Кривошипно-шатунный механизм — в дальнейшем будем пользоваться общепринятым сокращением КШМ — он является двигательным аппаратом движка, ибо все остальные системы и механизмы имеют подчиненное положение и обеспечивают его работу.Основная его работа заключается в преобразования энергии сгоревшего топлива во вращательное движение выходного вала. То есть приводит ваш транспорт в движение.
С чего же он состоит?
КШМ включает в себя цилиндр, поршень, головку цилиндра, шатун, коленчатый вал и, конечно, картер. Входят в него также соединения, подшипники, уплотнения и многое другое.
Начнем с ЦИЛИНДРА.
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.
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 цилиндра
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.
ПОРШЕНЬ воспринимает давление газовых сил и преобразует его в поступательное движение. В двухтактных двигателях поршень кроме того, как правило, управляет газораспределением.
При всей своей внешней простоте поршень — одна из сложнейших деталей двигателя. Он имеет днище, непосредственно воспринимающее газовые силы (максимальное давление цикла более 25 кгс/см» у двух- и более 45 кгс/см»‘ у четырехтактных двигателей) и нагревающееся до 300— 350 «С, а также юбку, которая служит направляющей при движении. В верхней части поршня имеются проточки под поршневые кольца. А необходимость соединить поршень с шатуном также не упрощает его формы. Положение усугубляется тем, что все современные мотоциклетные поршни изготавливаются из алюминиевых сплавов, а этот материал, как известно, сильно расширяется при нагреве.
Основное требование, предъявляемое к цилиндру,— сохранение цилиндрической формы при работе двигателя — распространяется и на боковую поверхность поршня. Но при этом в холодном состоянии поршень получается совсем не цилиндрическим.
При работе на поршень действуют инерционные силы. В современных быстроходных двигателях они могут достигать нескольких тонн. Вот почему конструкторы постоянно борются за снижение веса. Как следствие — применение на четырехтактных двигателях (у двухтактников размеры поршня диктуются газораспределением) коротких юбок.
Вообще-то, несчесть числа всевозможным
ухищрениям в конструкции поршня: здесь и всевозможные вставки, и накладки, и прорези, и выборки металла в массивных местах (холодильники).
Из всего сказанного видно: необходимы специальные технологии. Хотя в недоразвитых странах «двигателестроители» прекрасно обходятся и без них: делают поршень цилиндрическим. Все проблемы решает увеличенный зазор между поршнем и цилиндром. За простоту же платит покупатель, меняя поршень вскоре после обкатки…
ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА.
У них две задачи. Во-первых — уплотнение зазора между цилиндром и поршнем. Кольца, выполняющие эту функцию, называют компрессионными. Их число колеблется от одного до трех. Во-вторых — удаление избытка масла с поверхности цилиндра. В этом случае кольцо называют маслосъемным. Оно, как правило, одно. В исключительных случаях ставят два маслосъемных кольца.
Поразительно, но факт: донедавна( а может и до сих пор у некоторых) существовало мнение, что чем больше колец, тем лучше. Владельцы мопедов и «Восходов» устанавливают на поршень третье компрессионное кольцо и искренне уверяют, что получили большую мощность. В этой ситуации возможны два варианта: либо эти люди заблуждаются, либо все так и есть, если они установили третье кольцо на весьма изношенный двигатель. В подтверждение приведем результаты эксперимента. На работающем двигателе измерили максимальное давление в камере сгорания. В первом случае поршень работал без колец, во втором — с одним кольцом, в третьем — с двумя и в четвертом — с тремя. Соответственно величины давления были следующими: 10 кгс/см2, 28,8 кгс/см2, 29,7 кгс/см2 и 29,9 кгс/см2. Видите результат? Как вам?
Поршневые кольца изготавливают либо из высококачественных чугунов, либо из стали с покрытием. Для увеличения долговечности в качестве верхнего часто используют кольцо с хромированной рабочей поверхностью. Остальные кольца для ускорения и улучшения приработки нередко покрывают оловом. Лучшие результаты можно получить, если вместо покрытия оловом напылить молибден, но это удовольствие более дорогое.
Так же как и поршень, кольца испытывают на быстроходных двигателях значительные инерционные нагрузки. Поэтому чем меньше высота поршневого кольца, тем большее ускорение поршня оно может выдержать без ущерба для надежности.-О величинах ускорений можно судить хотя бы по тому, что кольцо высотой 3,2 мм выдерживает 12 200 м/с, а при высоте 1,2 мм предел повышается до 21 400 м/с.
Продолжение следует………..