×

Попередження

JUser::_load: неможливо завантажити користувача з id: 88

Вартість кінської сили

/ Механізація АПК / Четвер, 16 лютого 2012 14:27

alt

Порівнюючи параметри популярних дизельних двигунів для тракторів, з’ясовуємо, які переваги має кожен з них: конструктивні, економічні, споживчі, сервісні.
«Є гостра необхідність замінити двигун на тракторі Т-150К. Ось тільки який встановити новий - мінський ММЗ Д-260.4 чи ярославський ЯМЗ-236М2? Відгуки непогані по обох. Але оскільки модернізація трактора - захід достатньо дорогий, хотілося б вибрати кращий варіант, отримавши консультацію фахівців, які б порівняли ММЗ Д-260.4 і ЯМЗ-236М2».
З подібними питаннями аграрії досить часто звертаються у дорадчу сільськогосподарську службу Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П. Василенка. Тож зіставимо ці двигуни по основних споживчих якостях, щоб допомогти, якому краще віддати перевагу.

Чого прагне споживач
Основні вимоги до двигуна - розвивати потужність, достатню для виконання технологічної операції трактором при мінімальній витраті палива, мати необхідний запас крутного моменту, бути надійним, простим в обслуговуванні і ремонті. Для споживача важливо мати такий двигун, при встановленні якого на трактор доведеться заплатити мінімум за кожну кінську силу потужності.
altМожна багато міркувати про переваги різних моделей двигунів, вишукуючи якісь нюанси. Комусь подобаються старі: мовляв, перевірені не підведуть. Але ж ніхто не валитиме дерева сокирою, маючи в наявності бензопилку. Розроблені більш ніж півстоліття тому мотори ну ніяк не можуть відповідати сучасним вимогам - як по запасу крутного моменту, так і по питомій витраті палива.
Інші прагнуть придбати щось суперсучасне. Так, наприклад, двигун John Deere PowerTech Plus об'ємом 9,0 л, має крутний момент, що на 35% більший порівняно з двигуном об'ємом 8,1 л. Цей мотор оснащено акумуляторною паливною системою впорскування Common Rail фірми Denso, Японія. В системі газорозподілу встановлено по 4 клапани на циліндр. Для забезпечення високої продуктивності використовується турбокомпресор системи VGT зі змінною геометрією лопаток. Мікроелектронна система управління забезпечує оптимальний тиск наддуву на всьому робочому діапазоні.
Безумовно, двигун добрий, але він непростий в експлуатації і в ремонті, а система впорскування Common Rail вимагає високоякісного палива і відповідного обслуговування. Чи кожне господарство в українському аграрному секторі готове це забезпечити? Брак коштів примушує понизити планку вимог споживачів до двигунів з метою більш економного співвідношення у трикутнику: потужність-економічність-надійність.
Розглянемо конкретно основні споживчі параметри, порівнявши дизелі Мінського моторного заводу - Д-260.4 і Ярославського - ЯМЗ-236М2.

Потужність
Висока потужність трактору необхідна для якісного виконання технологічних операцій у складі сучасного машинно-тракторного агрегату з комбінованими сільськогосподарськими машинами. Таке агрегатування трактора дозволяє зменшити кількість проходів по полю, скоротити до мінімуму розриви між технологічними операціями. Але комбіновані машини вимагають високого тягового зусилля, яке повинне забезпечуватися потужністю двигуна близько 40-45 к.с. на один метр захвату. Саме тому за останні роки практично всі тракторобудівні корпорації у світі збільшили кількість моделей тракторів потужністю 200-300 к.с. Хто ж відмовиться від запасу потужності? Адже це не тільки забезпечення якісного виконання технологічного процесу, це і значне підвищення продуктивності агрегату.

Схема 1. Потужність двигунів
alt

Але за все треба платити. Встановлюючи новий двигун на трактор, ми платимо за його здатність створювати тягу, тобто за потужність. Провівши нескладні арифметичні операції, а саме розділивши ціну двигуна на потужність, отримаємо вартість однієї кінської сили.
 
Схема 2. Витрати за одиницю потужності
alt

Як бачимо, у Д-260.4 витрати становлять 406,2 грн/к.с., стосовно ЯМЗ-236М2 - 611 грн/к.с. Тобто у ЯМЗ-236М2 за одиницю потужності доводиться платити на 50% більше.
Проведений за результатами випробувань і спостережень аналіз використання переобладнаних тракторів показує, що трактор із мінським, більш потужним (210 к.с.) двигуном, оре 10 га поля за той самий час, за який трактор з двигуном ЯМЗ-236М2 оре тільки 8 га. Тобто використання двигуна ММЗ Д-260.4 на оранці забезпечує підвищення продуктивності трактора на 20%.

