 |  |
В конце 30-х годов в Совестком Союзе возобладало решение оснащать перспективные грузовые автомобили дизельными двигателями. Задача состояла в том, чтобы наладить серийное производство отечественных дизелей, или как тогда говорили — двигателей с воспламенением от сжатия. В марте 1932 года на грузовой автомобиль Я-5 Ярославского автозавода был смонтирован дизельный двигатель Mercedes-Benz OM 5 («Мерседес-Бенц»). Шестицилиндровый дизель, созданный ещё в 1925 году конструктором Фрицем Наллингером (Fritz Nallinger), имел рабочий объём цилиндров 8572 см³ и развивал мощность 75 л.с. (55 кВт) при 1300 об/мин. Сразу после испытаний Я-5 с немецким двигателем, в Особом конструкторском бюро ОГПУ, которым руководил профессор Н.Р. Брилинг, началось проектирование четырёхтактного шестицилиндрового автомобильного дизеля мощностью 87 л.с. (64 кВт) при 1710 об/мин и объёмом цилиндров 9960 см³ под символическим названием «Коджу» (аббревиатура от Коба Джугашвили — партийной клички и настоящей фамилии И.В. Сталина). Его изготовление и сборка осуществлялись ярославцами под руководством главного инженера завода А.С. Литвинова. «Коджу» имел алюминиевые блок цилиндров и поршни, чугунную головку блока цилиндров, алюминиевый картер с мокрыми гильзами, вихревую камеру сгорания, 7-опорный коленчатый вал и топливную аппаратуру Bosch («Бош»). Поскольку необходимых возможностей для производства ряда деталей и узлов в Ярославле не было, обратились за помощью к ленинградцам: обработку коленчатого вала осуществляли на «Красном Путиловце», отливки изготовили на заводах «Большевик» и «Русский дизель», кулачковый вал — на заводе им. Ворошилова.
Двигатель «Коджу» имел неплохие весовые характеристики и хорошие, для тех лет, экономические показатели, неплохо зарекомендовал себя во Всесоюзном дизельном автопробеге-конкурсе летом 1934 года. Кроме двух Я-5 с двигателями «Коджу», тогда в конкурсе приняли участие ещё 24 грузовика Я-5 с дизельными двигателями Fiat, Deutz, Ganz, MAN, Saurer, Bussing, Renault, Lilloise (дочернее предприятие Peugeot в Лилле) и Leyland, а также один ЯГ-10 с двигателем Beardmore и фонарём «ЯГАЗ-ДИЗЕЛЬ» на кабине. Вероятно, по результатам конкурса советское правительство решило не закупать лицензию на импортный дизельный двигатель, а продолжить работу над совершенствованием отечественного двигателя в НАТИ. К 1938 году наиболее отработанной моделью являлся дизель НАТИ-МД-23 («НАТИ-Коджу») мощностью 105…110 л.с. при 1800 об/мин. На испытаниях грузовик ЯГ-6 с таким дизелем расходовал около 25 литров топлива на 100 км и развивал скорость около 70 км/ч. На Ярославском автозаводе под МД-23 был спроектирован 7-тонный грузовик ЯГ-8, который предполагалось сделать базовым для нового семейства дизельных автомобилей, в т.ч. самосвала ЯС-5. К 1939 году МД-23 был подготовлен у серийному производству, которое планировали наладить на возводимом Уфимском моторостроительном заводе (постановление о его строительстве ВСНХ СССР принял еще 27 июля 1931 года), но это предприятие было передано в НКАП и в Уфе стали выпускать более необходимые для обороны авиационные моторы (в 1966 году этот завод всё же стал выпускать двигатели для автомобилей — легковых «Москвичей»). * * *
В 1938 году на рынке США (или, как тогда говорили, САСШ, т.е. Северо-американские соединённые штаты) появилось семейство новых быстроходных двухтактных 3-, 4- и 6-цилиндровых дизельных двигателей с роторными нагнетателями (с прямоточной клапанно-щелевой продувкой), предлагаемых концерном General Motors (GMC, «Джи-эм-си»). Двигатели серий «3-71» (84 л.с.), «4-71» (112 л.с.) и «6-71» (168 л.с.) имели солидную для того времени удельную литровую мощность, и были универсальными, т.е. предназначенными для установки на технику различных классов. Остов двигателя представляет собой единый блок-картер, в расточки которого вставлены втулки цилиндров. Коленчатый вал подвешен к блок-картеру снизу при помощи крышек коренных подшипников. Блок-картер закрыт снизу легким поддоном, в который сливается масло с деталей двигателя, забирается шестерённым масляным насосом, приводимым в действие от переднего конца промежуточного вала, и нагнетается вновь через фильтры в смазочную систему двигателя. Цилиндры двигателя закрыты общей чугунной головкой, в которой расположены по два клапана и одна насос-форсунка для каждого цилиндра. Клапаны в головке цилиндров служат только для выпуска отработавших газов. Насос-форсунка представляет собой комбинированный агрегат из топливного насоса и форсунки для впрыска топлива в цилиндр. Выпускные клапаны и насос-форсунка приводятся в действие системой рычагов и штанг от кулачков на распределительном валу, который вращается со скоростью коленчатого вала при помощи зубчатой передачи. Толкатели коромысел — роликовые (ролик работает по кулачку распределительного вала). Топливо подаётся в цилиндры под давлением 1400 кг/см². К блок-картеру с правой стороны крепятся два нагнетателя, состоящих из трёхлопастных спиральных роторов. Каждый нагнетатель («продувочный насос типа Roots» или «коловратный компрессор»), приводящийся в действие от коленчатого вала двигателя имеет свой воздушный фильтр с масляной ванной. В средней части сменной «сухой» гильзы каждого цилиндра в два ряда в шахматном порядке просверлены 64 продувочных окна диаметром 8 мм. Эти окна закрываются и открываются стенками движущегося в цилиндре поршня. Нагнетаемый продувочным насосом воздух поступает в ресивер в полости блок-картера, а затем, когда поршень открывает при нисходящем ходе продувочные окна, воздух вытесняет продукты сгорания из цилиндра через открытые в это время выпускные клапаны. Через те же продувочные окна поступает воздух для вентиляции картера. На левой стороне двигателя расположены четыре смотровых люка, закрываемых крышками. Смотровые люки служат для осмотра поршневых колец через продувочные окна. Цилиндры и крышки охлаждаются водой; поршень двигателя охлаждается маслом, вытекающим струей из верхней головки шатуна на днище поршня. В систему смазки двигателя включён масляный радиатор с водяным охлаждением. Водяной насос системы охлаждения двигателя установлен отдельно от вентилятора. Двигатель снабжается электрофакельным пусковым подогревателем в воздушной камере блока цилиндров. Для уравновешивания вращающихся масс применены противовесы на щеках колен, а для моментов сил первого порядка — вращающиеся противовесы, размещенные на концах распределительного и специального уравновешивающего валов. При этом для четырех- и шестицилиндровых двигателей применены необычные расположения колен с неуравновешенными моментами сил первого порядка, но с уравновешенными силами и моментами второго порядка. Уравновешиванием моментов сил первого порядка противовесами, достигается полная сбалансированность двигателя. Образцы модели «71», доставленные из США, были тщательно исследованы в НАТИ и на ЗиСе с привлечением специалистов из Ярославля. В 1939 году было принято решение о закупке лицензии на производство в СССР новейших дизельных двигателей. Начались переговоры с американскими фирмами об оснащении станками будущего моторного производства ЯАЗ. Однако, вскоре после начала войны СССР с Финляндией американское правительство объявило торговое эмбарго… 10 марта 1940 года принимается постановление СНК СССР о реконструкции ЯАЗа, которую предстояло завершить к 1942 году. С этого времени, завод должен был выпускать в год по 10 тысяч грузовых автомобилей с дизель-моторами собственного производства, являвшихся метризованными копиями двигателей GMC «71» и которые предстояло создать своими силами. Планы нарушила начавшаяся Великая Отечественная война… С августа 1943 года на Ярославском автомобильном заводе началась сборка гусеничных артиллерийских тягачей Я-12, которые комплектовались полученными по ленд-лизу комплектами силовых агрегатов GMC (дизель «4-71», главный фрикцион «Лонг-32», 5-ступенчатая КПП «Спайсер-5553» с шестернями постоянного зацеления). Создались благоприятные условия для копирования двигателя. В 1943 году в Америку для решения ряда технических вопросов по силовому агрегату и приёмки оборудования направляется «ЗиСовец» Наум Самойлович Ханин, а в 1944 году — ярославцы А.