В некоторых случаях на двухтактных двигателях в качестве шатунных подшипников применяют игольчатые. Игольчатые подшипники дают большие потери на трение, чем обычные роликовые. Это вызвано тем, что игольчатые подшипники имеют радиальный зазор, как у обычного подшипника скольжения. При положении роликов в ненагруженной части подшипника скорость вращения их уменьшается до минимальной. При входе ролика в нагруженную часть подшипника скорость его вращения постепенно доходит до максимальной. Разгон ролика от минимальной до максимальной скорости происходит со скольжением, что и вызывает увеличение потерь на трение.
Роликовые и игольчатые подшипники находят наибольшее применение в больших головках шатуна, так как они хорошо выдерживают ударные нагрузки.
Шариковые подшипники в больших головках шатунов не применяются, так как на подшипник вредно действуют резко меняющиеся по величине и направлению усилия, в результате чего шарик сильно деформируется и, следовательно, подшипник быстро выходит из строя.
4. Коленчатый вал
Основное назначение коленчатого вала — преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное, а силы давления газов на поршень в крутящий момент.
Во время работы двигателя на коленчатый вал действуют центробежные силы, а также переменные нагрузки от давления газов и силы инерции. Таким образом, во время работы коленчатый вал подвержен большим нагрузкам постоянного и переменного характера. Переменные, резко меняющиеся нагрузки вызывают изгиб и закручивание коленчатого вала.
Коленчатые валы мотоциклетных двигателей должны отвечать следующим требованиям:
1) Быть прочными, долговечными и достаточно легкими.
2) Изготовляться с большой точностью и из материала, обеспечивающего небольшой износ коренных и шатунных шеек.
3) Снабжаться противовесами для уравновешивания двигателя и загрузки коренных подшипников, чтобы уменьшить действия центробежных сил.
4) Иметь обтекаемую форму для уменьшения потерь на вращение.
Прочность и долговечность коленчатого вала при достаточной легкости достигаются изготовлением его из качественной стали. Форма элементов коленчатого вала и способы их соединения играют здесь большую роль. При легкости коленчатого вала уменьшается общий вес двигателя, а также уменьшается нагрузка на коренные подшипники.
Наличие противовесов на коленчатых валах мотоциклетных двигателей вызвано необходимостью уравновесить центробежные силы вращающихся частей коленчатого вала и силы инерции возвратно-поступательно движущихся частей.
При отсутствии противовеса неуравновешенные силы вращающихся частей, действуя на опоры коленчатого вала, а через них на картер двигателя и на его опоры, вызывают тряску двигателя, расположенного на упругих опорах. Это объясняется тем, что направление действия неуравновешенных центробежных сил постоянно меняется и опоры вала, а через них и опоры двигателя воспринимают нагрузку, переменную по направлению.
Точно так же неуравновешенные силы инерции возвратно-поступательно движущихся частей, действуя в плоскости осей цилиндров, вызывают тряску двигателя. Для уравновешивания этих сил массы противовеса располагают диаметрально противоположно массам шейки, шатунной шейки с шатуном и поршнем. Противовесы уменьшают воздействие центробежных сил и сил инерции на опоры коленчатого вала и таким образом разгружают подшипники.
Все коленчатые валы мотоциклетных двигателей можно разбить на две основные группы: составные и цельные.
Составным называется коленчатый вал, состоящий из отдельных частей, скрепленных между собой. Цельным называется коленчатый вал, выполненный из одного куска металла.
Составные валы делятся в свою очередь на разборные и неразборные. Наиболее распространены неразборные коленчатые валы, состоящие из двух маховиков, соединенных между собой шатунным пальцем. В центре каждого маховика установлены коренные пальцы.
Трудность соблюдения соосности коренных шеек при сборке является основным недостатком большинства составных коленчатых валов. Сборка составных коленчатых валов может быть произведена только при наличии специального приспособления.
Коленчатый вал двигателя мотоцикла М1А (рис. 34) состоит из двух маховиков с противовесами, полого шатунного пальца, двух коренных пальцев и крышек маховиков.
Рис. 34. Коленчатый вал двигателя мотоцикла М1А: 1 — коренной палец; 2 — боковая крышка маховика; 3 — маховик; 4 — шайба; 5 — ролики; б — шатунный палец; 7 — шатун.
Крышки, закрывая боковые углубления в маховиках, увеличивают их обтекаемость.
В маховиках имеются цилиндрические отверстия для шатунного и коренного пальцев.
На коренном и шатунном пальцах выполнены мелкие канавки, которые при запрессовке пальцев в маховик обеспечивают большую прочность посадки. Средняя, утолщенная часть шатунного пальца является беговой дорожкой для роликов шатунного подшипника.
Коленчатый вал двигателя мотоцикла ИЖ-350 (рис. 35) отличается от коленчатого вала двигателя мотоцикла M1А тем, что на его шатунном пальце нет выступающей беговой дорожки для роликов шатунного подшипника и канавок для более прочной посадки в отверстия маховика.
Рис. 35. Коленчатый вал двигателя мотоцикла ИЖ-350.
Более сложные коленчатые валы применяются для двигателей, у которых цилиндры расположены в ряд или один против другого. В качестве примера можно привести устройство коленчатого вала двигателя мотоцикла М-72 (рис. 36).
Рис. 36. Коленчатый вал двигателя мотоцикла М-72.
Этот вал составной, неразборный и состоит из передней щеки с противовесом и передней коренной шейкой; шатунного пальца шатуна левого цилиндра; средней щеки с двумя отверстиями для шатунных пальцев шатунов правого и левого цилиндров; шатунного пальца шатуна правого цилиндра; задней щеки с противовесом и задней коренной шейкой.
В передней коренной шейке имеется шпоночная канавка для крепления шестерни привода распределения. Крепление шестерни осуществляется шайбой, в которую упирается головка крепежного болта, ввертываемого в днище полой коренной шейки. На внешней поверхности шейки имеются три отверстия, в которые ввертываются винты, крепящие на ней маслосборный диск. Маслосборный диск служит для подачи масла в полость шатунного пальца. Шатунный палец представляет собой стальной стакан, своим отверстием направленный в сторону маслосборного диска. Одним концом он запрессован в отверстие передней щеми, а другим концом, имеющим днище, — в отверстие средней щеки. Шатунный палец шатуна правого цилиндра также запрессован в среднюю и заднюю щеки и его торцовое отверстие обращено в сторону заднего маслосборного диска. Задняя коренная шейка имеет конус со шпоночной канавкой для посадки маховика.
Крепление маховика осуществляется болтом, ввертываемым в торец коренного пальца. Головка болта от отвертывания удерживается стопорной шайбой.
5. Маховики и противовесы
В процессе работы двигателя маховик периодически (во время рабочего хода) накапливает живую силу, которая используется для поддержания равномерности хода двигателя, для трогания мотоцикла с места и совершения работы по впуску горючей смеси в цилиндры двигателя, сжатию ее и выпуску отработавших газов. Кроме того, живая сила маховика облегчает преодоление давления сжатия при запуске двигателя.
У мотоциклетных двигателей устройство и способы размещения маховиков на коленчатом валу многообразны. По устройству и размещению маховики в основном могут быть сведены к двум типам:
