Мотоциклы

Карзинкин Сергей Иванович

Все эти требования должны быть соблюдены в процессе производства, но сохранение упругости и долговечность кольца во многом зависят также от режима работы двигателя; перегрев двигателя, применение несоответствующей смазки, конденсация горючего на стенках цилиндра сильно уменьшают срок службы колец.

Наиболее часто встречающимся дефектом колец является их коксование, когда масло поступает в зазоры между перегретым кольцом и канавкой поршня и там коксуется. Коксованию в большей степени подвержены верхние кольца, температура которых доходит до 300–350 °C.

Для надевания на поршень в кольце сделан поперечный разрез, который называется замком кольца. Форма замка бывает различной, но

в основном для мотоциклетных двигателей применяются замки трех типов: косые, прямые и ступенчатые (рис. 29).

Косым замком называется такой, при котором кольцо имеет разрез под углом 45°. Кольца с прямым замком имеют разрез по образующей.

Для двухтактных мотоциклетных двигателей, например для двигателя мотоцикла К1Б, часто применяются кольца со ступенчатым замком, причем ступень у них служит для упора в штифт, предохраняющий кольцо от проворачивания. Двигатели мотоциклов ИЖ-350 и М1А опираются на штифт боковыми гранями углублений, выполненных на внутренних стенках колец у стыка. Зазор в замке должен быть выполнен таким, чтобы при любой высокой температуре в замке всегда имелся некоторый минимальный зазор. Если у кольца в процессе работы двигателя за счет теплового расширения выберется весь зазор, то кольцо настолько плотно прижмется к зеркалу цилиндра, что движение его будет затруднено.

На практике величина зазора холодного кольца устанавливается обычно в зависимости от диаметра цилиндра и достигает 0,0006-0,0015 диаметра цилиндра.

Для уменьшения утечки газов через замки последние располагают таким образом, чтобы удлинить путь газов, т. е. замки соседних колец располагают один от другого под углом 120° (для трех колец) или 180° (для двух колец).

Износ поршневых колец приводит к увеличению расхода масла. Это вызывается увеличением количества масла, перетекающего через неплотность между кольцами и стенкой цилиндра, а также насосным действием колец, которое сказывается все в большей степени по мере их износа.

Рассмотрим насосное действие поршневых колец. При движении поршня вниз кольца за счет трения о зеркало цилиндра прижимаются к верхней стенке кольцевой канавки. Масло, собираемое кольцами, поступает в зазор между нижней частью кольца и стенкой канавки и заполняет зазор между днищем канавки и тыльной стороной кольца.

При движении поршня вверх кольцо прижимается к нижней стенке кольцевой канавки. Часть млела из нижнего зазора выталкивается в тыльный зазор и оттуда в верхний зазор. При новом движении поршня вниз масло из верхнего зазора перетекает в зазор между поршнем и цилиндром и т. д. Таким образом, масло постепенно перекачивается в рабочую полость цилиндра.

Насосное действие, особенно заметное у изношенных колец, характеризуется наличием большого количества белого дыма при выхлопе.

На мотоциклетных двигателях поршневых колец обычно три: два компрессионных и одно маслосъемное. На быстроходных двигателях иногда число колец уменьшают до двух: одного компрессионного и другого маслосъемного. Уменьшение числа колец снижает потери на трение, так как у быстроходных двигателей сжатие и рабочий ход продолжаются недолго и утечка газов через неплотности в кольцах поэтому незначительна.

3. Шатун

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом и передает последнему давление газов. В зависимости от числа цилиндров двигателя, их расположения и формы коленчатого вала применяются шатуны в основном двух типов: одинарные и сдвоенные. Сдвоенные шатуны в свою очередь подразделяются на вильчатые и прицепные. Кроме того, шатуны отличаются по устройству большой головки: с целой или разъемной головкой. Малая головка всегда выполняется целой.

Во время работы двигателя шатун

сжимается силой давления газов во время хода сжатия и рабочего хода. В конце хода выпуска и начале хода впуска поршень и связанные с ним поршневой палец и верхняя головка шатуна стремятся по инерции продолжать поступательное движение и растягивают шатун, связывающий их с коленчатым валом. Кроме действующих на шатун сил давления газов и сил, стремящихся растянуть шатун при изменении направления движения поршня, на шатун действуют также силы в плоскости его качания около поршневого пальца. При перемещении шатуна из одного бокового положения в другое он стремится продолжать свое движение в плоскости качания. Этому будет препятствовать кривошип, с которым связана большая головка шатуна, и поэтому шатун будет прогибаться в средней своей части в направлении качания. Исходя из этих условий работы, к шатунам предъявляются следующие требования:

1) Минимальный вес при максимальной прочности. Это достигается подбором соответствующего материала для изготовления шатуна и приданием шатуну формы, обеспечивающей ему высокую прочность. Обычно шатуны выполняются из высококачественной стали, а иногда из легкого сплава.

2) Минимальные размеры головок шатуна. Это необходимо для уменьшения их веса. Кроме того, при небольших размерах малой головки облегчается расположение головки между бобышками поршня и соединение ее с поршневым пальцем.

3) Шатун должен иметь плавные переходы как от головок к стержню, так и в самом сечении стержня. Это необходимо для увеличения прочности шатуна, так как при резких переходах возможность разрушения шатуна увеличивается.

4) Шатун должен иметь максимально обтекаемую форму, особенно у высокооборотных двигателей, так как в этом случае уменьшается сопротивление воздуха движению шатуна в картере двигателя.

На рис. 31 показано устройство шатуна двигателя мотоцикла М-72.

< image l:href="#"/>

Рис. 31. Шатун двигателя мотоцикла М-72: 1 — малая головка; 2 — стержень шатуна; 3 — большая головка; 4 — выемка для выхода масла вверх; 5 — бронзовая втулка.

Шатун отштампован из стали. В его малую головку запрессована бронзовая втулка, через которую проходит поршневой палец. Для подвода масла к втулке в нижней части малой головки шатуна просверлены два отверстия. Стержень шатуна двутаврового сечения. Большая головка шатуна неразъемная и опирается на шатунную шейку через роликовый подшипник. Ролики подшипника соприкасаются непосредственно с внутренней поверхностью большой головки. Поэтому для получения прочного, мало изнашивающегося слоя внутренняя поверхность головки цементирована. Стержень шатуна не цементируется, так как в процессе работы двигателя он воспринимает большие нагрузки. Цементированный же слой стали при этом может дать трещину. На боковой поверхности большой головки выполнена небольшая выемка, которая при сборке шатуна с коленчатым валом должна быть обращена вверх. Эта выемка служит для вытекания масла из шатунного подшипника и интенсивного разбрызгивания масла в верхней части картера.

Шатун двигателя мотоцикла М-72 обладает тем недостатком, что при износе внутренней поверхности большой головки он должен быть заменен. Кроме того, цементация только рабочей поверхности большой головки шатуна усложняет производство шатунов, так как в этом случае перед цементацией необходимо омеднение всей нерабочей его поверхности.

Конструкция шатунов двигателей мотоциклов M1А и ИЖ-350 в основном аналогична конструкции шатуна двигателя мотоцикла М-72.

На рис. 32 показан шатун, выполненный из алюминиевого сплава, с разъемной большой головкой.