Цилиндропоршневая группа подвесного мотора «Вихрь»

Цилиндропоршневая группа двигателя подвесного мотора работает в условиях больших тепловых и механических нагрузок. Конструктивные особенности любого двухтактного двигателя, в котором управление выпуском и продувкой производится непосредственно поршнем, перекрывающим прорезанные в зеркале цилиндра окна, таковы, что из-за значительного уменьшения контактных площадей удельные нагрузки на детали рассматриваемой группы особенно велики. Именно поэтому к используемым материалам и технологии изготовления деталей этой группы предъявляются повышенные требования.


Для того чтобы грамотно эксплуатировать свой «Вихрь» и правильно выполнять профилактический и капитальный ремонты двигателя, необходимо представлять конструктивные отличия в деталях цилиндропоршневой группы «Вихря», «Вихря-М» и «Вихря-30» (с учетом времени выпуска) и при замене деталей обеспечивать предусмотренное чертежами сочетание их сопрягающихся размеров.

Основное отличие двигателей моторов семейства «Вихрь» в конструкции цилиндров.

В двигателе «Вихря», имеющем дефлекторную продувку, цилиндры раздельные и каждый из них целиком отлит из чугуна. Полости продувочных и выпускных каналов и водяной рубашки образованы при литье без дополнительной механической обработки (рис. 1). По диаметру зеркала цилиндры разбиваются на три размерные группы (табл. 1). Номер группы наносится ударным клеймом на фланце выпускных окон. Такая разбивка на группы в пределах чертежного размера (67^+0,03) необходима для правильного подбора зазора между цилиндром и поршнем.

В двигателях «Вихря-М» и «-30» оба цилиндра представляют единый блок, отлитый (из алюминиевого сплава) с продувочными и выпускными каналами и водяной рубашкой. Заготовки вставляемых в блок гильз цилиндров (рис. 2 и 3) вытачиваются из чугунных отливок (чугун марки СЧ21-0). В них фрезеруются продувочные и выпускные окна, после чего гильзы запрессовываются в расточенный блок и производится окончательная обработка зеркала каждого цилиндра.

Цилиндры «Вихря-М» разбиваются по тем же размерным группам, что и у «Вихря» (см. табл. 1). Так как рабочий объем двигателя «Вихря-30» увеличен за счет увеличения диаметра цилиндра, разбивка на группы выполнена в пределах чертежного диаметра 72^+0,03 мм (табл. 2). Номера групп наносятся ударным клеймом напротив каждого цилиндра на выпускном фланце или на приливах блока со стороны выпускных окон. Цилиндры одного блока могут иметь различные номера группы: это означает, что диаметры их различны (в пределах чертежного допуска) и подбирать поршни надо отдельно для каждого цилиндра.


Цилиндры двигателя «Вихря» крепятся к картеру за фланец шестью короткими шпильками М8; при этом шпильками, расположенными на средней части картера, крепятся одновременно оба цилиндра при помощи стальных накладок.

Блоки цилиндров «Вихря-М» крепятся также шестью шпильками М8, но длинными — проходящими через весь блок и стягивающими его с картером вместе с крышкой.

Блок цилиндров «Вихря-30» крепится к картеру шестью короткими шпильками М8.

Координаты расположения шпилек на всех моделях мотора не совпадают из-за различия в диаметрах цилиндров.

Блок головок также отливается из алюминиевого сплава; в нем выполнены две камеры сгорания со свечными отверстиями и каналы для прохода охлаждающей воды.

Блоки головок двигателей разных моделей невзаимозаменяемы. У «Вихря» он образует две камеры сгорания совместно с дефлектором поршня и поэтому имеет ответное углубление для него (рис. 4). Блоки головок «Вихря-М» и «-30» одинаковы по конструкции, но различны по присоединительным размерам из-за отличия в диаметрах цилиндров (рис. 5).

Блок головок «Вихря» выпускался в двух модификациях — неразъемным (2.111-000) и имеющим съемную крышку водяной рубашки (2.111-700). Разъемный блок головок состоит из корпуса 2.111-004 и крышки 2.111-005, которая крепится к корпусу шестью винтами 3181А6-1 с прокладкой 2.111-006. Неразъемный блок головок крепится к цилиндрам 12 болтами 3017А8-36-18 (М8, длина 36 при длине нарезки 18 мм), разъемный — 12 болтами 3001А8-52-18 (М8, длина — 52, длина нарезки — 18).

