蘇聯УΤД-20柴油機

簡介

國別蘇聯
名稱 УТД-20柴油機
УТД-20 Дизельный Мотор
研製單位蘇聯
SU
生產單位蘇聯
SU
現狀生產
裝備情況 БМП-1步兵戰車、БМП-2步兵戰車、БМД傘兵戰車

概述

30年代末B2系列柴油機作為蘇聯坦克戰車發動機以來，雖然在設計上進行了許多改進，其中包括幾次大的改進，並發展了幾十種變型機，但對其基本結構未作過重大修改，功率提高受到限制，因而不能滿足現代坦克和裝甲車輛機動性的要求。
影響B2柴油機功率提高的主要因素，不是排量小，而是結構強度低。
為了繼承B2柴油機排量大、體積小、結構緊湊、重量輕、單位體積功率高等優點，克服它結構強度不足的主要缺點，蘇聯設計研製了УТД-20柴油機。
該柴油機與B2柴油機相比，V型夾角由60°改為120°，活塞行程由180mm改為150mm，而缸徑(150mm)和缸心距(176mm)仍保持不變。由於該柴油機保持了B2柴油機的2個基本結構參數，所以可看作是B2系列中的一個新的變型機。
該柴油機在性能指標和技術上比B2柴油機有較多的優越性，最明顯的優點是發動機總高度較低，可使車輛高度降低，車體總噸位減小，從而提高戰車的戰術性能，比較適合於步兵戰車和一些變型車。
從單位體積功率看，該柴油機的非增壓機為317kW/m3(430馬力/m3)，相當於B-62柴油機的水平。
該柴油機易於實現系列化，發展V6、V8和V12等不同缸數的機型，系列化後的功率範圍可達147～735kW(200～1000馬力)。
該柴油機研製成功以後，於1970年作為蘇聯БМП-1步兵戰車和БМД傘兵戰車的動力裝置。