А. Малышев (позднее — главный конструктор ЯАЗа и КрАЗа) и Г.И. Кожанов. В США члены советской закупочной комиссии изучали опыт автостроения и заказывали оборудование для организации производства дизелей в СССР. Официально, оборудование заказывалось для изготовления запасных частей, необходимых для капитального ремонта получаемых в страну двигателей GMC, эксплуатировавшихся в Советском Союзе. Это были высокопроизводительные автоматические и полуавтоматические станки для механической обработки блока, головки блока, гильзы, поршня, прессы усилием 600-1000 т для холодной штамповки, некоторое количество кузнечного и литейного оборудования. Вскоре станки стали поступать в Ярославль. 26 августа 1945 года ГКО принял постановление №9905 «О восстановлении и развитии автомобильной промышленности». Этим постановлением, в частности, предусматривалась реконструкция ЯАЗа, после которой завод должен был выпускать, помимо автомобилей типа ЯАЗ-200, 40000 комплектов силовых агрегатов (двигателей, КПП и сцеплений) в год. Осенью 1945 года на Ярославском автозаводе в составе ОГК создаётся конструкторское бюро по двигателям во главе с только что вернувшимся из Америки Н.С. Ханиным. В конце 1945 — начале 1946 года на завод прибыла группа инженерно-технических работников с УльЗиСа в составе 39 человек. В основном это были эвакуированные «ЗиСовцы», которые в Ульяновске занимались проектными работами по аналогу силового агрегата GMC «3-71», предназначавшегося для грузового автомобиля УльЗиС-253. В дизельное бюро в годы разработки и подготовки двигателей к производству входили М.С. Рыжик, В.В. Пушкин, П.И. Новиков, А.Д. Комаров, Б.И. Нитовщиков, Л.В. Лебедева, П.П. Семечков, М.В. Ершов, В.Д. Аршинов, Н.И. Сигал, В.А. Рахманов, А.А. Егоров, Б.А. Работнов, А.Н. Сахаров, позже к ним присоединились О.Л. Матвеев, Н.М. Пестриков, А.К. Тарасова, П.Б. Шумский и другие. Под вывеской «восстановления» старых дизелей удалось заполучить почти всё необходимое для производства новых: в общей сложности с конца 1944-го по 1946 год в Ярославль поступило 350 единиц оборудования. К сожалению, не всё заказанное оборудование прибыло. В 1946 году между СССР и США началась так называемая «холодная война» и американское правительство прекратило поставку станков и двигателей в нашу страну. Ещё в конце войны несколько групп специалистов ЯАЗа выезжали в Германию для отбора на машиностроительных предприятиях оборудования, которое должно было поступить в СССР в счёт репарации за причинённый нашему народу ущерб. Так прибыло на завод металлорежущее и другое оборудование по профилю изготовления автомобилей и двигателей. Прибывшие станки, при соответствующем их оснащении, в ряде случаев позволили заводу решить проблему недостающего оборудования, вызванного отказом в поставке последнего Америкой. В частности, из США удалось получить только часть станков для изготовления коленчатого вала и шатуна. Недостающие станки доукомплектовали из трофейного и частично из имеющегося на заводе универсального оборудования. Совершенно не был обеспечен специальными станками участок производства нагнетателя. Этот высокоточный агрегат пришлось полностью осваивать на универсальных станках, оснащая их сложными приспособлениями. Привезенная из Америки Н.С. Ханиным документация (каталоги, некоторые чертежи), а также первичные наработки и расчеты отдельных узлов, выполненные «ЗиСовцами», стали той основой, с которой началось проектирование двигателя. В короткие сроки конструкторам, коллективу испытателей, технологов, металлургов и химиков требовалось наладить выпуск сложного силового агрегата, требующего высокой культуры производства, качественных материалов и квалифицированных кадров. В процессе отработки и подготовки к производству конструкция двигателя GMC «4-71» претерпела существенные изменения. Прежде всего это диктовалось назначением двигателя, который планировалось устанавливать только на осваиваемые на заводе автомобили. В частности, отказались от ряда решений, позволяющих конвертировать двигатель, таких как симметричное расположение привода спереди и сзади, левое и правое вращение коленвала и др. На первом этапе совместно со специалистами экспериментального цеха, центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ) под руководством В.В. Скотникова, технологами был проведен полный расчет всех деталей по размерам и конфигурации с переводом из дюймовой системы в метрическую, сделан анализ химического состава, классов чистоты обработки поверхностей, начаты исследования основных режимов работы двигателя. На основе результатов исследования выработали рекомендации по отечественным маркам стали, чугунного и цветного литья. С большими трудностями встретились литейщики при освоении производства поршней из перлитного ковкого чугуна. В автомобильной отрасли до этого времени такого чугуна не производилось. Позднее двигатель пришлось адаптировать к нашим суровым климатическим условиям, поскольку электрофакельная система подогрева GMC оказалась малоэффективной уже при -5°C. Впервые в отечественной практике на ЯАЗе был разработан и применен жидкостный подогреватель, обеспечивающий запуск дизеля при низких температурах. Эта система включала в себя катушку зажигания с электромагнитным прерывателем и свечу зажигания, поджигающую топливо, которое подогревало воздух, поступающий в двигатель. Подобные изменения впоследствии вносились и при проектировании 6-цилиндрового двигателя. В 1946 году был сдан в эксплуатацию дизельный цех. Его первым начальником был назначен Т.Н. Иванов. Первые пять дизелей ЯАЗ-204 собранные ярославцами 30 января 1947 года ещё имели ряд американских узлов, в том числе насос-форсунки, но к концу года в серийном производстве уже находились полностью отечественные дизель-моторы. Причем, все детали, за исключением насосных форсунок, производство которых было передано на специализированный Ленинградский карбюраторный завод, резинотехнических и прокладочных материалов, изготавливались на ЯАЗе (первое время на двигатели устанавливались импортные вкладыши коленчатого вала, затем небольшие количества их изготавливал Рыбинский авиамоторный завод). По основным характеристикам (мощности, экономичности, весовым параметрам) советский двигатель ЯАЗ-204 не уступал американскому прототипу. Выпуск дизелей увеличивался из месяца в месяц. Если в марте их было собрано 15, в мае — 18, то в июне — уже 25, в октябре — 32. К концу 1947 года было собрано 206 штук. Выпуск первых серийных отечественных дизелей, в том числе и шестицилиндровых ЯАЗ-206 мощностью 165 л.с., Ярославский завод освоил за три года, с 1947-го по 1949-й.
При создании конструкции грузовых автомобилей ЯАЗ-200 и ЯАЗ-210 с двигателями ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206 была принята за базу принципиальная схема сцепления американской фирмы «Лайп». Это были первые отечественные фрикционные сухие сцепления с центральной нажимной пружиной для двигателей большой мощности. Впервые в отечественной практике были разработаны, испытаны и освоены новые износостойкие формованные фрикционные накладки ведомых дисков сцеплений. Разработка и испытания проводились заводом совместно с отраслевой лабораторией химической промышленности. Серийное производство накладок было организовано на вновь созданном заводе асбестовых технических изделий в г. Ярославле. Массовое производство сцеплений ЯАЗ-200 с диаметром ведомого диска 352 мм и сцепления ЯАЗ-210 с диаметром ведомого диска 381 мм для передачи крутящих моментов 55 и 78 кгм, было начато на этом заводе в 1947 году. В период 1947-59 годов было выпущено около 1400000 сцеплений, которые надежно обеспечили требования выпускавшихся автомобилей всех типов и назначений с двигателями ЯАЗа. Разработанные и испытанные коробки передач ЯАЗ-204, ЯАЗ-210 представляют собой 5-ступенчатую трансмиссию, все шестерни которой находятся в постоянном зацеплении, кроме первой передачи и заднего хода. Для лёгкого переключения передач установлены синхронизаторы. Смазка подшипников осуществляется под давлением специальным насосом. В конструкции применены новые типы подшипников, производство которых было организовано вновь на заводах страны. Коробки передач типа ЯАЗ-204 в различных модификациях выпускались для всех типов двухосных и трёхосных автомобилей ЯАЗа и МАЗа. Осуществлялась отдельная поставка коробок передач для автомобилей-тягачей Уральского и Брянского автозаводов. В 1947-59 годах было изготовлено и поставлено 1700000 коробок передач. Разработку сцеплений и коробок передач, освоение их в массовом производстве на ЯАЗе возглавили В.