ВЛАДИМИР
МУРЗИН:
«На ЧТЗ
создано новое семейство перспективных дизелей для гусеничной и внедорожной
техники»
На Челябинском тракторном заводе
завершаются работы по созданию семейства перспективных дизельных двигателей
серии «Т».
Об основных этапах разработки этих
силовых установок, достигнутых результатах и дальнейших перспективах
рассказывает директор-главный конструктор
ГСКБ «Трансдизель» Владимир
Станиславович Мурзин
— Какая концепция была заложена в
конструкцию двигателей серии «Т»?
— Сначала
напомню, что в 2008 году Челябинский тракторный завод выиграл тендер на
разработку семейства дизельных двигателей для внедорожной и тракторной техники,
и 18 апреля того же года нами был подписан с Минпромэнерго РФ государственный
контракт «Создание модельного ряда дизельных двигателей жидкостного
охлаждения». В этом документе было зафиксировано, что ЧТЗ берется за разработку
полной «линейки» дизелей, то есть 4-, 6-, 8- и 12-ци-линдровых силовых
агрегатов, и перечислены технические параметры, которым они должны
соответствовать. В контракте был определен и срок завершения всей работы — 2012
год.
Согласно условиям контракта, новые двигатели
должны примерно соответствовать требованиям «Евро-2», при этом в нем сделана
приписка — «для внутреннего потребления». И тут же оговорено, что в случае
реализации этих дизелей иностранным заказчикам в составе поставляемых на
экспорт инженерных машин, они должны отвечать параметрам TIER-4, или, если
перейти на более привычную терминологию — «Евро-5» и «Евро-6». Для России это
очень высокие показатели, у нас силовые установки, соответствующие таким
требованиям, сегодня не выпускаются, хотя работы по ним ведутся и в Ярославле,
и в Набережных Челнах.
Кстати, жизнь, как это часто бывает, сама
все расставляет по своим местам. К нам сейчас довольно часто обращаются
представители различных машиностроительных предприятий с просьбами предоставить
им двигатели серии «Т» для установки на свою технику. Причем, моторы нашим
потенциальным потребителям нужны сертифицированные как минимум под требования
«Евро-3». Это говорит о том, что все они живут не сегодняшним днем, а
ориентируются на перспективу.
Если вести речь о концепции, заложенной в
конструкцию двигателей, то нужно обратить особое внимание на то обстоятельство,
что в контракте была прямо указана область их применения — для внедорожной и
тракторной техники. Поэтому мы и наши соисполнители провели всесторонний анализ
характеристик подобных дизелей отечественного и иностранного производства и
пришли к выводу, что они должны иметь удельную мощность в пределах 20-30 л. с.
на литр рабочего объема. Это очень важный момент, поскольку еще на этапе
согласования условий контракта нам делали замечания, суть которых сводилась к
тому, что мы, дескать, создаем силовые установки, заведомо уступающие лучшим
мировым образцам, у которых этот показатель достигает порядка 40-50 л. с. на
литр рабочего объема. Поэтому нам нужно снизить литраж разрабатываемых
двигателей и тем самым достичь подобных показателей удельной мощности.
Действительно, такие дизели есть, но они
созданы для автомобильной техники. Нужно понимать, что автомобильные двигатели
предназначены для заведомо более легких условий эксплуатации. Достаточно
сказать, что их циклограмма нагрузки за весь период работы соответствует 25 % —
максимум 30 % от величины номинальной мощности. Чтобы было понятно: если мы
имеем силовую установку с максимальной мощностью в 100 л. е., то большую часть
своего ресурса она выдает 25-30 л. е., а выше — только кратковременно, например
при разгоне автомобиля.
