Двигатели ОАО «Автодизель» для тяжелой специальной техники

В.Е.Савельев, генеральный директор ОАО «Автодизель»

ОАО «Автодизель» является крупнейшим в России производителем дизельных транспортных двигателей многоцелевого назначения в диапазоне мощности 180–650 л.с. и ведет работы по расширению этого диапазона до 700–800 л.с.

Основной продукцией предприятия являются 6 и 8-цилиндровые двигатели типа ЯМЗ-236 и 238 размерностью цилиндра 130(140 мм, ЯМЗ-7601 и 7511, а также силовые агрегаты со сцеплением и КПП на их базе, закрывающие диапазон мощности 180–400 л.с.

 Эти двигатели, выпускаемые в объеме более 50 тыс. штук в год, отвечают нормам по выбросам вредных веществ Евро-2 и установлены более чем на 300 наименований изделий машиностроительных заводов России и стран СНГ. Для тяжелой специальной техники ОАО «Автодизель» мелкосерийно выпускаются 12-цилиндровые двигатели ЯМЗ-240 и ЯМЗ-8401.

Двигатели ЯМЗ-240 мощностью 300–420 л.с. в безнаддувном исполнении и 525 л.с. с турбонаддувом были поставлены на производство в конце 60-х – начале 70-х годов и сыграли значительную роль в развитии горнодобывающей промышленности, строительной отрасли и сельского хозяйства СССР. Их внедрение позволило в то время перевести все карьерные самосвалы БелАЗ с малоресурсных двигателей Д-12 на моторы ЯМЗ-240 с ресурсом до 10 тысяч мото-часов и начать выпуск в больших количествах мощных пропашных тракторов К-701 «Кировец».

В настоящее время двигатель ЯМЗ-240 исчерпал свои возможности по дальнейшему повышению мощности, ресурса и другим показателям, и для его замены уже в 70–80-х годах было разработано новое семейство двигателей ЯМЗ-840 с размерностью цилиндра 140(140 мм, включающее в себя 8 и 12-цилиндровые модели в наддувном исполнении с диапазоном мощности 330–650 л.с.

Двигатели ЯМЗ-840, предназначавшиеся для применения на тяжелых многоосных автомобилях, карьерных самосвалах и колесных тракторах, прошли полный цикл стендовых испытаний, испытаний на автомобилях МАЗ, КЗКТ, карьерных самосвалах БелАЗ и тракторах «Кировец», подтвердили свои высокие технико-экономические показатели и были рекомендованы к серийному производству. Например, базовый двигатель V12 ЯМЗ-8401 был легче своих аналогов – американских Caterpillar 3412 на 300 кг, а Cummins VTA28 – на 800 кг. При этом проведенные в начале 90-х годов испытания в НАТИ двух новых тракторов Caterpillar, укомплектованных разными двигателями – одного американским и второго – двигателем V8 ЯМЗ-842, показали превосходство последнего на 5–7% в топливной экономичности на всех типах и режимах работ.

Двенадцатицилиндровые модели были определены к производству на Ярославском моторном заводе, а восьмицилиндровые – на Тутаевском моторном заводе.

Конструкцию двигателей семейства ЯМЗ-840 характеризуют следующие решения:

•    применение индивидуальных для каждого цилиндра унифицированных головок цилиндров, позволившее упростить конструкцию отливки, унифицировать головки цилиндров для двигателей с различным числом цилиндров, улучшить приспособленность двигателя к ремонту и упростить проблему уплотнения газового стыка;

•    использование стальных прокладок кардинально решило проблему уплотнения газового стыка и регулировку надпоршневого зазора за счет установки прокладок различной толщины;

•    применение поршней с относительно короткой юбкой, с двумя компрессионными и одним маслосъемным кольцом позволило уменьшить габариты двигателя по высоте и ширине, повысить жесткость цилиндровой части блока и гильз цилиндров, а также повысить механический к.п.д. двигателя за счет сокращения потерь на трение;

•    использование полостного масляного охлаждения поршней;

•    конструкция привода газораспределения, топливного насоса и агрегатов автомобиля от заднего конца коленчатого вала обеспечивает виброзащищенность двигателя и уменьшает его шумность;

•    применение четырех клапанов на каждый цилиндр двигателя с целью улучшения наполнения и снижения насосных потерь, профилированные впускные каналы, обеспечивающие заданный момент закрутки воздушного заряда, существенно повлияли на улучшение топливной экономичности двигателя;

•    установлен эффективный гаситель крутильных колебаний коленчатого вала с целью снижения напряжений в его элементах;

•    для повышения ресурса(более 10 тысяч часов) шейки коленчатого вала азотированы;

•    применены полнопоточные масляные фильтры с высокой степенью очистки и бессопловый центробежный масляный фильтр для улучшения качества фильтрации масла, выносные высокоэффективные воздушные фильтры сухого типа предотвращают износы цилиндров и улучшают показатели двигателя;

•    гидравлическая или дисковая муфты в приводе вентилятора обеспечивают автоматическое и ручное управление включением вентилятора;

•    применен встроенный (в систему охлаждения двигателя) охладитель наддувочного воздуха типа «вода-воздух» для снижения теплонапряженности, улучшения экономичности и ресурса;

•    в процессе отработки конструкции подобраны оптимальные фазы газораспределения, форма камеры сгорания, угол опережения впрыска топлива, элементы топливной системы с целью получения высоких показателей по топливной экономичности, дымности, токсичности и шуму;

•    применены новые ТНВД с максимальным давлением впрыска топлива до 800 кГс/см2.

