Использование серийных поршней для спортивных целей.

Серийные поршни можно использовать для спортивных целей, но обязательно подогнав их. За неимением нужного спортивного поршня можно на среднефорсированных двигателях использовать серийные поршни К-175, Т-200. ИЖ, «Планета-3». ИЖ -«Юпитер-3».

Конструкция многих серийных поршней вполне позволяет сделать новую дополнительную канавку под поршневое кольцо, расположенное в верхней части. Нижнее кольцо в этом случае вообще не ставится, а его канавка глушится двумя штифтами из алюминиевой проволоки, ограничивая пропуск газов к выпускному окну.

Заводские стопоры колец спилить, установить новые, так чтобы замки колец не попадали в окна цилиндра.

Установка стопоров поршневых колец.

Для установки стопоров в канавке поршня, после предварительной разметки, свершится отверстие диаметром 1,8—2 мм. Чтобы правильно произвести разметку положения стопоров колец, нужно собрать двигатель без головки цилиндров и, проворачивая, убедиться, что стопоры находятся в местах свободных от окон, желательно на равном расстоянии от кромок близлежащих окон.

Глубина отверстий под установку стопоров 6—8 мм. Для стопора подбирается стальная проволока диаметром 2,5 мм. Запиливается торец, а конец скругляется под конус 1,8—2,5 мм на высоту 6 мм (рис. 37).

 

В нагретый до 100°С поршень маленьким молоточком забивается стопор до тех пор, пока он не войдет на всю глубину отверстия. Длинный конец гвоздя обкусывается, выступающая часть запиливается надфилем до высоты, равной половине канавки под поршневое кольцо.

Поршневые кольца.

Значительная часть механических потерь в двигателе происходит за счет трения поршня

и поршневых колец о стенки цилиндра. Для уменьшения этих потерь нужна хорошая смазка, меньшая площадь трения. Немалое значение в этом вопросе имеет толщина

поршневых колец, качество, количество, конструкция.

Качество работы двигателя зависит прежде всего от работы такого сопряжения, как поршень—поршневое кольцо—гильза. Поршневые кольца обеспечивают необходимую герметичность и наиболее благоприятные условия для отвода тепла. Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, поршневое кольцо является такой деталью, к которой предъявляются особо высокие требования по точности изготовления. Износостойкость поршневых колец в значительной степени определяет долговечность

всего двигателя. Производство заготовок поршневых колец осуществляется методом индивидуального литья в песчаные формы, реже из маслот. Поршневые кольца отливаются из специального серого чугуна. В поседнее время для изготовления колец стали применять высокопрочный чугун с шаровидным графитом, а также сталь.

Конструкция поршневых колец.

Наиболее широкое распространение имеют поршневые кольца прямоугольного сечения. Верхнее кольцо работает при полусухом трении и подвергается максимальному коррозийному износу и большим температурным нагрузкам. Поэтому рабочую

поверхность поршневых компрессионных колец, как правило, хромируют. Толщина хромового покрытия 0,08—0,18 мм при глубине пористого слоя 20—60 мк.

Из условий лучшей приработки и уменьшения давления изготовляются поршневые кольца с внутренней сточкой. Это L-образные кольца торсионного типа (рис. 38.и).

 

Приработка их идет нижним поясом (рис. 38,6). Удельное давление такого кольца на стенки цилиндра, а это основной фактор, определяющий работоспособность поршневых колец, вдвое меньше, чем у колец прямоугольного сечения.

Для стандартных колец прямоугольного сечения нужно предусмотреть внутренний односторонний скос (рис, 38,е). Это кольца серийных мотоциклов «ИЖ», «Ковровца»;

«Тулы» и других. Удельное давление кольца на стенки цилиндра у различных двигателей имеет широкий диапазон от 0,5—2,9 кг/см².

 

По мере увеличения диаметра колец удельное давление уменьшается. Изменение упругости при одном и том же диаметре достигается в основном за счет изменения радиальной толщины колец.

Большое значение в работе поршневых колец имеет размер зазора в замке. Для спортивных двигателей зазор в замке берется 0,1 мм на каждые 25 мм номинального

наружного диаметра кольца.

Отношение номинального диаметра к радиальной толщине поршневого кольца

Д_н/Т= 20—27,

где Дн — номинальный диаметр кольца, Т — радиальная толщина кольца.

Для быстроходных спортивных двигателей высота колец ограничивается опасностью действия больших инерционных сил, способствующих вибрации и износу канавок

поршня и самих колец по высоте. Высота поршневого кольца зависит от диаметра цилиндра и равна 6,6—2 мм максимально, кроме L-образных, где высота может быть больше.

