Назначение, принцип работы и устройство механизмов газораспределения двигателей мотоциклов М-72, М-35, М-75 и М-76: клапанный механизм, крышки головок цилиндров и кожухи штанг

Мотоцикл М-72. Автор фото Спасимир (Spasimir Pilev), CC BY-SA 4.0, через Викисклад.

Назначение механизма газораспределения двигателя мотоциклов М-72, М-75, М-76, М-35

Механизм газораспределения служит для управления впуском горючей смеси в цилиндры двигателя и выпуском отработавших газов в атмосферу.

В двухтактных двигателях эти функции выполняет поршень, который в нужный момент открывает выпускной или продувочный канал.

Четырехтактные двигатели советских мотоциклов изготавливались с газораспределением двух типов: с нижними (боковыми) клапанами и с верхними (подвесными) клапанами. В первом случае клапаны размещаются в цилиндре, а во втором — в головке цилиндра.

Двигатель мотоцикла М-72 имеет нижнеклапанный механизм газораспределения. У двигателей мотоциклов М-35, М-75, М-76 газораспределительный механизм верхнеклапанный.

Устройство нижнеклапанного механизма газораспределения двигателя мотоцикла М-72

В устройство нижнеклапанного механизма газораспределения двигателя мотоцикла М-72 (рис. 1) входят следующие детали: распределительный (кулачковый) вал 12 с подшипниками и фланцем, толкатели 10 с регулировочными болтами 8 и контргайками 9 направляющих толкателя 11, клапаны 1 с пружинами 2, опорные тарелки 4 и сухари 3 и шестерни распределения.

Рис. 1. Устройство нижнеклапанного механизма газораспределения двигателя мотоцикла М-72: 1 — клапан; 2 — пружина клапана; 3 — сухарь; 4 — тарелка клапана; 5 — прокладка; 6 — винт; 7 — крышка клапанной коробки; 8 — регулировочный болт; 9 — контргайка; 10 — толкатель; 11 — направляющая толкателя; 12 — распределительный вал.

Распределительный вал двигателя мотоцикла М-72 приводится во вращение от коленчатого вала посредством шестерен и вращается в подшипниках. В момент, когда кулачок распределительного вала набегает на толкатель, последний поднимается и своим регулировочным болтом поднимает клапан, сжимая при этом клапанную пружину. Когда кулачок прекращает давление на толкатель, клапанная пружина опускает клапан вниз.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя мотоцикла М-72 совершается в течение двух оборотов коленчатого вала. За это время впускной и выпускной клапаны должны открываться и закрываться по одному разу. Поэтому двум оборотам коленчатого вала двигателя мотоцикла М-72 должен соответствовать один оборот распределительного вала. Иначе говоря, распределительный вал двигателя мотоцикла М-72 вращается в два раза медленнее коленчатого вала.

Устройство верхнеклапанного газораспределительного механизма двигателей мотоциклов М-76, М-35 и М-75

На рис. 2 изображен верхнеклапанный газораспределительный механизм двигателя мотоцикла М-76. Здесь толкатель 2, поднимаясь вследствие давления набежавшего кулачка 1, толкает штангу 10 толкателя, которая противоположным концом упирается в коромысло 14. Последнее, вращаясь на неподвижной оси 13, передает давление через регулировочный винт 16 на клапан 23, который, сжимая клапанные пружины 19 и 20, опускается вниз. Возвращение клапана в свое седло 24 производится под действием пружин.

Рис. 2. Устройство верхнеклапанного газораспределительного механизма двигателя мотоцикла М-76: 1 — кулачок распределительного вала; 2 — толкатель; 3 — направляющая толкателя; 4 — наконечник толкателя; 5 — прокладка крышки коробки толкателей двигателя мотоцикла; 6 — крышка коробки толкателей; 7 — кольцо сальника; 8 — гайка сальника трубки штанги толкателя; 9 — трубка штанги толкателя; 10 — штанга толкателя; 11 — наконечник штанги толкателя; 12 — наконечник коромысла клапана двигателя мотоцикла М-76; 13 — ось коромысла клапана; 14 — коромысло клапана; 15 — контргайка регулировочного винта коромысла; 16 — винт коромысла регулировочный; 17 — наконечник клапана; 18 — тарелка клапана; 19 — клапанная пружина малая; 20 — клапанная пружина большая; 21 — головка цилиндра двигателя мотоцикла М-76; 22 — футорка выпускной трубы; 23 — клапан; 24 — седло клапана; 25 — направляющая клапана; 26 — шайба тарелки клапанных пружин; 27 — тарелка клапанных пружин; 28 — стопорное кольцо направляющих клапана; 29 — сухарь клапанных пружин.

