Под термином «оружие Победы» обычно понимают самолеты, танки, артиллерийские установки, иногда стрелковое вооружение, дошедшее до Берлина. Менее значимые разработки упоминают реже, а ведь они тоже прошли всю войну и внесли свой важный вклад. Например, дизель В-2, без которого был бы невозможен танк Т-34.
К военным и стратегическим изделиям, как известно, требования выносят более суровые, чем для «штатской» техники. Поскольку реальный срок их службы зачастую превышает лет тридцать — не только в России, но и в армиях большинства стран.
Если речь о танковых моторах, они, естественно, должны быть надежными, нетребовательными к качеству топлива, удобными для обслуживания и некоторых видов ремонта в экстремальных условиях, с достаточным по военным меркам ресурсом. И при этом исправно выдавать базовые характеристики. Подход к конструированию таких двигателей особенный. И результат, как правило, достойный. Но то, что произошло с дизелем В-2, — случай феноменальный.
Его жизнь началась на Харьковском паровозостроительном заводе им. Коминтерна, конструкторский отдел которого в 1931 году получил госзаказ на быстроходный дизель для танков. И сразу был переименован в дизельный отдел. В задании оговаривалась мощность 300 л.с. при 1600 об/мин, при том что у типичных дизелей того времени рабочая частота вращения коленвала не превышала 250 об/мин.
Поскольку на заводе раньше ничем подобным не занимались, то начали разработку издалека, с обсуждения схемы — рядной, V-образной или звездообразной. Остановились на конфигурации V12 с водяным охлаждением, пуском от электростартера и топливной аппаратурой Bosch — с дальнейшим переходом на полностью отечественную, которую также предстояло создать с нуля.
Сначала построили одноцилиндровый двигатель, потом двухцилиндровую секцию — и долго ее отлаживали, добившись 70 л.с. при 1700 об/мин и удельной массы 2 кг/л.с. Рекордно малая удельная масса также была оговорена в задании. В 1933-м работоспособный, но недоведенный V12 прошел стендовые испытания, где непрестанно ломался, страшно дымил и сильно вибрировал.
Двигатель В-2 в первоначальном виде провел на массовой военной службе более 20 лет. Отдельные экземпляры на ходу до сих пор. Еще несколько обрели покой в различных музеях.
Испытательный танк БТ-5, оснащенный таким мотором, долго не мог доехать до полигона. То картер трескался, то подшипники коленвала разрушались, то еще что-то, причем для решения многих проблем требовалось создать новые технологии и новые материалы — прежде всего, сорта стали и алюминиевых сплавов. И закупить новое оборудование за рубежом
Тем не менее в 1935-м танки с такими дизелями представили правительственной комиссии, на ХПЗ возвели дополнительные цеха для выпуска моторов — «дизельный отдел» преобразовывался в опытный завод. В процессе доводки мотора учитывалось второстепенное его предназначение — возможность использования на самолетах. Уже в 1936-м самолет Р-5 с дизелем БД-2А (быстроходный дизель второй авиационный) поднимался в воздух, но этот мотор в авиации так и не был востребован — в частности, из-за появления более подходящих агрегатов, созданных профильными институтами в эти же годы.
В главном, танковом направлении дело продвигалось медленно и тяжко. Дизель по-прежнему жрал слишком много масла и топлива. Некоторые детали регулярно ломались, а слишком дымный выхлоп демаскировал машину, что особо не нравилось заказчикам. Команду разработчиков усилили военными инженерами.
В 1937-м двигатель получил название В-2, под которым он и вошел в мировую историю. А команду усилили еще раз, ведущими инженерами Центрального института авиационных моторов. Часть технических проблем доверили Украинскому институту авиадвигателестроения (позже он был присоединен к заводу), пришедшему к выводу, что необходимо повышать точность изготовления и обработки деталей. Собственный 12-плунжерный топливный насос также требовал доводки.
580-сильный двигатель В-55В применялся на танках Т-62, производимых с 1961 по 1975 год. Всего выпущено порядка 20 000 машин — самих танков и различной техники, созданной на их базе
На государственных испытаниях 1938 года все три двигателя В-2 второго поколения провалились. У первого заклинило поршень, у второго потрескались цилиндры, у третьего — картер. По итогам испытаний изменили почти все технологические операции, поменяли топливный и масляный насосы. За этим последовали новые испытания и новые изменения. Все это шло параллельно с выявлением «врагов народа» и превращением отдела в огромный Государственный завод №75 по выпуску 10 000 моторов в год, для чего станки завозили и монтировали сотнями.
В 1939-м двигатели, наконец, прошли государственные испытания, получив оценку «хорошо» и одобрение на серийное производство. Которое тоже отлаживали мучительно и долго, что было, впрочем, прервано спешной эвакуацией завода в Челябинск — началась война. Правда, еще до того дизель В-2 прошел боевое крещение в реальных военных действиях, будучи установленным на тяжелые танки КВ.
Получился мотор, про который позже напишут, что с точки зрения конструкции он сильно опередил свое время. А по ряду характеристик еще лет тридцать превосходил аналоги реальных и потенциальных противников. Хотя был далек от совершенства и имел множество направлений для модернизации и улучшений. Некоторые эксперты армейской техники считают, что принципиально новые советские военные дизели, созданные в 1960–1970 годы, уступали дизелям семейства В-2 и были приняты на вооружение лишь по той причине, что становилось уже неприлично не заменить «устаревшее» чем-то современным.
