содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

2.2.

УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ИРБИТСКОГО МОТОЦИКЛЕТНОГО ЗАВОДА

Продольный и поперечный разрезы двигателя представлены на рис. 2.3 и 2.4.

Цилиндропоршневая группа (ЦПГ). Цилиндропоршневая группа предназначена для преобразова­ния тепловой энергии топлива в механическую рабо­ту. В нее входят цилиндр, поршень, поршневые коль­ца, поршневой палец. Сюда же относится и головка цилиндра, но поскольку в ней расположены детали механизма газораспределения, конструкция головки цилиндра будет рассмотрена ниже.

Условия работы деталей ЦПГ очень напряжен­ные. При сгорании топливовоздушной смеси темпера­тура пламени достигает 2000—2500°С. Большинство металлов при такой температуре плавится, поэтому для нормальной работы двигателя необходимо обес­печить отвод теплоты от деталей ЦПГ. В результате охлаждения деталей их температуря гораздо меньше 2000°С (температура цилиндра и головки составляет 150-250°С, температура поршня 300-400°С.). Но даже при таких температурах прочность многих металлов снижается, поэтому очень важно не перегревать и не перегружать двигатель. Поршень совершает в цилиндре возвратно-посту­пательное движение с довольно большой скоростью (до 20 м/с), поэтому детали ЦПГ необходимо изго­товлять из таких материалов, которые имеют малый коэффициент трения и не подвержены большому из­носу. Кроме того, поршень должен обладать малой массой для уменьшения сил инерции возвратно-по­ступательного движения. Необходимо также учитывать плохие условия смазки, так как смазывающие 'свойства масел при больших температурах ухудшаются. Исходя из этих требований, рассмотрим кон­струкцию деталей ЦПГ.

Цилиндр отлит из специального чугуна. Внутрен­нюю поверхность цилиндра, по которой перемещается поршень, при окончательной обработке хонингуют (обрабатывают специальным инструментом — хоном, в результате чего достигается высокая чистота по­верхности почти до зеркального блеска), и поэтому нередко называют «зеркалом цилиндра». Для уменьшения износа «зеркала» состав чугуна подбирают таким, чтобы он имел повышенную твердость. Для от­вода и рассеивания теплоты в окружающую среду снаружи на цилиндре выполнены ребра охлаждения.

Цилиндры разбивают на группы в зависимости от размера внутреннего диаметра D:

Индекс группы наносят на цилиндр (рис. 2.5).

Поршень отлит из алюминиевого сплава. Алюминиевый сплав имеет малую плотность и хорошую теп­лопроводность, вследствие чего поршень получается легким и не создает больших сил инерции, а также хорошо охлаждается. Вместе с чугунным цилиндром повышенной твердости алюминиевый поршень обра­зует хорошую антифрикционную пару, в результате чего уменьшается износ деталей ЦПГ. Однако у алюминиевого сплава есть один существенный недостаток: коэффициент линейного расширения алюминиевого сплава в два раза большей чем коэффициента линейного расширения чугуна. К тому же температура поршня примерно вдвое выше температуры цилиндра, поэтому при перегреве двигателя поршень расширяется настолько, что его заклинивает в цилиндре. Происходит так называемый «прихват». Во избежание «прихвата» следует исключить возможность перегрева двигателя.

Поршень имеет днище, боко­вую поверхность — юбку и бо­бышки под поршневой палец. На поршне выполнены четыре канав­ки под поршневые кольца. В процессе работы верхняя часть поршня нагревается сильнее и расши­ряется больше, нежели нижняя часть. Поэтому для того, чтобы в рабочем состоянии поршень, имел цилиндрическую форму, его выполняют конусным, т. е. диа­метр головки поршня, где рас­положены поршневые кольца, и верхней части юбки меньше ниж­ней части юбки. При подборе поршня к цилиндру определяю­щим является наибольший диа­метр юбки поршня.

При - работе кривошипно-шатунного механизма на поршень действует сила бокового давления, которая прижимает поршень к стенке цилиндра и деформирует его. Поршень в рабочем состоя­нии должен иметь большую поверхность прилегания к цилиндру, поэтому его делают элипсным в сечении. Большая ось эллипса при этом перпендикулярна оси порш­невого пальца (рис. 2.6).

Под действием силы N поршень деформируется, (показано штриховой линией) и принимает цилиндрическую форму. Разность большой и малой осей эллипса составляет 0,18 мм. Поскольку сила N всегда направлена перпенди­кулярно поршневому пальцу, то боковая поверх­ность поршня около поршневого пальца в ра­боте не участвует. Для предотвращения заклини­вания поршня вследствие его деформации от силы N часть металла вокруг поршневого пальца снимается, выполняются так называемые «холодиль­ники».

