Мотоциклы

Иногда стопорные кольца имеют прямоугольное сечение. В этом случае соприкосновение торца пальца с замком происходит по всей плоскости торца, вследствие чего уменьшается трение кольца о стенки канавки, а следовательно, уменьшается и износ канавки.

В некоторых двухтактных двигателях для фиксации поршневого пальца от осевого перемещения применяются заглушки (рис. 28, а).

Рис. 28. Поршневой палец с заглушками: а — поршневой палец с двумя заглушками; 6 — поршневой палец с одной заглушкой; 1 — поршневой палец; 2 — заглушка.

Заглушки выполняются из мягкого металла — меди или алюминия. Это делается для того, чтобы как можно меньше изнашивались стенки цилиндра, на которые опираются заглушки, так как истирание цилиндра заглушками нарушит его цилиндрическую поверхность, что приведет к большему прорыву газов в картер.

На рис. 28, б показана установка заглушки в поршневом пальце двигателя мотоцикла Л-300. Заглушки вставлены в палец и закреплены в нем шпилькой. Грибок заглушки выступает за поверхность пальца и опирается на плоскость бобышки. Таким образом, перемещение пальца в одну сторону ограничивается упором грибка заглушки в стенку цилиндра, а в другую — упором выступающей части грибка заглушки в поверхность бобышки. Радиус грибка бобышки несколько меньше, чем радиус стенки цилиндра. Это обеспечивает наличие клиновидного зазора между заглушкой и стенкой цилиндра, что облегчает создание масляной пленки между ними.

Заглушки увеличивают жесткость пальца, но вместе с тем они увеличивают его общий вес, что для быстроходных мотоциклетных двигателей нежелательно.

Поршневые кольца, устанавливаемые в кольцевых канавках поршня, выполняются из чугуна и служат для создания уплотнения между поршнем и цилиндром и для сбора избыточного масла с зеркала цилиндра. Поэтому поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные.

Компрессионные кольца (рис. 29) устанавливаются в верхних канавках поршня и имеют обычно прямоугольное сечение.

Рис. 29. Поршневые кольца: а — с косым замком; б — с прямым замком; в — со ступенчатым замком.

Уплотнение зазора между поршнем и цилиндром осуществляется за счет собственной упругости кольца, которое прижимается к цилиндру с усилием 0,5–1 кг/см2. Кроме того, уплотнению способствуют газы, проникающие через зазор к тыльной части кольца и прижимающие его к зеркалу цилиндра с усилием до 30 кг/см2. Компрессионные кольца размещены в канавках с зазором от 0,05 до 0,1 мм. Зазор между тыльной частью кольца и днищем кольцевой канавки в рабочем состоянии достигает 0,4–0,6 мм, в результате чего поршень не опирается на тыльную поверхность кольца.

На рис. 30 представлены различные формы маслосъемных колец.

Рис. 30. Маслосъемные кольца: а — со сквозными шлицами; б — со сквозными шлицами и канавкой; в — с отверстиями и канавкой.

Во всех случаях на поверхности маслосъемных колец имеются отверстия, выполненные иногда в виде сквозных шлицев (рис. 30, а). Кроме сквозных шлицев, на поверхности кольца иногда делается кольцевая канавка (рис. 30, 6), при наличии которой увеличивается возможность отвода масла к шлицам и через них в кольцевую канавку. На маслосъемных кольцах некоторых типов имеется канавка, в которой вместо сквозных шлицев выполнены сквозные отверстия (рис. 30, в). Масло, снимаемое маслосъемными кольцами, проходит через эти отверстия (шлицы) в кольцевую канавку, откуда отводится через дренажные отверстия внутрь поршня. На некоторых поршнях под канавкой маслосъемного кольца делается выточка с отверстиями, через которые масло, снимаемое кольцом с зеркала цилиндра, также отводится внутрь поршня.

В процессе работы двигателя кольца подвергаются воздействию газов, имеющих высокую температуру. Наружная поверхность кольца постоянно скользит по поверхности зеркала цилиндра, многократно изменяя свою скорость от 0 до 15–20 м/сек.

Поршневые кольца должны отвечать следующим требованиям: плотно прилегать к цилиндру, оказывать на стенки цилиндра равномерное удельное давление по всей окружности, быть долговечными и почти не изменять свою упругость в процессе работы.

Все эти требования должны быть соблюдены в процессе производства, но сохранение упругости и долговечность кольца во многом зависят также от режима работы двигателя; перегрев двигателя, применение несоответствующей смазки, конденсация горючего на стенках цилиндра сильно уменьшают срок службы колец.

Наиболее часто встречающимся дефектом колец является их коксование, когда масло поступает в зазоры между перегретым кольцом и канавкой поршня и там коксуется. Коксованию в большей степени подвержены верхние кольца, температура которых доходит до 300–350 °C.

Для надевания на поршень в кольце сделан поперечный разрез, который называется замком кольца. Форма замка бывает различной, но в основном для мотоциклетных двигателей применяются замки трех типов: косые, прямые и ступенчатые (рис. 29).

Косым замком называется такой, при котором кольцо имеет разрез под углом 45°. Кольца с прямым замком имеют разрез по образующей.

Для двухтактных мотоциклетных двигателей, например для двигателя мотоцикла К1Б, часто применяются кольца со ступенчатым замком, причем ступень у них служит для упора в штифт, предохраняющий кольцо от проворачивания. Двигатели мотоциклов ИЖ-350 и М1А опираются на штифт боковыми гранями углублений, выполненных на внутренних стенках колец у стыка. Зазор в замке должен быть выполнен таким, чтобы при любой высокой температуре в замке всегда имелся некоторый минимальный зазор. Если у кольца в процессе работы двигателя за счет теплового расширения выберется весь зазор, то кольцо настолько плотно прижмется к зеркалу цилиндра, что движение его будет затруднено.

На практике величина зазора холодного кольца устанавливается обычно в зависимости от диаметра цилиндра и достигает 0,0006-0,0015 диаметра цилиндра.

Для уменьшения утечки газов через замки последние располагают таким образом, чтобы удлинить путь газов, т. е. замки соседних колец располагают один от другого под углом 120° (для трех колец) или 180° (для двух колец).

Износ поршневых колец приводит к увеличению расхода масла. Это вызывается увеличением количества масла, перетекающего через неплотность между кольцами и стенкой цилиндра, а также насосным действием колец, которое сказывается все в большей степени по мере их износа.

Рассмотрим насосное действие поршневых колец. При движении поршня вниз кольца за счет трения о зеркало цилиндра прижимаются к верхней стенке кольцевой канавки. Масло, собираемое кольцами, поступает в зазор между нижней частью кольца и стенкой канавки и заполняет зазор между днищем канавки и тыльной стороной кольца.

При движении поршня вверх кольцо прижимается к нижней стенке кольцевой канавки. Часть млела из нижнего зазора выталкивается в тыльный зазор и оттуда в верхний зазор. При новом движении поршня вниз масло из верхнего зазора перетекает в зазор между поршнем и цилиндром и т. д. Таким образом, масло постепенно перекачивается в рабочую полость цилиндра.

Насосное действие, особенно заметное у изношенных колец, характеризуется наличием большого количества белого дыма при выхлопе.

На мотоциклетных двигателях поршневых колец обычно три: два компрессионных и одно маслосъемное. На быстроходных двигателях иногда число колец уменьшают до двух: одного компрессионного и другого маслосъемного. Уменьшение числа колец снижает потери на трение, так как у быстроходных двигателей сжатие и рабочий ход продолжаются недолго и утечка газов через неплотности в кольцах поэтому незначительна.