大功率車載取力自發(fā)電系統(tǒng)結構研究

張?zhí)?孫宏艷 曹金牛 楊帆

遼寧陸平機器股份有限公司 遼寧鐵嶺 112001

1 前言

越野裝備在特定的野戰(zhàn)環(huán)境下工作，需要對上裝設備提供電源保障，滿足裝備的作戰(zhàn)使用需求。裝備在野外作業(yè)時，通常采用發(fā)電機組或車載取力發(fā)電的方式對設備進行供電，兩種模式都已經(jīng)過多種裝備的實際使用驗證，都是成熟模式，可以提供穩(wěn)定電源保障。

采用發(fā)電機組供電模式，用電功率較小時，可以在方艙的某個位置預留安裝空間；用電功率較大時，需在車載平臺上單獨預留安裝空間；用電設備功率過大時，需單獨配備電源車。車載取力自發(fā)電系統(tǒng)，不占用或較少占用方艙及平臺的空間，增大了整車的空間利用率。整個系統(tǒng)只需配置一臺發(fā)電機及少量附件即可，大大減輕了整個發(fā)電系統(tǒng)的質(zhì)量，提高了裝備的機動性，同時也減少了裝車成本，各構件和器件簡單，安裝、維修方便。

筆者研制的項目需要為系統(tǒng)中的設備提供不低于80 kW電源保障，針對系統(tǒng)的供電要求，擬制了靜音電源車和車載取力自發(fā)電兩種供電技術方案，擇優(yōu)確定方案。

2 供電電源模式優(yōu)選

2.1 80 kW靜音電源車

采用靜音電源車發(fā)電的形式，結構示意見圖1。靜音電源車選用某品牌二類汽車底盤作為承載平臺，加裝副車架和5.5 m方艙。內(nèi)裝布局進行一艙四室設計，主要包括操控室、進風室、發(fā)電室和排風室。艙內(nèi)外安裝80 kW柴油發(fā)電機組、電氣智能控制系統(tǒng)、配電網(wǎng)絡、吸音降噪系統(tǒng)、降溫排氣系統(tǒng)，以及附屬設備設施、隨車工具等。

圖1 80 kW靜音電源車

80 kW靜音電源車最大外形尺寸（長×寬×高）為9150 mm×2500 mm×3405 mm，外廓尺寸符合GB 1589-2016的規(guī)定，滿足公路運輸要求[1]。方艙外形尺寸（長×寬×高）為5500 mm×2460 mm×2000 mm，為滿足鐵路運輸機車車輛限界要求，艙體進行削角設計，角度為120°，削角高度315 mm。

經(jīng)初步估算，運載平臺質(zhì)量10000 kg，艙體質(zhì)量1300 kg，發(fā)電機組質(zhì)量1300 kg，其它附屬設備及附件質(zhì)量1900 kg，80 kW靜音電源車總質(zhì)量G=14500 kg。

2.2 80 kW車載取力自發(fā)電

采用車載取力發(fā)電的形式，原理見圖2。車載取力自發(fā)電系統(tǒng)，是將機械能轉變?yōu)殡娔艿囊环N專用裝置，利用汽車發(fā)動機的動力，采用合適的取力形式，通過機械傳動裝置驅動發(fā)電機發(fā)電，由電子調(diào)速系統(tǒng)控制、調(diào)節(jié)，進行駐車發(fā)電。車載取力自發(fā)電系統(tǒng)，有可靠性好、機動靈活、方便快捷的特點，特別適用于通信、指揮、電力、建筑、維修、搶修、維穩(wěn)、安保、救援、醫(yī)療等各種涉及野外作業(yè)的行業(yè)和領域。

圖2 車載取力發(fā)電原理

方案設計時，在駕駛室后、運載平臺前部設置專用安裝區(qū)域，采用隨艙體安裝的方式，利用艙體結構形成封閉式電機安裝空間，同時利用底盤的部分空間，發(fā)電機外形尺寸（長×寬×高）：1000/850 mm×500 mm×500 mm，安裝區(qū)域艙體最大外形尺寸（長×寬×高）：2150 mm×1700 mm×900 mm，結構示意見圖3。