Крутний момент
Історично склалося, що потужність вважається основним критерієм, що визначає поняття розгону трактора до робочої швидкості. Але достатньо пригадати другий закон Ньютона, щоб побачити, що у формулі «прискорення = сила/маса» потужність відсутня. Динаміку розгону трактора в першу чергу визначає крутний момент, що розвивається на ведучих колесах.
Він є найважливішим динамічним показником, сумою усіх сил - тиску продуктів згоряння палива, тертя, інерції тощо, помноженого на плече прикладення, яке дорівнює радіусу кривошипа колінчастого валу. Чим більший крутний момент і, що ще важливіше, чим більш рівномірно він розподілений по діапазону обертів, тим швидше розганяється трактор і тим більші сили протидії він здатний долати без додаткового перемикання передач (наприклад, при русі в гору).
Що важливіше, врешті решт - крутний момент чи потужність? Відповідь однозначна: потрібен високий крутний момент - в широкому діапазоні обертів колінчастого валу.
 
Схема 3. Крутний момент двигунів
alt
 
Запас крутного моменту
Важливим параметром двигуна, який дозволяє оцінити стійкість його режиму при роботі по зовнішній швидкісній характеристиці, є коефіцієнт пристосованості (запас крутного моменту). Його значення визначається відношенням максимального крутного моменту до номінального, що розвивається двигуном на номінальній потужності при номінальній частоті обертання колінчастого валу. Він у наддувного двигуна Д-260.4 значно більший, ніж у безнаддувного ЯМЗ-236М2.
Особливо помітною важливість цього параметра виявляється під час значних навантажень. Чим більше значення коефіцієнта пристосованості, тим більший опір рухуможе подолати трактор без перемикання коробки передач на нижчу передачу.

Схема 4. Коефіцієнт пристосованості
alt

Економічність
Економічність двигуна багато в чому визначається досконалістю системи живлення, а також технічним рівнем систем і механізмів дизеля, які забезпечують повноту згоряння палива і перетворення отриманої енергії в крутний момент на колінчастому валу.
Системи подачі палива на порівнюваних двигунах виконані за класичною схемою з розділеним розташуванням паливного насоса і форсунок. Більш висока повнота згоряння палива у дизеля Д-260.4 забезпечується застосуванням регульованого турбонаддува. Перш за все, це дає можливість досягти заданих характеристик силового агрегату при менших габаритах і масі, ніж при застосуванні «атмосферного двигуна». Звідси результат: у турбодвигуна краща паливна економічність.
Мінський 6-ти циліндровий рядний, а значить більш урівноважений тракторний двигун при більшій потужності має меншу вагу, більш економічний, ніж двигун ЯМЗ-236М2 (ЯМЗ-236Д). При роботі тракторів ХТЗ і ХТА-200 «Слобожанець» на номінальному навантаженні витрата палива при виконанні однакових робіт у трактора, обладнаного дизелем Д-260.4 на 15-20% менше, ніж у такого ж трактора, обладнаного безнаддувним двигуном ЯМЗ-236М2 або ЯМЗ-236Д.
 
Схема 5. Питома витрата палива (за наслідками випробувань в УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого).
alt 
 
Досвід господарств, які вже експлуатують трактори ХТЗ і ХТА-200 «Слобожанець» з мінськими двигунами Д-260.4, оснащених регульованими турбокомпресорами (а таких по полях України і Росії працює понад 2000) показує, що за день роботи на оранці економиться до 40-50 л дизпалива в порівнянні з тракторами, обладнаними двигунами ЯМЗ.