Блок цилиндров и картер — из сплава алюминия с кремнием, поршни — из дюралюминия. Четыре клапана на цилиндр, верхние распредвалы, непосредственный впрыск топлива. Дублированная система пуска — электростартером либо сжатым воздухом из баллонов. Почти все техническое описание — список передовых и инновационных решений того времени.
Двигатель В-46 применен на средних танках Т-72, принятых на вооружение с 1973 года. Благодаря системе наддува снимали 780 л.с. Принципиальных отличий от В-2, прямо сказать, немного.
Он оказался сверхлегким, с выдающимся показателем удельной массы, экономичным и мощным, причем мощность легко варьировалась локальным изменением рабочих оборотов коленвала и степени сжатия. Еще до начала войны в постоянном производстве были три версии — 375-, 500- и 600-сильная, для техники разных весовых категорий. Приладив к В-2 систему наддува от авиамотора АМ-38, получили 850 л.с. и немедленно испытали на опытном тяжелом танке КВ-3.
Как говорят, в бак машины с мотором семейства В-2 можно было заливать любую более-менее подходящую смесь углеводородов, начиная от бытового керосина. Это был сильный аргумент в условиях тяжелой затяжной войны — полуразрушенных коммуникаций и затрудненного обеспечения всех всем необходимым.
Вместе с тем мотор так и не стал надежным, несмотря на требования наркома танковой промышленности В.А. Малышева. Часто ломался — и на фронте, и на различных испытаниях в годы войны, хотя с начала 1941-го выпускали уже моторы «четвертой серии». Подводили и конструкторские просчеты, и нарушения технологии изготовления — во многом вынужденные, поскольку не хватало нужных материалов, не успевали возобновлять изношенную оснастку, а производство отлаживали в дикой спешке. Отмечали, в частности, что через различные фильтры в камеры сгорания попадает грязь «с улицы» и гарантийный срок в 150 часов в большинстве случаев не выдерживается. Тогда как требуемый ресурс дизеля для танка Т-34 составлял 350 часов.
Т-34 считается первым в мире танком, разработанным под дизельный двигатель. Успешность его была предопределена, как пишут, применением новейшего высокоэкономичного дизеля авиационного типа В-2.
Поэтому модернизация и «затягивание гаек» шли непрерывно. И если в 1943-м обычный срок службы мотора составлял 300–400 км, то к концу войны превышал 1200 км. А общее число поломок удалось снизить с 26 до 9 на 1000 км.
Завод №75 не справлялся с потребностями фронта, и построили заводы №76 в Свердловске и №77 в Барнауле, которые выпускали все тот же В-2 и его различные версии. Подавляющее большинство танков и часть самоходок, участвовавших в Великой Отечественной, оснащали продукцией этих трех заводов. Челябинский тракторный выпускал дизели в вариантах для среднего танка Т-34, тяжелых танков серии КВ, легких танков Т-50 и БТ-7М, артиллерийского тягача «Ворошиловец». На основе В-2 разработали В-12, позже примененный в танках ИС-4 (успел повоевать около месяца) и Т-10.
Жизнь в мирное время
Весь потенциал конструкции В-2 не удалось раскрыть ни до, ни во время войны — некогда было заниматься раскрытием потенциала. Но набор из различных мелких недоделок оказался прекрасной базой для развития, а сама концепция — оптимальной. После войны семейство постепенно пополнилось танковыми двигателями В-45, В-46, В-54, В-55, В-58, В-59, В-84, В-85, В-88, В-90, В-92, В-93 и так далее. Причем развитие еще не завершено, а отдельные моторы семейства серийно выпускают до сих пор.
Современный танк Т-90 сегодня оснащен мотором В-84МС (840 л.с.) или его модернизированным вариантом В-92С2 (1000 л.с.) Оба они — прямые потомки и дальнейшее развитие концепции В-2.
Танк Т-72 — основной боевой танк СССР, выпущенный тиражом порядка 30 тысяч экземпляров, получил 780-сильный мотор В-46. Современный основной боевой танк России Т-90 изначально оснащали 1000-сильным наддувным двигателем В-92. Многие тезисы описаний В-2 и В-92 полностью совпадают: четырехтактный, V-образный, 12-цилиндровый, многотопливный, жидкостное охлаждение, непосредственный впрыск топлива, алюминиевые сплавы в блоке цилиндров, картере, поршнях.
Для БМП и прочей менее тяжелой техники создали рядный мотор-половинку от B-2, причем первые наработки такой схемы провели и испытали в 1939-м. Также среди прямых потомков В-2 — новое поколение X-образных танковых дизелей производства ЧТЗ (применены на БМД-3, БТР-90), где использованы половинки в другом измерении — V6.
Полезен он был и на гражданской службе. В объединении «Барнаултрансмаш» (бывший завод №77) из В-2 создали рядный Д6, а позже и полноразмерный Д12. Их ставили на множество речных катеров и буксиров, на теплоходы серий «Москва» и «Москвич».
Речной трамвай серии "Москвич"
Маневровый тепловоз ТГК2, выпущенный суммарным тиражом под десять тысяч экземпляров, получил модификацию 1Д6, а 1Д12 ставили на карьерные самосвалы МАЗ. Тяжелые тракторы, локомотивы, тягачи, различные специальные машины — везде, где требовался мощный надежный дизель, вы найдете ближайших родственников великого двигателя В-2.
