Двигатель СМД-22: технические характеристики

Дизель-сельхозник – простой и надёжный, как автомат Калашникова

СМД-22 – это четырёхцилиндровый дизельный двигатель с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха. Моторы данной модели использовались на зерноуборочных комбайнах СК-5 «Нива», СКД-6 М «Сибиряк» , «Енисей» (на «Енисеях» – модификация СМД-22а, и только в первые годы выпуска, до Д-442 и ЯМЗ-236). Этот двигатель является продуктом Харьковского моторного завода «Серп и молот», а после ликвидации этого предприятия, с начала 2000х, выпускается в небольших количествах Белгородским моторным заводом. И будет выпускаться далее, пока есть спрос на эту продукцию.

О предприятиях-изготовителях

Двигатель СМД-22 принадлежит к семейству дизельных силовых агрегатов, которые выпускались заводом «Серп и Молот» в советском Харькове. В советские времена это было самое массовое семейство дизелей для сельскохозяйственной техники – зерноуборочных и кормоуборочных комбайнов, тракторов различного тягового класса производства Харьковского, Волгоградского, Онежского тракторных заводов и завода Южмаш в Днепропетровске, а также для разнообразной дорожно-строительной техники.

В последние годы существования Советского Союза семейство СМД, кроме СМД-22, также включало в себя:

• безнаддувные 4-х цилиндровые двигатели СМД-14 и СМД-15 в разных модификациях – для всевозможной дорожной и строительной техники: асфальтоукладчиков, дорожных катков и погрузчиков;
• 4-х цилиндровые двигатели с турбонаддувом СМД-17 для экскаваторов, СМД-18: для волгоградских тракторов ДТ-75 и петрозаводских ТДТ-55 и ЛХТ-55;
• 4-х цилиндровые двигатели с турбонаддувом ц СМД-19 для тракторов ХТЗ-120; фронтального погрузчика Т-156 ХТЗ; СМД-20 для тракторов ТБ-1М и ТЛТ-100 ОТЗ г. Петрозаводск;
• 6-ти цилиндровые двигатели с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха СМД-31 комбайнов Дон-1500; КЗС-9 «Славутич»; «Обрий».

Предприятие ведёт свою историю с 1881 года. Изначально это был завод по производству сельскохозяйственного оборудования и инвентаря. Основал его предприниматель немецкого происхождения Макс Гельферих.

Рабочие этого предприятия никогда достойных денег не получали, поэтому в их коллективе были чрезвычайно сильны революционные настроения. В декабре 1905 года рабочие завода вступили в настоящую войну с полицией и армией, привлечённой для подавления восстания. В результате артиллерийского обстрела завода обрушилась одна из его стен.

Сразу после 1917 года рабочие завода массово пошли в Красную армию. А само предприятие стало первым национализированным заводом в Харькове, с которого были изгнаны владельцы и администрация.

В годы гражданской войны Харьков несколько раз переходил из рук в руки, на заводе работало не более трёх цехов, выполнявших оборонные заказы то красных, то белых (ремонт пушек, пулемётов, бронепоездов).

Заброшенный завод «Серп и молот» в Харькове. Фото 2011 года. Сейчас и этих зданий уже нет.

После завершения гражданской войны завод был реконструирован и с 1922 года стал называться 1-м государственным заводом сельскохозяйственного машиностроения «Серп и молот». Он стал выпускать тракторные молотилки, свеклокопатели и зерноочистительные машины.

В 1941 году завод «Серп и молот» привлекли к выпуску военной продукции, а с приближением линии фронта – эвакуировали в Саратов. Несмотря на сильные разрушения от боевых действий, после освобождения Харькова завод был восстановлен и с 1944 года стал давать продукцию – сельскохозяйственную технику. В 1949 году нём заработало специальное конструкторское бюро (СКБ) по двигателям, а с 1950 года «Серп и молот» начал массовое производство двигателей (бензиновых, для прицепных комбайнов).

Дизели семейства СМД начали выпускаться в Харькове в 1958 году (СМД-7, с 1962 года – СМД-14). 1 июня 1967 года на заводе был сделан миллионный дизельный двигатель. В середине 1970-х он ежегодно выпускал 200 тысяч моторов более чем ста модификаций, для самой разной техники.