Турбонаддув, охолодження повітря
Отримання високих показників дизеля Д-260.4 стало можливим, перш за все, завдяки корекції подачі палива, вдосконаленню сумішеутворення і застосуванню регульованого турбонаддува. В цьому дизелі використовується регульований турбокомпресор типу WGТ, в якому передбачені додаткові конструктивні пристрої для зміни швидкості відпрацьованих газів на вході в колесо газової турбіни залежно від навантаження двигуна.
Проведені випробування дизеля з регульованим турбокомпресором підтвердили істотне поліпшення характеристики системи подачі повітря, зниження теплової напруги при одночасному зростанні крутного моменту по всій зовнішній швидкісній характеристиці.
Введення регульованого наддуву дозволяє істотно змінити протікання залежності зміни крутного моменту, піднявши рівень максимальних величин і змістивши їх у зону понижених частот обертання двигуна.
Таким чином, застосування такого турбокомпресора на двигуні Д-260.4 забезпечує:
  • за рахунок високої ефективності компресора і турбіни турбокомпресора високу питому потужність двигуна;
  • завдяки сучасній системі регуляції - паливну економічність;
  • за рахунок оптимальному співвідношенню повітря і палива на всіх режимах від холостого ходу до номінального - низький рівень викидів токсичних компонентів на всіх режимах роботи;
  • у зв’язку з малим діаметром робочих коліс - зменшення динамічного опору; малий момент інерції, а в поєднанні з оптимальною системою регуляції забезпечує додаткову подачу повітря на динамічних режимах;
  • завдяки регуляції наддуву - підвищення крутного моменту двигуна і зміщення його в зону низьких частот обертання колінчастого валу;
  • за рахунок додаткової подачі повітря на режимах розгону, коли у двигунів із нерегульованими турбокомпресорами відбувається недостатня подача повітря - зменшення димності відпрацьованих газів.
Зменшення ступеня стиснення у дизеля Д-260.4 до 15 і зменшення розмірів турбіни покращують типово слабкі сторони двигуна з турбонаддувом, а саме: дозволяють збільшити крутний момент при низьких частотах обертання колінчастого валу і скоротити час виходу на новий режим роботи при різкому прискоренні.
Від характеристики системи турбонаддуву залежать показники двигуна, а відповідно і трактора. Прискорення підвищення тиску наддуву при збільшенні частоти обертання сучасного двигуна, яким є Д-260.4, відбувається в результаті порівняно малого моменту інерції ротора турбокомпресора, оскільки для наддуву застосовується турбокомпресор малої розмірності. Внаслідок прискорення надходження повітря у камеру згоряння при роботі на перехідних режимах забезпечується добра приємистість (швидке прискорення частоти обертання) двигуна і повнота згоряння палива, і, відповідно, зменшується його витрата.
 
Встановлюючи новий двигун на трактор, ми платимо за його потужність.
Провівши нескладні арифметичні операції, отримаємо вартість однієї к.с.

Нарешті, застосування турбокомпресора сприяє поліпшенню комфортабельності. Компресор у магістралі впуску і турбіна у випускній системі істотно знижують шум двигуна.
Спостереження підтверджують, що при установці турбонаддувного двигуна Д-260.4 на тракторах типу Т-150К (ХТЗ-170) суттєво підвищується питома потужність, поліпшується приємистість навіть на низьких обертах двигуна (оскільки такі двигуни мають значний запас крутного моменту), його експлуатація має більш високу паливну економічність, а робота супроводжується меншим викидом токсичних речовин у відпрацьованих газах.
Двигун Д-260.4 має регульований турбонаддув, в ЯМЗ-236М2 - наддув відсутній.
Далі. При стисненні повітря в компресорі нагрівається, внаслідок чого його щільність зменшується. Це призводить до того, що в робочому об'ємі циліндра маси повітря, а, отже, і кисню, стає менше. Щоб створити умови для того, щоб в циліндрах згорала більша кількість палива, вживають додаткових заходів для збільшення коефіцієнту наповнення циліндрів. Для цього повітря, яке стискається у компресорі, перед подачею його в циліндри двигуна охолоджується. Так, двигун Д-260.4 оснащений холодильником-інтеркуллером, в якому охолодження наддувного повітря здійснюється шляхом обдування його зовнішньої ребристої поверхні повітряним потоком.
Приблизні розрахунки показують, що пониження температури наддувного повітря на 10° дозволяє збільшити його густину приблизно на 3%. Це, своєю чергою, підвищує потужність двигуна приблизно на такий же відсоток. Відтак, скажімо, охолодження повітря на 33° дає збільшення потужності приблизно на 10%.