圖3 車載取力發(fā)電方案

經(jīng)初步估算，安裝結構質(zhì)量100 kg，傳動裝置質(zhì)量90 kg，發(fā)電機質(zhì)量620 kg，電子調(diào)速系統(tǒng)及附件質(zhì)量50 kg，80 kW車載取力自發(fā)電系統(tǒng)總質(zhì)量G=860 kg。

2.3 小結

針對兩種技術方案，依據(jù)項目的功能需求和對電源品質(zhì)、技術參數(shù)的要求，綜合分析、比較兩種技術方案的體積、質(zhì)量、性能、成本等因素，考慮項目實施的可行性和主要設備的可靠性、維修性，確定采用80 kW車載取力自發(fā)電的供電模式。

3 系統(tǒng)組成及總體結構布局

發(fā)電機的相數(shù)、功率等級、額定轉數(shù)等因素，直接關系到發(fā)電機的外形尺寸和質(zhì)量，傳統(tǒng)車載軸帶取力自發(fā)電系統(tǒng)，其功率等級不大于30 kW，發(fā)電機可以安裝在汽車底盤縱梁之間。大功率車載取力自發(fā)電系統(tǒng)，功率等級大于30 kW，汽車底盤縱梁之間沒有足夠的安裝空間，同時，其安裝方式、防護等級、防護形式、機體散熱形式等都與傳統(tǒng)車載軸帶發(fā)電機有較大的差別，因此，需要設計新的傳動結構和安裝結構。

大功率車載取力自發(fā)電系統(tǒng)主要由機械傳動系統(tǒng)、取力控制系統(tǒng)、電子調(diào)速系統(tǒng)、通風散熱系統(tǒng)、軸帶發(fā)電機、電機安裝平臺及附件等組成，組成框圖見圖4。其中，機械傳動系統(tǒng)、軸帶發(fā)電機、電機安裝平臺和通風散熱系統(tǒng)是系統(tǒng)中的重要結構。大功率車載取力自發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)動機的動力通過取力器帶動傳動軸驅動中間傳動裝置，再通過傳動帶驅動發(fā)電機運轉，系統(tǒng)的總體結構布局主要是結構形式的確定、傳動級數(shù)的確定、傳動軸角度的確定、中間傳動裝置的布置和安裝平臺的布置。

圖4 取力發(fā)電系統(tǒng)組成框圖

為縮小安裝空間，提高結構的緊湊性，傳動軸、中間傳動裝置、發(fā)電機和安裝平臺依次縱向并列排布在底盤兩縱梁的中間和上方。與傳統(tǒng)軸帶自發(fā)電系統(tǒng)相比，大功率車載取力自發(fā)電系統(tǒng)主要組成結構的體積、質(zhì)量和外形尺寸增加的幅度較大，汽車底盤縱梁之間的安裝空間已經(jīng)不能滿足安裝需要。因此，采取空間立體結構的布置形式，取力輸出的動力，通過中間傳動裝置再傳遞。發(fā)電機安裝在底盤縱梁上方。

根據(jù)空間結構，為保證布局的緊湊性，機械傳動系統(tǒng)采用二級傳動形式，通過傳動軸傳動和帶傳動的組合傳動模式實現(xiàn)動力傳遞。取力器與中間傳動裝置之間為第一級，采用傳動軸傳動；中間傳動裝置與發(fā)電機之間為第二級，采用傳動帶傳動。傳動系的合理布置可以預防噪音和振動，為了獲得較好的同步性，傳動軸兩端鉸接頭必須具有相同的傾角（β1=β2），傾角過大或過小及凸緣角度有誤差（β1≠β2）都可導致傳動系產(chǎn)生振動和噪音，并且要避免過大的角度，以免影響自身組件和兩端傳動裝置的使用壽命。傳動軸系的布置主要有兩種方案，Z形布置方案見圖5（a），W形布置方案見圖5（b），通常Z形布置方案優(yōu)于W形布置方案，可以避免取力器和中間傳動裝置的軸承承受較大的載荷。

