Характеристики и особенности устройства промышленного, гусеничного, дизель-электрического трактора ДЭТ 250

Сверхмощный гусеничный трактор промышленного назначения ДЭТ 250 создан Челябинским Тракторным Заводом и выпускался с 1957 по 2015 год. По своему типу машина является дизель-электрической установкой, где механическая мощность двигателя преобразовывается генератором в электрическую энергию с последующей реализацией в тяговую мощность через свою электромеханическую трансмиссию. Сама аббревиатура ДЭТ означает – Дизель Электрический Трактор. Данный дизель-электрический концепт в виде сверхмощного трактора, вместе с позже выпущенными тракторами ЧТЗ — ДЭТ 320 и ДЭТ 400, является первым и единственным, не имея аналогов в мире. До 1975 года, когда был налажен выпуск тяжёлого трактора Т 330 в Чебоксарах, — челябинский ДЭТ 250 являлся единственным, сверхмощным, промышленным трактором, выпускаемым в СССР.

В большей степени ДЭТ применялся в качестве бульдозера с задним рыхлителем на разработках рудников различных минеральных ископаемых ресурсов и в газонефтедобыче. Также трактор использовался на многочисленных стройках Советского Союза как платформа для ямобуров и траншее-копательных устройств, а также буро-кранового оборудования для установки опор ЛЭП. Особенно производительная эффективность трактора была оценена на работах в суровых условиях Сибири и крайнего севера на грунтах скованных вечной мерзлотой.

Концепция трактора

Идея создания дизель электрического трактора заключается в эффективном использовании мощности двигателя машины с бесступенчатым регулированием тягового усилия, что важно для производительности бульдозерных установок.

Первое, нужно отметить, что машина имеет конструкцию, где двигатель не передаёт свою мощность на прямую к трансмиссии, а работает в паре с генератором, преобразовывая свой механический крутящий момент в тяговую электроэнергию, передаваемую на ходовой электродвигатель. В такой схеме силовая дизельная установка не испытывает нагрузок при возникновении тяговых сопротивлений машине. То есть, дизель трактора не заглохнет при возникновении пиковых тяговых сопротивлений поскольку не имеет конструктивной, механической связи с трансмиссией. Данная особенность повышает экономичность работы двигателя.

Второй концептуальной особенностью ДЭТ, в отличии бульдозеров с механической трансмиссией, является то, что благодаря своему электромеханическому приводу машина реагирует на скачки сопротивления повышением тягового усилия в бесступенчатом автоматическом режиме. Такой характер работы трансмиссии повышает экономичность и эффективность работы бульдозера.

Имея в виду, что электромеханические трансмиссии имеют свой предел в автоматическом регулировании передаточного числа и более низкий КПД передачи мощности двигателя на ходовую часть, в сравнении механическими трансмиссиями, состав силовой передачи ДЭТ дополнен возможностью механического переключения передаточного числа на двух скоростях.

Также, в сравнении со своими зарубежными конкурентами, в подобном тяговом классе гусеничными тракторами, ДЭТ 250 отличается высокой скоростью движения передним и задним ходом, что сокращает время на переезды и холостые откаты при выполнении бульдозерных работ, обеспечивая повышение производительности машины. Например, зарубежные гусеничные трактора подобном тяговом классе, такие как Камацу, Caterpillar имеют максимальную скорость движения до 10-12 км/час, тогда как ДЭТ развивает скорость до 19 км/час.

Компоновка машины

Остов машины выполнен в виде сварной лонжеронной рамы, опирающейся на балансирную эластичную подвеску. Рама представляет собой два коробчатых лонжерона соединённых в передней части бамперным брусом, в задней части корпусом заднего моста, в средней части листами днища. Полости лонжеронов используются в качестве воздуховодов в системе охлаждения тягового электродвигателя и попутной очистки воздуха.