Щодо сервісу
Зазначимо, що ЯМЗ-236 розроблявся у середині ХХ ст. як автомобільний двигун, на тракторі він почав працювати зі значно меншим ресурсом. Бо якщо постійно витримувати високі тракторні навантаження, то зношуваність деталей зростає.
altДизель Д-260.4 створений конструкторами Мінського моторного заводу спеціально для тракторів і комбайнів. В ньому втілені кращі напрацювання добре відомого Д-240. На шляху від Д-260.1 (потужністю 135 к.с.) до Д-260.4 (210 к.с.) цими доробками стали: установка нових чеських деталей циліндро-поршневої групи і регульованого турбокомпресора з тиском наддуву до двох атмосфер, збільшення діаметра поршневого пальця від 38 до 42 мм, застосування ярославського паливного насосу високого тиску, а згодом фірм MOTORPAL і BOSCH, вдосконалення водяного насосу, збільшенням опор його валу до 3-х підшипників. Крім того, установка картера маховика задньої балки дозволила підвищити надійність і ресурс кріплення елементів трансмісії.
З метою підвищення надійності і безпеки використання трактора застосовано 2-х циліндровий компресор із приводом пасом.
Всі названі удосконалення дозволили створити двигун Д-260.4-432 (489) потужністю 210 к.с, а з ним і більш потужний та економічний трактор, надійність і продуктивність якого вже перевірена протягом восьми сезонів експлуатації на полях України і Росії: таких тракторів, нових і переобладнаних, нині більше 2000.
Крім того, на тракторах ХТА-200 «Слобожанець» і тракторах ХТЗ, обладнаних двигуном Д-260.4, застосовується сучасне однодискове зчеплення німецької фірми LUК, спеціально розраховане на потужність 210 к.с. Застосовується також двоступеневе очищення повітря від пилу. Для підтримки оптимального теплового стану двигуна в системі охолодження використовується 9-ти лопатевий вентилятор підвищеної продуктивності і водяний радіатор більшої теплопередачі.
Двигун Д-260.4-рядний, добре вписується у компонування трактора, має легкий доступ до агрегатів для технічного обслуговування і ремонту. Він має меншу вагу, ніж двигун ЯМЗ-236М2 (ЯМЗ-236Д) і більш урівноважений. Менша вібрація мінімалізує навантаження на деталі двигуна, підвищує їх ресурс.
Продуманість конструкції двигуна Д-260.4 спрощує процес його ремонту. Мережа сервісних центрів з обслуговування і ремонту мінських двигунів доволі розвинута. Запчастини не дефіцитні. У зв'язку з меншим числом замінюваних деталей при ремонті, вартість ремонту Д-260.4 порівняно з ЯМЗ-236М2 дешевша на третину.
Отже, враховуючи сказане, висновки щодо переваг того ти іншого типу двигуна може зробити кожен зацікавлений. 

1

 17 серпня 2019
Загалом структура нової Державної природоохоронної служби передбачає створення 10 міжрегіональних територіальних органів.
Загалом структура нової Державної природоохоронної служби передбачає створення 10 міжрегіональних територіальних органів.
17 серпня 2019
 17 серпня 2019
В Україні почали дорожчати огірки.
В Україні почали дорожчати огірки.
17 серпня 2019
 17 серпня 2019
Така заява пролунала від Сергія Цекова, сенатор від Криму.
Така заява пролунала від Сергія Цекова, сенатор від Криму.
17 серпня 2019
 16 серпня 2019
Україні для оновлення машинно-тракторного парку щороку потрібно 40 тис. тракторів та понад 5 тис. зернозбиральних комбайнів.
Україні для оновлення машинно-тракторного парку щороку потрібно 40 тис. тракторів та понад 5 тис. зернозбиральних комбайнів.
16 серпня 2019
 16 серпня 2019
7 серпня на острові Репіда Матросянської с/р Ізмаїльського району (115 км р. Дунай) в Одеській області виявили один труп дикого кабана.
7 серпня на острові Репіда Матросянської с/р Ізмаїльського району (115 км р. Дунай) в Одеській області виявили один труп дикого кабана.
16 серпня 2019
 16 серпня 2019
До заключної виставкової агроподії осені залишається 2,5 місяців. Так! Сьогодні говоримо про міжнародну виставку на AgroComplex 2019, яка закриває виставковий сезон поточного року. І, як свідчить перелік професійних заходів та спецпроектів, подія відбудеться із розмахом!
До заключної виставкової агроподії осені залишається 2,5 місяців. Так! Сьогодні говоримо про міжнародну виставку на AgroComplex 2019, яка закриває виставковий сезон поточного року. І, як свідчить перелік професійних заходів та спецпроектів, подія відбудеться із розмахом!
16 серпня 2019

Please publish modules in offcanvas position.