信号传送装置218

5-6 报警装置219

5-7 冷却水面指示器219

5-8 冷却水面和冷却水进气报警装置220

参考文献221

相关文献222

第六章 格栅223

6-1 不防弹的格栅和挡网223

6-0 符号说明223

6-2.3.1 文氏管式226

6-2.2 格栅的设计226

6-2.1 用途226

6-2 防弹格栅226

6-2.3 型式和结构226

6-2.3.2 杆式227

6-2.3.3 鱼钩式228

6-2.3.4 桌面式228

6-2.3.5 人字式229

6-3 气流阻力特性230

表6-1 现代军用车辆使用的防弹格栅230

6-4 防弹特性231

6-5 噪音231

6-6 试验和鉴定232

6-7 格栅安装的设计因素233

参考文献234

相关文献234

第七章 系统的流动阻力的分析235

7-0 符号说明235

7-1 流体的流动条件235

7-2 流动阻力236

7-2.1 不可压缩流体的流动阻力236

7-2.2 压力降的类别237

7-2.2.1 摩擦压力降237

7-2.2.2 动压力降240

表7-1 公式（7-8）中所用的面积变化损失系数243

7-2.2.3 挡网和格栅246

7-2.2.4 经过通道内的零部件后的空气压力损失246

7-2.2.5 经过一传热基体的空气压力降247

7-2.2.6 格栅摩擦损失247

7-2.3.1 格栅面积248

7-2.3.2 均等或渐变式格栅面积248

7-2.3.3 风道设计248

7-2.3 减小流体压力损失的有效方法248

7-2.3.4 减小弯道压力损失的措施249

7-2.4 冷却系的总空气阻力实例——XM803实验坦克249

7-2.3.5 M551“谢里登”坦克的冷却气流试验249

7-2.4.1 系统阻力特性250

7-2.4.2 XM803实验坦克发动机冷却气流系统空气阻力的求解举例251

7-3.1 发动机冷却水泵258

7-3 冷却系的液体流动分析258

7-3.2 油泵260

7-3.3 流体的流动阻力261

7-3.3.1 机油的流动阻力261

7-3.3.2 发动机冷却水流动阻力262

表7-2 标准管接头对液体流动的阻力263

7-3.3.3 流体在管道系统中的流动阻力263

参考文献264

相关文献265

第八章 系统的综合和安装设计266

8-0 符号说明266

8-1 设计标准267

8-1.1 冷却系统分析269

8-1.1.4 发动机油冷器270

8-1.1.3 发动机附件和辅助设备270

8-1.1.2 发动机的排热率270

8-1.1.1 动力室分析270

8-1.1.11 气流271

8-1.1.9 燃料箱271

8-1.1.8 液力减速器271

8-1.1.7 离合器271

8-1.1.6 传动装置271

8-1.1.5 发动机排气271

8-1.1.10 动力传动系的热传导271

8-1.1.12 防冻措施272

8-1.1.13 冷却系统的变量273

8-3 冷却系统的优化274

8-1.2 车辆性能规格274

8-2 冷却系统的综合设计274

8-4 冷却分系统的比较分析法274

8-5 冷却系统设计举例276

8-5.1 冷却系统的初步设计276

8-5.1.1 发动机的冷却276

8-5.1.2 传动装置的冷却279

表8-2 为最高速度是36英里／小时的车辆所预计的传动装置的冷却要求280

表8-1 为最高速度是44英里／小时的车辆所预计的传动装置的冷却要求280

8-5.1.3 M114产品改进型车辆装用的试验性动力装置冷却系统的安装设计281

表8-3 M114车的试验性动力装置的安装和冷却系统的设计292

8-5.2 装有风冷柴油机的XM803实验坦克293

8-5.2.1 发动机的冷却294

表8-4 冷却数据一览表（在AVCR-1100-3型发动机气缸盖上测量的温度）295

表8-5 AVCR-1100-3B发动机气缸的冷却特性297

表8-6 AVCR-1100-3B后冷器的冷却特性303

表8-7 在XM803实验坦克中安装的AVCR-1100-3B型发动机的冷却系统性能表304

8-5.2.2 传动装置的排热率305