Маневровый тепловоз ТГК2
А «144-й Бронетанковый ремонтный завод», прошедший в составе 3-го Украинского фронта от Сталинграда до Вены, по сей день предлагает услуги по ремонту и восстановлению дизельных двигателей типа В-2. Хотя давно уже стал акционерным обществом и осел в Свердловске-19. И честно говоря, не верится, что высокая габаритная мощность, безотказность и надежность в работе, хорошая ремонтопригодность, удобство и простота обслуживания современных моторов этого семейства — просто рекламная зазывалка. Скорее всего, так оно и есть на самом деле. За что спасибо всем, кто создал и улучшал этот мотор-долгожитель.
Заметили ош Ы бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Буквенные индексы для машиностроительных производств, введённые правительством СССР в 1930-х годах, стали использоваться в наименовании изделий, разработанных на этих производствах. Индекс «В» был присвоен дизельному цеху Харьковского паровозостроительного завода. Поэтому дизельному двигателю, разработанному и освоенному в этом цехе, было присвоено в 1937 году наименование «В-2». «2» — номер образца, принятого в производство [4] .
История создания и производства [ править | править код ]
Разработан на основе Daimler-Benz V12 в 1931—1939 годах конструкторским коллективом дизельного отдела Харьковского паровозостроительного завода сначала под руководством К. Ф. Челпана, а затем, с 1938 года — под руководством Т. П. Чупахина, его заместителя по проектной работе — Я. Е. Вихмана, заместителя по опытно-производственной работе — И. Я. Трашутина. В конце 20 века большой вклад в создание современных модификаций танкового дизеля В-2 внёс главный конструктор (с 1981 года) головного КБ по двигателям ЧТЗ — В. И. Бутов.
Одновременно с В-2 в 1930 годах создавался авиадизель АН-1 конструктора А. Чаромского рабочим объёмом 61 литр (12Ч 18/20). Оба дизеля были близки по характеру протекания рабочего процесса, по общей компоновке и ряду конструктивных элементов.
Серийное производство В-2 началось 1 сентября 1939 года. Принят на вооружение РККА в том же году в трёх модификациях: В-2 (500 л. с.), В-2К (600 л. с.) для тяжёлых танков КВ и В-2В (375 л. с.). [5]
Модификации [ править | править код ]
К началу Великой Отечественной войны Моторостроительный завод № 75 освоил пять модификаций дизеля: В-2 (для лёгкого танка БТ-7М и первых серий среднего Т-34), В-2-34 (после модернизации в 1941 г. для Т-34), В-2К (для тяжелых танков КВ-1 и КВ-2), В-2В (для тягача «Ворошиловец») и шестицилиндровый рядный В-4 (для лёгкого танка Т-50). [5] . Также есть сведения о довоенном опытном В-5 мощностью до 700 л. с. [6] .
Во время войны конструкторами Вихманом и Федотовым для танка ИС был разработан двигатель В-2ИС (520 л. с., опытные варианты были форсированы до 650 л. с.). Одним из его достоинств был электроинерционный стартёр, работавший как от электропривода, так и от рукоятки. Был оставлен и дополнительный воздушный пуск.
Осенью 1943 года в Челябинске началась разработка новых, более совершенных модификаций для тяжёлых танков. Итогом этих работ стал двигатель В-11, послуживший прототипом для всех следующих безнаддувных дизелей В-44, В-54 и других [7] .
Помимо вышеупомянутых серийных были разработаны также несколько опытных модификаций для тяжёлых танков, например, форсированный по оборотам до 700 л. с. В-2СФ и В-2СН с центробежным нагнетателем ru en от авиамотора АМ-38. В-2СН развивал мощность до 850 л. с. и испытывался на танке ИС-3. Впоследствии был доведён и прошёл испытания 750-сильный В-12 с нагнетателем от АМ-38Ф, первый серийный с наддувом.
Производители [ править | править код ]
До Великой Отечественной войны производился только на моторостроительном заводе № 75 (филиале Харьковского паровозостроительного завода), подрядчиками выступали ХТЗ, Челябинский и Кировский (г. Ленинград) заводы.
После начала войны выпускался на Сталинградском тракторном заводе и в Свердловске на заводе № 76. В октябре 1941 года завод № 75 был эвакуирован в Челябинск на площадку ЧТЗ. Туда же переехал Кировский завод. Все они были объединены в огромный Танкоград. Этот завод стал главным производителем В-2 во время войны (около 50 тысяч двигателей, включая двигатели произведённые в Харькове). Позднее, в 1942 году, выпуск В-2 был освоен и на заводе № 77 в Барнауле.
Конструкция [ править | править код ]
Объём 38,8 л, степень сжатия 14 и 15. Номинальная мощность двигателя составляла 450 л. с. при 1750 об./мин., эксплуатационная — 400 л. с. при 1700 об./мин., максимальная — 500 л. с. при 1800 об./мин. Масса двигателя — около 1000 кг. Диаметр цилиндра 150 мм. Ход поршней левой группы 180 мм, правой — 186,7 мм. Цилиндры располагались V-образно под углом 60°.
