Двигатель СМД-31: технические характеристики

Дизельное «сердце» комбайнов эпохи позднего СССР

Семейство двигателей СМД-31 выпускалось в годы существования Советского Союза, и некоторое время после его распада, харьковским предприятием «Серп и Молот Дизель». Семейство это включало в себя четырёхцилиндровые дизельные моторы различного применения, шестицилиндровые рядные высокомощные комбайновые двигатели, и V-образные шестицилиндровые тракторные дизели. Рядные шестицилиндровые двигатели СМД-31 производились с 1980-х годов. Их устанавливали: СМД-31 и СМД-31А – на зерноуборочные комбайны «Дон-1500», «Дон-Ротор»; СМД-31.01 — на универсальные энергетические средства (УЭС) «Полесье-250»; СМД-31Б.04 – на кормоуборочные комбайны «Дон-680».

По своему типу двигатель СМД-31 — это четырёхтактный дизель жидкостного охлаждения, с непосредственным впрыском дизтоплива; с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха.

Турбокомпрессоры использовались ТКР8,5С-1 – для СМД-31, -31А, -31.01; ТКР11С-31К — для СМД-31Б.04.

Дизели СМД-31 всех модификаций отличались достойным техническом уровнем по литровой мощности (отношению мощности к рабочему объёму) — 18,2 кВт/л и удельной металлоёмкости (отношению массы к номинальной мощности) — 4,9 кг/кВт; удельному расходу дизтоплива — 231 г/кВт*ч; относительному расходу масла на угар — 0,4…0,5% к расходу дизтоплива.

О предприятии-изготовителе

Основатель завода «Серп и молот» — русский немец Максимилиан Христианович Гельферих (1928-1901). До революции предприятие выпускало плуги, бороны и иной сельскохозяйственный инвентарь. Оно было крупным: перед 1917 годом на заводе числилось 3 тысячи рабочих.

В 1922 году завод «Гельферих» получил новое название: «1-й государственный завод сельскохозяйственного машиностроения «Серп и молот». К концу 1925 года прежние производственные мощности завода были восстановлены, его продукцией по-прежнему был ручной и конный сельхозинвентарь.

В ходе сталинской индустриализации СССР завод был реконструирован, и занялся производством более современного и технически совершенного сельхозоборудования; а также серийно выпускал мотоциклы.

Специальное конструкторское бюро (СКБ) по двигателям для сельхозмашин было основано на заводе «Серп и молот» уже после войны, в 1949-м году. Сначала предприятие выпускало бензиновые двигатели для прицепных комбайнов. А затем дело дошло и до дизельных моторов СМД.

С 1958 года завод серийно выпускал дизельные двигатели серии СМД для тракторов, комбайнов и иной техники. В июне 1967 года предприятие изготовило свой миллионный дизельный двигатель. К середине 1970-х годов «Серп и молот» выпускал ежегодно почти 190 тысяч двигателей. Дизели СМД-31 поступили в серийное производство в начале 1980-х.

После распада СССР завод пришёл в упадок, и в 2005 году был закрыт как обанкротившееся предприятие. Проект «Сити-парк «Серп и Молот», в соответствии с которым предполагалось снести либо реконструировать часть помещений завода, чтобы разместить на бывшей территории завода (50 га) офисные, жилые, производственные, складские, торговые и развлекательные объекты, — не был реализован. В октябре 2015 года оставшиеся здания завода были взорваны, и он окончательно превратился в руинированную свалку строительного мусора.

Технические параметры СМД-31 в цифрах

• Эксплуатационная мощность: СМД-31, -31.01 — 191 кВт (260 л. с.); СМД-31А — 173 кВт (235 л. с.); СМД-31Б.04 — 217 кВт (295 л. с.)
• Номинальная частота вращения коленчатого вала – 2000 мин-1. Направление вращения коленвала (со стороны, противоположной маховику): по часовой стрелке.
• Количество цилиндров: 6.
• Рабочий объём цилиндров — 9,5 литров.
• Диаметр цилиндра: 120 мм.
• Ход поршня: 140 мм.
• Порядок работы цилиндров: 1-5-3-6-2-4.
• Минимальная устойчивая частота вращения на холостом ходу: не более 800 об/мин.
• Максимальная частота вращения на холостом ходу: не более 2130 об/мин.
• Удельный расход дизтоплива на режиме номинальной мощности: не более 224 г/кВт.ч (165 г/л.с.ч).
• Удельный расход дизтоплива на режиме эксплуатационной мощности: не более 234 г/кВт.ч (172 г/л.с.ч).
• Масса дизеля конструктивная по ГОСТ 20000 — 1050–1100 кг.

