Основы устройства мотоцикла (М.П. Калинин) - часть 1

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО МОТОЦИКЛА........................3

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ..............................................6

Четырехтактные двигатели.............................9

Двухтактные двигатели............................11

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ . .........14

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ............23

СМАЗКА И ОХЛАЖДЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ............28

Смазка двухтактного двигателя...............29

Смазка четырехтактного двигателя............. 30

Охлаждение двигателя...................34

СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ.............34

Приготовление горючей смеси...............36

Устройство и работа современных карбюраторов......40

Подача топлива и воздуха. Выпуск отработавших газов ... 44

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ МОТОЦИКЛА..........49

Сведения об электричестве . . .............49

Источники тока.......... ..........50

Система зажигания двигателя.................58

Приборы освещения и сигнал ....................65

НЕИСПРАВНОСТИ МОТОЦИКЛЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ.....70

СИЛОВАЯ ПЕРЕДАЧА....................72

ХОДОВАЯ ЧАСТЬ, МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ, ПРИЦЕПНАЯ КОЛЯСКА...................92

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ МОТОЦИКЛА.....110

ПРИЛОЖЕНИЯ ......................117

Настоящее пособие рассчитано на юношей, проходящих начальную подготовку по специальности водителя мотоцикла на учебных пунктах.

В соответствии с программой в нем рассматриваются: назначение и устройство мотоцикла, принципы действия его механизмов, агрегатов и приборов, а также основы технического обслуживания и эксплуатации мотоцикла.

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО МОТОЦИКЛА

Мотоцикл, приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания, является быстроходным двухколесным транспортным средством. По своему устройству мотоциклы разделяются на одиночные (рис. 1) и с коляской (рис. 2). В зависимости от назначения мотоциклы бывают дорожными, спортивными и специальными.

Выпускаются еще два промежуточных между мотоциклом и велосипедом средства механического

транспорта: мотороллеры и мопеды.

В зависимости от рабочего объема цилиндров двигателя мотоциклы делятся: на сверхлегкие (50 см3), легкие (125—250 см3), средние (350—500 см3) и тяжелые (свыше 500 см3).

Рис. 1. Дорожный мотоцикл «Восход»

Рис. 2. Дорожный мотоцикл с коляской Иж „Юпитер"

Рис. 3. Силовая передача и двигатель мотоцикла:
1-двигатель; 2 — передняя передача; 3 — сцепление и коробка передач; , 4 — задняя передача

Мотоцикл имеет следующие механизмы и системы: двигатель с обслуживающими его системами питания, смазки, охлаждения и зажигания, силовую передачу, ходовую часть, механизмы управления.

Двигатель преобразует тепловую энергию в механическую, которая с помощью ряда механизмов приводит мотоцикл в движение.

Силовая передача (рис. 3) подводит развиваемое на коленчатом валу двигателя усилие к ведущему колесу. К ней относятся: передняя передача, сцепление, коробка передач и задняя передача.

Рис. 4. Схемы силовой передачи:
а — цепная передача;- б — карданная передача

Существуют три типа силовой передачи: цепная, карданная и прямая.

Цепная передача (рис. 4,а) передает вращающее усилие или крутящий момент двигателя цепью на сцепление, а через него коробке передач, откуда на заднее колесо мотоцикла.

При карданной передаче (рис. 4,6) крутящий момент от коленчатого вала передается через сцепление непосредственно коробке передач, откуда с помощью карданного вала и главной передачи к ведущему колесу мотоцикла.

Прямая передача состоит из шестеренчатой передачи (моторной), которая через механизм сцепления и коробку передач передает усилие на вал, являющийся одновременно осью колеса.

Ходовая часть обеспечивает движение мотоцикла и служит остовом для крепления основных его механизмов. Она включает раму, переднюю вилку, колеса с

шинами, седло, багажник, подножки, подставку, грязевые щитки и прицепную коляску.

Механизмы управления предназначены для управления мотоциклом во время движения, а также для работы его агрегатов и приборов. К механизмам управления относятся: рулевое управление, тормоза и органы управления.

Рулевое управление обеспечивает изменение направления движения мотоцикла поворотом переднего колеса и состоит из рулевой колонки, рулевого амортизатора и руля.

Тормоза замедляют движение и останавливают мотоцикл.

Органы управления служат для управления работой агрегатов, механизмов и приборов мотоцикла.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

На мотоциклах (мотороллерах, мопедах) применяется двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива внутри цилиндра, преобразуется в механическую. Топливом для мотоциклетных двигателей служит бензин.