Двигатели гусеничных машин изначально
предназначены для более тяжелых условий эксплуатации. Они работают с
переменными режимами нагружения и частыми перегрузками. Отсюда циклограммы их
нагрузки — это уже 60-80 % номинальной мощности, в зависимости от выполняемых
операций. Учитывая это обстоятельство, в них закладываются более высокие
коэффициенты запаса по прочности. А раз так, то они имеют повышенные массогабаритные
параметры. Попытки же установить автомобильные дизели на гусеничные тракторы
приводят к тому, что приходится снижать их мощность и обороты, иначе не удается
обеспечить требуемый ресурс. Отсюда и получаются меньшие значения величины
удельной мощности.
Приведу еще один характерный пример.
Приступая к разработке нового семейства двигателей, мы провели переговоры с
одним из крупнейших мировых производителей топливной аппаратуры. Представитель
этой компании специально прилетал к нам, мы сделали предложение по
сотрудничеству и особо оговорили параметры давления впрыска, которым должна
соответствовать требуемая нам аппаратура. Честно объяснили, что это не наши
прихоти, а условия госконтракта. В ответ нам было заявлено, что данная компания
располагает необходимыми узлами, и для проведения стендовых испытаний она
готова предоставить нам топливные системы, которые обеспечат требуемое давление
впрыска в 1800 Бар. Если же речь будет идти о поставках аппаратуры для
серийного производства, то этот параметр необходимо снизить до 1400 Бар. Но
снижение давления впрыска на каждые 100 Бар существенно ухудшает параметры
двигателя, в том числе и по расходу топлива, и по экологии.
Понятно, что подобный подход нас не
устраивал, но наш гость пояснил, что, да, системы с требуемым давлением впрыска
разработаны, выпускаются и успешно работают, но только на автомобильных
дизелях. Поскольку в нашем случае речь идет о двигателях для тракторной и
внедорожной техники с более тяжелыми условиями работы, то для обеспечения
требуемого ресурса силовых агрегатов необходимо снизить давление впрыска. То
есть опять-таки имеются очевидные различия между автомобильными и тракторными
дизельными моторами.
При разработке двигателей серии «Т» все эти
нюансы были учтены, поэтому мы говорим, и с нами согласны в Правительстве РФ,
что на ЧТЗ в настоящее время создано семейство новых дизелей для гусеничной и
внедорожной техники.
— Какие характерные конструктивные
особенности можно отметить в двигателях серии «Т»?
— Прежде
всего, сам процесс создания наших новых двигателей является достаточно
уникальным для нынешних российских реалий. Дело в том, что все свои последние
разработки отечественные моторные заводы проводили в тесном контакте с
иностранными производителями подобной продукции. В результате получаются либо
«локализованные» к российским условиям версии зарубежных двигателей, либо
моторы, львиная доля «комплектовки» которых выпускается за границей. Более
того, в процессе создания этих силовых установок поставщики комплектующих
играют все более заметную роль. Это приводит к тому, что все работы по
дальнейшему совершенствованию двигателей возможны только в «связке» с западными
компаниями.
Мы же создавали серию «Т» в расчете на то,
что производить эти двигатели будем самостоятельно у себя на Челябинском
тракторном заводе, а вся их внешняя комплектация будет вестись российскими
поставщиками. К покупным компонентам относятся: электрооборудование;
цилиндро-поршневая группа, поставляемая с Камского моторного завода;
турбокомпрессоры — с подмосковного ЗАО «Турботехника»; форсунки — с Алтайского
завода прецизионных изделий; насосы высокого давления — с Ярославского завода
дизельной аппаратуры. Оттуда же мы получаем и ТНВД с электронным регулятором.
Правда, уже в процессе разработки мы
несколько поменяли исходную концепцию и стали учитывать возможность
использования и зарубежных компонентов, прежде всего топливных систем и
элементов турбонаддува. Сделали мы это во многом вынужденно, поскольку рынок
конкурентоспособных отечественных комплектующих в настоящее время практически
отсутствует. По поставкам систем впрыска Common Raile переговоры ведутся с
немецкими фирмами «Хайсман» и «Бош», а по ТНВД — с чешской «Моторпал».
