С 1974 года с конвейера Минского тракторного завода стал в массовых количествах сходить универсальный колёсный трактор модели МТЗ-80. Удачная конструкция делала его поистине универсальным и позволяла использовать в самых разнообразных отраслях – будь то сельское хозяйство, строительство или жилищно-коммунальная сфера. Другая важная причина повсеместного распространения и огромной популярности трактора МТЗ-80 – это простая и надёжная силовая установка: двигатель Д-240.
Четырёхцилиндровые четырёхтактные дизельные двигатели Д-240 и их модификации предназначались для установки на трактора тягового класса 14-20 кН; на сельскохозяйственные, лесные, промышленные машины и агрегаты всевозможного назначения.
Семейство двигателей Д-240
Дизель Д-240 является базовой моделью. В процессе дальнейшего развития самого этого мотора и тракторов МТЗ-80/82 появились другие модификации, которые отличаются от базовой модели регулировками по мощности и крутящему моменту, комплектностью, системой пуска, конструкцией некоторых отдельных деталей.
В зависимости от предназначения, дизели этого семейства могли комплектоваться дополнительными сборочными единицами: пневмокомпрессор, шестерённый насос усилителя рулевого управления с приводом, диски муфты сцепления в сборе.
Дизели Д-240 могли запускаться от электростартера либо от пускового двигателя. Марка мотора с запуском от пускового двигателя имела литеру «Л»:
- Д-240 – с электростартером;
- Д-240Л – с пусковым двигателем.
Конструктивные отличия других дизелей данного семейства от базовой модели таковы:
- на дизелях Д-241, Д-241Л изменили выпускной коллектор и установили глушитель в зоне 4-го цилиндра;
- на , Д-242Л, Д-244, Д-244Л применили коленвал без противовесов, вентилятор 450-мм диаметра, шкив коленвала 170-мм диаметра.
На дизелях Д-245
- установили турбокомпрессор;
- изменили конструкцию патрубков впускного и выпускного коллекторов;
- шкивов коленвала, водяного насоса и генератора;
- ввели дополнительный клиновой ремень для привода вентилятора и генератора;
- в коренных опорах блока цилиндров предусмотрели специальные форсунки для охлаждения поршней струями масла;
- топливный насос с противодымным корректором;
- головку цилиндров снабдили вставными сёдлами клапанов, изготовленными из жаропрочного и износостойкого сплава;
- под 1-е компрессионное кольцо в поршне залили вставку из спецчугуна;
- поршень снабдили тремя канавками под поршневые кольца;
- верхнее компрессионное кольцо сделали трапецеидальным;
- коленвал и шатуны изготовили из более прочных материалов;
- применили 6-ти лопастный вентилятор 450-мм диаметра;
- масляный насос поставили бо́льшей производительности;
- применили воздухоочиститель 270-мм диаметра;
- центробежный масляный фильтр стал иметь повышенную пропускную способность;
- применили более длинные пальцы маховика, в связи с установкой двухдисковой муфты сцепления.
- Основными отличиями дизеля Д-245.2 от Д-245 являются:
- установка охладителя наддувочного воздуха;
- изменение регулировочных параметров топливного насоса.
Общие сведения о конструкции дизеля Д-240
Двигатель Д-240 состоит из блока цилиндров, головки цилиндров, кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения; узлов и агрегатов систем питания, смазки, охлаждения, пуска и электрического оборудования.
В конструкции двигателя Д-240 была реализована неразделённая камера сгорания с объемно-плёночным образованием рабочей смеси. Одна часть впрыскиваемого дизтоплива распыляется в объёме камеры сгорания, а другая – растекается по её поверхностям, создавая на них тонкую плёнку.
Первая часть горючего активно смешивается с потоком нагретого сжатого воздуха. При этом идёт интенсивное испарение и сгорание – процесс предварительного воспламенения дизтоплива. Шатровой формой камеры сгорания создаются завихрения воздушного потока, лучшее смешивание воздуха и дизтоплива. Часть горючего, находящегося в виде плёнки, испаряется, нагреваясь от потока сжатого горячего воздуха и стенки камеры сгорания. Такой поэтапный процесс сгорания дизтоплива создаёт условия для мягкой и экономичной работы двигателя.
Головка цилиндров
Головка цилиндров Д-240 – это чугунная отливка, во внутренних полостях которой есть впускные и выпускные каналы, закрываемые клапанами. Для обеспечения отвода тепла головка цилиндров снабжена внутренними полостями, с циркулирующей в них охлаждающей жидкостью. Головка цилиндров устанавливается на блок цилиндров и крепится при помощи 16-ти шпилек.
На головке цилиндров сверху установлены стойки, ось коромысел с коромыслами, крышка головки, впускной коллектор и колпак крышки, закрывающий клапанный механизм. Со стороны топливного насоса в головке установлено 4 форсунки, а со стороны генератора к головке прикреплён выпускной коллектор. Для уплотнения разъёма между головкой и блоком цилиндров предназначена прокладка из армированного перфорированным стальным листом асбестового или безасбестового полотна. Отверстия для гильз цилиндров и масляного канала окантованы стальными обечайками.
Блок цилиндров
Блок цилиндров – это основная корпусная деталь дизеля, жесткая чугунная отливка. В вертикальных расточках БЦ стоит 4 съёмных гильзы, изготовленных из спецчугуна.