Для преобразования тепловой энергии в механическую в цилиндр двигателя вводят горючую смесь, состоящую из паров мелкораспыленного топлива и воздуха. Она приготавливается в специальном приборе — карбюраторе.

Горючая смесь подается в цилиндр двигателя, где, соединившись с остатками отработавших газов и превратившись в рабочую смесь, сжимается поршнем и воспламеняется электрической искрой с помощью свечи зажигания.

Сгоревшая в верхней части цилиндра рабочая смесь, расширяясь, давит на поршень, заставляя его перемещаться вниз. Это прямолинейное движение поршня посредством поршневого пальца, шатуна и кривошипа преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое используется далее через механизмы силовой передачи для движения мотоцикла.

Для преобразования тепловой энергии в механическую двигатели мотоциклов имеют: кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, системы питания, зажигания, смазки и охлаждения.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Механизм газораспределения обеспечивает в нужный момент наполнение цилиндра рабочей смесью и освобождает его от отработавших газов.

Система питания приготавливает рабочую смесь (смесь топлива с воздухом), необходимую для работы двигателя.

Система зажигания служит для своевременного воспламенения сжатой рабочей смеси в цилиндре двигателя.

^ Система смазки обеспечивает смазку трущихся деталей для уменьшения трения между ними и частично охлаждает их.

Система охлаждения предназначена для отвода тепла от деталей двигателя, нагревающихся при сгорании рабочей смеси.

Для работы двигателя необходимо наполнить цилиндр рабочей смесью, сжать ее, воспламенить в определенный момент и после сгорания очистить цилиндр от остаточных продуктов. Совокупность процессов, периодически повторяющихся в цилиндре, называется рабочим циклом двигателя.

Схема двигателя внутреннего сгорания приведена на рис. 5. В цилиндре находится поршень, связанный через поршневой палец с верхней головкой шатуна. Нижняя головка шатуна соединена с кривошипом коленчатого вала, который, в свою очередь, связан с маховиком. Коленчатый вал установлен в картере.

Крайние положения движущегося в цилиндре поршня называются мертвыми точками.

Положение, при котором поршень максимально удален от оси коленчатого вала, именуется верхней мертвой точкой (в.м.т.).

Нижняя мертвая точка (н.м.т.) — это положение поршня, когда он находится на минимальном расстоянии от оси коленчатого вала.

Расстояние между верхней и нижней мертвыми точками называется ходом поршня или тактом

двигателя. Такт соответствует повороту коленчатого вала на 180°.

Пространство наименьшего объема внутри цилиндра над поршнем, когда он находится в в.м.т., есть камера сгорания.

Объем, освобождаемый в цилиндре при движении поршня от в.м.т. до н.м.т., считается рабочим объемом цилиндра. Сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя в литрах называется рабочим объемом или литражом двигателя. Сумма рабочего объема цилиндра и камеры сгорания составляет полный объем цилиндра.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания есть степень сжатия двигателя, которая показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси в цилиндре при перемещении поршня от н.м.т. к в.м.т.

По принципу работы мотоциклетные двигатели делятся на двухтактные и четырехтактные. Среди последних различают мотоциклы с нижнеклапанными и верхнеклапанными двигателями. Преимущественно применяются одно- и двухцилиндровые двигатели, используются и четырехцилиндровые двигатели.

Двигатель, в котором рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, что соответствует двум оборотам коленчатого вала, называется четырехтактным,

а двигатель, в котором рабочий цикл совершается за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала,— двухтактным.

Рис. 5. Схема двигателя внутреннего сгорания с основными определениями по рабочему циклу:
1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — поршневой палец; 4 — шатун; 5 — нижняя головка шатуна; 6 — коленчатый вал; 7 — маховик; 8 — картер

ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

В четырехтактном двигателе рабочий цикл (рис. 6) состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска отработавших газов. Поршень дважды проходит в.м.т. и н.м.т.

На рис. 6 изображен рабочий цикл двигателя. При впуске горючей смеси поршень движется от в.м.т. к н.м.т. Впускной клапан открыт, выпускной — закрыт. Над поршнем образуется разрежение, а в цилиндр от карбюратора поступает горючая смесь. Когда поршень приходит в н.м.т., впускной клапан закрывается.

Рис. 6. Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Сжатие рабочей смеси происходит при движении поршня от н. м. т. к в.м.т. при закрытых клапанах.