Но в нашем случае подбор необходимых
элементов проводится под фактически уже готовый двигатель. Поэтому мы говорим,
что именно Челябинский тракторный завод является и разработчиком, и держателем
всей конструкторской документации на перспективное семейство дизелей. Более
того, мы имеем полную возможность проводить любую дальнейшую модернизацию этих
моторов, включая их форсировку.
При этом не нужно думать, что мы
подстраивали конструкцию двигателя под технологические возможности ЧТЗ. Нет, мы
создавали новый силовой агрегат, который бы соответствовал лучшим мировым
образцам, задавая тем самым определенные требования для ЧТЗ, которые он обязан
выполнить, чтобы обеспечить выпуск этих двигателей. Нужно сказать, что на самом
заводе такой подход первоначально воспринимался достаточно болезненно, нам
очень часто ставили в упрек, что, дескать, таких параметров точности нет даже у
двигателей специального назначения. Но в данном случае это направление при
разработке серии «Т» было полностью выполнено.
Конечно, вопросов по выпуску двигателей
остается еще много, и все прекрасно понимают, что без технического
перевооружения соответствующих производств ЧТЗ с подобной задачей не справится.
И сейчас оно проводится. Разработана очень серьезная программа модернизации,
под которую уже ведется закупка нового высокопроизводительного оборудования.
Для обеспечения серийного выпуска двигателей разного типа и назначения
понадобится около 80 новых современных станков. Часть из них уже закуплена,
поэтому у нас есть все основания предполагать, что мы сумеем обеспечить высокое
качество производства двигателей серии «Т». При этом, повторюсь, мы
рассчитываем и на поставку ряда компонентов со специализированных предприятий
как отечественных, так и зарубежных. И это еще больше расширяет наши
возможности...
— Каким образом?
— Мы будем
иметь некий базовый вариант двигателя. В то же время потребитель, исходя из
своих пожеланий и возможностей, сможет выбрать необходимую ему версию дизеля.
Если ему, например, будет нужен силовой агрегат, отвечающий нормам «Евро-3», то
это будет один набор комплектующих, если «Евро-5», то другой. В результате мы
получаем не только «линейку» двигателей по числу и расположению цилиндров, но и
большое количество модификаций каждого из них. Такое разнообразие по ценовым,
техническим и эксплуатационным параметрам безусловно является очень важным
конкурентным преимуществом.
Что же касается конструктивных особенностей
двигателей серии «Т», то, еще только приступая к их разработке, мы схематично
прорисовали 4-, 6-, 8- и 12-цилиндровые моторы таким образом, чтобы в основе
каждой силовой установки лежал один и тот же модуль, состоящий из общих
деталей, узлов и агрегатов. И нам это удалось. Поэтому во всех наших дизелях
используются цилиндро-поршневые группы одинаковой размерности, одни и те же
головки блоков, форсунки и другие элементы топливной системы. То же самое можно
сказать и о деталях — шестернях и подшипниках — газораспределительного
механизма. В результате нам удалось добиться коэффициента унификации по всему
семейству более 80 %.
Что это дает? Поскольку в разных вариантах
силовых установок используются унифицированные детали и узлы, то этим
достигается не только существенная экономия эксплуатационных расходов, но и
обеспечивается снижение стоимости запасных частей.
Все наши двигатели имеют одну и ту же
размерность по диаметру цилиндра — 130 мм. Этим они отличаются от дизелей
производства Ярославского Камского и Минского моторных заводов, у которых
размерности несколько ниже. Еще одной существенной особенностью серии «Т»
является то, что изначально в конструкцию заложена возможность наличия приводов
для «запитки» насосов гидравлических систем управления. В автомобильных же
дизелях подобный отбор мощности не предусматривается.
Мы обозначили и очень высокий ресурс —
порядка 15000 моточасов. Первое время нам говорили, а вот такие-то западные
компании выпускают дизели с заявленным ресурсом в 20000 моточасов и более. На
что мы отвечали: да, на дизель-генераторных установках в условиях стабильной
нагрузки такие ресурсы достижимы. Но двигатели тех же гусеничных бульдозеров,
например, работают в «рваном» ритме нагружения — рабочий ход на режиме
максимальной мощности, который сменяется откатом с минимумом нагрузки, потом
опять цикл бульдозирования, и вновь откат. И так сотни раз за смену. А ведь это
не просто «броски» мощности и момента, это и совершенно разные режимы смазки
деталей мотора, добавьте сюда и повышенную запыленность, и увеличение сроков
между техническими обслуживаниями. Все это, безусловно, сказывается на
параметрах надежности и долговечности силовой установки. Так что обеспечение
заявленного нами ресурса — серьезное достижение.
— Как Вы сами оцениваете уровень проделанной
работы?
— Начну с
одного знаменательного факта — в этом году нашему КБ исполняется 80 лет.
Поэтому, когда говорят, что на Челябинском тракторном заводе сложилась
собственная школа двигателестроения, то это действительно так. Правда, нужно
учесть, что все годы своего существования мы занимались созданием дизельных
двигателей специального назначения. В этом были и свои плюсы, и свои минусы. С
одной стороны, всегда полезен свежий взгляд на многие, казалось бы,
общепринятые подходы, с другой — у любой техники есть свои особенности, которые
нужно хорошо знать и учитывать при ее создании, а это приходит с опытом.
Приступая к разработке двигателей
народнохозяйственного назначения, мы провели гигантскую подготовительную
работу. И сделали ее довольно качественно. В итоге мы спроектировали, или,
говоря на профессиональном жаргоне, нарисовали действительно неплохой
двигатель. В подтверждение могу привести такой факт: мы проводили технический
аудит своей разработки в двух известных европейских инжиниринговых фирмах —
английской и австрийской. Они работали независимо друг от друга и провели
анализ нашей конструкции. Их общий вывод был таким — представленная техническая
документация соответствует принятым в мировой практике нормам разработки
дизельных силовых установок.
В то же время они отметили ряд моментов, по
которым нам было рекомендовано провести доработки. Это касалось и доводки
рабочего процесса, и повышения ресурса ряда узлов. С большинством высказанных
зарубежными коллегами предложений и замечаний мы согласились, и с их участием
устранили отмеченные недостатки. Так, с помощью британских инженеров был
получен европейский сертификат на 6-цилиндровый дизель, а 4-цилиндровый мотор
до уровня требований «Евро-5» доводят австрийцы. Поэтому можно с уверенностью
говорить, что двигатели серии «Т» отвечают самым современным требованиям и находятся
на уровне аналогов ведущих мировых производителей.
— Какие еще работы требуется
провести в рамках государственного контракта?
— В
настоящее время уже собрано около пятидесяти штук 4-цилиндровых двигателей, и
порядка сорока — 6-цилиндровых. Силовые установки этих типов выдержали
всесторонние стендовые испытания. Кроме этого, они прошли проверку в
Челябинском сертификационном центре автотракторной техники, по ее результатам
мы получили сертификаты, подтверждающие, что оба двигателя соответствуют требованиям
российских стандартов.
На 6-цилиндровый двигатель уже выдан
международный сертификат, свидетельствующий, что по расходу топлива и масла на
угар, а также по экологическим параметрам новый дизель ЧТЗ соответствует
требованиям, прописанным в государственном контракте, и уже сегодня, по оценке
европейских экспертов, отвечает уровню TIER-2 (Евро-2).
Сейчас опытные образцы 4-и 6-цилиндровых
дизелей установлены на инженерные машины ЧТЗ — промышленные тракторы и
трубоукладчик — для проведения испытаний на заводском полигоне. Завершаются
работы по адаптации 4-цилиндрового двигателя к колесным погрузчикам ПК-46 и
ПК-65, после чего они будут смонтированы на них.
Кроме этого, в настоящее время ведется
поузловая сборка трех 8-ци-линдровых и трех 12-цилиндровых моторов серии «Т»,
после чего они будут направлены на сертификационные испытания.