В. Осепчугов и Г.М. Кокин. Активное участие в разработке, освоении и усовершенствовании приняли участие конструкторы А.А. Малышев, Н.С. Ханин, В.Д. Аршинов, Н.И. Сигал, Б.Ф. Индейкин, В.В. Зеленов, В.А. Илларионов, В.М. Кротов, В.П. Волин, В.А. Гусев и другие. В 1948 году главный инженер ЯАЗ A.M. Лившиц (в 1950 году репрессирован, в августе 1954 года освобожден и впоследствии полностью реабилитирован), директор завода (в 1945-50 годах) И.П. Гусев, главный конструктор В.В. Осепчугов, его заместитель по двигателям Н.С. Ханин, начальник дизельного цеха Т.Н. Иванов и начальник центральной заводской лаборатории В.В. Скотников «за усовершенствование конструкции и освоение производства быстроходных автомобильных дизелей» стали лауреатами Сталинской премии III степени. По тепловому режиму дизель ЯАЗ-204 был перенапряженным, с довольно малым моторесурсом, хотя год от года шла кропотливая работа по его увеличению. Так, до 1949 года на всех двигателях ЯАЗ-204 и на части их выпуска 1950 года маслонасос приводился цепной передачей, потом — шестеренчатой. Литой чугунный масляный картер заменили на штампованный. С мая 1952 года было внедрено предпусковое подогревательное устройство для подогрева охлаждающей жидкости в системе охлаждения и масла в картере перед пуском двигателя при низкой температуре. Тонкостенные гильзы цилиндров, ослабленные двумя рядами из 64 отверстий, коробились и выходили из строя. Несмотря на различные технологические ухищрения, исключить деформацию и повышенный износ этих «сухих» гильз не удавалось. Поэтому с 1953 года ЯАЗ стал делать продувочные окна в виде одного ряда из 17 отверстий диаметром 16 мм. Были и другие, более мелкие изменения, связанные с совершенствованием технологии изготовления двигателей. Исходные характеристики двигателей менялись в основном только в сторону увеличения мощности (112-120-135 л.с. четырехцилиндровые, 165-205 л.с. шестицилиндровые) и экономичности за счет изменений топливной аппаратуры, в частности повышая производительность насос-форсунок, совершенствования системы продувки, ряда других узлов, снижения затрат мощности на привод нагнетателя. Так, в начале 50-х мощность ЯАЗ-204 подняли до 120 л.с. (ЯАЗ-204А), а для полноприводного автомобиля МАЗ-502 и седельного тягача МАЗ-200В мощность двигателя с насос-форсунками серии «80» и уменьшенными тепловыми зазорами между поршнем и гильзой достигала 135 л.с. (ЯАЗ-204В). Большой опыт в понимании важнейших характеристик протекания рабочего процесса, прочности деталей и узлов был приобретен во время эксплуатации автобусной модификации дизеля ЯАЗ-204Д в составе первого послевоенного автобуса с электрической передачей ЗиС-154 (годы выпуска 1947-49). Неудачная компоновка электросхем, неблагоприятное сочетание параметров электрогенератора и характеристик двигателя, плохая вентиляция и высокая запыленность моторного отсека, отсутствие эффективных фильтров — все это приводило к повышенному износу двигателя. Однако при всём несовершенстве автобус не только частично решил проблему обеспечения столицы городским транспортом, но и стал своеобразной исследовательской лабораторией, давшей толчок к развертыванию работ по повышению надежности, совершенствованию систем очистки двигателя. Впоследствии (в 1956 году) коллектив ЯАЗа освоил еще один автобусный двигатель ЯАЗ-206Д для междугороднего автобуса ЗиС-127, который оказался намного удачнее своего городского предшественника и выпускался до окончания автобусного производства на ЗиЛе (1960 год). Серьезный экзамен ярославским специалистам и молодому моторному производству пришлось держать при разработке и освоении серии двигателей для военной техники по заказу Министерства обороны СССР. Здесь, кроме обеспечения требуемых надежности и мощности, предстояло внести ряд изменений в конструкцию и компоновку базовых моделей. Первой в 1948 году появляется так называемая «тракторная» модификация двигателя ЯАЗ-204Б для гусеничных артиллерийских тягачей М-2 Мытищинского машиностроительного завода (ММЗ), затем аналогичная ей комплектация «К» — ЯАЗ-204К (130 л.