При рабочем ходе клапаны закрыты и электрическая искра воспламеняет сжатую рабочую смесь. Резко расширяющиеся при сгорании рабочей смеси газы толкают поршень к н.м.т.

Выпуск отработавших газов происходит тогда, когда выпускной клапан открыт (поршень, двигаясь от н.м.т. к в.м.т., вытесняет их).

В двигателях мотоциклов периоды открытия клапанов, называемые фазами газораспределения, сочетаются со следующими положениями поршня в цилиндре: впускной клапан открывается до подхода поршня к в.м.т. и закрывается после прихода его в н.м.т.; выпускной клапан открывается до подхода поршня к н.м.т. и закрывается после прохождения поршнем в.м.т. В результате увеличения фаз впуска и выпуска улучшается наполнение цилиндра горючей смесью и очистка его от отработавших газов. Так, на двигателе мотоцикла К-750 впуск горючей смеси происходит почти за полный оборот коленчатого вала.

Рис 7. Расположение цилиндров в двухцилиндровых мотоциклетных двигателях:

Из сказанного ясно, что только один такт расширения, в течение которого тепловая энергия преобразуется в механическую, является рабочим. Остальные такты вспомогательные. На их выполнение расходуется некоторая часть энергии, полученная коленчатым валом во время рабочего хода.

На мотоциклах К-750, М-62, М-63 устанавливаются двухцилиндровые четырехтактные двигатели с горизонтальными противолежащими цилиндрами. Такое расположение цилиндров называется оппозитным (рис. 7, а). Цилиндры могут располагаться и по-иному (рис. 7,б,б,г).

В каждом цилиндре многоцилиндрового двигателя рабочий цикл совершается самостоятельно. Для плавной работы двигателя мотоцикла необходимо, чтобы его рабочие ходы приходились на разные обороты коленчатого вала.

При оппозитном расположении цилиндров у двигателей мотоциклов К-750, М-62 чередование тактов будет следующим (см. таблицу).

ДВУХТАКТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

В отличие от четырехтактных двигателей, где процессы впуска и выпуска производятся специальным механизмом газораспределения, в двухтактных двигателях газораспределение обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом.
Рабочий цикл в двухтактном двигателе (рис. 8) совершается за один оборот коленчатого вала, т. е. за два хода поршня, во время которых осуществляется впуск в картер горючей смеси, предварительное ее сжатие, продувка цилиндра, сжатие рабочей смеси в цилиндре, рабочий ход и выпуск. Картер двигателя изготавливают герметичным. Поршень выполняет работу распределительного органа, перекрывая впускные, продувочные и выпускные окна цилиндра.

Цикл работы двухтактного двигателя осуществляется следующим образом.

Первый такт (впуск, сжатие). Поршень (рис. 8,а) движется от н.м.т. к в.м.т. В этот момент в кривошипной камере образуется разрежение, и рабочая смесь из карбюратора после открытия поршнем впускного окна устремляется в кривошипную камеру. В цилиндре над поршнем происходит сжатие ранее поступившей рабочей смеси. При подходе поршня к в.м.т. смесь поджигается электрической искрой, проскакивающей между электродами свечи зажигания.

Второй такт (рабочий ход, предварительное сжатие, выпуск, продувка). При сгорании смеси давление в цилиндре резко возрастает, достигая 25—30 кг1см2. Поршень под давлением газов движется от в.м.т. к н.м.т.— происходит рабочий ход (рис. 8,6). Через шатун давление передается на коленчатый вал, заставляя его

вращаться. После закрытия поршнем впускного окна рабочая смесь в кривошипной камере сжимается (рис. 8,в).

При дальнейшем движении поршня вниз открывается выпускное окно — начинается очистка цилиндра от продуктов сгорания. Затем, поршень открывает продувочное окно, и сжатая в кривошипной камере рабочая смесь по продувочным каналам поступает в цилиндр (рис. 8,г), одновременно выталкивая из него оставшиеся отработавшие газы. Продувка заканчивается, когда пор-, шень начинает двигаться вверх. Таким образом, из двух ходов поршня один является рабочим.

Если двигатель имеет более одного цилиндра, то в каждом из них рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала. При вертикальнорядном расположении цилиндров, как, например, на мотоцикле Иж «Юпитер» (см. рис. 7,в), на один оборот коленчатого вала приходится два рабочих такта поочередно за каждый ход поршня, т. е. если в левом цилиндре осуществляется рабочий ход, то в правом — продувка и сжатие, и наоборот. Такое чередование обеспечивает плавность хода двигателя.