С каждой стороны машины установлены ходовая тележка с шестью опорными катками на балансирной подвеске с амортизирующими элементами торсионного типа. Функцию поддержания верней части гусеничного тележки движителя выполняет пара поддерживающих катков. Натяжение гусеницы осуществляется гидроцилиндром направляющего колеса. Для увеличения сцепных качеств на башмаки гусеничного движителя могут дополнительно установлены стальные шпоры.

В передней части машины установлен основной дизельный двигатель. Через многодисковую фрикционную муфту дизель передаёт крутящий момент на распределительный редуктор, осуществляющий механический привод: генераторной установки, вала отбора мощности, насоса гидравлической системы гидрооборудованния и насоса гидросистемы трансмиссии.

Конструктивно генераторная установка размещена в средней части машины под водительской кабиной.  Согласованная синхронизированная работы дизельного двигателя и электропередачи трактора достигается всережимным регулятором топливного насоса и контролером генератора, управление которыми осуществляется одной общей педалью.

Силовой тяговый электродвигатель, получая питание от генератора, передает крутящий момент на главную коническую шестерёнчатую передачу заднего моста. Через его полуоси осуществляется привод правого и левого планетарных механизмов поворота (ПМП), которые своей двухступенчатой конструкцией обеспечивают привод ходовой части на двух скоростях. Прямая передача крутящего момента на бортовой редуктор соответствует второй передачи, при включении в работу планетарного механизма редуктора конечной передачи ходовая часть трактора получает передаточное число, соответствующее первой передачи. Переключение скорости осуществляется ленточным тормозом блокирования работы каждого отдельного планетарного механизма конечной передачи заднего моста. Также каждая конечная передача имеет свой блокировочный фрикцион и остановочный ленточный тормоз.

Управление поворотом машины также осуществляется с помощью управления соответствующих фрикционных элементов в составе конечной передачи. Для облегчения управления поворотом и скоростью движения трактора в привод органов управления включён гидравлический серво-усилитель.

Бортовые редуктора ходовой трактора присоединены к конечным передачам заднего моста и имеют вид двухступенчатого редуктора из пары цилиндрических шестерён и планетарного механизма, формирующих конечное передаточное число на ведущие ходовые звездочки.

Реверсивный режим привода, для движения трактора задним ходом, обеспечивается электрическим переключателем направления вращения ходового электродвигателя.

В заднюю часть трактора выведен приводной хвостовик независимого ВОМ с оборотами привода 1500 об/мин.

Недостатки ДЭТ 250

В практике большие претензии высказывались о низком ресурсе двигателя, до 6000 моточасов. Часто дизель не выхаживал заявленных производителем часов работы. Большая часть факторов снижения ресурса дизеля связана с суровыми условиями эксплуатации, несвоевременным или неквалифицированным обслуживанием его систем.

12-ти цилиндровая конструкция дизеля имела громоздкий ряд регулировочных параметров в системе газораспределения, топливоподачи и смазки. В холодных условиях Севера для для проведения квалифицированного обслуживания двигателя требовалась соответствующая техническая инфраструктура, которая зачастую просто была недоступна, учитывая географическое расположение и расстояния советских строек и промышленных разработок. Поэтому часто регламентные работы по обслуживанию дизеля делались формально или не выполнялись вообще.

В последствии в состав современных дизель-электрических тракторов ДЭТ 320 и ДЭТ 400 стали устанавливать более неприхотливые и надёжные 8-ми цилиндровые двигатели марки ЯМЗ мощностью в 350-370 л.с.

Недостатком электромеханической трансмиссии является восприимчивость работы машины в запылённых условиях, где в большей степени страдал тяговый электродвигатель, требующий дополнительного очистки и ухода. Особенно некомфортно себя чувствовала электрическая часть силовой передачи трактора на работах связанных с угледобычей. Так же электрическая часть трансмиссии была чувствительна к обледенениям и влажной среде.