Монтаж мотора на технике и его устройство

Дизель СМД-31 устанавливают на подмоторную раму, которая жёстко закреплена на кронштейнах рамы моторной установки. В передней части он опирается на раму передней опорой, а в задней — опорными кронштейнами. Между опорными кронштейнами и рамой находятся амортизаторы, для поглощения вибрации.

Мощность, при использовании на комбайне, отбирается с двух сторон коленчатого вала: с переднего носка — через многоручьевой шкив на ход комбайна и с заднего конца — через маховик, вал и шкив отбора мощности на привод рабочих органов комбайна.

На валу отбора мощности с маховика двигателя посажен шкив привода молотилки, который крепится болтом, шайбами и шпонкой.

Блок-картер представляет собою монолитную чугунную отливку коробчатой формы, объединяющую блок цилиндров с верхней половиной картера коленчатого вала.

Гильзы цилиндров — съемные «мокрого типа», изготовленные из специального чугуна.

Гильзы в нижнем пояске уплотнены двумя резиновыми кольцами. Уплотнительные кольца удерживаются в канавках, выточенных в блок-картере.

Головки цилиндров монтируют на верхнюю плоскость блок-картера с помощью шпилек.

В головке находятся водоподводящие каналы для охлаждения форсунок и клапанов. Эти каналы направляют поток воды к самым нагретым местам. На нижней плоскости головки посередине расположен компенсационный разрез, исключающий трещины от температурных напряжений.

Между головкой и блок-картером установлена прокладка. Отверстия под цилиндры и под шпильки крепления головки окантованы листовой сталью. В связи с повышением мощности и давлением газов в цилиндре для надежного уплотнения стыка на фланец гильзы монтируют дополнительное кольцо из фторопласта.

По числу коренных шеек коленчатого вала дизель СМД-31 имеет семь коренных опор. Они образованы совместной расточкой блок-картера с крышками коренных подшипников.

Коренные подшипники имеют по два тонкостенных вкладыша, изготовленных из специальной стальной ленты. Последняя покрыта слоем антифрикционного алюминиевого сплава.

Картер маховика представляет собой алюминиевую отливку сложной формы. На нем устанавливают электростартер. Картер крепят восемью шпильками к задней торцовой стенке блока цилиндров. Его центруют двумя штифтами, запрессованными в точно расположенных относительно оси коленчатого вала отверстиях в блоке цилиндров.

Картер зубчатых колес отлит из чугуна. Его монтируют к переднему торцу блока цилиндров через прокладку по двум направляющим втулкам и крепят совместно с передней крышкой.

В нижней центральной части располагается массивный кольцевой фланец, обработанный механически по наружной поверхности и внутреннему диаметру. По последнему центруют переднюю опору и присоединяют к крышке семью болтами. В опоре находятся резиновая манжета для уплотнения полости зубчатых колес и маслоотражательное кольцо, которое удерживается пружинным кольцом.

На передней крышке размещен упорный винт с контргайкой, ограничивающий осевое перемещение распределительного вала.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленчатого вала с маховиком и комплектов шатунов с поршнями, поршневыми кольцами и пальцами по числу цилиндров в двигателе. Возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Шатунный подшипник состоит из двух вкладышей.

Как уже отмечалось выше, на дизеле СМД-31А установлен семиопорный коленчатый вал с кривошипами, расположенными под углом 120°. Для его уравновешивания служат противовесы, выполненные заодно со щеками. Коленчатый вал отштампован из стали 45Х. Шатунные шейки полые. Полости закрыты резьбовыми заглушками, которые стопорят от отвертывания шплинтами. Полости шатунных шеек соединены с коренными шейками наклонными сверлениями. По последним масло от коренных подшипников поступает к шатунным через отверстия в шатунных шейках.

На фланец заднего конца вала устанавливают маховик. Для крепления последнего выполняют два отверстия под штифты и шесть резьбовых отверстий под болты.

Маховик представляет собой массивную отливку из серого чугуна и служит для равномерного вращения коленчатого вала, а также для передачи крутящего момента от двигателя на рабочие органы комбайна. На нем напрессовано зубчатое колесо (венец), которое входит в зацепление с пусковой шестерней электростартера.