Изначально двигатель разрабатывался для применения в авиации — на тяжёлых бомбардировщиках. Это обстоятельство определило некоторые конструктивные особенности дизеля, нехарактерные для двигателей сухопутных машин, и обусловило весьма высокое техническое совершенство двигателя. Среди них:
- облегчённая конструкция с широким использованием лёгких сплавов (впрочем, в середине войны из-за недостатка алюминия пришлось на время заменить силумин чугуном);
- верхнее расположение распределительных валов, по два в каждой головке двигателя (DOHC);
- 4 клапана на цилиндр;
- сухой картер;
- непосредственный впрыск топлива, струйное смесеобразование;
- привод всех агрегатов и систем двигателя посредством конических зубчатых передач и промежуточных наклонных валов;
- использование стальных шпилек в качестве основного силового элемента для стягивания головки, блока цилиндров и картера.
Однако довести мощность до требований авиаторов (1000—1500 л. с.) даже путём применения наддува не удалось, и конструкция двигателя была откорректирована для установки на танки.
Семейство двигателя В-2 [ править | править код ]
Двигатель В-2 является родоначальником целого семейства быстроходных дизелей. Кроме 12-цилиндровых серийных модификаций В-2 (В-2К и В-2В) до войны была также освоена и «половинка» от двенадцатицилиндрового дизеля под обозначением В-3 для опытного танка БТ-5 "дизельный" или БТ-5М, и тяжелого тягача "Ворошиловец", но её история сложилась не очень удачно, мощности 300 л.с. оказалось недостаточно и дизельные машины с В-3 не удовлетворил военных. Более удачным оказался улучшенный вариант В-3 под обозначением В-4, устанавливавшийся на серийный легкий танк Т-50. В 50-х годах был создан шестицилиндровый двигатель В-6 для легкой гусеничной техники, такой как танк ПТ-76, шасси ЗСУ-23-3 "Шилка", ЗРК "Куб", тягач ГТ-Т и используется поныне. В 1941 году В-2 был модернизирован и получил название В-2-34 [11] . Во время войны разработаны и начали выпускаться В-2ИС (он же В-2-10), В-2-34М (он же В-34), В-2-44 (он же В-44) и В-11-ИС-3.
В 1945—1946 годах под руководством Я. Вихмана в СКБ-75 (моторном КБ при ЧТЗ) была закончена доводка В-12, предназначавшегося для танка ИС-4 [12] . С 1949 по 1950 годы для другого тяжёлого танка, Т-10, разрабатывался 700-сильный мотор В-12-5 (А-5), в котором, в частности, использовался нагнетатель от АМ-42, некоторое новшества которого были использованы в 1950 году при модернизации двигателя до В-12М [13] . В 1953 году заменой генератора с трёхкиловаттного на пятикиловаттный был создан двигатель В-12-5Б (А-5Б), пошедший в серию в 1956 году [13] . Более серьёзная модернизация прошла в 1954, когда был разработан В-12-6Б (А-6Б), через три года пошедший в серию [13] . Модификация с более мощным на 1,5 кВт генератором получила индекс В12-6В (А-6В) и была запущена в серийное производство на следующий год, необходимость этого была вызвана повышенным энергопотреблением новых стабилизаторов [14] .
Помимо повышения характеристик серийной продукции ЧТЗ проводились и опытно-конструкторские работы, результатом которых стали эскизный проект 850-сильного В-7 в 1954 году и В12-7 (А-7) мощностью 1000 л. с. в 1956 [14] . Последний в 1959 году испытывался в тяжёлом танке Объект 770 и макете ракетного танка Объект 282 [14] . Тогда же из-за неполадок трансмиссии и ходовой провалил испытания опытный Т-10М (Объект 272) с 800-сильным двигателем В12-6Ф (А-6Ф) [15] . Наконец, в 1962—1963 годах проводились опыты с многотопливным В-12-6БМ. [15]
На протяжении нескольких десятилетий после войны кроме дизелей В-12 семейство пополнилось танковыми двигателями В-45, В-46, В-54, В-55, В-58, В-59, В-84, В-85, В-88, В-90, В-92, В-92С2Ф (В-93) и их различными модификациями, как серийными, выпускавшимися в основном на ЧТЗ, так и опытными.
На базе двигателя В-2 во второй половине 1940-х — в начале 1950-х годов были созданы и освоены на Барнаултрансмаше облегченные быстроходные дизели для различных отраслей народного хозяйства — сначала шестицилиндровые Д6, а потом и 12-цилиндровые Д12. Дефорсированный Д6 получил широкое распространение на речных судах.
Двигатель 3Д6 устанавливался на:
- буксирные катера проекта 1606 «Костромич» (как 3Д6, так и 3Д6Н)
- речные трамваи «Москвич»
- речные трамваи «Москва»
- буксиры БМ, БВ
- служебно-разъездные катера проектов 371 «Адмиральский» и 376 «Ярославец»
Двигатель 3Д12 устанавливался на:
- буксиры ЛС-56А,
- РТ проекта 911А и, позже, для отдельных речных бассейнов на суда проекта 911В [источник не указан 2496 дней]
- судно на воздушной подушке «Луч» (форсированный до 520 л. с.)