Поршни, как и цилиндры, разбивают на группы в зависимости от диаметра юбки D_ю, замеренного по большой оси эллипса на расстоянии 13 мм от нижнего торца (рис. 2.7).

Индекс группы поршня выбивают на днище поршня. Кроме того, поршни различают по диаметру отвер­стия под поршневой палец и делят на четыре группы согласно табл. 2.1. Отверстия в поршне, как и порш­невой палец, маркируют краской.

Таблица 2.1

Маркировка поршня и поршневого пальца

Цветовой индекс	Диаметр отверстия в поршне, мм	Диаметр поршневого пальца, мм
Белый Черный Красный Зеленый	20,9930-20,9905 20,9905—20,9880 20,9880—20,9855 20,9855—20,9830	21,0000—20,9975 20,9975—20,9950 20,9950-20,9925 20,9925—20,9900

Поршневой палец установлен в поршне с натягом 0,045—0,095 мм, однако при нагревании поршень расширяется больше, чем палец и последний свободно вращается и в поршне, и в шатуне. Такая посадка поршневого, пальца называется плавающей. За счет плавающей посадки палец изнашивается меньше и более равномерно по всей окружности

Кривошипно-шатунный механизм. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для пре­образования поступатель­ного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В него входят коленчатый вал и шатуны.

Коленчатый вал со­стоит из двух коренных шеек, двух шатунных шеек и трех щек (рис. 2.8). Передняя и задняя коренные шейки выпол­нены заодно с передней и задней щекой соответ­ственно. Эти детали ча­сто называют «цапфами». Шатунные шейки распо­ложены на пальцах, ко­торые запрессованы в пе­реднюю, среднюю и зад­нюю щеки. Для сборки и разборки коленчатого вала требуются большие усилия и высокая точность.

Без специального обо­рудования выполнить эти операции невозможно, по­ этому ремонт кривошипного-шатунного механизма производят в специализированных мастерских.

Шатун соединен с коленчатым валом с помощью роликового подшипника с сепаратором, поэтому ниж­няя головка шатуна неразъемная (в отличие от разъ­емных шатунов с подшипниками скольжения). Это создает неудобство при ремонте, однако роликовый подшипник нижней головки шатуна менее требовате­лен к условиям смазывания качеству масла и его очистке. Преимуществом коленчатого вала с роликовыми подшипниками в нижней головке шатуна явля­ется и то, что двигатель с таким валом легче запускается в холодное время

Кривошипно-шатунный механизм вращается в двух коренных подшипниках, которые испытывают преимущественно радиальную нагрузку. Однако при выжиме сцепления возникает и осевая нагрузка, поэтому в качестве коренных подшипников используют радиально-упорные шариковые подшипники, которые могут воспринимать как радиальную так и осевую нагрузки.

Механизм газораспределения. Он служит для своевременного впуска горючей смеси в цилиндры двигателя и выпуска из них отработавших газов в со­ответствии с диаграммой газораспределения.

Диаграмма газораспределения показывает про­должительность процессов рабочего цикла двигателя (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск) в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Рабочий цикл двигателя — это совокупность про­цессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности. Работа механизма газораспреде­ления должна быть согласована с работой кривошипно-шатунного механизма. Если механизм газораспре­деления собрать произвольно, то детали двигателя будут вращаться, клапаны будут открываться и за­крываться, но двигатель работать не будет, так как впуск смеси и выпуск отработавших газов не будут согласованы с движением поршней в цилиндрах. Устройство механизма газораспределения показано на рис. 2.9.

От коленчатого вала через зубчатые колеса получает вращение распределительный (или кулачковый) вал, в результате чего его кулачки в определенной последовательности воздействуют на толкатели, кото­рые перемещают штанги. Штанги поворачивают двуплечие рычаги —коромысла, а те, преодолевая усилие пружин, открывают клапаны. При дальнейшем вращении распределительного вала кулачки перестают давить на толкатели, усилия на кла­паны от толкателей не передаются, и под действием пружин клапаны закры­ваются. Одновременно с закрытием кла­панов под действием пружин занимают исходное положение и остальные детали: коромысла, штанги, толкатели.

Ряд деталей механизма газораспреде­ления, в частности клапаны, совершают возвратно-поступательное движение со значительными ускорениями. При этом в механизме газораспределения возни­кают довольно большие силы инерции. При частоте вращения двигателя более 6500 мин-' силы инерции могут быть ( настолько велики, что вызовут нарушение кинематической связи звеньев механизма между и кулачком и клапаном, изменение закона движения клапана от определенного профилем кулачка и, как следствие, соударение клапанов. В ре­зультате повреждаются оба клапана и нередко поршень, цилиндр и головка цилиндра. Поэтому в процессе эксплуатации важно не превышать установленные для двигателя максимальные частоты вращения.