Рис. 8. Рабочий цикл двухтактного двигателя:

Рис. 9. Типы продувок двухтактных двигателей:

В двухтактных двигателях различают три типа продувок (рис. 9): поперечные, крестообразные и возвратнопетлевые. Поперечная продувка осуществляется через перекрестное и выпускное окна (каналы), расположенные на диаметрально противоположных сторонах цилиндра, крестообразная — по двум и четырем, возвратно-петлевая продувка — по двум, трем и четырем каналам. Все типы продувок кривошипно-камерные.

На отечественных мотоциклах устанавливаются двухтактные двигатели с кривошипно-камерной двухканальной и четырехканальной возвратно-петлевой продувкой.

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

Кривошипно-шатунный механизм состоит из цилиндра, поршня с компрессионными кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала и картера (рис. 10). Под влиянием давления газов в цилиндре при сгорании топлива кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Цилиндр является основной, частью двигателя, внутри которого происходит рабочий процесс. Кроме того, он служит для направления движения поршня.

Конструкции цилиндров различны в зависимости от типа двигателя.

Цилиндры двухтактных двигателей мотоциклов «Ковровец-175», Иж-Ю, Иж-П (рис. 11) имеют каналы с окнами на внутренней поверхности, обеспечивающие газораспределение в двигателе. Цилиндры четырехтактных двигателей мотоциклов К-750 с нижними клапанами имеют приливы в виде клапанных коробок, куда выходят стержни впускного и выпускного клапанов и толкатели (рис. 12).

Впускные и выпускные клапаны выходят в камеру сжатия, где сделаны выточки-седла для опоры головок клапанов, а в теле цилиндра между седлом и клапанной коробкой имеются направляющие клапанов. Цилиндры четырехтактных двигателей мотоциклов М-62, М-63 с верхними клапанами наиболее просты по конструкции и не имеют дополнительных устройств, за исключением выемок для размещения трубок ограждения штанг (рис. 13).

Цилиндры отливаются из чугуна или алюминия и имеют ребра для охлаждения. Сверху цилиндр герметически закрывается головкой. Для уменьшения трения между поршнем и цилиндром внутренняя поверхность цилиндра шлифуется. Своим основанием цилиндр прикрепляется к картеру, а между ними устанавливается бумажная прокладка.

Рис. 10. Кривошипно-шатунный механизм:

Рис. 11. Цилиндр двухтактного двигателя

Цилиндры двигателя мотоциклов К-175, Иж-Ю, Иж-П с ребрами отливаются из алюминиевого сплава,

что обеспечивает охлаждение и уменьшает их вес.

Во внутреннюю часть цилиндров двигателей мотоциклов Иж-Ю, К-175 и др. запрессованы гильзы из легированного чугуна.

Головки цилиндров изготовляются из алюминиевого сплава с ребрами для воздушного охлаждения и отверстием для свечи зажигания.

Головки цилиндров четырехтактных двигателей с верхними клапанами имеют клапанную камеру, впускной и выпускной' каналы, которые выходят в камеру сгорания, где сделаны выточки для опоры головок клапанов.

Между головкой цилиндра и цилиндром обычно ставится для уплотнения медно-асбестовая прокладка, выдерживающая высокие температуры.

Рис. 12. Цилиндр четырехтактного мотоциклетного двигателя с нижними клапанами

Форма камеры сгорания избирается такой, которая обеспечивает быстрое, но плавное, без детонации, сгорание рабочей смеси при наименьших потерях тепла. Наибольшее распространение на двухтактных и четырехтактных двигателях с верхними клапанами (М-62) получила сферическая камера сгорания (рис. 14,а). На четырехтактных двигателях дорожных мотоциклов с нижними клапанами (К-750) применяется Г-образная камера сгорания (рис. 14,6).

Поршень служит для восприятия давления газов во время рабочего хода и передачи его через палец и шатун коленчатому валу. Поршень отливают из алюминиевого сплава. Поскольку от нагревания поршень расширяется, его устанавливают с зазором, чтобы избежать закаливания. Этот зазор во время работы двигателя заполняется „ тонкой пленкой масла, которая уменьшает трение и обеспечивает охлаждение трущихся поверхностей.

Рис. 13. Цилиндр четырехтактного мотоциклетного двигателя с верхними клапанами:

Рис. 14. Камеры сгорания

содержание .. 1 2 ..

//////////////////////////