К маховику на пяти шпильках монтируют шлицевую втулку, с которой по шлицам соединяют вал. Передний конец вала входит во втулку, запрессованную в расточку маховика. Втулка центрирует передний конец вала и служит опорой. Задней опорой считается шарикоподшипник, установленный в проставке. Конец вала уплотнен самоподжимной резиновой манжетой.

Шатун выполнен из стали 40Х. Его стержень двутаврового сечения. В верхнюю головку запрессована биметаллическая втулка со стальным основанием и антифрикционным слоем бронзы. Нижняя головка разъемная под углом 90° к оси шатуна. Ее обрабатывают под шатунный подшипник в сборе с крышкой.

Поршень отлит из алюминиевого сплава. В верхней его части (головке) выточены четыре канавки под кольца. В нижней канавке (под маслосъёмное кольцо) и под ней просверлен ряд отверстий для отвода масла, собираемого кольцом, внутрь поршня.

В нижней части с внутренней стороны отлиты две бобышки, в которых расточены отверстия для поршневого пальца диаметром 45 мм. С наружных краёв отверстий находятся канавки под стопорные кольца, удерживающие палец от осевого перемещения. Каждая бобышка снабжена двумя вертикальными отверстиями для смазывания пальца.

На юбке поршня сделаны четыре прорези для форсунки подачи масла на поршень при его положении в НМТ (нижней мертвой точке).

на двигатель, подбирают по массе. Отклонение их по массе в комплекте не более 10 г. На донышке расположены две круглые выточки глубиной 1,5, мм под клапаны в головке цилиндров. Эти выточки смещены относительно оси на 4 мм. Поэтому поршень устанавливают в цилиндре в определенном положении по стрелке, нанесенной на донышке. Она должна быть направлена в сторону переднего носка коленчатого вала.

Поршневой палец представляет собой полый цилиндр размером 45 х 25 х 100 мм. По характеру соединения с поршнем и шатуном поршневой палец плавающего типа. Он изготовлен из хромоникелевой стали.

На каждом поршне монтируют по три компрессионных и одному маслосъёмному кольцу.

Механизм газораспределения состоит из: впускных и выпускных клапанов с пружинами, распределительного вала, толкателей, штанг, коромысел и зубчатых колёс для привода распределительного вала. С его помощью происходят процессы газообмена в двигателе, которые включают в себя впуск в цилиндры свежего воздуха и выпуск отработавших газов. Расположение клапанов — верхнее, в один ряд вдоль оси двигателя. Для каждого цилиндра предусмотрено по одному впускному и по одному выпускному клапану.

Движение от распределительного вала через толкатели, штанги и коромысла передается клапанам. На стержне каждого клапана удерживается по две пружины.

Чтобы клапан полностью закрывался, применяют регулировочный винт, установленный на коротком плече коромысла. Этим винтом достигают нужного теплового зазора, учитывающего удлинение деталей вследствие их нагрева при работе двигателя. Для всех клапанов зазор между коромыслом и торцом стержня клапана 0,4…0,45 мм.

Система подачи и очистки воздуха; вывода выхлопных газов

В систему питания воздухом входят: сборочные единицы очистки воздуха, турбокомпрессор, воздушный радиатор, трубопроводы, впускной коллектор и система эжекции для удаления пыли из воздухоочистителя. Всасываемый турбокомпрессором воздух проходит через систему очистки: вращающийся воздухозаборник, инерционный предочиститель и воздухоочиститель с бумажными фильтрующими элементами.

Воздухоочиститель — трёхступенчатый: первая — вращающийся воздухозаборник; вторая — предочиститель с эжектированием пыли выпускными газами; третья — бумажный фильтр-патрон.

В СМД-31.01 — двухступенчатый: первая — вращающийся воздухозаборник; вторая — бумажный фильтр-патрон.

Горячие газы из цилиндров дизеля поступают под давлением по выпускному коллектору в камеру газовой турбины. Из камеры отработавшие газы направляются на лопатки колеса турбины. Расширяясь, они вращают колесо с валом, на другом конце которого находится колесо компрессора. Из турбины газы выходят через выпускную трубу в атмосферу.

Центробежный компрессор засасывает воздух через воздухоочиститель, сжимает его и подает под давлением через воздухо-воздушный радиатор и впускной коллектор в цилиндры.

Система выпуска отработавших газов снижает шум газов и отсасывает пыль из инерционного предочистителя. Она состоит из выпускного коллектора, выпускной трубы и глушителя с эжектором.

Коллекторы отлиты из чугуна. Каждый из них представляет собой трехколонный трубопровод с фланцами для крепления к выпускным окнам головки цилиндров.

