Двигатель ЯМЗ 240: технические характеристики

Гордостью советской промышленности, одним из символов её мощи стал огромный карьерный самосвал «БелАЗ». «Сердце» у этой тяжёлой техники ярославское – 12 ти-цилиндровый дизельный двигатель «ЯМЗ-240». О технических особенностях данной модели Ярославского моторного завода и о том, где и чем ещё отличился «ЯМЗ-240» в процессе его эксплуатации – далее в этой статье.

Сфера применения «ЯМЗ-240»

«ЯМЗ-240» стал первым двенадцати-цилиндровым двигателем, производство которого освоили в Ярославле. Разрабатывался он практически параллельно с 6ти-цилиндровым «ЯМЗ-236» и 8ми-цилиндровым «ЯМЗ-238», и в серию был запущен вскоре после них – в 1962 году. Если первые два двигателя данного семейства задумывались и стали в итоге чрезвычайно универсальными и многофункциональными моторами, то «ЯМЗ-240» изначально предназначался для решения узкого круга специальных задач.

Большинство этих могучих машин год за годом трудились в состоянии непрерывного испытания на выносливость. Мало того, что под нагрузками, близкими к экстремальным, так ещё и в суровых климатических условиях Сибири и Крайнего Севера. Как, к примеру, снегоболотоход «ШСГ-401» («Ермак»), предназначенный для перевозки по снежной целине, болотам, пескам крупногабаритных грузов весом до сорока тонн (частей бурового оборудования, вышек ЛЭП, контейнеров, генераторов и насосных станций, труб, стройматериалов).

Шасси снегоболотоходное «ШСГ-401», на базе «Кировца» с двигателем «ЯМЗ-240»

Или карьерный богатырь «БелАЗ», разработанный для перемещения больших объёмов горных пород от места их добычи в сложно-климатической местности. В горноперерабатывающей отрасли, на угольных разрезах, на комбинатах и в технологических цехах, а также в строительстве масштабных производственных объектов.

Всемирно известным и не менее легендарным образцом советской промышленности, чем «БелАЗ», был тяжёлый трактор 5-го тягового класса «Кировец». «ЯМЗ-240» устанавливался на его самые мощные модификации – «К-700А» и «К-701».

Дизельный тепловоз с двигателем «ЯМЗ-240»

В железнодорожном хозяйстве «ЯМЗ-240» устанавливались на дизельные тепловозы «МДП-4»; на путевые «Выправочно-подбивочно-отделочные машины непрерывного действия» – спецпоезда, предназначенные для строительства, ремонта и текущего содержания железнодорожных путей.

Модификации двигателя «ЯМЗ-240»: краткий обзор

В настоящее время Ярославский моторный завод выпускает шесть модификаций данного семейства 12ти-цилиндровых моторов. Из них 2 версии – это «атмосферники», и 4 – газотурбинные двигатели. Основным спросом в последние годы пользуется модель «ЯМЗ-240/НМ2», применяемая на 42х-тонных тяжёлых самосвалах «БелАЗ».

Самосвал «БелАЗ-7523» с двигателем «ЯМЗ-240/НМ2»

• Базовой моделью семейства сейчас является «ЯМЗ-240/М2». Данные двигатели пришли на смену выпускавшимся до 1988 года моторам «ЯМЗ-240/М» и являются взаимозаменяемыми с ними. Их основное предназначение – установка на карьерные самосвалы «БелАЗ» нескольких модификаций (главным образом, «БелАЗ-75405») с грузоподъёмностью до 30 тонн и полной массой до 52-х тонн. Мощность – 360 лошадиных сил.
• Двигатель «ЯМЗ-240/БМ2-4» является тракторной модификацией «ЯМЗ-240/М2». Он разработан специально для применения на тяжёлых тракторах «Кировец К-701». В настоящее время эта модель прославленного трактора снята с производства (в 2002 году). Соответственно, и моторы «ЯМЗ-240/БМ2-4» на новую технику не устанавливаются и поставляются исключительно в запчасти. Так как данный вариант двигателя производится без гидромуфты, то генератор, конструктивно устанавливаемый на гидромуфту, с двигателем также не поставляется. Двигатели «ЯМЗ-240/БМ2-4» взаимозаменяемы с моторами «ЯМЗ-240/БМ», которые делали до декабря 1988 года, и с ЯМЗ-240/Б, выпускавшимися до октября 1985 года. Мощность «тракторной версии» составляет 300 лошадиных сил.
• Вариант «ЯМЗ-240/ПМ2» – это турбированная модификация двигателя, предназначенная для «БелАЗов» -7540А, -75401, -75406, -75409, грузоподъёмностью в 32 тонны и полной массой в 53 тонны. Технологически данный мотор аналогичен двигателю «ЯМЗ-240/М2», и отличается от него только наличием системы турбонаддува.
• Двигатели «ЯМЗ-240/НМ2» также относятся к классу форсированных турбированных моторов. Они устанавливаются на карьерные самосвалы «БелАЗ-75485», с полной эксплуатационной массой до 72 тонн. Мощность «ЯМЗ-240/НМ2» составляет 500 лошадиных сил, против 420ти у «ЯМЗ-240/ПМ2».
• Турбированный двигатель «ЯМЗ-240/НМ2-1» также обладает мощностью в 500 лошадиных сил и используется в качестве силового агрегата для «БелАЗ»ов -75485, -75486 и -75487, с грузоподъёмностью от 42х до 45ти тонн.

• На указанные модели карьерных самосвалов также возможна установка двигателей серии «ЯМЗ-240/НМ2-2», с похожими на «ЯМЗ-240/НМ2-1» техническими характеристиками, и незначительно от них отличающимися конструктивно.

Компоновка и устройство двигателя «ЯМЗ-240»

Некоторые ошибочно полагают, что «ЯМЗ-240» – это не полностью самостоятельная модель V12, а просто-напросто два «спаренных» шестицилиндровых «ЯМЗ-236». Разумеется, это не так. Появилось данное семейство не только за счёт добавления четырёх дополнительных цилиндров к восьми-цилиндровому двигателю, но и посредством изменения угла их развала; способа опоры коренных шеек коленвала, и ряда других оригинальных конструктивных решений. Благодаря тому, что цилиндры в данном двигателе имеют специальное расположение, удалось добиться значительного снижения общей массы силового агрегата. .Подробности далее.

Блок цилиндров, головки цилиндров

Цилиндры расположены на двигателе в два ряда, в общем блоке с верхней частью картера и выполнены под углом в 75 градусов. Правый ряд цилиндров выдвинут вперёд относительно левого, со смещением на 35 миллиметров. Это связано с тем, что на единой шатунной шейке коленчатого вала установлены два шатуна, отдельные для ряда правого и для левого.

Головки цилиндров «ЯМЗ-240»

Блок картера – это жёсткая отливка из серого низколегированного чугуна, на котором точно проработаны места для посадки гильз цилиндров, коленчатого вала, втулки распредвала и ТНВД – топливного насоса высокого давления. Головки цилиндров, в зависимости от модификации «ЯМЗ-240» – их 12 штук индивидуальных для каждого цилиндра, либо по 4 целиковых (по три цилиндра – на каждую). В головках цилиндров располагаются пружинные клапаны с коромыслами и форсунками.

Кривошипно-шатунный механизм

Коленчатый вал двигателя «ЯМЗ-240» производится методом горячей штамповки, с закаливанием шеек токами высоких частот. Коленвал состоит из семи коренных опор и шести шатунных шеек. На переднем конце коленвала установлен жидкостный гаситель крутильных колебаний. Коренные подшипники коленчатого вала – роликовые подшипники качения. Осевую фиксацию обеспечивает упорный подшипник с двумя бронзовыми кольцами. Отбор мощности для функционирования дополнительного оборудования и агрегатов (вентилятора, компрессора, гидронасосов) производится от переднего края коленчатого вала

Маховик отлит из серого чугуна. Он снабжён зубчатым венцом для запуска мотора стартером. Крепится болтами к ступице на коническом хвостовике коленчатого вала. Ступица напрессована на хвостовике с большим натягом, поэтому при ремонте двигателя для её снятия не обойтись без специального приспособления.

Шатун стальной фасонной поковки, со стержнем двутаврового сечения. Вдоль данного стержня идёт особый канал, специально просверленный для подачи масла к подшипнику, расположенному на верхней головке шатуна.

Поршни выполнены отливкой из высококремнистого алюминиевого сплава. На каждом из них – по три компрессионных и по одному маслосъёмному кольцу, с расширителем. Компрессионные кольца снабжены сечением в форме трапеции. Поршни турбированных версий «ЯМЗ-240» отличаются от поршней двигателей-«атмосферников»: у них увеличенная камера сгорания и предусмотрен паз на юбке для форсунки масляного охлаждения. Но гильзы цилиндров всех модификаций 12ти-цилиндрового «ЯМЗ» взаимозаменяемы.

Механизм газораспределения

Механизм газораспределения является верхнеклапанным, с нижним расположением распределительного вала. Распредвал является штампованной деталью из углеродистой стали; его шейки и кулачки закалены дополнительно. Общее количество кулачков на распределительном вале – 24 (для впускных и выпускных клапанов). На каждом из цилиндров – по одному впускному и по одному выпускному клапану, сделанному из жаропрочной стали. Клапаны плотно посажены в сёдла специальными пружинами, с замками особой конструкции. Этот замок способствует проворачиванию клапанов, что положительно сказывается на повышении работоспособности двигателя.