Модификация 1Д6 применялась на тепловозе ТГК2, дрезине ДГК (широкой колеи), а 1Д12-применялась на большегрузных автомобилях МАЗ-525 и МАЗ-530, тепловозах ТУ2, ТУ7 железных дорог узкой (750 мм) колеи, тепловозах ТГМ1, ТГМ23, ТГМ40 нормальной (1520 мм) колеи. Также применялся в ВС СССР и РФ как привод генератора переменного тока АД-100 (100 кВт).
На тракторе ДЭТ-250 сначала стоял двигатель этого семейства В-748 [16] , позже В-30, В-31. На гусеничном тягаче высокой проходимости АТ-Т, а также инженерных машинах, созданных на его шасси (МДК-2, БАТ-М, БТМ-3) устанавливались двигатели А-401 и В-401. На инженерной машине разграждения ИМР, созданной на основе Т-55 стоял двигатель В-55.
На базе двигателей семейства В-2 в конце 1950-х — начале 1960-х годов на «Барнаултрансмаше» под руководством главного конструктора Б. Г. Егорова было создано новое поколение танковых двигателей — УТД (универсальный танковый дизель). При этом была сохранена в основном технологическая преемственность с производством двигателей В-2 (Д-12). В частности такие важные показатели, как расстояние между осями цилиндров (175 мм) и диаметр цилиндров (150 мм) одинаков с В-2. Первым в серию в 1965 году запущен шестицилиндровый УТД-20 с уменьшенной(в сравнении с В-2) высотой за счёт увеличенного до 120° угла развала цилиндров и размерности 15/15 мощностью 300 л. с. для БМП-1 и БМП-2. Вариант для БМД-1 и БМД-2 мощностью 240 л. с. при более низких оборотах получил обозначение Д-20. Для БМП-3 в конце 80 годов был разработан десятицилиндровый УТД-29 [17] .
Наследником В-2 также является новое поколение X-образных четырёхтактных танковых дизелей производства ЧТЗ семейства 2В размерности 15/16. Первенцем этого семейства в серии стал шестицилиндровый (половинка от Х-12) «боксёр» 2В-06 для БМД-3 и БТР-90.
По состоянию на 2012 год дизели Д6, Д12, Д20 продолжают производиться на ОАО «Барнаултрансмаш», а дизели В-31, В-46, В-58, В-59, В-84, В-92С2Ф на ЧТЗ.
Оценка проекта [ править | править код ]
Разработанный в основе своей в 30-х годах дизель В-2 и его последующие модернизации даже по состоянию на начало XXI века характеризуются высокими удельными параметрами, их удельная масса составляет всего 1,9 кг/л. с.(для В-2), а удельный расход топлива — 160-175 г/л. с.·ч [18] . Недостатки же обусловлены главным образом технологическими и иного характера ограничениями, имевшимися на момент разработки двигателя и его постановки в производство, в частности:
- неэффективная работа маслосъёмных колец устаревшей конструкции — как следствие, большой расход масла на угар — 20 г/л. с.·ч;
- унаследованная от авиационного проекта схема 4 клапанов на цилиндр, ненужная при меньшей мощности;
- сложная схема приводов распределительных валов, содержащая большое количество механических передач (в 1930-х годах ещё не существовало приводных цепей, способных работать на высоких скоростях) — как следствие — повышенный уровень шума, низкий ресурс, сложность в обслуживании; [источник не указан 2506 дней]
- сложный сборный коленвал, стоимость которого составляет около 30 % от всего двигателя — в 1930-х годах ещё не существовало способов объёмной штамповки столь крупных деталей;
- неэффективная система электростартерного пуска (низкий КПД стартёра СТ-712, неоптимальное передаточное число).
- высокая скорость роста давления на поршневую группу (так называемая жёсткость работы двигателя), ведущая к уменьшению общего ресурса. Причина этого в не совсем эффективном смесеобразовании, которое обусловлено в большой мере выбранной формой камеры сгорания, количеством сопловых отверстий и некоторыми другими деталями [19] .
- отсутствие совместной балансировки коленчатого вала и маховика, не позволяет существенно увеличить ресурс.
- сборка и настройка двигателя с использованием малоквалифицированной рабочей силы приводила к браку в производстве, в особенности в первые военные месяцы. Из-за отсутствия качественной регулировки клапанов, сложной многошестерневой конструкцией передачи с маховика на ГРМ, весьма частым происшествием становилась встреча клапанов с поршнями. Двигатели первых выпусков не всегда могли наработать нормативные 50 мото/часов даже в стендовых условиях; при этом конструкция, при всей своей сложности, всё же обеспечивала высокую ремонтопригодность, вплоть до переборки мотора в полевых условиях.
Тем не менее, за долгие годы серийного выпуска дизелей В-2, Д12 и Д6 их конструкция, несмотря на появление новых материалов и технических решений, позволяющих сравнительно легко устранить указанные недостатки, практически не претерпела изменений.
 |
| Рис 8. Внешний вид дизеля |
Дизельные двигатели типа 1Д12 выпускаются Барнаульским заводом во множестве модификаций и ведут свою родословную от довоенного дизеля В2 танка Т–34. Такие двигатели применяются в различных областях техники – как главные и вспомогательные двигатели на судах, для привода буровых установок, насосных и компрессорных агрегатов, в составе дизель-электростанций, в военной технике, а также на железной дороге в тепловозах ТГМ-1, ТГМ-23, ТУ-2, ТУ-7 и во многих путевых машинах.