圖5 傳動軸系布置

中間傳動裝置的安裝位置和角度，決定傳動軸的工作長度和鉸接頭的傾角，影響發(fā)電機的安裝位置，決定傳動帶的工作長度和松緊度的調(diào)整。因此，中間傳動裝置設計成可微量調(diào)整結構。

安裝平臺作為發(fā)電機的基礎安裝底座，兼顧中間傳動裝置的安裝底座，在滿足剛強度的前提下，進行輕量化設計，其結構設計成可轉動調(diào)整結構，保證可調(diào)整傳動帶的松緊程度。安裝平臺主要位于駕駛室后和中后橋的前面，該處的底盤縱梁和橫梁是主要受力區(qū)，承載上裝設備的主要質(zhì)量，交變應力較大。因此，安裝平臺的設計，要參考汽車底盤改裝設計手冊并滿足底盤改裝規(guī)范的要求，充分考慮汽車底盤的結構，安裝位置利用底盤縱梁和橫梁作為安裝支撐梁。安裝孔的設計，要考慮以下原則：a.縱梁腹板豎直方向不得有連續(xù)安裝孔；b.嚴禁在縱梁和橫梁連接的翼緣、軸距間縱梁下翼面及縱梁變截面處鉆孔；c.充分利用已預留安裝孔或對已有的孔經(jīng)擴鉆后使用；d.應盡量減小孔徑，需增大孔徑時，應增大孔間距離；e.孔位方便加工，以提高孔的加工精度。

4 系統(tǒng)重要結構

4.1 機械傳動系統(tǒng)

機械傳動系統(tǒng)主要用于傳遞發(fā)動機的動力，驅動發(fā)電機運轉，同時，系統(tǒng)結構要簡單、緊湊，能夠布置在規(guī)定的有限空間內(nèi)。系統(tǒng)主要包括取力器、傳動軸、中間傳動裝置、傳動帶和帶輪等，主要任務是確定取力形式和系統(tǒng)傳動比，確定傳動軸的形式并校核，確定傳動帶的結構、類型并校核。

4.1.1 取力形式

取力器是從底盤發(fā)動機取得動力的裝置，用以驅動各種附加設備。采用的取力形式主要有變速器取力、分動器取力和發(fā)動機取力等[2]。確定取力形式，需綜合考慮系統(tǒng)的工況、荷載范圍、傳遞的功率和扭矩等。變速器取力和分動器取力主要用于駐車取力，發(fā)動機取力主要用于行車取力。根據(jù)筆者的設計經(jīng)驗，駐車狀態(tài)取力，用于驅動發(fā)電機，額定功率不大于24～30 kW時，主要選擇變速器取力形式；額定功率大于30 kW時，主要選擇分動器取力形式。

80 kW車載取力自發(fā)電系統(tǒng)，取力器的體積和質(zhì)量較大，變速器取力輸出口周圍沒有足夠的安裝空間，且附加于變速器殼體的力矩較大，接口強度和殼體強度不能滿足使用要求。因此，采用分動器取力形式，見圖6。

圖6 分動器取力

由于傳遞的功率較大，應考慮動力傳遞過程中的損耗和連續(xù)式的工作方式，保證取力器具有足夠的安全系數(shù)時，需按下式計算校核：

其中，P為取力器傳遞的的功率，kW；M為取力器允許傳遞扭矩，N·m；n為取力器的轉速，r/min。

4.1.2 系統(tǒng)傳動比

自發(fā)電系統(tǒng)設計時，確定所選用的取力形式以后，需要根據(jù)發(fā)電機的額定轉速確定機械傳動系統(tǒng)的速比和取力器的總速比，并合理分配各級傳動的速比。

根據(jù)系統(tǒng)的指標要求，發(fā)電機額定轉速為1500 r/min。系統(tǒng)布置時，傳動軸、中間傳動裝置、發(fā)電機進行縱向并列排布，以提高結構的緊湊性，縮小各傳動裝置的體積和安裝空間；因此，取力器輸出端到發(fā)電機輸入端按1：1傳動進行設計，中間傳動裝置的傳動比為1.0，中間傳動裝置輸出端和發(fā)電機輸入端均采用直徑相等的帶輪進行傳動。取力器的總速比是指取力器輸出端的轉速與發(fā)動機轉速之比，由于采用底盤廠家的取力器，因此，由底盤廠家根據(jù)分動器和取力器的結構，進行自主設計，保證取力器輸出轉速1500 r/min。