結構特點

該柴油機在B2柴油機基礎上進行了較大的改進，其設計特點如下：
1.採用6缸V型120°夾角的總體布置
由B2柴油機V型氣缸夾角60°改為120°，使發動機的總高度由900mm降為751mm，降低了約150mm，從而提高了車輛的生存力。
採用60°氣缸夾角，難以實現不同缸數發動機的系列化，而該柴油機的氣缸夾角改為120°，便於發展V型12缸和V型8缸系列產品。
2.採用行程/缸徑=1的短行程
由B2柴油機的活塞行程180mm改為150mm，故行程/缸徑=1，屬於短行程柴油機。其優點是，在活塞平均速度基本保持不變的條件下，轉速可由2000r/min提高到2600r/min，因而可達到提高升功率的目的。由於縮短了活塞行程，使曲軸的連桿軸頸與主軸頸的重疊度增加，其重疊度達52mm，因而大大提高了曲軸的剛度和強度。
3.採用叉形連桿
採用叉形連桿的優點是，由於連桿長度縮短了，可縮小柴油機外廓尺寸；同時消除了副連桿對主連桿產生的附加應力以及左右排氣缸中活塞運動規律的不一致性。
叉形連桿的缺點是，叉頭的強度和剛度都比較低，而且結構複雜，加工工藝要求較高，成本昂貴，裝配工藝複雜。
4.採用隧道式聯身機體
B2柴油機採用分開的機體結構，上曲軸箱、氣缸體與氣缸蓋是分開的，而該柴油機採用上、下曲軸箱、氣缸體和飛輪殼4部分組成的整體聯身機體，從而使機體面縱向平面的彎曲剛度和繞曲軸軸線的扭轉剛度均顯著增強。這種聯身機體解決了B2柴油機在進一步強化所遇到的機體剛度不足，曲軸箱出現裂紋、主軸承變形等問題。
5.採用圓盤式帶滾柱軸承的整體曲軸
該柴油機採用圓盤式曲軸，主軸承為滾柱軸承。圓盤式曲軸的主軸頸直徑增大的169mm，使連桿軸頸與主軸頸的重疊度增加到52mm，其強度與剛度比B2柴油機曲軸顯著提高。
6.採用改進的淺盆形直接噴射式燃燒室
B2柴油機的燃燒室是淺ω型，底深為19.5mm，而該柴油機採用淺盆型，盆底深7.5mm。淺盆型燃燒室受熱面積小，可減輕活塞的熱負荷。
活塞頂部和第一環槽處進行低溫硬質陽極化處理。硬質氧化鋁層的硬度很高，而且導熱係數只是鋁的1/3，因此與原B2柴油機活塞相比，提高了耐磨性和耐腐蝕性，還可以減少活塞的傳熱量，降低發動機熱負荷。
7.採用與B2柴油機基本相同的氣缸蓋與配氣系統
該柴油採用三缸一蓋的鋁氣缸蓋，其基本形式與B2柴油機相同。配氣系統仍採用B2柴油機的頂置凸輪軸與頂置進排氣門結構。
缸蓋燃燒室部分的下平面基本是平的，只有不大的凹陷。進氣管仍為衝壓件，但排氣管則由衝壓件改為鑄鐵件，其中插入1個不鏽鋼的圓形襯管，大大減少了排氣管的熱輻射與變形。氣缸蓋上的排氣口改為圓形，便於密封。
8.採用平齒輪、後傳動的驅動機構
B2柴油機採用直齒圓錐齒輪和前傳動的驅動機構，整個驅動機構由曲軸自由端即扭振振幅最大的部位傳出，因而所受扭振的影響很大。而該柴油機採用後傳動，曲軸功率輸出端附近的扭振振幅最小，齒輪傳動安裝在飛輪附近，具有明顯的優越性。而且噴油提前角和配氣相位的準確性得到提高，這對柴油機的性能有一定的好處。
該柴油機採用直齒圓柱齒輪傳動，其優點是結構堅固，可靠性好；製造簡單，成品合格率高，造價低廉；可以使用普通磨齒機加工。
9.採用噴油提前角自動調節裝置
該柴油機採用機械液壓式噴油提前角自動調節裝置，以保證隨轉速的變化得到最佳的噴油提前角。該調節裝置在曲軸轉速為1200r/min時開始起作用，初置角為上止點前24～27°(靜態)，隨著曲軸轉速增加，噴油提前角調節範圍是1.6～7.4°曲軸轉角。這對高轉速時柴油機功率和燃油消耗率均起良好的作用。
在供油系統方面，該柴油機採用活塞式輸油泵取代B2柴油機的旋板式輸油泵，直接裝在噴油泵體上，由其凸輪軸上的偏心輪驅動。噴油泵由立式改為水平臥式，出油閥的開啟壓力比B2柴油機增大了8.6倍，以改善噴霧質量。
10.採用高溫冷卻系統
該柴油機採用了較B46發動機更好的高溫冷卻系統，進一步提高了車輛的耐過熱性能和發動機的熱效率。
此外，在供油、潤滑、冷卻、起動系統和零部件結構方面進行了一些改進，性能和可靠性比B2柴油機有所提高。
該機的設計布置考慮了便於維護保養問題。機油濾和柴油濾安裝在柴油機機體的V型夾角內，打開車體的上甲板手可以拆卸，維護保養方便。噴油器可以從氣缸蓋罩上的小蓋口中取出來。噴油泵安裝在V型夾角內，在它上面只有一些電線和操縱桿，所以在車上也可以比較方便地拆裝、檢查和保養。
機油泵和水泵聯軸組件可以從車體下部視窗進行檢查、調整和拆裝。發電機和起動電機布置在柴油機的左下側，可以從車體駕駛室側窗進行檢查，調整和拆裝。
該柴油機雖然在結構設計上比B2已有很大的改進，但還存在一些缺點，主要是：
1.機油消耗率高
機油消耗率達16～19k/kW·h(12～14g/馬力·h)，這是由於活塞組的油環性能太差，氣缸套變形太大(橢圓度和錐度達到0.08～0.12mm)，以及活塞裙部間隙大(達0.5mm左右)等因素造成的。
2.比重量大
比重量為3.32kg/kW(2.24kg/馬力)，比B-54柴油機大了約0.9kg/kW(0.66kg/馬力)，增加了38%。這是由於隧道式機體、圓盤式帶滾柱軸承的整體曲軸、以及電動機和發電機等附屬檔案比較重的緣故。
3.壓縮比較大
壓縮比為16.5～17，燃燒過程比較粗暴，氣缸最高爆發壓力Pz達到7.84～8.13MPa(80～83kgf/cm2)，使運動件承受的機械負荷比較大，噪聲高達128～130dB。
4.二階慣性力矩未平衡
柴油機的振動比較大。

蘇聯УΤД-20柴油機

基本介紹

簡介

概述

結構特點

性能數據

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