Так как тахометра на мотоциклах ИМЗ нет, о частоте вращения коленча­того вала можно судить по показаниям спидометра. Частоте вращения 5000 мин-1 будут приблизительно соответствовать скорости: на 1-й передаче — 36 км/ч. На 2-йпередаче — 57 км/ч, на 3 передаче 76 км/ч, на 4-й передаче— 100 (км/ч). При этом следует учесть, что неточность в эти соотношения вносит несоот­ветствие давления шин, погрешности показаний спидометра и ряд других факторов.

Для согласованного движения поршней и клапа­нов зубчатые колеса привода распределительного вала устанавливают по меткам, которые наносят на их торцы. При переборке механизма газораспределе­ния на это надо обратить внимание.

Для уменьшения шума и динамических нагрузок на привод механизма газораспределения в процессе работы двигателя зубчатые колеса выполнены косозубыми. Для обеспечения оптимального зазора в за­цеплении зубчатые колеса делят попарно на группы. При замене их надо подбирать в соответствии с груп­пой картера, которая назначается в зависимости от межосевого расстояния отверстий привода газораспределения.

Индекс комплекта зубчатых колес наносится электрографом на их торцы, а группа картера выби­вается в районе генератора справа (рис. 2.10, 2.11).

При правильном подборе зубчатых колес на новом двигателе боковой зазор должен быть в пределах 0.01 – 0.12 мм (рис. 2.12), а у изношенного двигателя)
не должен превышать 0,3 мм.

На всех моделях двигателей вплоть до М67-З6 применялись плоские толкатели. На последней модели ИМЗ-8.103 внедрены вращающиеся толкатели, которые более долговечны, не требуют частой регули­ровки зазоров в механизме газораспределения. Вра­щающиеся толкатели можно устанавливать на двигатели предыдущих моделей, но только в комплекте,
с соответствующим распределительным валом.

Смазочная система.

Смазочная система выполня­ет несколько функций: уменьшает трение между деталями, охлаждает наиболее нагретые детали, выно­сит продукты износа трущихся деталей и защищает детали от коррозии. Из этих функций первостепенное значение имеет снижение трения между деталями, поскольку трение вызывает износ, а, следовательно, преждевременное разрушение деталей. Кроме того, трение увеличи­вает механические по­тери.

О

Рис. 2.12. Замер бокового зазора зуб­чатых колес привода распределитель­ного вала.

днако все эти функции связаны меж­ду собой, поэтому надо обеспечить хорошие, охлаждение (картер и поддон должны быть чистыми) и очистку масла. При перегре­ве вязкость масла уменьшится, оно будет выдавливаться из зазора между трущимися деталями, произойдет непосредственный контакт деталей (а не через масляную пленку), это может привести к образованию задиров и к разрушению. При плохой очистке масла мельчайшие частицы продуктов износа, попав на трущиеся детали и действуя как абразивный порошок, могут вызвать повышенный их износ.

Масло к трущимся деталям может подводиться несколькими способами: под давлением, разбрызги­ванием (барботажем), самотеком.

Наилучшие результаты дает первый способ. Мас­ло подводится к трущимся деталям под давлением, заполняет самые труднодоступные места и мельчай­шие зазоры, что обеспечивает эффективную смазку. Однако для этого способа требуется масляный насос, причем тем большей производительности, чем больше объектов смазывания. Кроме того, необходимы кана­лы, по которым масло подводится к трущимся дета­лям. Ввиду конструктивной сложности этот способ применяется только для высоконагруженных, ответ­ственных узлов.

Смазывание разбрызгиванием и самотеком, как правило, не требует дополнительных конструктивных решений. Масло, подводимое к вращающимся дета­лям под давлением, вытекает из зазоров и под действием центробежных сил разбрызгивается. Образовав­шийся масляный туман покрывает все детали, обеспечивая их смазку. Часть масляного тумана оседает . в специальных карманах, а затем самотеком поступа­ет к трущимся деталям, где вновь разбрызгивается «(от карманов у толкателей масло самотеком поступает в головку цилиндра и разбрызгивается коромыс­лами и пружинами).

Различают системы смазки с «сухим» картером и с «мокрым» картером. В системе с «сухим» картером имеется отдельный масляный резервуар, из которого масло нагнетающей секцией насоса подается в дви­гатель для смазки. После смазки деталей масло сте­кает в нижнюю часть двигателя, откуда откачиваю­щей секцией насоса подается обратно в масляный резервуар.