Базовый двигатель V12 ЯМЗ-8410 был освоен в производстве в 80-х годах и устанавливался на карьерные самосвалы БелАЗ-7548 грузоподъемностью 42 тонны (мощностью 550 л.с.) и на многоосные тягачи КЗКТ-7428 (мощностью 650 л.с.).

На базе семейства двигателей ЯМЗ-840 созданы двигатели ЯМЗ-850 и ЯМЗ-8501, предназначенные для установки на промышленные тракторы Чебоксарского завода промтрактаров. Двигатель ЯМЗ-850 мощностью 525 л.с. при 1900 об/мин прошел всесторонние стендовые испытания на ЧЗПТ по специальным методикам и государственные испытания на тракторах, по результатам которых он рекомендован к серийному производству. В настоящее время двигатель производится на ЯМЗ и поставляется на комплектацию гусеничных тракторов Т-35.01Я, Т-25.01Я и колесных погрузчиков ЧЗПТ взамен двигателей немецкой фирмы MTU.

Для нового карьерного самосвала БелАЗ-7555 грузоподъемностью 55 тонн разработана модификация двигателя ЯМЗ-845 мощностью 730 л.с. при 2100 об/мин. Двигатель прошел приемочные испытания, в настоящее время организуется его производство.

По сравнению с ЯМЗ-8410 двигатели ЯМЗ-850 и 845 имеют улучшенные потребительские качества за счет введения в конструкцию вентилятора системы охлаждения с автоматически отключаемой муфтой и шестеренчатого привода водяного насоса вместо ременного.

Для многоосного шасси Минского завода колесных тягачей МЗКТ-7413, предназначенного под монтаж бурового оборудования, разработана модификация двигателя ЯМЗ-8401.10-24 мощностью 650 л.с.

Таким образом, на ОАО «Автодизель» сегодня серийно или опытными партиями производятся двигатели ЯМЗ-8401.10-05 (мощностью 550 л.с.) для 45-тонного самосвала БелАЗ-75482, ЯМЗ-8401.10-24 (мощностью 650 л.с.) – для многоосных шасси МЗКТ и КЗКТ, ЯМЗ-8502.10 (мощностью 650 л.с.) – для стационарных установок производства ЯМЗ, двигатели ЯМЗ-845 (мощностью 730 л.с.) – для карьерных самосвалов БелАЗ-7555 и двигатели ЯМЗ-850 (мощностью 525 л.с.) и ЯМЗ-8501 (мощностью 415 л.с.) – для промтракторов ЧЗПТ.

По заказу Министерства обороны на базе семейства ЯМЗ-840 проводятся работы по созданию дизельных двигателей для многоцелевых автомобилей, спецшасси и колесных тягачей, в том числе в рамках программы ракетного комплекса «Тополь М». В состав семейства включены 8 и 12-цилиндровые модели с рабочим объемом 17.24 л и 25.86 л с диапазоном мощностей 450–800 л.с.

Основные особенности двигателей этого семейства:

•    многотопливные, приспособленые для работы на различных топливах и смесях;

•    имеют основную электростартерную систему запуска и дублирующую пневмостартерную, для обеспечения холодного запуска которых применяется электрофакельное устройство;

•    в конструкции двигателей использованы решения, позволяющие обеспечить их готовность в составе объекта к принятию нагрузки при температуре окружающего воздуха до –50°С за время не более 30 мин;

•    обеспечена возможность работы двигателей на высоте до 4500 м над уровнем моря (при преодолении перевалов до 4650 м);

•    двигатели имеют возможность экстренной остановки за счет внедрения воздушных заслонок с электромагнитным управлением.

Эти специфические требования Министерства обороны реализованы таким образом, что по требованию потребителя могут быть включены в состав любого гражданского двигателя семейства ЯМЗ-840.

К настоящему времени двигатель ЯМЗ-846 (V8) мощностью 500 л.с. при 2100 об/мин. прошел полный цикл испытаний и государственной комиссией рекомендован к производству. Двигатель устанавливается на шасси 8(8 МЗКТ-7930. Модификация двигателя ЯМЗ-849 (V8) проходит испытания на изделиях Брянского завода колесных тягачей. Двигатель ЯМЗ-847 (V12) мощностью 800 л.с. также прошел приемочные испытания на стенде и в составе шасси МЗКТ-79221. Модификация двигателя ЯМЗ-8471 (V12) установленого на плавающие гусеничные двухзвенные транспортеры ИЗТМ ДТ-30ПМ и ДТ-10ПМ грузоподъемностью 30 и 10 тонн и проходит приемочные испытания.

Все изменения, заложенные в конструкции высокофорсированных двигателей для спецтехники Минобороны, направлены на повышение надежности и ресурса, внедряются в производство народнохозяйственных двигателей. Это касается таких элементов как вкладыши коленчатого вала с повышенной несущей способностью, дробеструйное упрочнение шатуна, профиль боковой поверхности поршня, форма камеры сгорания поршня, головка цилиндров, зубошлифование шестерен привода агрегатов, мероприятия по совершенствованию топливной аппаратуры, воздушные заслонки аварийного останова двигателя и т.д.

В ближайшее время планируется внедрение на всех двигателях новой топливной аппаратуры с повышенной энергией впрыска топлива (до 1000 кг/см2 вместо 800 кг/см2) для улучшения экономичности, снижения выбросов вредных веществ, для обеспечения возможности дальнейшего повышения мощности двигателей семейства и расширения рынка сбыта.  

Журнал "Горная Промышленность" №6 2001