Так же отмечают как недостаток эластичную подвеску трактора, которая доставляла неудобство частыми поломками и временем обслуживания.

Карьерные трактора конкуренты — Caterpillar и Камацу, значительно проигрывая в скоростных характеристиках трактору ДЭТ, благодаря своей полужёсткой подвеске показали себя более неприхотливыми и устойчивыми к перегрузкам.

Вместе с этим слабым местом ДЭТ считают бортовые редукторы, которые часто выходили из строя, испытывая постоянные нагрузки на карьерных работах.

Несмотря на все перечисленные минусы трактора ДЭТ, нужно отдать должное данной технике, поскольку именно она являлась почти 60 лет основной энергонасыщенной промышленной машиной, выполняющей тяжёлые работы в самых тяжёлых природных условиях на территории СССР.

Основные технические характеристики

Габариты

Заправочные ёмкости

Особенности и характеристики двигателя

Машина оснащена четырёхтактным V-образным 12-ти цилиндровым дизельным двигателем В-30В, жидкостного охлаждения, с порядком работы 2-11-10-3-6-7-12-1-4-9-8-5. Благодаря использованию в конструкции алюминиевых сплавов силовой агрегат относительно своей мощности имеет небольшую массу. Блок двигателя сухой, с расположением масла смазки в отдельном баке. Давление в системе смазки дизеля создаёт трёх-секционный шестерёнчатый насос с производительностью 4000 литров в час.

Силовая установка В-30В является модификацией танкового дизельного двигателя В-2, который, в свою очередь, был модификацией советского бензинового двигателя М-17, выпускаемого по лицензии немецкой компании BMW. Модификации 12-ти цилиндрового дизеля В-2 устанавливались на советские танки Т-34, КВ-1, КВ-2 и другую тяжёлую военную технику.

Потоки воздуха, для активной теплоотдачи радиаторами системы смазки и жидкостного охлаждения, вместо привычного лопастного вентилятора, нагнетаются эжекторами с каждой стороны двигателя. Создание потока воздуха эжектором осуществляется путём использования энергии потока выхлопных газов. Такая реактивная система обдува радиаторов является более простой и надёжной, менее зависящей от механических поломок, в сравнении с вентиляторной.

Двигатель максимально адаптирован к эксплуатации в суровых в условиях севера. Вместе с использованием в конструкции дизеля металлов не подверженных изменениям в условиях низких температур, для облегчения холодного запуска предварительный предпусковой подогрев осуществляется факельным подогревателем. Быстрый нагрев предварительный охлаждающей жидкости, при холодном запуске, осуществляется в проточном котле, размещённом внутри масляного бака системы смазки дизеля. Предпусковая прокачка жидкости по системе и топлива для работы котла осуществляется отдельным электродвигателем. Рубашка охлаждения блока позволяет обогревать жидкостью коренные опоры коленчатого вала, что предохраняет от износа механизм дизеля во время запуска.

Воздух, всасываемый в двигатель, проходит двухуровневую очистку: первая ступень фильтрации происходит в инерционном фильтре, на второй ступени очищение происходит параллельно в двух маслоконтактных фильтрах, обеспечивающих подвод воздуха к каждой стороне цилиндров отдельно.

В системе питания дизеля установлен 12-ти плунжерный топливный насос высокого давления НК-10 с центробежным механическим всережимным регулятором. Топливоподкачивающая помпа БНТК-12ТК.

Стандартный запуск двигателя – электрический, с помощью силового генератора. Вспомогательный запуск осуществляется с помощью давления сжатого воздуха.

Характеристики генераторной установки

Основной функцией генератора является преобразование механического крутящего момента дизеля в электроэнергию для питания тягового электродвигателя трактора. Узел представляет собой шестиполюсную электрическую установку постоянного тока с добавочными полюсами. Главные полюса оборудованы катушками с тремя обмотками: независимого, параллельного и последовательного возбуждения.