確定傳動比時，要保證發(fā)動機在彈性運行范圍內(nèi)，避免在低速下運行，綜合考慮發(fā)動機的最佳經(jīng)濟轉速和最大扭矩區(qū)對應的轉速范圍，以獲得較好的燃油經(jīng)濟性。

4.1.3 傳動軸結構

算根據(jù)總體結構布局，機械傳動系統(tǒng)采用傳動軸傳動和帶傳動的組合傳動模式實現(xiàn)動力傳遞。受底盤空間的影響，取力器和中間傳動裝置之間的動力傳遞，傳動結構受到局限。傳動軸是汽車傳動系的重要傳動部件，由花鍵套和花鍵軸組成的滑動花鍵副來實現(xiàn)傳動長度的變化，其作用是連接距離變化且軸線不同心、軸線夾角時刻變化的兩傳動機構，同時傳遞扭矩和旋轉運動。因此，選擇傳動軸傳動是較好的解決措施。

為利于空間結構布置，滿足系統(tǒng)結構的輕量化要求，設計采用尺寸較小的BJ212傳動軸結構形式。根據(jù)汽車設計理論，當傳動軸的工作轉速接近于臨界轉速，即接近于其彎曲固有振動頻率時，會出現(xiàn)共振現(xiàn)象，由于振幅急劇增加而極易引起傳動軸折斷，為了避免在臨界轉速下發(fā)生共振現(xiàn)象，按下述公式計校核臨界轉速，同時考慮短時超速工作情況[3- 4]。

式中，nk為傳動軸的臨界轉速，r/min；Lc為傳動軸的支撐長度，mm；De為傳動軸軸管外徑，mm；de為傳動軸軸管內(nèi)徑，mm。

考慮工作的可靠性和安全性，除應滿足臨界轉速的要求，還應保證有足夠的扭轉強度，進行扭轉應力的計算校核。

式中，τe為扭轉應力，MPa；T1為計算轉矩，N·mm；[τe] 為許用扭轉應力，MPa。

布置、安裝和使用時，傳動軸兩端鉸接頭傾角不大于11°，花鍵套和花鍵軸上兩箭頭標記對正并在同一平面，花鍵套可在花鍵軸上自由滑動，同時在圓周方向應感覺不出游隙存在，以保證傳動軸的動平衡，傳動軸布置見圖7。

圖7 傳動軸布置

4.1.4 傳動帶結構

常用傳動帶傳動主要包括平帶、V形帶、齒形同步帶等，平帶和V形帶主要依靠漲緊力和摩擦力進行傳動，容易打滑而產(chǎn)生丟轉現(xiàn)象，因此在需要精確傳遞速度的情況下，不能采用平帶和V形帶。車載取力自發(fā)電系統(tǒng)，需要對軸帶發(fā)電機的轉速進行精確控制，保證發(fā)電機在額定轉速允許公差范圍內(nèi)運轉，輸出穩(wěn)定的頻率、電壓等指標參數(shù)。

按照齒形不同，齒形同步帶可以分為梯形齒同步帶和圓弧齒同步帶兩種。梯形齒同步帶，梯形齒應力集中在齒根部位，當帶輪直徑較小時，容易出現(xiàn)齒形變形現(xiàn)象，影響與帶輪齒的嚙合，從而產(chǎn)生噪聲和振動，一般在轉速不高的運動傳動或小功率的動力傳動中使用。圓弧齒同步帶克服了梯形齒同步帶的缺點，均化了應力，改善了齒形嚙合。圓弧齒同步帶兼有V帶傳動、齒輪傳動及鏈傳動的優(yōu)點：a.能實現(xiàn)較大中心距傳動，傳動比精確，無滑差；b.傳動效率高，可達98%；c.傳動平穩(wěn)，能吸收振動，噪聲小；d.結構緊湊，無需特別張緊；e.不需要潤滑，能在高溫、腐蝕等惡劣環(huán)境下工作。