Для спортивных целей предпочтительнее верхнеклапанные двигатели мотоциклов, так как в них обеспечено лучшее наполнение цилиндров горючей смесью, а форма камеры сгорания позволяет более успешно повышать степень сжатия, увеличивая этим мощность двигателя. Однако недостатком верхнеклапанных двигателей мотоциклов является увеличенное количество движущихся деталей механизма газораспределения, а следовательно, и увеличенный их вес. Это, в свою очередь, повышает инерционные силы, действующие на пружины и клапаны, что вызывает необходимость их усиления.

Назначение, устройство и принцип работы клапанного механизма мотоциклов М-72, М-75, М-76, М-35

Клапаны (рис. 3) двигателя мотоцикла предназначены для закрытия и открытия выпускных и впускных отверстий. В устройство клапана входят стержень 1 и головка 2. На головке клапана есть фаска 3, выполненная под углом 45 градусов, с помощью которой клапан устанавливается в седло. У клапана двигателя мотоцикла полируют трущиеся боковую и торцовую поверхности стержня. Пятку 5 клапана закаливают. У стержня клапана на конце имеется кольцевая выточка 4, куда устанавливают сухарики, которые крепят тарелку клапанной пружины. Из-за большой температуры, при которой работают клапаны, приходится выполнять их из сильхромовой жароупорной стали. Выпускной и впускной клапаны двигателя мотоцикла как по материалу, так и по геометрическим размерам взаимозаменяемы.

Рис. 3. Устройство клапана двигателя мотоцикла М-76: 1 — стержень клапана; 2 — головка клапана; 3 — конусная фаска головки; 4 — выточка для сухариков; 5 — пятка клапана.

Наряду с цельноштампованными клапанами на мотоцикле М-72 применяются сварные клапаны, у которых головка изготовляется из сильхромовой, а стержень — из хромистой стали.

В верхнеклапанных двигателях мотоциклов М-35, М-75 и М-76 клапан скользит в специальной направляющей втулке, которая запрессована в алюминиевую головку цилиндра. Эта втулка имеет буртик, упирающийся в плоскость головки цилиндра и препятствующий продольному перемещению ее (мотоцикл М-35). В двигателях мотоциклов М-75 и М-76 вместо буртика для этой цели вставлено в кольцевой паз втулки стопорное кольцо. Втулки изготовлены из бронзы. В головку цилиндра запрессованы седла, в которые головки клапанов садятся своей конической фаской. Седла, изготовлены из бронзы. В двигателе мотоцикла М-35 седло впускного клапана сделано из жароупорной стали.

Клапанные пружины служат для плотного прижатия клапана к седлу. Они изготовляются из специальной стали.

В верхнеклапанных двигателях мотоциклов (рис. 4) на каждый клапан устанавливаются по две пружины 1 и 2 — одна внутри другой. Это позволяет несколько уменьшить высоту головки цилиндра в сборе с газораспределительным механизмом, а также предохраняет цилиндр двигателя мотоцикла от попадания в него клапана, что может произойти при поломке пружины.

Рис. 4. Детали верхнеклапанного механизма газораспределения двигателя мотоцикла М-76: 1 — внешняя клапанная пружина; 2 — внутренняя клапанная пружина; 3 — стальная шайба; 4 — нижняя тарелка; 5 — клапан; 6 — сухарики; 7 — верхняя тарелка; 8 — штанга; 9 — наконечники штанги.