Зазор между внутренним диаметром кольца и поршневой канавкой для компрессионных колец 0,25—0,75 мм.

Большее значение имеет зазор между поршневыми кольцами и канавками по высоте 0,03—0,05 мм. Поверхность кольца должна быть отличного качества. Поршневые кольца должны быть гладкими, чистыми, свободными от усадочных трещин, пор, раковин, рыхлостей и т.д.

Отрицательное влияние на работу двигателя может оказать коробление поршневых колец, которое обычно возникает вследствие внутренних напряжений или неосторожного обращения с кольцами. Качество поршневых колец в значительной степени зависит от плотности прилегания их рабочей поверхности к стенке гильзы (определяется величина дуги прилегания или световой щели).

Оптимальная толщина поршневых колец 0,6—1,2 ммдля кроссовых мотоциклов.

Установка двух колец вполне достаточна для хорошего уплотнения пары цилиндр —

поршень.

L-образные кольца — легкие, эластичные и хорошо уплотняют зазор между поршнем и цилиндром.

L-образные кольца можно изготовить из обыкновенных cерийных колец.

Кольцо устанавливается в оправку, торцуется до необходимой толщины, потом делается выточка. Можно использовать и простые плоские кольца, уменьшив по высоте стандартные до 1,5—2 мм и сделав на поршне под их размер канавки. Главный выигрыш от этого — уменьшение силы трения и давления на поверхность гильзы, легкость, эластичность.

В последнее время оправдала себя установка одного L-образного кольца (конечно, при хорошем, плотном поршне). Высота L-образного кольца 2—3 мм. Лучше, если оно будет стальное и обязательно хромированное.

Технология изготовления хромированных стальных поршневых колец.

Стальные L-образные хромированные кольца должны обеспечивать специальную эпюру давлений на зеркало цилиндра, что достигается переменным сечением кольца, обеспечиваемым специальным копиром. Копиры изготовляются для каждого размера поршневого кольца.

Технология изготовления стальных хромированных колец следующая:

1. Изготовление заготовки (рис. 39).

 

Материал заготовки сталь 40X.

2. Точение по копиру. Наибольший размер 65,6 +0.1 –0.5 мм.

3. Расточка по копиру, выдержав радиальную толщину 2,9 – 0,1 мм

4. На токарном станке нарезать заготовки высотой 3,4— 0,1 мм.

5. Произвести закалку и отпуск до НRс = 43—11 в термофиксаторе.

6. Плоское шлифование размер 3^-0.05 мм каждого кольца.

7. Вырезка замка на отрезном круге. Припилить замок под стопор до размера 2+0,1 –0,15мм в стакане Ø62,25.

8. В специальных приспособлениях (оправках):

а) расточить кольца до 0 57^+0,05

б) обточить до Ø61,б^-0,02

в) снять острые кромки с углов R=0.3мм

9. Набор колец надеть на оправку под хромирование. Замки зачеканить свинцом. Биение по диаметру допускается не более 0,05 мм.

10. На оправке под хромирование шлифовать до Ø61,45^-0,02 мм

11. Хромировать. Толщина хрома не менее 0,17 мм на сторону.

12. Снова шлифовать на этой же оправке до Ø61,75^+0,03

13. Готовые кольца расточить под L-образное сечение (рис. 40) в специальном стакане с гайкой, удерживающей кольцо.

 

14. Обезводородить концы. Кольца готовы. Дальнейшее обращение с кольцами должно быть аккуратным. Их поюмещают в коробку или специальный стакан, лишний раз не берут в руки до установки на поршень.

Поршневой палец.

Для уменьшения веса поршневой палец нужно облегчить, сделав выборку металла на его металонагруженных концах (рис. 41)

 

 

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ

При имеющихся в настоящее время хороших маслах мазка из бензина с маслом является вполне удовлетворительной для соревнований по мотокроссу. Но важно помнить, что подшипнику нижней головки шатуна не хватает смазки, поэтому надо его смазывать как можно больше. С этой целью диаметр внутренних дисков маховика должен быть на уровне наружного диаметра нижней головки шатуна (рис. 42), т. е. максимально малый диаметр щек коленчатого вала.

 

Другой важной особенностью конструкции кроссовых двигателей является сравнительно короткий шатун. Изменение диаметра маховиков н длины шатуна влечет за собой изменение некоторых других факторов (фаз газораспределения, скорости поршня, давления в картере и пр.).

Следует учесть эти моменты при подготовке двигателя к серьезным соревнованиям.

 

Шатун.

Для лучшей смазки нижней головки шатуна и уменьшения сопротивления впуска желательно, чтобы сечение шатуна было овальным (рис.43,а).