Тогда же были разработаны новые двигатели в рамках семейства СМД – уже не четырёх-, а шестицилиндровые – для комбайнов. Также эксплуатационные испытания подтвердили возможность использования СМД в качестве силового агрегата для грузовых автомобилей КамАЗ, КрАЗ и автобусов ЛАЗ.

Была разработана конструкция дизельного двигателя с горизонтальным расположением цилиндров. Также планировалось производство восьмицилиндровых моторов. Однако внедрение новых разработок в производство в экономических условиях 1990-х годов оказались делом нереальным.

Предприятие попало в тяжелейшую экономическую ситуацию и вскоре было преобразовано в открытое акционерное общество. За 2002 год завод произвёл лишь 275 двигателей, при производственной мощности в 200 тысяч двигателей в год.

В 2003-2005 гг. была проведена процедура банкротства завода. К 2015 года от зданий завода уже ничего не осталось.

Производством дизельных двигателей СМД занялся Белгородский моторный завод. Это частное предприятие, специально созданное с целями полного освоения массового производства модельного ряда дизельных двигателей СМД, и осуществления их гарантийного и послегарантийного обслуживания дизельных двигателей СМД, а также переоборудованием грузовиков и автобусов на рядные дизельные двигатели СМД.

Белгородские дизели СМД на очередной агропромышленной выставке.

Предприятие прошло десятилетний путь развития от малого частного предприятия до акционерного общества. Гарантия на двигатели составляет 2 года или 2000 моточасов, а на поршневую группу – 5 лет или 10 тысяч моточасов.

Технические характеристики двигателя СМД-22 / 22а в цифрах

Оба мотора имеют следующие параметры:

• рабочий объём цилиндров – 6,3 литров;

• диаметр цилиндра – 120 мм, ход поршня – 140 мм;

• мощность номинальная – 103 кВт / 145 л.с.;
• частота вращения номинальная – 2000 об/мин;
• минимальная устойчивая частота вращения на холостом ходу – 650 об/мин;
• максимальная частота вращения на холостом ходу – 2130 об/мин;
• удельный расход дизельного топлива – 165-171 г/л. с. ч (224-233 г/кВт.ч);
• давление масла в главной магистрали смазочной системы – 2,8-4,5 кгс/см2 (номинальная), не менее 1,0 кгс/см2 (минимальная устойчивая частота);
• конструктивная масса мотора по ГОСТ 20000–88 – 735–880 килограммов.

Конструкция двигателя СМД-22 / 22а

В любой модификации это рядный, 4-тактный, 4-цилиндровый мотор с турбонаддувом и жидкостным охлаждением. Цилиндры имеют рабочий объём 6,3 литра.

Основные составные части двигателя СМД-22 / 22а:

• блок-картер;
• головка цилиндров;
• механизм кривошипно-шатунный;
• газораспределительный механизм;
• системы питания мотора дизтопливом и воздухом;
• системы охлаждения, смазки и выпуска отработавших газов;
• устройство пусковое;
• агрегаты электрооборудования.

Система запуска двигателя СМД-22 представлена пусковым двигателем П-1ОУД, на котором стоит редуктор РПД1.ООО М.

Комбайн СКД-6 М «Сибиряк»

В ходе такта впуска, в цилиндр через открытый впускной клапан попадает сжатый предварительно в турбокомпрессоре воздух. При передвижении поршня при закрытых клапанах воздух в цилиндре сжимается, температура его значительно повышается. В финале такта сжатия через форсунку в камеру сгорания поршня впрыскивается дизтопливо. Распылённое и смешанное со средой сжатого воздуха, оно самовоспламеняется. Газы, возникающие при сгорании дизтоплива, расширяясь, давят на днище поршня, и заставляют его совершать рабочий ход. Движение передаётся через поршневой палец и шатун на кривошип коленчатого вала, вращая его.

После совершения поршнем рабочего хода, открывается выпускной клапан, и поршень выталкивает отработавшие газы из цилиндра, производя такт выпуска. Затем цикл повторяется снова и снова.