Блок головок «Вихря-М» крепится шестью шпильками, идущими от картера, и дополнительно шестью короткими шпильками М8, ввернутыми в верхнюю часть блока цилиндров.

Блок головок «Вихря-30» закрепляется 10 шпильками М8, ввернутыми в верхнюю часть блока цилиндров. Все крепежные детали выполнены из стали 30ХГСА.

Поршни двигателей всех моделей «Вихря» отливаются из специального алюминиевого сплава и состоят из головки, воспринимающей давление продуктов сгорания, и юбки, направляющей движение поршня в цилиндре.

Юбка поршня имеет окна для прохода продувочной смеси и отверстия для поршневого пальца, подкрепленные изнутри поршня утолщениями-бобышками. В верхней части юбки делаются две канавки для двух уплотняющих поршневых колец. В каждой канавке установлен стальной стопор для фиксации в ней кольца от продольного перемещения. Место для стопоров выбрано с таким расчетом, чтобы, во-первых, замки обоих колец не располагались на одной прямой (чтобы уменьшить прорыв газов из камеры сгорания) и, во-вторых, чтобы замки не совпадали с окнами гильзы во избежание западания концов колец в окна и их поломки.

Поршни «Вихря» (рис. 6) и «-М» (рис. 7) вследствие различия продувки, несмотря на одинаковые диаметры, невзаимозаменяемы. Поршни «Вихря-М» и «-30» одинаковы по конструкции, но различны по диаметру.

Наружная цилиндрическая поверхность юбки поршня имеет сложную образующую и обрабатывается по копиру с контролем по диаметрам Д₁, Д₂, и Д₃ (рис. 8), замеряемым на различной высоте от края юбки.

Поршни всех моделей изготавливаются с разбивкой по диаметру на три группы; номер группы наносится ударным клеймом на головке поршня. Поршни всех групп изготавливаются в пределах чертежного размера (допуска) и комплектуются с соответствующими по номеру гильзами цилиндров. Определение группы производится по диаметру Д₂, наиболее важному и удобному для замера.

Поршни «Вихря» до 1967 г. выпускались более полными (табл. 3) и с шириной канавки для поршневого кольца, равной 2,16^+0,02 мм. В 1967 г. был увеличен зазор между поршнем и цилиндром в зоне огневого пояса за счет уменьшения диаметров Д₁ и Д₂. Со второй половины 1968 г. ширина канавки была увеличена до 2,26^+0,02 мм. Окончательно принятая разбивка поршней 2.144-000 на группы приведена в табл. 4.


Первоначально поршни «Вихря-М» (4.144-000) разбивались на группы по диаметру аналогично поршням «Вихря» (см. табл. 4). Затем, с октября 1971 г., координата замера Д2 была изменена с 50 на 49 мм и величины диаметров стали другими (табл. 5). Обе эти модификации поршней (их номер одинаков) выпускались с канавкой для поршневого кольца, имеющего ширину 2,0 м, т. е. канавки имели ту же ширину, что и канавки поршня «Вихря» (2,2б^+0,02). С декабря 1971 г. на «Вихре-М» стали применяться поршневые кольца большей ширины (2,5 мм) и одновременно был уменьшен торцевой зазор между кольцом и стенкой поршневой канавки до 0,1^+0,005_-0,001; поршни с разбивкой на группы согласно табл. 5 стали выпускаться с канавкой шириной 2,6^+0,02 и им был присвоен № 4.144-000/1.


Все поршни для «Вихря-М» взаимозаменяемы только в комплекте с кольцами. При ремонте рекомендуется отдавать предпочтение поршням последнего выпуска с уширенными кольцами.

Поршни двигателя «Вихря-30» (3.144-000) по конструкции аналогичны поршням «Вихря-М», но имеют увеличенный диаметр и ширину канавки под поршневое кольцо (2,66^+0,02 мм). Разбивка поршней на группы приведена в табл. 6; отметим, что диаметр Д₁, как и у «Вихря-М», замеряется на высоте 49 мм от низа юбки.


Поршни «Вихрей» всех моделей подразделяются на три группы также и по диаметру Д отверстия под поршневой палец (табл. 7); цветовой индекс группы наносится изнутри на бобышки поршня.


Поршневой палец предназначен для шарнирного соединения поршня с шатуном и передачи усилия от поршня к коленчатому валу. Палец представляет собой короткую стальную трубку (рис. 9), проходящую через верхнюю головку шатуна и установленную концами в бобышки поршня.