| Номинальная мощность, л.с. | |
| Максимальная мощность (в течение двух часов непрерывной работы), л.с. | |
| Скорость вращения коленчатого вала, об/мин: | |
| номинальная | |
| на холостом ходу, максимальная | |
| на холостом ходу, минимальная | |
| Диаметр цилиндра, мм | |
| Ход поршня, мм: | |
| для блока с главными шатунами | |
| прицепными | 186,7 |
| Рабочий объем всех цилиндров, л | 38,8 |
| Порядок нумерации цилиндров | от механизма передач к маховику |
| Порядок работы цилиндров | 1л–6п 5л–2п 3л–4п 6л–1п 2л–5п 4л–3п |
| Степень сжатия | 14–15 |
| Давление, вспышки, кг/см 2 | |
| Способ запуска дизеля: | электрический, от аккумуляторной батареи |
| Топливоподкачивающий насос | коловратный БНК-12ТК |
| Привод к насосу | механический от дизеля |
| Топливный фильтр | войлочный |
| Давление подачи топлива после фильтра | 0,6 – 0,8 кгс/см 2 |
| Топливный насос высокого давления | двенадцатиплунжерный, блочный |
| Угол опережения подачи топлива до в. м. т. | 24 – 26о |
| Форсунка | закрытая |
| Усилие затяжки пружины форсунки | 210 кгс/см2 |
| Регулятор числа оборотов | всережимный, центробежный, непосредственного действия с регулируемой степенью неравномерности. |
| Система смазки | Циркуляционная, под давлением, с сухим картером |
| Масляный насос | шестерёнчатый, трёхсекционный |
| Привод к насосу | механический от дизеля |
| Давление масла, кг/см 2 | 6–9 |
| Температура масла, входящего в дизель: рекомендуемая максимально допустимая минимально допустимая | 60 – 75°С 80°С 40°С |
| Температура масла, выходящего из дизеля: рекомендуемая максимально допустимая | 80–90°С 95°С |
| Охлаждение масла в системе | циркуляционное в воздушно – масляных радиаторах |
| Система охлаждения | водяная, принудительная по замкнутой системе |
| Водяной насос | центробежный с приводом от дизеля |
| Привод к насосу | механический |
| Охлаждающая вода | пресная, прокипяченная с добавлением хромпика и соды |
| Температура воды, входящей в дизель: в эксплуатационных режимах минимально допустимая | 65 – 75°С 50°С |
| Температура воды, выходящей из дизеля | не более 95°С |
| Сухой вес, кг |
Основные части дизеля 1Д12.
Конструкция дизеля разделена на следующие основные узлы и системы (рис. 9):
1. картер с кожухом маховика;
2. два V-образно расположенных шестицилиндровых блока с головками блоков и крышками;
3. кривошипно-шатунный механизм;
4. механизм передач;
5. механизм газораспределения;
6. систему топливопитания;
7. систему смазки;
8. систему охлаждения;
9.воздухоподающую систему с впускными коллекторами и выпускную систему.
Рис. 9. Дизель 1Д12. Основные части.
1 – картер дизеля;
2 – два, V-образно расположенных под углом 60 градусов друг к другу, шестицилиндровых блока цилиндров;
3 – две головки блоков с крышками;
4 – поршневая группа;
5 – кривошипно-шатунный механизм, состоящий из коленчатого вала и шатунов;
6 – механизм передач;
7 – механизм газораспределения с распределительными валами и клапанами;
8 – система питания топливом;
9 – масляный насос;
10 – водяной насос;
11 – воздухопитающая система с впускными коллекторами;
12 – выпускная система.
Отсчёт цилиндров производится от передней части двигателя. Передняя часть – со стороны механизма передач, задняя часть двигателя находится со стороны маховика. Если встать лицом к передней части двигателя, слева будет находиться левый блок цилиндров, а справа – правый блок цилиндров.
Картер дизеля.
Рис. 10. Картер дизеля 1Д12:
1 – стяжная шпилька; 2 – корпус привода топливного насоса; 3 – верхняя часть картера; 4 – нижняя часть картера; 5 – крышка подшипника; 6 – вкладыш подшипника; 7 – отверстие для прохода масла к насосу; 8 – шпилька; 9 – труба; 10 – пробка маслосливного отверстия; 11 – кожух маховика; 12 – отверстие под гильзу; 13 – кронштейн крепления топливного насоса
Многие механизмы имеют картер, как основание всего изделия. Коробки передач машин, гидропередачи, редукторы, двигатели, компрессоры. В переводе с английского – корпус. Картер (рис. 10) служит основанием для установки всех узлов и агрегатов, а также для крепления дизеля к поддизельной раме. Он состоит из трёх частей: верхней 3, нижней 4 и кожуха маховика 11. Верхняя часть картера является несущей и представляет собой отливку коробчатого сечения из чугуна. Внутри верхней части картера имеются семь поперечных перегородок, в которых расточено семь отверстий под стальные вкладыши коренных подшипников для укладки коленчатого вала (5, 6). В верхней части картера имеются две расположенные под углом 120° друг к другу обработанные плоскости для установки блоков цилиндров, которые крепятся к картеру шпильками 1. В отверстия 12 входят выступающие из блоков нижние части гильз цилиндров.