Рабочие ходы в цилиндрах двигателя следуют один за другим, по порядку работы цилиндров: 1-З-4-2.

Для оптимального рабочего процесса открытие и закрытие впускного и выпускного клапанов не совпадают с положением поршня в его мёртвых точках.

На моторе применяется охлаждение поршней маслом, которое позволяет понизить температуру поршней в зоне поршневых колец и в целом повысить надёжность работы дизеля.

Блок-картер и головка цилиндров дизеля СМД-22

Блок-картер – это основная корпусная деталь двигателя. В нём размещаются детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. Блок-картер представляет собой чугунную отливку, у которой верхняя часть образует блок цилиндров, а нижняя является верхней частью картера коленчатого вала.

В верхней части блок-картера сделаны вертикальные расточки, в которых размещены гильзы цилиндров. Полость между стенками блок-картера и гильзами используется для прохождения охлаждающей жидкости.

В поперечных перегородках нижней части блок-картера расточены постели для монтажа коренных подшипников коленвала. Верхние части постелей находятся непосредственно в перегородках, а нижние – в крышках коренных подшипников. Для обеспечения соосности коренных подшипников расточка постелей в блок-картере делается в сборе с крышками с одной установки. Поэтому крышки коренных подшипников не являются взаимозаменяемыми.

На наружных боковых поверхностях блок-картера предусмотрено несколько обработанных привалочных поверхностей – чтобы крепить узлы и агрегаты систем питания, смазки и охлаждения.

К передней стенке блок-картера прикреплён картер и крышка картера распределительных шестерён. К крышке картера шестерён прикреплена разъёмная передняя опора. К задней стенке блок-картера прикреплён картер маховика. Картер маховика снабжён специальным приливом с обработанной площадкой и фланцем для установки пускового двигателя и редуктора.

Комбайн СК-5 «Нива» на ВДНХ, 1973 год

В связи с применением на дизеле охлаждения поршней маслом в блок-картере касательно канала главной масляной магистрали выполнено четыре сверления, в которые устанавливаются форсунки, для охлаждения поршней маслом. При работе дизеля масло из главной масляной магистрали подаётся к форсункам. Выходя из сопла форсунки, эта струя масла омывает дно поршня и охлаждает его.

Головка цилиндра отлита из чугуна и является общей для всех цилиндров. В целях уплотнения плоскости разъёма между головкой цилиндров и блок-картером имеется прокладка из асбестального полотна.

Впускные каналы в головке цилиндров сделаны по типу винтового канала, который создаёт вращательное движение воздушного заряда вокруг оси цилиндра.

Для укрепления термостойкости на нижней плоскости головки сделано З прорези – компенсаторов напряжений. На головке цилиндров смонтирован клапанный механизм с механизмом декомпрессии. Клапанный механизм прикрыт колпаком, закрепленным на корпусе клапанного механизма 4-мя шпильками.

Для усиления износостойкости посадочных мест под клапаны в головке цилиндров имеются сёдла из особого сплава. Для равномерного износа сёдел клапанов имеется механизм вращения клапанов. При возвратно-поступательных движениях клапана внутренняя пружина проворачивает втулку вокруг оси, а вместе с нею – и клапан относительно тарелки клапана.

Кривошипно-шатунный механизм СМД-22

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейные возвратно-поступательные движения поршня во вращательные движения коленчатого вала мотора.

Основными элементы кривошипно-шатунного механизма – это поршни с поршневыми кольцами и пальцами, шатуны, маховик и коленвал.

Поршни сделаны из алюминиевого сплава и снабжены тремя канавками для монтажа поршневых колец – двух компрессионных и одного маслосъёмного. В канавках под маслосъёмными кольцами сделаны радиальные, а под канавками – наклонные сверления, выполненные для отвода масла.

Под верхнее компрессионное кольцо упрочнена зона канавки. Кольцо верхнее компрессионное сделано из высокопрочного чугуна, хромировано по наружному диаметру и имеет рабочую поверхность бочкообразного типа. У нижнего компрессионного кольца коническая рабочая поверхность.

В утолщенном днище поршня размещена камера сгорания открытого типа. Юбка поршня овально-конусная, с большим диаметром в нижней части.