Коллекторы соединены с помощью компенсатора. Газовый стык между компенсатором и передним выпускным коллектором уплотнен кольцами, а между компенсатором и задним выпускным коллектором — асбостальной прокладкой.

Глушитель устанавливают на выпускной трубе и крепят стяжным хомутом. Между турбокомпрессором и трубой монтируют компенсатор.

Газы из выпускной трубы устремляются в глушитель и далее через эжектор выходят в атмосферу. Снижение шума происходит в результате рассеивания энергии звуковых волн в объеме корпуса и в отверстиях трубы и диафрагм, а также многократного изменения направления движения выпускных газов.

Система подачи дизтоплива, фильтрации и смазки

Система питания мотора дизтопливом включает в себя: топливный насос, регулятор, подкачивающий насос, форсунки, топливные фильтры и топливопроводы.

На дизеле СМД-31 монтировали двухсекционный топливный насос НД-32/6 распределительного типа с всережимным регулятором и подкачивающей помпой. Дизтопливо, поступающее под давлением от насоса, через штуцер и сетчатый фильтр идёт по каналам в камеру корпуса распылителя. Под давлением 17,5…18,0 МПа (175… 180 кгс/см2) топливо преодолевает сопротивление пружины, приподнимает иглу и через сопловые отверстия впрыскивается в камеру сгорания. После этого игла под действием пружины опускается, закрывая сопловые отверстия. Топливо, попавшее в зазор между иглой и корпусом распылителя, отводится через поворотный угольник в топливопровод слива.

Подкачивающим насосом (поршневого типа) создаётся в системе необходимое давление, под воздействием которого дизтопливо поступает в фильтр тонкой очистки.

Этот фильтр ФТ-150А установлен на кронштейне с левой стороны двигателя. Он включает в себя две фильтрующие секции, работающие параллельно. В каждой из них находится бумажный фильтрующий элемент ЭФТ-75. Очищенное дизтопливо поступает из фильтра к топливному насосу. Фильтрующие элементы заменяются на новые в случае их полного засорения.

По принципу подачи смазочная система СМД-31 считается комбинированной, с размещением основной части масла в нижней крышке картера.

Под давлением масло поступает к наиболее нагруженным деталям и сборочным единицам: коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала и деталям клапанного механизма, топливному насосу, турбокомпрессору и к форсункам для охлаждения поршней. Остальные трущиеся поверхности смазываются разбрызгиванием.

Смазочная система дизеля СМД-31А включает: масляный насос, водомасляный теплообменник и масляные очистители (центрифуга и полнопоточный фильтр с бумажными фильтр-патронами). Масло заливают через патрубок. Его уровень проверяют щупом, расположенным с левой стороны блока. В нижней части крышки картера находится сливная трубка.

Масляный насос — трёхшестерённый, с приводом от коленчатого вала.

Этот насос подаёт масло по каналу блок-картера в водомасляный теплообменник для охлаждения, где оно разделяется на два потока. Одна часть поступает в центрифугу и после возвращается в нижнюю крышку картера, а другая — направляется по каналу в полнопоточный фильтр. Очищенное масло по каналу в блок-картере попадает в главную масляную магистраль, расположенную вдоль блока. Далее оно направляется к семи коренным шейкам коленчатого вала, а по сверлениям в коленчатом валу — в полости шатунных шеек.

Вытекающее из зазоров в коренных и шатунных подшипниках коленчатого вала масло разбрызгивается и смазывает гильзы цилиндров и поршни. По четырем вертикальным каналам в блок-картере оно подается к опорным шейкам распределительного вала. От второй и третьей опор распределительного вала по сверлениям в блок-картере и головке цилиндров масло проникает в полость осей коромысел. Трущиеся поверхности коромысел, стержней клапанов и направляющих втулок смазываются.

Масляные фильтры (2 шт. ) — полнопоточные, с бумажными фильтрующими элементами (БЭФ) и на ответвлении — центрифуга типа ПДН-4Н.

Вентилятор — шестилопастной, с приводом от шкива коленчатого вала.

Система пуска; электрооборудование

В составе системы пуска двигателя СМД-31- электростартер 3212.3708 и электрофакельный подогреватель ЭФП-8101500. Также использован генератор 701.3701 переменного тока (мощностью 1000 Ватт; напряжением 24 Вольт).

https://rutube.ru/video/ae8fe0ec04e4918feb7d12a13679d942/

https://rutube.ru/video/83cc1f6f7279633d0231d6762a3a343f/