При работе двигателя на поршневой палец действуют силы, стремящиеся его изогнуть; поверхность пальца подвергается истиранию о верхнюю головку шатуна и бобышки поршня. Поэтому изготовленный из мягкой стали палец для получения необходимой прочности н износоустойчивости подвергают поверхностной цементации и закалке на глубину 0,5—0,8 мм.


Палец, применяемый в двигателях «Вихрей», относится к так называемому плавающему типу — вращается не только в верхней головке шатуна, но и в бобышках поршня. Благодаря этому площадь рабочей поверхности пальца увеличивается почти в три раза, что уменьшает износ и возможность заедания пальца. Отверстия для смазки пальца делаются и на верхней головке шатуна и в бобышках поршня.

В осевом направлении плавающий палец зафиксирован двумя пружинными стопорными кольцами, устанавливаемыми по его концам в специальные проточки бобышек поршня. При контрольных осмотрах поршней нужно следить за достаточной упругостью этих колец. Если не обращать на это внимание, неисправность пустяковой детали может привести в негодность блок цилиндров: палец при работе двигателя опустится до зеркала цилиндра и прорежет на нем глубокие (иногда до 2—3 мм) неустранимые борозды.

При подборе поршневого пальца выбирается деталь с цветовым индексом, соответствующим индексу на бобышке поршня. Цветовой индекс наносится на торец пальца.

Поршневые пальцы для «Вихря» и «Вихря-М» одинаковы по геометрии и изготавливаются с разбивкой по диаметру на три размерные группы. В первых партиях моторов «Вихрь» длина пальца равнялась 60^-0,3 мм, а диаметр 1б^±0,012 мм, причем в пределах допуска по диаметру пальцы разбивались на пять размерных групп (табл. 8).

С начала 1967 г. допуск на диаметр пальца уменьшили до 16^±0,007 и пальцы двух крайних групп (голубой и желтый индексы; выпускать перестали; одновременно длина пальца была уменьшена до 59^-0,4 мм. Такая разбивка по диаметрам сохраняется на «Вихре» и сейчас (табл. 9). В той же таблице приведена разбивка на группы и пальцев «Вихря-М» и «-30».

Как видно из таблицы, диаметры поршневых пальцев «Вихря» и «Вихря-М» различны — пальцы «Вихря» полнее на 0,008 мм. Разбивка пальцев на группы для «Вихря-М» и «-30» одинакова, но длина пальцев «Вихря-30» больше и равна 63,5^-0,3 мм.

Поршневые кольца, устанавливаемые в канавки на юбке поршня любого двухтактного двигателя, несут двойную функцию — уплотняют поршень в цилиндре, предотвращая прорыв газов из рабочей камеры над поршнем в картер, и направляют тепловой поток от головки поршня к стенкам цилиндра далее к охлаждающей воде. Кроме того кольца способствуют равномерному распределению масла, оседающего из поступившей в картер топливной смеси, по зеркалу цилиндра.

На поршнях двигателей всех моделей «Вихря» устанавливается по два кольца. Поршневые кольца отливаются из специального чугуна цельными, но имеют один разрез, называемый замком. Торцевые поверхности кольца шлифуются. Одним из важнейших свойств поршневого кольца является его упругость; ее кольцо не должно терять даже при тех высоких температурах, при которых работает поршень.

В свободном состоянии зазор в замке кольца обычно равен 5—7 мм. Вставленное в цилиндр кольцо оказывается сжатым, зазор в замке уменьшается до 0,2—0,5 мм; благодаря упругости кольцо плотно прилегает к стенке цилиндра, обеспечивая необходимое уплотнение поршня. Остаточный, так называемый тепловой зазор в замке кольца совершенно необходим, так как иначе при нагреве двигателя и расширении кольца его концы в замке сомкнутся и кольцо заклинит в цилиндре.

В замке концы кольца имеют специальную выемку, в которую входит стопорный штифт, расположенный в канавке поршня. Как уже отмечалось, на двигателях «Вихря», а вначале и «Вихря-М» (см. также часть «Поршни»), имеющих одинаковые диаметры цилиндра, применялись тонкие кольца шириной 2,0^-0,01_-0,03 мм (Рис. 10). В дальнейшем, в связи с тем, что двигатель «Вихря-М» более форсирован, чем двигатель «Вихря», и имеет большую тепловую напряженность, для увеличения его моторесурса ширину кольца увеличили до 2,5^-0,01_-0,03 мм.