Поршневые пальцы – полые, сделанные из стали хромоникелевой. Их наружная поверхность сделана цементированной и полированной. Палец удерживается двумя стопорными кольцами от осевых перемещений в бобышках.

Шатуны – штампованные, из стали. Стержень шатуна в поперечном сечении обладает двутавровой формой. В верхнюю головку шатуна запрессована биметаллическая втулка. Для смазки поршневого пальца в верхней головке сделаны З отверстия.

Нижняя головка шатуна сделана разъёмной. Расточку постели нижней головки шатуна под вкладыш делают в сборе с крышкой, поэтому шатун и его нижняя крышка помечены цифровыми клеймами, и заменять крышки на шатунах либо их разворачивать на 180 градусов нельзя.

Шатунные вкладыши – тонкостенные, из сталеалюминиевой ленты с антифрикционным сплавом А06-1.

Коленчатый вал двигателя СМД-22 – из чугуна, литой, с увеличенными противовесами, четырьмя шатунными и пятью коренными шейками. Для коренных подшипников использованы тонкостенные вкладыши с антифрикционным сплавом АО2О-1.

Чтобы улучшать очистку масла и снижать износ шатунных подшипников в шатунных шейках коленчатого вала предусмотрены полости для очистки масла, дополнительного центробежного типа. Полости шеек с торцов прикрыты резьбовыми заглушками, зашплинтванными, чтобы не допустить их самовывинчивания.

Осевое усилие коленвала воспринимают 4 стале-алюмнивых полукольца, которые стоят в расточке блок-картера и крышки третьего коренного подшипника. На переднем конце вала смонтирован блок шестерён. Одна шестерня выполняет привод шестерён распределительных, а другая – привод маслонасоса. На конусной части переднего конца вала находится в закреплённом храповиком положении одноручьевой шкив привода вентилятора и генератора.

На заднем конце вала к фланцу прикреплён маховик, шестью болтами. Маховик обеспечивает равномерное вращение коленвала, вывод поршней из «мёртвых точек», и облегчает процесс запуска дизельного двигателя. Во время установки маховика должны совпасть метки на фланце коленвала и на маховике. Для понижения вибраций колен вал и маховик балансируют динамической балансировкой.

Газораспределительная система СМД-22

Механизм газораспределения дизеля обеспечивает впуск в цилиндры свежего воздуха и вывода продуктов сгорания дизтоплива. Механизм газораспределения оборудован подвесной системой клапанов и состоит из распределительного вала, клапанов впускных и выпускных, элементов для их установки и привода (втулки направляющие, пружины, тарелки с сухариками, толкатели, штанги, стойки, коромысла, оси и винты регулировочные с гайками.

Распредвал – стальной, на трёх опорах. Шейки опорные коленвала выполнены из разных диаметров. Наибольшим диаметром отличается передняя шейка. В шейке задней просверлен канал, выполняющий подвод масла к клапанному механизму.

Поверхность шеек и кулачков закалена ТВЧ. Распредвал приводится во вращение от коленвала через шестерни распределения, которые расположены в специальном картере в передней части блока.

Осевой люфт распредвала ограничивается упорным винтом, который расположен на передней крышке распределительных шестерён.

Система питания дизтопливом СМД-22

Система питания горючим предназначается для очистки и подачи в рабочие полости цилиндров дизеля распылённого дизтоплива в тех количествах, что соответствуют его режиму работы.

В состав системы питания входят: топливный насос с регулятором, помпа подкачивающая с насосом ручной подкачки дизтоплива, форсунки, фильтры грубой и тонкой очистки дизтоплива, топливопроводы низкого и высокого давления, топливный бак.

Качество работы двигателя зависит от того, насколько чистое в баке дизтопливо, отсутствуют ли в нём примеси воды и воздуха. Для достижения нужной чистоты дизтопливо из бака проходит сначала фильтр грубой очистки, в котором оно избавляется от крупных механических примесей и воды. Затем горючее засасывается толивоподкачивающей помпой и под давлением подаётся в фильтр тонкой очистки.