Гильза установлена в блок цилиндров по двум центрирующим поясам: верхнему и нижнему. В верхнем поясе гильза закреплена буртом, а в нижнем – уплотнена 2-мя резиновыми кольцами.
Между стенками блока цилиндров и гильзами циркулирует охлаждающая жидкость.
Торцовые стенки и поперечные перегородки БЦ снабжены приливами, для образования опор коленвала. На эти приливы установлены крышки. Приливы вместе с крышками образуют постели для коренных подшипников.
Блок цилиндров имеет продольный канал, от которого по каналам поперечным масло идёт к коренным подшипникам коленвала и подшипникам распредвала. На наружных поверхностях БЦ есть обработанные привалочные плоскости для крепления центробежного масляного фильтра, водяного насоса, фильтров грубой и тонкой очистки топлива, маслозаливной горловины.
Кривошипно-шатунный механизм
Основные детали кривошипно-шатунного механизма – это коленвал, поршни с поршневыми кольцами и пальцами, шатуны, коренные и шатунные подшипники, маховик.
Коленчатый вал изготовлен из стали, имеет 5 коренных и 4 шатунные шейки. В шатунных шейках коленвала есть полости для дополнительной центробежной очистки масла. Полости шеек прикрыты резьбовыми заглушками.
Осевое усилие коленвала воспринимается 4-мя полукольцами, которые установлены в расточках БЦ и крышки 5-го коренного подшипника. Для уменьшения нагрузок на подшипники от сил инерции на 1-й, 4-й, 5-й и 8-й щеках коленвала имеются противовесы. Спереди и сзади коленчатый вал уплотнён манжетами. На передний конец вала установлены шестерни привода газораспределения, масляного насоса; шкив привода водяного насоса и генератора. На заднем фланце вала закреплён маховик.
Поршень сделан из алюминиевого сплава. В его днище сделана камера сгорания. В верхней части поршень снабжён 4-мя канавками (поршень Д-245 – тремя).
Поршневой палец – полый, изготовленный из хромоникелевой стали. Осевое перемещение пальца в бобышках поршня ограничено стопорными кольцами. Шатун – из стали, двутаврового сечения. В верхнюю его головку запрессована втулка. Для смазки поршневого пальца в верхней головке шатуна и втулке имеются отверстия.
Вкладыши коренных и шатунных подшипников коленвала сделаны из биметаллической полосы. На дизелях использованы вкладыши коренных и шатунных подшипников 2-х размеров, в соответствии с номиналом шеек коленчатого вала.
Маховик сделан из чугуна, прикреплён к фланцу коленвала болтами. На маховик напрессован стальной зубчатый венец.
Механизм газораспределения
В составе механизма газораспределения – распределительный вал, впускные и выпускные клапаны, а также детали их установки и привода: толкатели, штанги, коромысла, регулировочные винты с гайками, тарелки с сухариками, пружины, стойки, оси коромысел.
Распредвал – трёхопорный, приводимый в действие от коленвала через шестерню распределения. Подшипниками распределительного вала служат 3 втулки, которые запрессованы в расточки блока.
Передняя втулка (со стороны вентилятора) сделана из алюминиевого сплава, имеет упорный бурт, удерживающий распредвал от осевого перемещения, остальные втулки –чугунные. Толкатели – стальные. Рабочая поверхность тарелки толкателя наплавлена отбеленным чугуном и имеет сферическую поверхность большого радиуса (750 мм). В результате того, что кулачки распредвала изготовлены с небольшим конусом, толкатели в процессе работы совершают вращательное движение.
Штанги толкателей изготовлены из стального прутка. Сферическая часть, которая входит внутрь толкателя, и чашка штанги закалены. Коромысла клапанов – стальные, качающиеся на оси, установленной на 4-х стойках. Крайние стойки имеют повышенную жёсткость. Ось коромысел полая, имеющая 8 радиальных отверстий для смазки коромысел. Перемещение коромысел вдоль оси ограничено распорными пружинами.
Впускные и выпускные клапаны сделаны из жаропрочной стали. Они перемещаются в направляющих втулках, которые запрессованы в головку цилиндров. Каждый клапан закрывается под воздействием 2-х пружин: наружной и внутренней, которые воздействуют на клапан через тарелку и сухарики.
Уплотнительные манжеты, которые установлены на направляющие втулки клапанов, не допускают попадания масла в цилиндры мотора и выпускной коллектор через зазоры между стержнями клапанов и направляющими втулками.
Система питания
Система питания дизеля Д-240 состоит из топливного насоса высокого давления, форсунок, трубопроводов низкого и высокого давления, воздухоочистителя, коллекторов впускного и выпускного, топливных фильтров грубой и тонкой очистки, топливного бака, который устанавливается на тракторе.
На дизелях Д-245 и их модификациях в систему питания также входит турбокомпрессор.
Топливный насос приводится в действие от коленвала дизеля через распределительные шестерни. Он имеет всережимный регулятор и подкачивающий насос поршневого типа, 2 рычага управления. В регуляторе насоса размещены корректор подачи горючего, автоматический обогатитель топливоподачи (на пусковых оборотах).
Рабочие детали топливного насоса смазываются проточным маслом, которое поступает из системы смазки дизеля в корпус насоса через специальное отверстие во фланце.