- На спецтехнику могут устанавливаться либо универсальные автомобильные двигатели, либо специально разработанные ДВС.
- Особенности работы дорожно-строительных машин заключаются в постоянстве оборотов либо в цикличности. Этим вызваны конструктивные особенности двигателей спецтехники.
- Моторы для спецтехники лучше приспособлены к температурным нагрузкам, к монтажу на специальные машины, к различным вариантам отбора мощности. Эти двигатели более удобны в обслуживании и рассчитаны на длительный срок эксплуатации.
Делаем правильный выбор. Двигатели для коммерческого транспорта
Оборотистый дизель в сочетании с многоступенчатой трансмиссией позволяет гружёному магистральному грузовику стартовать со светофора на 1 000–1 500 оборотах, обеспечивающих максимальный крутящий момент, а затем, автоматически или вручную перебирая передачи, разогнаться до максимальной разрешённой скорости и длительное время поддерживать её в экономичном диапазоне 900–1 500 об/мин., преодолевая примерно в равной степени сопротивление качения и аэродинамическое сопротивление. Запас до 1 800–1 900 оборотов, то есть до падения крутящего момента, пригодится при обгоне.
Сложная механическая, роботизированная или автоматическая коробка передач с 12 или 16 ступенями обеспечивает плавное изменение передаточного числа без рывков, защищая агрегаты от повреждений. При этом двигатель может работать в полном диапазоне оборотов — от холостых до максимальных.
Тем, кто находится в стадии выбора ДВС, стоит знать характеристики типичного представителя магистральных двигателей. Это рядный 6-цилиндровый мотор с рабочим объёмом 11 или 13 л, мощностью 400–460 л.с., оснащённый турбокомпрессором с охлаждением наддувочного воздуха и аккумуляторной системой впрыска.
Формально автомобильные дизели относятся к длинноходовым, так как соотношение хода поршня к диаметру цилиндра — от 1 до порядка 1,23. Это позволяет использовать двигатель без переделок на специальной технике. В западном машиностроении такими универсальными двигателями выступают Deutz, Cummins, Detroit Diesel, Weichai, для некоторых видов спецтехники поставляют силовые агрегаты Mercedes-Benz, Iveco, Scania, MAN.
В отечественном машиностроении наиболее известны и распространены ярославские универсальные дизели ЯМЗ-236/238, которые устанавливали на грузовики МАЗ, КрАЗ, «Урал» и какое-то время на КАМАЗ, а также на скреперы МОАЗ, челябинские автогрейдеры ДЗ-98, бульдозеры «ДСТ-Урал», электростанции, компрессоры и т.д. Этот автомобильный дизель, разработанный в 1950-х годах, применяли на спецтехнике из-за отсутствия приемлемых альтернативных решений, более того, применяют до сих пор. Сегодня место ярославских «шестёрок» и «восьмёрок» пытаются занять рядные 6 и 4-цилиндровые дизели семейства ЯМЗ-530, которые устанавливают, например, на экскаваторы и погрузчики UMG, будут ставить на фронтальные погрузчики «Ростсельмаш».
Дизели для спецтехники
Несмотря на доступность широкой гаммы автомобильных дизелей, крупные производители строительных машин — Caterpillar, John Deere, Komatsu, Liebherr, JCB — разрабатывают и выпускают собственные моторные линейки, обеспечивая таким образом для своей продукции лучшие рабочие характеристики, уверенность в её качестве, максимальную прибавочную стоимость и снижая зависимость от сторонних поставщиков.
Особенности работы строительной и другой спецтехники заключаются в постоянстве оборотов либо в цикличности, при этом рабочий цикл, к примеру, экскаватора составляет всего 25 секунд, за которые он успевает набрать в ковш грунт, поднять стрелу, повернуть платформу, опорожнить ковш и вернуть его в исходную позицию для следующего цикла. Цикличность требует быстрой реакции на нагрузку — крутящий момент должен достигать максимума уже на низких оборотах, а диапазон между холостым ходом и максимальным крутящим моментом должен быть как можно уже.
Увеличенный ход поршня
При таком же диаметре цилиндра у специального дизеля больше рабочий объём за счёт увеличенного примерно на 6% хода поршня и объёма торообразной камеры сгорания, выполненной в головке поршня, что обеспечивает высокий крутящий момент — от 900 до 1 200 об/мин. Максимальные обороты длинноходовых дизелей ограничены 2 200–2 400 об/мин.
Массивность
Специальные дизели примерно на 30% массивнее автомобильных аналогов. Массу увеличивают для снижения вибраций и эффективного отвода тепла, что снижает температурную напряжённость двигателя и увеличивает его ресурс. С этой же целью объём жидкостной системы охлаждения увеличивают на 30–40%. Компоненты двигателя — блок цилиндров, опору коленвала, монолитную головку блока — отливают из чугуна. Так как двигатель строительной машины зачастую выполняет функцию противовеса, то увеличение массы — только в плюс.
Глубокий картер
Строительные машины (бульдозеры, различные погрузчики) могут работать со значительными наклонами. Во избежание масляного голодания при наклоне на 45° в любую сторону двигатель оснащают глубоким поддоном. Систему смазки снабжают собственным маслоохладителем.
[redactors_block]
Отбор мощности
Для специальной техники характерно разнообразие способов отбора мощности. Основная мощность от маховика может отбираться через гидротрансформатор либо сухое сцепление для привода коробки передач, а для привода главного гидронасоса — через фрикционную муфту. Мощность для дополнительных гидронасосов, компрессора может отбираться от зубчатого венца маховика, для чего картер маховика отливают с соответствующими посадочными местами.
Обслуживание с одной стороны
Для удобства, а зачастую из-за конструктивных требований, все точки обслуживания двигателя для спецтехники выводят на одну сторону. Так, оператор экскаватора имеет доступ к двигателю только с одной стороны.
Экологические требования
Выхлопы специальной техники на ограниченной площади могут достигать высокой концентрации и требовать периодических перерывов для проветривания, а также применения средств индивидуальной защиты. Особенно это актуально для карьеров, где из-за загазованности ухудшается видимость, не говоря о невыносимости условий и ущербе здоровью персонала (многолетнее воздействие выхлопных газов вызывает тяжёлые заболевания).
Сегодня в странах Евросоюза действуют строгие нормы токсичности выхлопов внедорожной техники Stage V, в США — Tier 4F, сопоставимые с автомобильными нормами Euro-5. На эти системы стандартов ориентируются остальные страны.
В Россию поставляют спецтехнику в различном экологическом исполнении. В РФ выхлопы тяжёлой внедорожной техники регулируются системой ГОСТ. В целом соответствуя европейским требованиям, ГОСТ допускает производство дизельного топлива с содержанием серы до 2 000 ppm для обеспечения эксплуатации физически и морально устаревшей техники.
Автор: Леонид Малютин