Федор Жигарев - Мотоциклы

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.

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.

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.

Рис. 32. Шатун из алюминиевого сплава .

Нижняя крышка головки — стальная и имеет ребро жесткости и две шпильки, которые проходят через отверстия в верхней половине головки. Крепление нижней половины головки к верхней осуществляется гайками, навертываемыми на шпильки. В большой головке устанавливаются тонкостенные вкладыши.

Разъемной большая головка выполнена потому, что шатунные шейки коленчатого вала имеют щеки, выполненные с ними за одно целое. Монтаж шатунов с неразъемной головкой на таком коленчатом валу невозможен.

На рис. 33 показано устройство сдвоенных вильчатых шатунов двухцилиндрового двигателя.

Рис. 33. Сдвоенный шатун.

Большая головка одного шатуна раздвоена и имеет форму вилки. Для увеличения жесткости обе половины вилки связаны между собой перемычкой. Шатун опирается на шатунный палец коленчатого вала через два роликовых подшипника. Наружными обоймами этих роликовых подшипников являются две стальные термические обработанные втулки, запрессованные в обе половины вилки большой головки. Между половинами вилок шатуна вводится большая головка другого шатуна, имеющая обычную форму. Большая головка второго шатуна также опирается на шатунный палец через роликовый подшипник. Оба шатуна выполнены из стали и имеют стержни двутаврового сечения.