Нижняя часть картера 5 служит резервуаром для сбора масла. В задней и передней ее частях имеются углубления, являющиеся маслоотстойниками, из которых по трубе 9 и отверстию 7 скапливающееся в картере масло поступает в масляный насос дизеля, который крепится снизу картера. Также к нижнему картеру крепятся водяной и топливоподкачивающий насосы. Совместно с верхним картером образуют закрытый корпус. К поддизельной раме картер крепится опорной балкой, являющейся передней опорой дизеля. Задними опорами дизеля служат лапы, укрепленные с обеих сторон кожуха маховика.
Кожух маховика служит для защиты от случайного прикосновения к вращающемуся маховику, а также для крепления к двигателю оборудования, такие как коробка передач машин, танков, или гидропередача тепловозов ТГМ 23. Имеется кронштейн для крепления электрического стартера, смотровой лючок со стрелкой для регулировочных работ. В тепловозах широкой колеи картер сварной из стальных листов, так как изготовить отливку таких размеров очень сложно. В автомобилях, мотоциклах применяются алюминиевые сплавы для уменьшения веса двигателя. Картер имеет резьбовые отверстия, кронштейны для крепления внешнего и внутреннего оборудования. В теле картера имеются каналы для прохода масла к различным деталям дизеля.
Цилиндры и блок цилиндров.
В цилиндрах дизеля происходит сжигание топлива. На дизеле 1Д12 два отдельных блока цилиндров. Собственно цилиндр образован деталью – гильзой цилиндра. В дизеле 1Д12 их соответственно 12 штук в два ряда по шесть. Все гильзы цилиндров вставлены рядом друг с другом в общий корпус – блок цилиндров (рис. 11, а). Расположены блоки наклонно с углом между их осями 60 градусов. Блок цилиндров состоит из рубашки 1 (рис. 11, а и б), вставных гильз 2, уплотнительных резиновых колец 4, втулок 7 и алюминиевой прокладки 6.
Рис. 11. Блок цилиндров:
1 – рубашка блока; 2 – гильза; 3 – охлаждающая жидкость (вода);
4 – резиновые кольца; 5 – контрольное отверстие; 6 – прокладка;
7 – центровочная втулка; 8 – головка блока.
Сам корпус имеет, так называемую, «рубашку», для прохода воды к гильзам цилиндров для их охлаждения. Есть такое понятие – «мокрая» и «сухая» гильза. В данном случае на 1Д12 эта съёмная гильза является «мокрой». Подобная система применяется в двигателях ГАЗ, ЗИЛ и других. Такие гильзы непосредственно омываются охлаждающей водой, а по мере износа или повреждения легко можно заменить на новую. Но есть опасность нарушения герметичности стыковки гильзы с блоком цилиндров и картером. Нарушение герметичности приводит к утечке воды в систему смазки, нарушение работы системы смазки и, как следствие, повреждение двигателя. Для возможности контроля герметичности уплотнений в нижней части блока имеются контрольные отверстия. В случае нарушения герметичности, вода через эти отверстия будет вытекать наружу. При появлении воды в контрольных отверстиях работа двигателя запрещается.
На большинстве двигателей автомобилей применяется «сухая» гильза. Это тонкостенный чугунный цилиндр, запрессованный с большим натягом в блок цилиндров. Такой цилиндр с охлаждающей водой не соприкасается, а отдаёт тепло стенкам блока и таким образом охлаждается. Соответственно при таком исполнении двигателя исключена возможность попадания воды в масло через нижние уплотнения, так как их нет. Такой двигатель проще по конструкции, так как нет дополнительных уплотнений, но в случае повреждения или при износе гильзы цилиндра необходима сложная технология замены цилиндра.
Перегрев двигателя опасен для любого двигателя. Перегрев вызывает потерю эластичности уплотняющих резиновых элементов, что приводит к проникновению охлаждающей воды в систему смазки, а также масла в систему охлаждения. Также вода или масло может попасть в камеру сгорания и привести к серьёзным повреждениям и даже разрушению двигателя.
Полость между гильзой и внутренней стенкой блока цилиндров омывается охлаждающей водой 3 (рис. 11, б). Гильзы 2 в верхней части имеют бурты, при помощи которых они опираются на углубления в блоке цилиндров 1. Внизу гильзы уплотняются резиновыми кольцами 4. Плотность соединения блока с головкой блока 8 обеспечивается алюминиевой прокладкой 6. Блоки 1, головки блоков 8 и картер дизеля соединены при помощи шпилек.
Головка блока цилиндров.
Головка блока закрывает сверху цилиндры, создавая камеру сгорания. В дизеле 1Д12 две головки блоков. В головке блока собран механизм газораспределения (рис. 12). Изготовлена головка из алюминиевого сплава, как и в большинстве других двигателей. В дизелях ширококолейных тепловозов такие крышки сделаны отдельно на каждый цилиндр, так как размеры цилиндров большие и даже на один цилиндр головка имеет большой вес.
Рис. 12. Головка блока:
1 – водяной патрубок; 2 – корпус головки; 3 – выточка; 4 – выпускной клапан; 5 – впускной клапан; 6 – гнездо клапана; 7 – пружина; 8 – сшивная шпилька; 9 – гнездо форсунки; 10 – корпус подшипника; 11 – крышка; 12 – лючок.