8-5.3 水冷发动机的安装307

表8-8 冷却系统参数的研究308

参考文献312

相关文献312

9-2.1 热交换器313

9-2 对部件试验的要求313

9-2.1.1 散热器313

9-1 车辆试验的重要性313

第九章 试验与鉴定313

9-2.1.2 发动机／传动装置的油冷器314

9-2.1.3 其他冷却器314

9-2.2 风扇314

9-2.3 冷却水泵315

9-2.4 格栅315

9-3 冷却系统315

9-3.1 冷却系统的车辆模拟试验316

9-3.1.1 冷模型试验316

9-3.1.2 热模型试验317

9-3.1.3 冷却系统的除气要求320

9-3.1.4 活动试验车架320

9-3.2 车辆总试验320

9-4 车辆冷却计划试验实例320

9-4.1 试验设备、方法和程序320

9-4.2 M113/M113A1冷却鉴定和产品改进计划试验324

9-4.2.1 一般情况324

9-4.2.2 冷却试验的目的324

9-4.2.3 已定型投产车辆的冷却试验结果324

表9-1 M113A1车的修改对冷却水温和传动装置油温的影响325

9-4.2.4 修改的车辆冷却试验325

9-4.3 M110车的冷却鉴定和产品改进计划试验325

9-4.3.1 一般情况325

9-4.3.2 冷却试验的目的325

9-4.3.3 已定型投产车辆的冷却试验结果325

9-4.3.4 修改的车辆冷却试验326

表9-2 M110车的修改对于冷却水温和发动机油温的影响326

9-4.4.2 冷却试验的任务327

9-4.4.3 已定型投产车辆的冷却试验结果（发动机额定功率300马力）327

9-4.4 M551车的冷却鉴定和产品改进计划327

9-4.3.5 稳压箱试验327

9-4.4.1 一般情况327

表9-3 M551车的修改对发动机冷却水和传动装置油底壳温度的影响328

9-4.4.4 修改的车辆冷却试验328

9-4.5.1 一般情况330

9-4.5.3 已定型投产车辆的冷却试验结果330

9-4.5.2 冷却试验的目的330

9-4.5.4 修改的车辆冷却试验330

9-4.5 M561车的冷却鉴定及其产品改进计划330

9-4.5.5 观测与结论331

9-4.5.6 车辆冷却液的鉴定331

表9-4 M561车辆修改对发动机冷却水温和油底壳温度（外推到120°F）的影响331

9-5 美国陆军坦克机动车局在冷却系发展中的职责332

9-5.1 第二与第三阶段的研制试验（简称：研制试验Ⅱ和Ⅲ）332

表9-5 美国陆军试验与鉴定局的试验类别333

9-5.2 环境试验334

表9-6 用于器材寿命循环试验的 “陆军规则”337

9-6 军用系统研制说明337

9-6.1 研制试验（DT）和使用试验（OT）的实施338

9-6.2 研制试验339

9-6.3 使用试验340

9-7试验机构341

参考文献342

附录344

附录A344

A-1 油冷器性能344

A-2 典型的散热器芯的性能——散热片与管芯361

附录B367

B-1 冷却风扇的具体结构和工作特性367

B-2 混流式风扇377

B-2.1 军用车辆发动机冷却问题的最优系统设计途径377

B-2.2 发动机冷却系统用的混流式风扇377

B-2.3 混流式冷却风扇在军用车辆中的安装379

B-2.4 系统设计380

B-2.5 冷却系统的优化381

B-2.6 明确计量单位382

B-3 底特律柴油机公司的冷却风扇387

附录C394

C-1 防弹格栅性能数据394

D-1 散热器的试验和鉴定方法401

附录D401

表D-1 试验台的振幅403

D-2.1 油-气式冷却器404

D-2 发动机／传动装置油冷器的试验规格和程序404

D-2.2 油－水式冷却器406

D-3 风扇性能的试验方法407

表D-2 各种气压条件下的饱和空气与部分饱和空气的密度411

D-4 冷却水泵试验412

D-5 XM803实验坦克热模型的仪器清单和安装简图413

D-6 冷却系统的除气试验418

表D-3 稳压箱热熄火能力420

D-7 美国陆军坦克机动车局推进系统实验室M110产品改进试验计划的№699号试验大纲421