Очищенная таким образом солярка поступает в топливный насос, который гонит её по трубкам высокого давления к форсункам. Когда давление дизтоплива достигает давления затяжки пружины форсунки, игла распылителя форсунки поднимается, и горючее впрыскивается в камеры сгорания.

Дизтопливо, которое просочится по зазорам в верхнюю часть корпуса форсунки, будет отведено по трубке слива в фильтр тонкой очистки. Излишек дизтоплива, поданный топливоподкачивающей помпой, через сливной клапан в головке топливного насоса по перепускной трубке вернётся в подкачивающую помпу.

При проблемах в работе двигателя, которые могут выражаться в дымном выхлопе, снижении мощности, пропуске вспышек, в трудном пуске мотора есть смысл проверить топливную аппаратуру, в первую очередь, состояние топливных фильтров.

Для подачи в цилиндры дозированных порций дизтоплива в строго определённые моменты с левой стороны мотора на нём установлен 4-х плунжерный насос. Топливный насос прикреплён 4-мя болтами к картеру распределительных шестерён, и ещё дополнительно снизу двумя болтами – к специальному кронштейну.

В корпусе насоса на двух шарикоподшипниках вращается кулачковый валик. Он получает вращение от шестерни привода, с которой находится в зацеплении шлицевая втулка, установленная на его переднем конце. На хвостовике валика стоит шестерня привода регулятора, а между2- и З-м кулачками размещён эксцентрик для привода топливоподкачивающей помпы. Валик насоса вращается в 2 раза медленней коленвала двигателя. Расположение кулачков на валике – соответствующее порядку работы цилиндров 1-3-4-2. Над кулачковым валиком в корпусе насоса поступательным образом перемещаются толкатели, которые передают движение от кулачков на плунжеры.

Система питания воздухом и турбокомпрессор СМД-22

В составе системы питания воздухом, предназначенной для его очистки от пыли и подачи в цилиндры, – воздухоочиститель, турбокомпрессор и впускной коллектор. Турбокомпрессор ТКР 8,5Н-1 – центробежный одноступенчатый компрессор с радиальной центростремительной турбиной спирального канала («улиткой»).

Система смазки дизеля СМД-22

Система смазки включает в себя: маслонасос с маслоприёмником, центрифугу, радиатор масляный, маслоканалы, маслопроводы и масляный фильтр турбокомпрессора.

Она предназначается для бесперебойной подачи масла к трущимся деталям двигателя, с целями снижения трения и износа деталей, а также для отвода от них тепла и продуктов износа. Она комбинированная: одна часть деталей (коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, подшипники распредвала, клапанный механизм, втулки промежуточной шестерни и шестерни топливного насоса), другая (гильзы, поршни, кольца, поршневые пальцы, кулачки распредвала, толкатели, шестерни) – путём разбрызгивания: маслом, вытекающим из подшипников.

Кроме того, слой смазки, который находится на поверхности гильзы, колец и поршня, формирует уплотнение соединения «гильза-поршень».

Система охлаждения СМД-22

В составе системы охлаждения – радиатор, водяной насос, вентилятор, водяные полости в блоке и головке цилиндров Система охлаждения нужна для отвода тепла от наиболее раскалённых деталей мотора (гильз, блока, головки блока цилиндров) и обеспечения приемлемого теплового режима в работе дизеля. Как охлаждающую жидкость, можно использовать воду либо антифриз. Её закрытую принудительную циркуляцию обеспечивает центробежный водяной насос.

Для автоматического регулирования температурного режима на моторе имеется термостат ТС-107.

Отзывы о двигателях СМД-22

СМД-22 известен как доступный по цене, простой в техническом обслуживании и ремонте, выносливый, надёжный и неприхотливый мотор. При грамотной эксплуатации и регулярном техническом обслуживании, моторесурс до капитального ремонта составляет не менее 10-ти тысяч моточасов. Мотор не нуждается в создании новых сервисных центров, поскольку на территории России больше сотни предприятий без проблем отремонтируют эту «классику» – двигатели СМД известны всем. Несмотря на всю архаичность данной модели, использование данного типа двигателей в качестве силового агрегата к сельхозтехнике, спецтехнике, мобильных энергоустановок всё ещё имеет в России широкие перспективы.