В головке блока находятся каналы, ведущие к камере сгорания каждого цилиндра с левой и правой стороны головки. Каналы с одной стороны предназначены для впуска в цилиндр воздуха, каналы с другой стороны для вывода из цилиндра выхлопных газов после сгорания топлива. Эти каналы герметично перекрываются клапанами 4 и 5. По центру каждой камеры сгорания места для установки форсунок. Для охлаждения головки внутри неё имеются каналы для прохождения воды. Также имеются каналы для прохода масла к трущимся деталям газораспределительного механизма. Сверху головка закрывается крышкой с лючками для регулировки.
Поршень.
Внутри цилиндра помещается точно подогнанный по диаметру поршень. Поршень является как бы подвижным дном рабочей полости – рабочего объема. Рабочий объем дизеля, таким образом, ограничен вокруг стенками цилиндра, сверху закрывающей головкой блока, снизу поршнем. Поршень может двигаться по цилиндру вверх-вниз на расстояние рабочего хода машины, то есть совершает возвратно-поступательное движение. Под воздействием огромного давления газов от сгоревшего топлива, поршень двигается внутри цилиндра, передавая энергию, через шатун, коленчатому валу.
Обычно поршни изготавливают из алюминиевого сплава. Этот металл имеет свойство эффективной теплопередачи. Изначально поршни делались из стали или чугуна. Но впоследствии от этого отказались.
1 – заглушка; 2 – поршневой палец; 3 – поршень; 4 – компрессионные кольца; 5 – маслосъемные кольца
Поршни 3 дизеля 1Д12 (рис.13) представляют собой единую отливку из алюминиевого сплава. Верхняя часть называется головкой и является рабочей частью поршня. Днище головки имеет форму, которая способствует лучшему сгоранию топлива. Боковая, цилиндрическая часть поршня называется «юбкой» и является направляющей частью. Поршень представляет сложный усечённый конус. Поэтому форма рассчитана так, что при нормальном нагреве поршень принимает форму правильного цилиндра. В верхней части поршня проточены четыре кольцевые канавки для поршневых колец 4 и 5, а в нижней части – одна канавка. Компрессионные кольца 4 уплотняют зазор между поршнем и стенкой цилиндра, предотвращая прорыв газов высокого давления из рабочей полости цилиндра в картер. Кольца изготовлены из чугуна. Маслосъёмные кольца 5 предназначены для съёма излишней смазки со стенок гильзы цилиндра, а так же значительного отвода тепла от поршня. Изготавливаются из стали или чугуна. Поршневой палец 2 предназначен для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Ограничения движения пальца по оси осуществляется заглушкой 1. Охлаждается поршень, в основном, маслом, которое попадает на него изнутри картера методом разбрызгивания, а также через поршневые кольца отдает тепло на стенки цилиндра.
Юбка имеет очень мелкие кольцевые проточки для удержания тонкого слоя масла на теле поршня. Этот слой облегчает скольжение поршня внутри цилиндра. Причём рабочий зазор между поршнем и цилиндром менее 0,1 мм. На ширококолейных тепловозах поршни составные и состоят из трёх частей. Проставка – это часть, которая крепится к шатуну. Срок службы проставки большой, и изготавливается она из стали. На проставку крепятся отдельно изнашиваемые части поршня: юбка и головка поршня, которые изготовлены из алюминиевого сплава. По мере износа эти детали заменяются новыми. Форма поршня не цилиндрическая. Во время работы дизеля поршень нагревается с различной температурой. Головка нагревается сильнее, следовательно, и расширяется сильнее. А низ юбки нагревается слабее и расширяется тоже слабее. Именно этого явления на первых двигателях не учитывали, отсюда и малый срок службы поршней, либо они просто заклинивали в цилиндрах при максимальной нагрузке. Но хотя зазор между цилиндром и поршнем очень мал, всё же даже этот минимальный зазор уменьшается с помощью поршневых колец, называемых компрессионными. На многих двигателях трущиеся поверхности колец, хромированные для увеличения срока службы и для лучшего притирания к цилиндру. Количество компрессионных колец на разных двигателях может быть разным, а также форма тоже разная. По мере износа колец зазор между поршнем и цилиндром увеличивается. Уменьшается мощность двигателя, увеличивается расход топлива. Масло и внутренние поверхности картера быстро загрязняются продуктами горения. А также увеличенный зазор опасен тем, что в зазор могут прорваться газы в момент рабочего хода поршня, и есть опасность взрыва масляного тумана в картере двигателя. Хотя это и редкое явление.
Также на поршнях устанавливаются маслосъёмные кольца. При работе цилиндры смазываются маслом. С помощью этих колец снимается излишний слой масла и через отверстия в юбке поршня сливается в картер. При износе маслосъёмных колец в камеру сгорания попадает масло, там оно сгорает и образуется нагар и в канавках поршневых колец, и в седлах клапанов, и на днище поршня, и в выпускных каналах. Подвижность колец уменьшается, увеличивая износ и цилиндров и самих колец. Снижается теплоотдача от поршня, поэтому может образоваться местный перегрев и появление трещин на поршне. Может нарушиться герметичность клапанов.
Отверстие под поршневой палец немного смещено от оси, чтобы уменьшить эффект перекоса поршня в цилиндре при рабочем ходе. Под воздействием давления газов поршень немного перекашивается в цилиндре, вызывая неравномерный износ как цилиндра, так и самого поршня. Для уменьшения этого эффекта, отверстие смещено, а на поршнях ставится метка для установки в правильное положение.