Тарелки клапанных пружин являются упорами, между которыми сжимается пружина. Они изготовляются из стали. В двигателе мотоцикла М-72 (рис. 5) верхняя тарелка 10 имеет цилиндрическое отверстие, которым она устанавливается на прилив в цилиндре, плотно упираясь своей торцовой поверхностью в цилиндр. Нижняя тарелка 9 имеет коническое отверстие. В него вставляется два стальных сухаря 6, посредством которых клапанная пружина 8 удерживается между тарелками.

Для установки сухарей на стержне клапана двигателя мотоцикла необходимо предварительно сжать клапанную пружину. Сухари имеют наружную коническую поверхность, которой они входят в соответствующее конусное отверстие нижней тарелки. Два сухаря, собранные вместе, охватывают кольцевую выточку, сделанную на конце стержня клапана двигателя мотоцикла. Будучи сжаты нажимающей на них нижней клапанной тарелкой, сухари закрепляются на стержне клапана двигателя мотоцикла, удерживая нижнюю тарелку и пружину. В верхнеклапанных двигателях (рис. 4) крепление клапанной пружины выполнено аналогично. Нижняя тарелка 4 своим цилиндрическим отверстием устанавливается на втулку клапана, а торцовой поверхностью плотно упирается в головку цилиндра. В двигателях мотоциклов М-75 и М-76 между нижней тарелкой и головкой цилиндра установлена стальная шайба 3.

Рис. 5. Детали нижнеклапанного механизма газораспределения двигателя мотоцикла М-72: 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — направляющая толкателя; 4 — контргайка регулировочного болта; 5 — регулировочный болт; 6 — сухари клапанной пружины; 7 — клапан; 8 — пружина клапана; 3 — тарелка клапана нижняя; 10 — тарелка клапана верхняя.

Верхняя тарелка 7 имеет два кольцевых упора: для наружной 1 и внутренней 2 пружин и коническое отверстие для сухарей 6.

Толкатель служит для передачи усилия от кулачка распределительного вала на клапан. В двигателе мотоцикла М-72 (рис. 5) толкатель 2 состоит из цилиндрического стержня и головки, имеющей прямоугольное с закругленными углами сечение. Для облегчения толкателя двигателя мотоцикла его стержень делают пустотелым. Внутреннее отверстие имеет резьбу, в которую завёртывается регулировочный болт 5, фиксируемый контргайкой 4. Торец головки плоский. Толкатель, устанавливаемый в двигателе мотоцикла, изготовляется из специального чугуна, и торцовая поверхность головки отбеливается для меньшего износа от трения о кулачок. Оси толкателя 10 и клапана 1 (см. рис. 1) не совпадают, вследствие чего при подъеме клапан проворачивается. Это дает более равномерный износ пятки клапана. Толкатель скользит в направляющей дюралевой втулке 3 (рис. 5), которая имеет паз для головки толкателя и упорный буртик. Направляющая толкателя устанавливается в картере двигателя мотоцикла.

На двигателях мотоциклов М-75 и М-76 вместо регулировочного болта в толкатель запрессовывается стальной наконечник с цементированной и полированной полусферой. Этим наконечником толкатель упирается в стальной наконечник 9 штанги 8 (рис. 4), имеющий цементированную сферическую выемку. Для того, чтобы штанга толкателя двигателя мотоцикла хорошо сопротивлялась продольному изгибу и в то же время была бы легкой, она изготовлена из стальной бесшовной трубки. Верхним концом штанга упирается в сферический наконечник, запрессованный в коромысло.

Толкатель клапана двигателя мотоцикла М-35 (рис. 6) — составной и собирается из трех стальных деталей: трубки 2, основания 1 и головки 3. Основание имеет плоскую торцовую поверхность, а в головке сделана сферическая выемка, в которую упирается наконечник штанги толкателя. Направляющая толкателя выполнена в виде дюралевой втулки с опорным буртиком, который фиксирует ее положение в картере. Штанга толкателя двигателя мотоцикла представляет собой стальную бесшовную трубку, на оба конца которой напрессованы стальные наконечники. Нижним наконечником штанга упирается в выемку головки толкателя, а верхним — в коромысло клапана.

Рис. 6. Устройство толкателя двигателя мотоцикла М-35: 1 — основание толкателя; 2 — трубка толкателя; 3 — головка толкателя.