Толщина шатуна 4—5 мм вполне достаточна для двигателей классов 125—175 см³ и 5—6 мм для самых мощных двигателей классов 250—500 см³

Шатун двутаврового сечения можно модернизировать путем опиловки (рис. 43,6) со стороны впускного окна и последующей полировки.

 

Для улучшения смазки пальца можно снять часть металла. Это помогает маслу просачиваться к пальцу, кроме того, несколько снижает вес. Для длительных высоких оборотов двигателя нужно заменить обычную простую втулку игольчато-роликовым подшипником (рис. 44). Это улучшает (гарантирует от заеданий) работу поршневого пальца.

 

Если такой возможности нет, то следует сделать зазор между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна для диаметра пальца 14 мм — на 0,02—0,03 мм больше, а для Ø15—16 мм — на 0,03—0,04 мм. Не надо бояться стуков, на две гонки втулки хватит. При плотной втулке потеря мощности до 0,6 л. с. и возможен задир втулки, ее проворачивание. Шатун изготовляется обычно из стали 12ХНЗА, 18ХНВА или

других сталей, обладающих нужными качествами (возможностью термообработки до НRс =59 — 63 ед.).

Верхнюю и нижнюю головки шатуна калят и цементируют на глубину 0,8—1 мм с последующей шлифовкой и доводкой до нужной чистоты и размера.

Остальная часть шатуна не калится, но обрабатывается до зеркального блеска (рис. 45).

 

Палец нижней головки шатуна делается полым с одной стороны (отверстие Ø6мм), и по центру беговой дорожки роликов сверлится одно отверстие Ø1,2 -1,5 мм для улучшения смазки подшипника шалуна (рис. 46). Материал пальца сталь 18ХНЗА. Твердость его НRс = 64—63 ед.

 

Сборка коленчатого вала.

При сборке коленчатого вала надо следить, чтобы отверстие под смазку пальца нижней головки шатуна было обращено наружу, и масло имело возможность под действием центробежной силы попадать в подшипник.

Подшипник нижней головки шатуна — роликовый, со стальным, посеребренным сепаратором. Можно изготовить сепаратор из алюминиевого сплава Д 16Т или В 95Т.

В настоящее время для двигателей класса 125—175 cм³диаметр роликов 3 мм, длина 11,75 мм (т. е. отношение диаметра ролика к 3,94—4 является лучшим), диаметр пальца нижней головки шатуна 20 мм.

Для двигателей классов 250—350—500 см³ обычно диаметр роликов 3—4 мм, диаметр пальца 20—25 мм. В верхней головке шатуна устанавливают ролики диаметром 1,5—2 мм в сепараторе или без него, с обязательной фиксацией с двух сторон стальными калеными шайбами, ограничивающими сдвиги головки шатуна в бобышках поршня. Длина роликов равна ширине верхней головки шатуна, если они устанавливаются насыпью, и на 3—3,5 ммменьше ширины верхней головки, если они устанавливаются в сепараторе. Условия монтажа и демонтажа подшипника в сепараторе лучше.

Щеки коленчатого вала.

Щеки коленчатого вала изготовляются заодно с полуосями. Материал щек: стали 40Х, ЗОХГС или 45. Наружная поверхность отверстия под запрессовку пальца нижней головки шатуна подкаливается на установке ТВЧ до 35—40 ед. и шлифуется до нужного

размера.

Прессовая посадка пальца нижней головки шатуна является достаточной для сохранения жесткости коленчатого вала.

Во избежание разрушения отверстий в щеках во время сборки лучше всего скруглить концы пальца, а не снимать фаску в отверстиях на щеках маховиков.

Все острые кромки на щеках скругляются, а щеки полируются. Всякий перекос пальца и отверстия нижней головки шатуна смещает шатун в одну сторону и на высоких оборотах ведет к разрушению подшипника нижней головки шатуна. С целью улучшения работы подшипника нижней головки шатуна шатун центруется в бобышках поршня, а на пальце нижней головки шатуна преднамеренно делается зазор между щеками и шатуном

до 1.5—2.5 мм с тем, чтобы не было задевания шатуна о щеки коленчатого вала (рис. 47).

 

Небольшие сдвиги сепаратора и роликов не вызовут серьезных осложнении и не дадут

сильного нагрева подшипника.

Биение шеек щёк коленчатого вала допускается до 0.01 мм.

Следует предусмотреть радиальные и торцевые зазоры между щеками коленчатого вала и стенками кривошипной камеры, чтобы при возможных смещениях, биениях коленчатого вала и нагреве кривошипной камеры не происходило касания и затирания щек о стенки, так как это снижает обороты и мощность двигателя. При малых боковых зазорах между коленчатым валом и стенками кривошипной камеры имеют место большие гидравлические потери, а это нежелательно.