因此，本傳動優(yōu)先采用圓弧齒同步帶。設計時，按下述公式分別計算傳動帶長度和寬度[5]。

式中，L0p為 節(jié)線長度，mm；a0為帶輪中心距，mm；d2為大帶輪節(jié)園直徑，mm；d1為小帶輪節(jié)園

式中，bs為帶寬，mm；bs0為選定型號的基準寬度，mm；Pd為設計功率，kW，Pd= KAP ；KA為工況系數(shù)；P為傳遞的功率，kW；P0為基準額定功率，kW；KL為 圓弧齒帶長系數(shù)；Kz為小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)。

根據(jù)傳動功率、帶輪轉速、傳動用途和載荷性質(zhì)、工況等因素，按照計算結果，采用某型圓弧齒同步帶；同時，按傳遞扭矩、轉速和尺寸要求，匹配同型號的帶輪，以提高傳動精度和傳動效率，降低傳動噪音。傳動帶安裝時，兩個帶輪須對正，帶輪的軸線所在平面須平行，以保證傳動帶均勻受

圖8 傳動帶布置

4.2 軸帶發(fā)電機

車載取力自發(fā)電系統(tǒng)采用的軸帶發(fā)電機，主要有無刷勵磁同步發(fā)電機和稀土永磁同步發(fā)電機兩種形式。稀土永磁同步發(fā)電機的突出優(yōu)點是體積小、質(zhì)量輕、結構簡單、維護成本低、運行可靠、效率高。無刷勵磁同步發(fā)電機具有穩(wěn)態(tài)調(diào)壓精度高、動態(tài)反應快的特點，接近免維護，運行穩(wěn)定性較高；突出優(yōu)點是可以利用自動電壓調(diào)節(jié)器（A.V.R）對電壓進行調(diào)節(jié)，發(fā)電機正常工作過程中，由于負載變化、轉速變化、溫度變化等，發(fā)電機的電壓有升高或降低的趨勢時，自動電壓調(diào)節(jié)器能夠根據(jù)這一微小的電壓偏差，迅速地減少或增加勵磁電流，維持發(fā)電機的電壓近似不變。由于系統(tǒng)對供電設備電壓的穩(wěn)定性要求較高，因此采用無刷勵磁同步發(fā)電機。

軸帶發(fā)電機的冷卻形式有風冷式和水冷式兩種形式，中、小功率的軸帶發(fā)電機主要采用風冷形式；根據(jù)使用工況的不同，較大功率的軸帶發(fā)電機可以采用風冷式或水冷式。風冷式軸帶發(fā)電機，電機尾端設有冷卻風扇，電機殼體壓鑄成型，表面設有散熱槽，采用一次性整體壓鑄成型結構，機體內(nèi)部熱量通過熱傳導形式，從表面進行散熱。風冷式的優(yōu)點是結構簡單，故障率低，可靠性高，維修方便。水冷式軸帶發(fā)電機，在機殼內(nèi)部設置循環(huán)管路，同時，設置一套冷卻循環(huán)系統(tǒng)，可以選擇不同冷卻液，依靠泵站的動力，使冷卻液循環(huán)工作，快速帶走機體內(nèi)部熱量。水冷式的優(yōu)點是熱量交換較快，冷卻效果好；但結構較為復雜，維修時間稍長。考慮系統(tǒng)對可靠性指標平均故障間隔時間（MTBF）和維修性指標故障平均修復時間（MTTR）的要求，采用風冷式軸帶發(fā)電機。

為了減小體積和質(zhì)量，進行一體化設計，充分利用艙體的結構，統(tǒng)籌考慮發(fā)電機的防塵、防水等結構，軸帶發(fā)電機的主要參數(shù)如下：

a. 基本參數(shù)指標

額定功率為80 kW；額定電壓為400 V/230 V；額定頻率為50 Hz；功率因數(shù)為0.8（滯后）；相數(shù)/線制為三相四線；額定轉速為1500 r/min；外形尺寸（長×寬×高）為1000/850 mm×500 mm×500 mm；發(fā)電機質(zhì)量為600 kg。

b.主要電氣性能指標[6-7]

穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率為≤±1%；瞬態(tài)電壓調(diào)整率為≤±20%；電壓穩(wěn)定時間為≤0.5 s；電壓波動率為≤1%；穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率為≤±1%；瞬態(tài)頻率調(diào)整率為≤±5%；頻率穩(wěn)定時間為≤3 s；頻率波動率為≤0.5%。

4.3 電機安裝平臺

4.3.1 平臺結構

電機安裝平臺作為發(fā)電機的基礎安裝座，兼顧中間傳動裝置的安裝座；安裝平臺采用鉸接調(diào)整式結構，可以實現(xiàn)調(diào)整傳動帶的松緊度。電機安裝平臺主要由固定底座、活動支撐座、安裝底座、導向限位塊、鉸接軸、鎖定調(diào)整裝置等組成，見圖9。

圖9 電機安裝平臺

固定底座與底盤橫梁連接，用于承載發(fā)電機和各安裝座；活動支撐座前部和后部分別通過鎖定調(diào)整裝置和鉸接軸與固定底座連接；安裝底座螺接在活動支撐座表面，通過導向限位塊，確保傳動帶在松緊度調(diào)整和工作時，固定穩(wěn)定、可靠；安裝底座用于直接固定軸帶發(fā)電機。

采用帶傳動的系統(tǒng)，需要設置漲緊機構，以調(diào)整傳動帶的松緊度，調(diào)整后要鎖定可靠。本傳動采用圓弧齒同步帶，而該型同步帶具有結構緊湊、無需特別漲緊的特點，降低了對漲緊機構的結構要求，同時，受底盤安裝空間的局限性，調(diào)整操作局部受限，因此，不采用復雜的漲緊機構，在保證可靠性的前提下，簡化結構，進行簡化設計，通過活動支撐座和鎖定調(diào)整裝置，操作簡單，即可實現(xiàn)漲緊的功能。

4.3.2 鎖定調(diào)整裝置

鎖定調(diào)整裝置采用鉸接螺旋結構，由三組構成，每組包括支座、鉸接軸、調(diào)整螺栓、墊板和上下螺母。安裝時，調(diào)節(jié)螺母正、反向旋轉，可帶動活動支撐座繞鉸接軸的逆、順時針翻轉，進而可以通過調(diào)節(jié)螺母改變兩個同步帶輪之間的中心距，達到調(diào)整傳送帶松緊程度的目的，保證發(fā)電機的正常工作。

調(diào)整螺栓的規(guī)格采用公稱直徑優(yōu)先系第一系列中M20×1.5細牙螺距螺栓。常用的螺紋防松方法有摩擦防松、機械防松和永久防松三種。摩擦防松和機械防松稱為可拆卸防松，永久防松稱為不可拆卸防松，永久防松可靠性高，主要包括點焊、鉚接、粘合等，這種方法在拆卸時大多要破壞螺紋緊固件，無法重復使用。常見摩擦防松主要包括墊片、自鎖螺母及雙螺母等。鎖定調(diào)整裝置采用對頂防松螺母防松結構，雙螺母防松時產(chǎn)生兩個摩擦力面，第一摩擦力面是螺母與被緊固件之間，第二摩擦力面是螺母與螺母之間。安裝時，第一摩擦力面的預緊力為第二摩擦力面的80%。在沖擊和振動載荷作用時，第一摩擦力面的摩擦力會減小和消失，但同時，第一螺母會被壓縮導致第二摩擦力面的摩擦力進一步加大。螺母松退必須克服第一摩擦力和第二摩擦力，由于第一摩擦力減小的同時第二摩擦力會增大，因此，能夠獲得較好的防松效果。

設計時，按下述經(jīng)驗公式計算確定螺母的擰緊力矩[8]，嚴格按照規(guī)定的扭矩進行安裝；在試驗大綱或驗收規(guī)范中，需作為重要檢驗項目。

式中，Mmax為大擰緊力矩，N·m；M為標準擰緊力矩，N·m；Mmin為 最小擰緊力矩，N·m；σs為螺紋緊固件的屈服強度，N/mm2；As為螺紋部分有效面積，mm2；d為螺紋公稱直徑，mm；As=[π/4×（d2+ d3） /2]2；d2為 螺紋中徑，mm；d3= d1–H/6，mm；d1為螺紋小徑，mm；H=0.866p，mm；p為螺距，mm。

4.4 通風散熱系統(tǒng)

為滿足發(fā)電機的防雨要求，兼顧整車外形，利用艙體結構進行一體化布局設計。取力發(fā)電機安裝在駕駛室后部，底盤縱梁上方，并在艙體下方設置單獨的安裝區(qū)域；側面均為艙壁，右側壁設置維修門，構成合理的封閉式安裝空間。發(fā)電機的功率較大，工作時會散發(fā)較多的熱量，如果散熱不及時就會使發(fā)電機的溫升過快，導致機體溫度過高，影響其正常工作，無法滿足發(fā)電指標要求，嚴重的會造成設備損傷。在封閉的安裝空間，為了保證熱量能夠及時快速排放，同時避免出現(xiàn)“窩風”現(xiàn)象，設置強制散熱裝置。

發(fā)電機的絕緣電阻為安全性關鍵指標，基于大功率發(fā)電機的結構特殊性，車輛行駛時需避免迸濺水。所選發(fā)電機為風冷式發(fā)電機，在發(fā)電機一側的艙底面布置敞開式進風口，與底盤下部相通，保證足夠的進風量。發(fā)電機的機體依靠自身散熱孔、散熱槽散熱；散熱孔的熱量自動排到機體之外；散熱槽的熱量，依靠機體尾端的風扇排到機體之外，并在對應的艙壁上設置防雨型散熱孔；此種結構，可以保證部分熱量，通過底盤下部空間和散熱孔進行自然散熱。

設計時，基于熱氣流膨脹上升的流動原理，采用下方自然進風，對側上方排風的方式，快速排放電機的熱量，進風口形式見圖10（a）。為加速氣流流動，在維修門上設置排風扇，排風扇形式見圖10（b），氣流流動方向見圖10（c）。排風扇采用2臺某品牌風扇，其主要參數(shù)如下：電壓為AC230 V，頻率為50 Hz，功率為125 W，轉速為2320 r/m i n，風量為1695m3/h，噪聲為70dB。

圖10 進排風形式

5 小結

大功率車載取力發(fā)電系統(tǒng)安裝后，需嚴格按照相關標準和規(guī)范的要求，進行調(diào)試和試驗；行駛試驗后，傳動帶松緊度、傳動軸螺栓、發(fā)電機連接螺栓和鎖緊調(diào)整裝置等要進行檢驗[9]，同時按標準和規(guī)范要求，標記相應顏色的防松標識線。

根據(jù)選用的底盤型號、發(fā)電機的功率等級和冷卻形式等因素，大功率自發(fā)電系統(tǒng)的結構可以進行相應改進，在額定功率30 kW、50 kW、80 kW、100 kW等系列車載取力自發(fā)電系統(tǒng)中，都已成功應用，見圖11（a）～（c）。

圖11 不同等級大功率自發(fā)電

5 結語

作為裝備電源的供電模式，大功率車載取力自發(fā)電系統(tǒng)已成功應用，充分保障了裝備的野外作業(yè)需要。隨著新技術的不斷應用，車載取力自發(fā)電系統(tǒng)的控制技術也在逐漸向一鍵操作模式、一體化方向發(fā)展，系統(tǒng)的可靠性、維修性得到了較大提高。隨著發(fā)電機向小型化，大功率方向的不斷演進，車載取力自發(fā)電的額定功率等級也會越來越高，應用領域也會越來越廣泛。大功率車載取力發(fā)電系統(tǒng)的結構可以提高借鑒，為更多裝備車載取力發(fā)電系統(tǒng)的選擇和參考的依據(jù)。