В смазочной системе с «мокрым» картером масля­ным резервуаром являются нижняя часть картера двигателя и поддон. Оттуда масло насосом подается в двигатель, после чего стекает обратно. Эта система проще, однако лучшие возможности для охлаждениям масла создаются в системе с «сухим» картером. Двигатель более компактный.

На двигателях Ирбитского мотоциклетного завода применяется смазочная система с «мокрым» карте­ром (рис. 2.13). Снизу к картеру крепится шестерен­ный масляный насос, который получает вращение че­рез зубчатые колеса и штангу от распределительного вала. Масляный насос закрыт сеткой, которая защи­щает его и смазочную систему от попадания крупных частиц примесей.

Масляный насос работает следующим образом (рис. 2.14). В корпусе с очень малыми зазорами по­мещены зубчатые колеса. При вращении в направлении, показанном стрелками, вверху зубчатые колеса выходят из зацепления.

При этом пространство во впадине между зубьями одного колеса, которое было занято зубом соседнего, освобождается, возникает разрежение. Под действием раз­режения масло через канал в корпусе засасывается во впади­ну между зубьями и начинает вращаться вместе с зубчатым колесом. Затем масло попадает на выход из насоса, где зубья входят в зацепление и выдавливают масло из впадины. Так как зазор между зубчатыми колесами и корпусом очень мал, масло не может перетекать обратно на вход в насос и поступает в мас­ляную магистраль двигателя.

Давление, которое создает ма­сляный насос, зависит от сопро­тивления масляной магистрали. При увеличении сопротивления (например, при засорении мас­лофильтра) давление может зна­чительно повыситься, что приве­дет к разрушению маслофильт­ра. Для того чтобы этого не произошло, а также, чтобы дви­гатель не остался без смазки, параллельно фильтру установлен перепускной клапан. Если фильтр чистый, то мас­ло, проходя через него, почти не встречает сопротивления и давления перед фильтром и за ним почти одинаковы. Пе­репускной клапан при этом закрыт, так как на шарик действуют с двух сторон почти одинаковые давления, и за счет усилия пружины шарик перекрывает канал.

При засорении фильтра масло, проходя через него, встречает большое сопротивление, поэтому дав­ление перед фильтром возрастает, а за фильтром па­дает. За счет разности давлений шарик преодолева­ет усилие пружины и открывает канал для прохода масла, минуя фильтр.

Поскольку при чистом фильтре весь масляный по­ток проходит через фильтр — такой фильтр называет­ся полнопоточным. Порядок смазывания деталей дви­гателя показан на рис. 2.13 стрелками.

Картер является основным силовым узлом двига­теля и предназначен для размещения остальных уз­лов (кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения, цилиндропоршневой группы, сцепления). К картеру крепятся приборы электрообо­рудования. В нем выполнены каналы маслосистемы и элементы крепления двигателя к раме мотоцикла.

Для обеспечения сборки и разборки двигателя, картер выполнен из нескольких частей: собственно картера, корпуса заднего подшипника, корпуса переднего подшипника, крышки распределительной коробки, передней крышки, поддона. (см. рис.2.4).

При движении поршней к НМТ давление внутри картера может повыситься и под его воздействием может произойти выдавливание масла через сальни­ки наружу. Для предупреждения этого с помощью сапуна осуществляется вентиляция картера.

В крышке распределительной коробки соосно с кулачковым валом выполнено глухое отверстие, кото­рое радиальным каналом сообщается с атмосферой. В отверстие с малым зазором помещен цилиндриче­ский золотник — сапун, который получает вращение от распределительного вала.

Сапун имеет два радиальных отверстия, которые при движении поршней к НМТ периодически сообщаются через канал в крышке распределительной коробки с атмосферой. Избыток газов по радиальным пазам, расположенным на заднем торце сапуна, устремляется от периферии внутрь, а затем в атмосферу. При этом частицы масла, взвешенные в воздухе, как более тяжелые отбрасываются обратно под действи­ем центробежных сил, а воздух как более легкий; выходит в атмосферу. Далее при движении поршня сапун перекрывает канал в крышке распределительной коробки, за счет чего в картере поддерживается некоторое разрежение, препятствующее вытеканию масла.

Картер крепится к раме двумя шпильками. Через отверстие для передней шпильки, в случае образова­ния сквозных литейных пор, возможно вытекание, масла. Для предотвращения этого в отверстие вставляют алюминиевую трубку. При снятии и установке передней шпильки надо быть осторожным, чтобы не повредить трубку.

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..