Система смазки «ЯМЗ-240»

На данном двигателе предусмотрена система смазки смешанного типа, с «мокрым картером». Циркуляцию масла в смазочной системе обеспечивает масляный насос. Из картера масло под давлением подаётся к фильтру, проходит через него.  Далее, по специальным каналам и магистралям устремляется последовательно: к внутренней полости коленвала; к подшипникам шатуна, осям и штангам толкателей; к подшипникам коромысел; к подшипникам распределительного вала; в полости топливного насоса высокого давления и регулятора частоты вращения. Прошедшее указанный путь масло сливается обратно в картер.

Кроме того, для турбированных версий «ЯМЗ-240» предусмотрена система струйного масляного охлаждения поршней во время их работы. Масло для этого специального дополнительного охлаждения поршней подаётся через систему специальных магистралей и форсунок.

Система питания «ЯМЗ-240»

В составе системы питания 12ти-цилиндрового «ярославца» – следующие узлы и агрегаты: топливный насос высокого давления, снабженный всережимным регулятором частоты вращения и муфтой опережения впрыскивания; два топливо-подкачивающих насоса; топливопроводы низкого и высокого давления; фильтры грубой и тонкой очистки топлива; форсунки.

Регулятор частоты вращения – это механизм, который, изменяя величину подачи топлива в зависимости от нагрузки, поддерживает заданную водителем или механизатором частоту вращения коленвала двигателя. Муфта опережения впрыскивания горючего изменяет момент начала подачи топлива, оптимизируя его в соответствии с конкретной частотой вращения коленчатого вала.

Порядок работы системы питания таков. Топливоподкачивающие насосы качают топливо, проходящее при этом через фильтр грубой очистки, из бака, и гонят его к насосу высокого давления. На входе в ТНВД топливо проходит через фильтр тонкой очистки. В соответствии с порядком работы цилиндров, топливный насос высокого давления подаёт топливо, через топливопроводы высокого давления, к форсункам, которые и впрыскивают его в рабочие полости цилиндров. Излишки топлива, а также то горючее, что просочилось через форсунки в процессе их работы, по специальным магистралям низкого давления стекает обратно в топливный бак.

Турбонаддув на форсированных версиях «ЯМЗ-240»

Каждая из турбированных модификаций данных моторов снабжена двумя турбо-компрессорами «К-36», которые используют энергию отработанных газов для дополнительного наддува двигателя. Турбокомпрессоры значительно увеличивают массы воздуха, который поступает в цилиндры. Это способствует более полному и эффективному сгоранию увеличенных доз топлива. За счёт этого показатели мощности двигателя растут, при сохранении умеренной тепловой напряжённости, и при меньшем расходе топлива.

Необходимо отметить, что в советское время двигатели «ЯМЗ-240» комплектовались турбокомпрессорами «К-36», произведёнными в Чехословакии. С 2010 года на моторы данного семейства устанавливают турбокомпрессоры отечественного производства, НПО «Турботехника» (город Протвино, Московская область). По своей конструкции они полностью сходны с «К-36», но имеют другое название – «ТКР-100».

Система охлаждения двигателя «ЯМЗ-240»

Система охлаждения мотора является жидкостной, циркуляционной. Центробежный насос обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости. Из него под давлением жидкость поступает в водяные рубашки левого и правого ряда блока цилиндров; после этого – в головки цилиндров, и собирается в водосборных трубопроводах. Из них нагретая жидкость через термостаты подаётся в радиатор, где отдаёт тепло потоку воздуха от вентилятора и снова поступает к водяному центробежному насосу. Если температура «за бортом» низкая, то термостаты подают охлаждающую жидкость сразу же к центробежному насосу, в обход радиатора.

Технические характеристики двигателя «ЯМЗ-240» в цифрах

«ЯМЗ-240» – это 12ти-цилиндровый четырёхтактный дизельный двигатель, с воспламенением от сжатия, имеющий длинный ход поршня и высокие показатели тяги. Расположение цилиндров – V-образное, с углом развала в 75 градусов. Мощность двигателей «ЯМЗ-240» варьируется, в зависимости от их модификации, от трёхсот до восьмисот лошадиных сил.

«ЯМЗ-240/БМ2-4» – тракторная модификация, специально для «Кировцев»

Сначала о технических параметрах, общих как для атмосферных, так и для газотурбинных версий семейства:

• Рабочий объём двигателя – 22,3 литра.
• Диаметр цилиндров –130 мм.
• Ход поршня – 140 мм.
• Диапазон крутящего момента – от 1275 до 1818 оборотов в минуту.
• Номинальная частота вращения коленчатого вала – 2100 оборотов в минуту.
• Частота вращения коленвала при максимальном крутящем моменте – 1600 оборотов в минуту.
• Минимальная частота вращения коленвала – 60 (=/-50) оборотов в минуту.
• Максимальная частота вращения коленвала – 2325 оборотов в минуту.
• Габаритные размеры мотора: Длина от 1577 до 1860 мм; Ширина от 1014 до 1098 мм; Высота 1190 мм.
• Ёмкость системы смазки – 39 л.; системы охлаждения – 35 л.

О цифровом выражении показателей, различных у атмосферных и турбированных версий:

• Мощность – от 300 до 420 лошадиных сил у атмосферников; от 500 до 800 лошадиных сил – у газотурбинных модификаций.
• Удельный расход топлива при номинальной мощности: 230 г/кВт-ч у атмосферников; 224 г/кВт-ч у газотурбинных среии «НМ»; 228 г/кВт-ч у газотурбинных серии «ПМ».
• Масса незаправленного двигателя: 1670 кг – мотора без турбонаддува; 1790 кг –турбированного «движка».
• Степень сжатия в двигателе без наддува – 16,5; в газотурбинном – 15,2.

Опыт эксплуатации двигателей «ЯМЗ-240» и отзывы владельцев: достоинства и недостатки

Преимущества моторов «ЯМЗ-240», на которые единодушно указывают все имеющие опыт их эксплуатации – это превосходные мощь и тяга; а также поразительные неприхотливость и долговечность. Что касается первого пункта, то здесь всё понятно: мощность, снимаемая с 12ти цилиндров (которые срабатывают сразу по трое в четырёхтактном моторе), вполне закономерно даёт отличный результат, и даже с «припуском». В связи с солидным запасом мощности, соответственно снижается и нагрузка на «жизненно важные» узлы двигателя.

Конкретнее о долговечности «ЯМЗ-240»: двигатель имеет действительно долгий срок службы, даже в немыслимых для импортных дизелей условиях эксплуатации. Как правило, «ЯМЗ-240» не приносит хлопот первые 5-7 лет своей «службы»; дальнейшая же судьба мотора зависит от того, кто и как работает на этой технике; осуществляет ли за ней должный уход. Причём под словом «уход» подразумеваются только самые элементарные и простейшие манипуляции: своевременная замена масла и фильтров-расходников; контроль за тем, чтобы в масло не попадала солярка, и т.п.

Надёжность и неприхотливость двигателей «ЯМЗ-240» действительно внушает уважение. Нет недостатка в реальных жизненных историях, когда на технике с «ЯМЗ-240» ездили, при необходимости, и без масла, и без охлаждающей жидкости, и с оторванными шатунами, и с дырой в блоке, с перевёрнутыми вкладышами… А мотор терпел и успешно переживал эти жуткие вынужденные «эксперименты».

Другое негативное отличие «ЯМЗ-240» от 6ти-цилиндровых «ЯМЗ-236» и 8ми-цилиндровых «ЯМЗ-238» – это сложность его ремонта. К примеру, снять задний фланец коленчатого вала, к которому прикреплён маховик – равносильно подвигу. Однако ещё больший подвиг – «посадить» его обратно, на место до конца. Механизаторы «Кировца К-701» указывают на то, что без особых навыков и опыта, приобретённых в ходе соответствующего обучения, даже несложный ремонт 12ти-цилиндрового «ярославца» не представляется возможным.

В качестве «водителя «БелАЗ»а» пробовал себя не только А.Лукашенко, но и Д.Медведев.

Ещё один спорный вопрос – расход топлива. Конечно же, такой «монстр», как «ЯМЗ-240» весьма прожорлив, даже по сравнению со своим «младшим братом» – «ЯМЗ-238». Однако крестьяне однозначно указывают и на несоизмеримо более высокую производительность «К-701» по сравнению с другими тракторами, в том числе и с «К-700». 701й «Кировец» гораздо увереннее и быстрее производит пахоту, и на основании этого многие доказывают обратное: повышенный расход топлива компенсируется большей производительностью и в итоге оказывается экономически даже более оправдан. Так что единой точки зрения по данному поводу нет.

Цена на двигатели «ЯМЗ-240»

Цены на новые двигатели «ЯМЗ-240» в официальном прайс-листе Ярославского моторного начинаются с 700 000 рублей – на «атмосферники» и с 800 000 рублей – на газотурбинные версии. Кроме того, в интернете нет недостатка в предложениях приобрести восстановленные двигатели «ЯМЗ-240», а также расконсервированные с длительного хранения в госрезерве и в воинских частях, по цене в 1,5-2 и даже в 3 раза дешевле, чем новый.