с), которая устанавливалась на плавающие гусеничные транспортеры К-61 Крюковского вагоностроительного завода и лёгкие артиллерийские тягачи АТ-Л Харьковского тракторного завода. От базовых они отличались в основном специальным углублённым чугунным масляным картером с нижней крышкой (так называемого «тракторного» типа), соответственно изменённым приёмником маслонасоса и системой смазки, что было важно для работы двигателя при больших кренах и дифферентах. В 1956 году осваивается модификация дизеля ЯАЗ-206Б (210-225 л.с), предназначенная для десантной самоходной установки АСУ-85 производства ММЗ. Для неё были разработаны специальная масляная система с сухим картером, масляные фильтры, мощный масляный радиатор, приспособления к аварийному запуску и инжекторной системе охлаждения, а также специальные головки цилиндров, от которых заказчик впоследствии отказался. Однако самым перспективным направлением развития первого семейства ярославских дизелей оказалось создание в 1951 году стационарной модификации двигателя ЯАЗ-204Г. В конце 40-х годов в связи с развитием радиолокационных средств возникла потребность в передвижных источниках питания для автономных РЛС. В качестве такого энергетического источника выбрали дизель ЯАЗ-204. При подготовке стационарного ЯАЗ-204Г, кроме мероприятий по снижению мощности до 60 л.с. при 1500 об/мин, были усовершенствованы устройства подогрева и совместно с НАМИ разработан однорежимный прецизионный регулятор, обеспечивающий высокую точность частоты вращения, необходимую для нормальной работы радиоэлектронной аппаратуры радиолокационных станций. Первоначально двигатели поставлялись на Московский прожекторный завод и Курский завод передвижных агрегатов для 30-киловаттных генераторных установок с частотой 50 и 400 Гц, которые стали неотъемлемой частью системы ПВО страны. Кроме того, различные комплектации двигателей ЯАЗ-204/206 нашли применение на всевозможных установках: передвижных электростанциях, компрессорных, насосных, перекачиваютцих станциях, электросварочных агрегатах, буровых установках, самоходных кранах, узкоколейных тепловозах, малотоннажных катерах, торфодобывающих комбайнах и многих других изделиях. Конструкция и технико-экономические показатели моторов постоянно совершенствовались. В результате поэтапно проведенной модернизации в 1958-59 и 1962-63 годах, после чего появилась маркировка «М», мощность двигателей возросла на 15%, а удельный расход топлива был снижен на 10%, до 185 граммов на лошадиную силу в час. Следует отметить, что среди первых четырех моделей Ярославского моторного завода, аттестованных в 1971 году на государственный «Знак качества», была и модификация ЯАЗ-М204Г. Семейство двухтактных двигателей, с которого началась дизелизации советской автомобильной промышленности, предприятие выпускало до 1993 года. За 46 лет производства завод их выпустил 972633 штуки. Всего было создано 12 серийных модификаций и 15 комплектаций дизелей семейства ЯАЗ-204/206. [an error occurred while processing this directive] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| фотографии и схемы | |
Источники см. на странице МАЗ-200. |
| |
Грузовой автомобиль ГАЗ-51
Атомная подводная лодка проекта 705 «Лира»
Защищённый автомобиль КамАЗ-63968 «Тайфун»
Фронтовой истребитель Су-27
152-мм самоходная гаубица 2С19 «Мста-С»
ЗРПК 96К6-1 «Панцирь-С1»
Опытный автомобиль ГАЗ-2975 «Тигр»
Тяжелый танк ИС-1
Бортовой тягач КамАЗ-6350 «Мустанг»
Артиллерийский корректировщик и разведчик Су-12
Крупнокалиберный пулемет НСВ «Утес»
Грузовой автомобиль ЯАЗ-200
Комплекс УАС
Зенитно-ракетная система С-300П
Ракетный крейсер проекта 1164 «Атлант»
Специальное колесное шасси МЗКТ-79221
85-мм дивизионная пушка Д-44
Бронеавтомобиль