Характеристики ходового электродвигателя

Двигатель представляет собой четырёхполюсную силовую электрическую установку постоянного тока с добавочными полюсами. Благодаря смешанному возбуждению с помощью двух обмоток электродвигатель позволяет развивать переменное тяговое усилие и скорость вращения. Такая схема возбуждения позволяет изменять магнитный поток двигателя в зависимости от тока нагрузки. Независимая обмотка получает постоянный магнитный поток возбуждения от низковольтной бортовой сети трактора. Переменное специальное возбуждение двигатель получает от возбудителя в зависимости от тока нагрузки.

Гидросистема и навесное оборудование

Давление в 75 атмосфер (кгс/см²), для работы силовых гидровлических гидроцилиндров в составе раздельно-агрегатной системы создает аксиально-поршневой роторный гидронасос. Привод насоса, при длительных перегонах машины, может быть отключён.

• Номинальная частота вращения 750об./мин.
• Силовые гидроцилиндры переднего расположения с диаметром 140 мм.
• Суммарное максимальное усилие цилиндров при заглублении 23000 кгс.
• Суммарное усилие цилиндров при подъёме 18500 кгс.

В зависимости от количества навесного оборудования трактора в составе гидросистемы может быть установлен одно- или двух-секционный распределитель с четырёх позиционным переключением золотника: «подъём», «принудительное опускание», «плавающее», «нейтральное».

Для подвода рабочей жидкости в составе гидросистемы трактора используются стальные только жёсткие трубы.

В зависимости от модификации бульдозера в дополнение к переднему отвалу в качестве заднего оборудования используют гидроупровляемый навесной рыхлитель. При эксплуатации трактора в агрегате с прицепным скрепером управление землеройным оборудованием осуществляется с дополнительно установленного электрического пульта в кабине трактора.

Управление трактором

К органам управления осуществляющим подготовку двигателя к запуску относятся: кран для предпускового удаления воздуха с топливной системы, кнопка электрической подкачки топлива для вытеснения воздушных пробок перед пуском, кнопка электрической предпусковой подкачки масла в системе смазки дизеля.

Стандартный запуск дизеля трактора осуществляется с помощью силового генератора нажатием на кнопку «Пуск». При этом перепускной кран и вентиль болона со сжатым воздухом, предназначенный для запуска давлением воздуха, закрыт.

Учитывая, что электрическая часть трактора в зависимости от режима его работы должна выдавать соответствующие показатели на панели установлен переключатель «ПП», приводящий своим переключением в соответствие работу электрической части машины. Переключатель «ПП» имеет три положения: «Запуск», «Нулевое» — вертикальное положение, «Движение».

Центральный большой рычаг совмещает в себе функции органа управления поворотами, переключения передач и затормаживания машины при работающем двигателе. Крайние левое и правое положение рычага соответствует выбранной машинистом стороне поворота. Движением рычага вперед и назад, вдоль продольной оси трактора, осуществляется переключение передач. Так, крайнее переднее фиксированное положение рычага соответствует второй прямой передаче, среднее фиксированное положение соответствует первой передачи, при котором планетарный механизм редукторов конечных передач включаются в работу, при крайнем заднем положении осуществляется затормаживание машины.

Для изменения прямого движения на задний ход на панели управления с правой стороны установлен соответствующий электрический переключатель «ПН».

Левый рычаг, от места машиниста, является органом управления стояночного тормоза.

Педаль «Газа», под правую ногу, отвечает за совмещённое изменение частоты вращения дизеля и изменение параметров электрической передачи в трансмиссии машины. Также на панели управления присутствует рукоятка ручной установки частоты вращения дизеля. Этой рукояткой устанавливают холостые обороты дизеля для предотвращения остановки при сбросе оборотов педалью.
Крайние два правых рычага, от места расположения машиниста, отвечают за управление секциями распределителя гидронавесной системы. Правый рычаг для управления бульдозерным отвалом, левый для управления задним рыхлителем.