Таким образом, в двигателях мотоциклов М-75 и М-76 на штангу напрессован наконечник с вогнутой сферой, а выпуклые наконечники запрессованы в толкатель и коромысло, а в двигателе мотоцикла М-35, наоборот, на штанге напрессованы наконечники с выпуклой сферой, а толкатель и коромысло имеют сферическое углубление.

Коромысла воспринимают усилие от толкающей штанги и передают его на клапаны. Они устанавливаются на оси на головке цилиндра. Коромысло в двигателях мотоциклов М-75 и М-76 (рис. 7) представляет собой стальной двуплечий рычаг, установленный на ось. На концах обоих плеч коромысла также имеются отверстия, в одном из которых нарезана резьба. В это отверстие ввернут регулировочный винт 6 с контргайкой, который передает усилие на клапан двигателя мотоцикла. Для увеличения износоустойчивости рабочая поверхность винта зацементирована и отполирована.

Во второе отверстие запрессован сферический наконечник 4, воспринимающий давление от штанги толкателя двигателя мотоцикла. В ступице коромысла имеются два смазочных отверстия. На оси коромысло вращается в игольчатых подшипниках, между которыми установлена распорная втулка, препятствующая продольному перемещению коромысла. Ось коромысла изготовляется из стали, цементируется и полируется. На обоих концах она имеет пазы, которыми крепится в двух дюралюминиевых кронштейнах 3 (рис. 8) посредством болтов 2. Эти же болты одновременно крепят кронштейны к головке цилиндра двигателя мотоцикла, так как они ввернуты в верхнюю часть болтов 5, крепящих головку. Между кронштейнами и головкой устанавливаются шайбы 5 (см. рис. 7) из теплостойкой резины. Головки обоих болтов 2 (рис. 8) совместно зашплинтованы проволокой. Для фиксирования коромысел от перемещения вдоль оси между кронштейнами и торцами коромысел установлены пружинные шайбы 7.

Рис. 7. Устройство коромысла двигателя мотоцикла М-76 в сборе с кронштейнами: 1 — коромысло; 2 — кронштейны; 3 — отверстия для болтов крепления кронштейнов; 4 — сферический наконечник; 5 — резиновая шайба; 6 — регулировочный винт.

Рис. 8. Устройство коромысла двигателя мотоцикла М-76 в сборе с деталями его крепления: 1 — коромысло; 2 — болт крепления оси коромысла; 3 — кронштейн оси коромысла; 4 — шайба; 5 — болт крепления головки цилиндра; 6 — опорные муфты болтов крепления головки цилиндра; 7 — пружинная шайба.

Назначение и устройство крышек головок цилиндров и кожухов штанг двигателей мотоциклов М-72, М-75, М-76, М-35

Детали газораспределения двигателей мотоциклов М-72, М-35, М-75 и М-76 непрерывно движутся с большой скоростью и поэтому их необходимо смазывать. Для того чтобы в масло не попадала пыль и грязь, механизм газораспределения двигателя мотоцикла плотно закрывается легкими крышками (рис. 9) из алюминиевого сплава.

Между крышками и головкой цилиндра устанавливаются уплотнительные пробковые прокладки. Для лучшего отвода тепла на крышках сделаны ребра 1. В двигателях мотоциклов М-75 и М-76 механизм каждого клапана закрыт отдельной крышкой. В двигателе мотоцикла М-35 каждая головка цилиндра имеет по одной крышке, которая одновременно закрывает механизм впускного и выпускного клапанов. Штанги также предохранены от попадания пыли и грязи посредством дюралюминиевых трубок (у мотоциклов М-75, М-76) и стальных трубок (у мотоцикла М-35). В двигателе мотоцикла М-35 длинная трубка вставлена в головку цилиндра, а короткая — в крышку коробки толкателей. Обе трубки соединены посредством муфты. В двигателях мотоциклов М-75 и М-76 трубки вставлены в крышки коробки толкателей и уплотнены сальником, зажатым в крышке специальной гайкой.

Рис. 9. Устройство крышки головки цилиндра двигателя мотоцикла М-76: 1 — ребра; 2 — отверстия для крепления.