— А времени, чтобы довести
Ѵ-образные двигатели, хватит?
— В этом и
есть преимущество силовых установок с модульным принципом построения. Имея
наработки по 4-, и 6-цилиндровым силовым агрегатам, мы можем смело переносить
их на Ѵ-образные моторы и использовать в процессе доводки.
Согласно требованиям госконтракта, осенью
этого года мы должны представить двигатели серии «Т» на приемочные испытания,
то есть установить их на серийные инженерные машины. Понятно, что это будет
сделано только в том случае, если результаты стендовых испытаний подтвердят
заявленные технические показатели.
Эти
испытания являются завершающими, они должны показать, что разработанные силовые
установки соответствуют техническим, экономическим и экологическим требованиям,
а также показателям надежности, заложенным в государственном контракте. В
случае подтверждения этого, двигатели серии «Т» будут приняты для использования
на тракторной и внедорожной технике.
— Где могут найти применение новые
дизельные двигатели?
— Дизели
этого семейства разрабатывались прежде всего для использования в промышленных
тракторах и строительно-дорожных машинах. Понятно, что это техника, выпускаемая
Челябинским тракторным заводом. По нашим предварительным расчетам,
использование новых силовых установок существенно повысит ее технический
уровень, поэтому новыми двигателями будут оснащены как гусеничные, так и
колесные инженерные машины ЧТЗ. Кстати, у нас уже есть заявки на бульдозеры с
новыми дизелями, при этом потребители хорошо понимают, что речь идет об опытных
образцах силовых установок, но это их ничуть не пугает.
Интерес к двигателям серии «Т» есть у
корпорации «Уралвагонзавод». Предполагается, что 4-цилиндровым дизелем будет
оснащаться колесный трактор РТ-М-160, подготовка к производству которого сейчас
ведется в Нижнем Тагиле. Кроме этого, мы работаем над привязкой наших дизелей к
экскаваторной технике « Уралвагонзавода».
Еще одна область применения —
сельскохозяйственная техника, прежде всего комбайны «Россельмаша». Дело в том,
что требования по их энерговооруженности все время растут: если раньше с лихвой
хватало двигателей в 200-250 л. е., то сейчас на подобные машины устанавливают
силовые агрегаты мощностью 350-400 л. с. и даже в 500 л. е.. Поэтому
специалисты «Россельмаша» ждут наши двигатели. То же самое могу сказать о
Волгоградском тракторном и Красноярском комбайновом заводах. И о ряде других
предприятий — у нас составлен целый список.
Кроме этого, 8-цилиндровые дизели могут
найти применениена «КамАЗе», где ими предполагают оснащать гамму тяжелых машин,
выпускаемых по гособоронзаказу. Есть, как я уже сказал, и еще целый ряд
перспективных заказчиков. Поэтому мы считаем, что коммерческий потенциал у
наших двигателей очень велик. И уже к 2015 году, если динамика роста основных
рынков инженерной техники в России восстановится, объем продаж этих силовых
агрегатов может составить порядка 20 тысяч штук в год.
— Можно ли говорить, что разработка
двигателей серии «Т» близка к завершению?
— Не совсем
так. Да, сейчас уже с полным основанием можно говорить, что в конце текущего
года мы будем иметь «линейку» современных дизелей, предназначенных для
тракторной и внедорожной техники.
Но нужно реально понимать, что даже с
выполнением всех контрактных обязательств работы над перспективным семейством
двигателей будут продолжаться. Дальше начнется очень кропотливая, но при этом
крайне необходимая привязка этих силовых агрегатов к конкретным машинам. Это
может потребовать изменения отдельных присоединительных размеров и габаритов
силовых установок. Возможно, что в отдельных случаях придется пойти и на их
более серьезную модернизацию, в частности, по изменению характеристик мощности
и крутящего момента. В обязательном порядке мы будем заниматься форсированием
этих силовых агрегатов. Так что работы предстоит еще много.
Корпоративный журнал ЧТЗ-Уралтрак №1 (15)/2011
