Кривошипно – шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм — в дальнейшем будем пользоваться общепринятым сокращением КШМ — служит для преобразования энергии сгоревшего топлива во вращательное движение выходного вала. Он суть двигателя, ибо все остальные системы и механизмы имеют подчиненное положение и обеспечивают его работу.

КШМ включает в себя цилиндр, поршень, головку цилиндра, шатун, коленчатый вал и, конечно, картер. Входят в него также соединения, подшипники, уплотнения и многое другое. О каждом из упомянутых элементов могут быть написаны (и написаны!) многие тома. Но -многие знания несут многие печали», а потому мы на полноту не претендуем, ставя перед собой задачу рассказать о КШМ в той степени полноты и подробности, какая необходима грамотному мотоциклисту и позволительна в журнале.

Начнем с ЦИЛИНДРА. Почему именно с него? Да хотя бы потому, что здесь все и происходит: и процессы рабочего цикла протекают, создавая силы, и поршень под действием этих сил движется.

Направлять и обеспечивать беспрепятственность движения поршня — одна из главных задач цилиндра. Для ее решения необходимо, чтобы рабочая поверхность оставалась цилиндрической в процессе работы. Если же вспомнить о том, что максимальная температура цикла 2000 «С и даже более (чуть больше, чем нужно для плавления многих современных конструкционных материалов) и что тела при нагревании расширяются, то задача эта не покажется легкой. У двухтактных двигателей положение усугубляется еще и сильным нагревом зоны выпускного окна (здесь цилиндр еще и в газораспределении участвует!), и охлаждением свежей смесью продувочных окон. Как видим, цилиндр нужно охлаждать и, опять же, делать это так, чтобы при работе двигателя он сохранял форму.

Наиболее простое решение заключается в том, чтобы снабдить наружную поверхность цилиндра ребрами, дабы встречный поток воздуха отобрал при движении мотоцикла избыточное тепло. При этом более горячие и массивные места снабжаются большим количеством ребер. Впрочем, «просто — не есть хорошо», или, по крайней мере, не всегда хорошо. И сохранение формы цилиндра в таких конструкциях скорее исключение, чем правило. Поэтому огрехи формы приходится компенсировать увеличением зазора между поршнем и цилиндром, что, конечно, не добавляет двигателю жизни, но прибавляет шума.

Цилиндры жидкостного охлаждения: а— с мокрой чугунной гильзой; б — с сухой гильзой; в — алюминиевый с покрытием. Цилиндры воздушного охлаждения: а — чугунный сплошной; б —алюминиевый с чугунной гильзой; в -алюминиевый с покрытием.

На большинстве современных двигателей цилиндр изготавливается из чугуна. При этом на двигателях с умеренной степенью форсирования он отливается заодно с чугунными ребрами охлаждения («Ява-634», «Урал). Конструкция получается дешевой, но тяжелой, да и с отводом тепла дело обстоит не лучшим образом. Поэтому чаще цилиндр выполняется в виде чугунной гильзы, запрессованной в алюминиевую ребристую рубашку. При этом заметно снижаются и вес, и теплонапряжен-ность двигателя. Еще лучшие результаты можно ^получить, изготавливая цилиндр литьем алюминия в форму с предварительно установленной в нее чугунной гильзой («альфин»-процесс). Наибольшего же эффекта добиваются, когда на рабочую поверхность алюминиевого цилиндра наносят твердое покрытие — пористый хром, керамику и т. п. Такой недостаток, как невозможность расточки, компенсируется высокой износостойкостью покрытия. Разумеется, чем лучше результаты получаются, тем дороже в изготовлении цилиндр.

Стремление объединить достоинства двух сметем порождает такие конструкции. Одна из разработок ВНИИмотопрома. Резервуар вокруг цилиндра заполнен охлаждающей жидкостью на 60—70 %. Перемешиваясь при движении, жидкость выравнивает температуру внутренних стенок цилиндра и головки и отдает тепло наружной стенке резервуара, имеющей умеренное оребрение.

Поршень сильнее расширяется там, где больше металла. В холодном состоянии размер Д. больше размера Д а размер Д больше размера д.

Если поверхность не нужна, то ее можно не изготавливать. При этом разрез по оси поршневого пальца получится таким.

При доработке двигателя мной раз не задумываются над тем, что вследствие расширения от нагрева гильза цилиндра может удлиниться настолько, что упрется в картер. Стрелкой обозначена мера предосторожности.

Еще один вариант решения вопроса охлаждения заключается в том, что стенки цилиндра делают двойными, а промежуток между ними заполняется проточной жидкостью. При этом нагрев цилиндра становится более равномерным, а теплоотвод — максимально возможным. Правда, двигатель становится заметно больше (из-за необходимости иметь радиатор), тяжелее, сложнее и дороже. Тем не менее, эта система повсеместно применяется на автомобилях и нашла широкое распространение на мотоциклах, чему способствует и то, что жидкостная рубашка поглощает шум двигателя.

Теперь вернемся к чистоте обработки поверхности цилиндра. Здесь тоже не обошлось без подводного камня. Ибо если она обработана грубо, то поршень и кольца износятся до того, как приработаются. Однако не стоит думать, что отполированный цилиндр будет служить дольше: на слишком гладкой поверхности не удерживается смазка. Это ведет к возникновению сухого трения и заклиниванию двигателя. Нужной шероховатости достигают хонингованием. Продолжение.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *