9. Ремонт поршневых пальцев и втулок верхней головки шатуна

Современный двигатель мотоцикла ЯВА-350 мод. 634 с опорой поршневого пальца на игольчатых роликах не приносит нам никаких забот. Иначе обстоит, однако, дело с остальными моделями с «классической» опорой поршневого пальца в бронзовой втулке, запресованной в верхней головке шатуна.

Если принять максимальное давление сгорания 3,5 МПа (35 кгс/см ) в двигателе рабочим объемом 250 см3 равнодействующая сил давления газов на поршень получается больше 10 кН (1000 кгс). Частота колебания давления составляет 50-85 Гц. Детали, которые воспринимают его, должны обладать исключительно высокими качествами. Это относится к поршневому пальцу и втулке верхней головки шатуна. В результате действия таких больших по величине и частоте нагрузок после длительной работы двигателя наблюдается взаимное смятие поверхностей обеих этих деталей, а иногда также и поверхности отверстий для поршневого пальца в поршне.

Рассмотрим сначала опору поршневого пальца в поршне. Для обеспечения необходимого сопряжения обеих деталей допуск на диаметр отверстия для поршневого пальца разделен так же, как на диаметр поршневого пальца, на две группы. Группа отверстия обозначается У или X. Эта метка выбита также на днище поршня, у метки группы диаметра поршня. Итак, на поршне выбиты, например, стрелка и буквы ВХ.

В отверстие, обозначенное X, устанавливают поршневой палец с меткой II, в отверстие У - палец с меткой I. При покупке поршня и пальца следует проверить, соответствуют ли этому их метки. Обозначение поршневых пальцев выполнено на его торце. Посадка пальца во втулке верхней головки шатуна должна быть посадкой движения, так как шатун качается на пальце. В большинстве случаев смятие поверхности проявляется именно между пальцем и втулкой шатуна. Интересно, что какое-либо увеличение заданного зазора можно обнаружить без всякого инструмента. Если установить кривошипно-шатунный механизм в положение, соответствующее нахождению поршня в ВМТ (цилиндр, естественно, снят), и покачать поршень вниз и вверх, то легко заметить даже небольшой зазор. Для определения его точной величины необходимо иметь соответствующий мерительный инструмент. Смятие поверхности на снятом поршневом пальце можно определить, если провести вдоль его поверхности ногтем. Величину изменения диаметра следует, однако, определить проводя замеры точным микрометром.

Смятие поверхности проявляется большей частью, как уже отмечалось, в увеличении зазора между поршневым пальцем и головкой шатуна. Это устраняют заменой пальца другим, большего диаметра. Для двигателя мотоцикла ЯВА-250 ремонтные диаметры пальца равны 18,05 и 18,10 мм, а для двигателя мотоцикла ЯВА 350-15,05 и 15,10мм. Такие пальцы выпускаются как запасные части. Перед их установкой следует обработать отверстия в поршне и во втулке верхней головки шатуна. Отверстия в поршне обрабатывают точно до такого же диаметра, как и у поршневого пальца, т.е. до-18,05 или 18,10 мм, для двигателя мотоцикла ЯВА-250 и до 15,05 или 15,10 мм - для двигателя мотоцикла ЯВА-350. Сопряжение получается таким же. Втулка шатуна должна быть рассчитана на посадку движения с зазором: для двигателя рабочим объемом 250см3 втулку обрабатывают до диаметра 18,05(+0,027; -0,016) или диаметра 18,10(+0,027; -0,016) [В круглых скобках - допуски – прим. Чеха] мм.
Диаметры отверстия (в мм) следующие.

Палец (для мотоцикла ЯВА-250) с увеличенным диаметром, мм:
18,05............ 18,05 (+0,027; -0,016)
18,10............ ~
Палец (для мотоцикла ЯВА-350) с увеличенным диаметром, мм:
15.05............ 15,05 (+0,027; -0,016)
15,10............ ~

[Допуски везде одинаковые – прим. Чеха]

Для обработки поршней и втулок шатунов перед установкой поршневых пальцев с увеличенным диаметром необходимы точные развертки, отшлифованные на требуемые размеры. Без них рассчитывать на успешный ремонт невозможно.

Иногда можно увидеть «демонтаж» поршня с шатуна иным, своеобразным способом. После снятия стопорных колец «мастера» подпирают поршень сбоку чурбаком, ставят на поршневой палец трубку или выколотку и выбивают палец ударами болванки или молотка. В любом случае чурбак не может быть надежной опорой для поршня, если палец выбивают молотком. При этом, с одной стороны, сгибается шатун и потом происходит перекос поршня в цилиндре, с другой стороны, сильно повреждается кривошипный подшипник шатуна. При этом создается такой изгибающий момент (сила удара по пальцу, умноженная на длину шатуна), что ролики кривошипного подшипника шатуна вдавливаются в рабочие дорожки. Такие места являются не только источником шума при работе кривошипно-шатунного механизма, но и очагом будущего и быстрого механического разрушения. Поэтому для демонтажа и монтажа поршня необходимо всегда использовать описанное приспособление -выпрессовку для поршневого пальца. В связи с рассмотрением сопряжения поршневого пальца с поршнем следует обратить внимание на важное обстоятельство: у двигателей мотоциклов ЯВА последнего выпуска поршень изготовлен из легкого сплава другого химического состава, чем у двигателей ранее выпускавшихся мотоциклов. В сплаве содержится больше кремния, чем в прежнем, поэтому поршни обладают большей тепловой стабильностью и меньшим коэффициентом линейного расширения. В результате стала возможной замена посадки в сопряжении пальца с поршнем: вместо неподвижной посадки (с натягом) используют скользящую посадку или легкоходовую. Следовательно, если поршневой палец можно вставить в отверстие поршня с легким нажимом, то это следует считать не производственным браком, а результатом нормального и правильного сопряжения поршневого пальца и поршня последнего исполнения.

Часто встречаются с термином «правка» шатуна. Что это означает? Когда монтируют на двигатель новый или отремонтированный кривошипно-шатунный механизм, целесообразно проверить перпендикулярность шатуна оси коренных шеек коленчатого вала. На поршень без поршневых колец надевают цилиндр и крепят к картеру двигателя (без головки, цилиндра) с помощью распорных трубок и гаек. В этом случае цилиндр будет установлен на картере в таком же положении, как и при обычной сборке. Потом, проворачивая вал, проверяют, свободно ли движется поршень в слегка смазанном цилиндре или туго. Если туго, то проверяют, не «прижимается» ли поршень боком к какой-нибудь стороне. Если поршень будет прилегать к правой или левой стороне, то с противоположной стороны будет зазор. Устанавливают поршень в ВМТ. Отжимают его к противоположной стороне, и если поршень самопроизвольно возвратится в прежнее положение, то шатун неисправен. Он погнут, и его необходимо выправить. Если же зазор и с левой, и с правой стороны поршня одинаковый или если поршень остается в той стороне, куда его сдвинули, то шатун ровный, кривошипно-шатунный механизм исправен. Такая проверка невозможна, если на поршень надеты кольца. Поршневые кольца пружинят, и «прижим» поршня к той или другой стороне невозможно различить.

Выравнивание шатуна называют «правкой». Эта операция требует опыта, потому что шатун следует погнуть в требуемую сторону только чуть-чуть, а его подшипник не должен, конечно, нагружаться ни малейшим давлением. Для этого необходимо два рычага, сходные с двумя разводными ключами. Рычаги насаживают на стержень шатуна с разных концов. Одним рычагом, верхним, сгибают в требуемую сторону шатун, а другим, нижним, уравновешивают это изгибающее усилие так, чтобы нижний подшипник не был нагружен. Эта операция на самом деле не для начинающих; здесь необходим опыт. Все-таки шатун можно таким способом выровнять с тем, чтобы поршень ходил в цилиндре совершенно легко.

Не подвергся ли коррозии цилиндр двигателя? Иногда может случиться, что после длительной зимней стоянки коленчатый вал двигателя невозможно провернуть, пусковая педаль «твердая». Если попробовать нажать сильнее, педаль не перемещается. Если мотоциклист снимет головку двигателя, то обнаружит, что цилиндр внутри весь подвергся коррозии; а поршень поражен коррозией до такой степени, что заклинил в цилиндре и его невозможно сдвинуть с места.

Автор был свидетелем случая, когда цилиндр настолько сильно подвергся коррозии, что не помогло ни отмачивание в керосине, ни удары молотком. Поршень пришлось разбить зубилом на осколки, вытаскивать не упавшие в кривошипную камеру куски, а цилиндр снимать. Только потом можно было двигатель разделить на две половины, вынуть кривошип и устранить биение шеек, тщательно вымыть кривошипную камеру и коренные подшипники, все повторно собрать, цилиндр расточить и установить новые поршень и кольца.

По какой причине происходит коррозия цилиндра? Влага, содержащаяся в воздухе и топливе, и холодный двигатель перед длительной стоянкой. Запомните: двигатель мотоцикла, который подготавливают для хранения на длительное время, должен быть перед этим достаточно прогрет. Прогрейте его при длительной езде, потом прекратите подачу топлива в карбюратор, и оставьте двигатель работать до тех пор, пока из карбюратора не будет израсходован весь запас топлива. Поверните рукоятку управления так, чтобы дроссельный золотник находился внизу. Целесообразно закрыть и отверстие глушителя выпуска. После этого мотоцикл можно ставить на хранение. Если же этими операциями пренебречь, то вода, содержащаяся в воздухе в виде водяного пара, не может в непрогретом двигателе испариться. Она конденсируется внутри цилиндра, и он корродирует. Если, кроме того, останется свободный доступ воздуха из атмосферы в пространство цилиндра, например, если поршень находится в ВМТ и приоткрыт дроссельный золотник карбюратора, то влага с воздухом может проходить этим путем в кривошипную камеру и цилиндр под поршень. За несколько месяцев цилиндр так подвергнется коррозии, что поршень невозможно будет стронуть с места.

Самая надежная зашита от коррозии цилиндра во время хранения - консервация двигателя. Выполнить это можно просто и быстро. Для этого требуется только немного консервирующего масла и простейший поршневой насос, в который за один ход поршня набирается масло для консервации, а потом оно впрыскивается в прогретый и работающий двигатель. Масло в малых дозах вводят таким способом прямо во входное отверстие карбюратора при снятой резиновой муфте между карбюратором и глушителем шума впуска, причем одновременно увеличивают открытие дроссельного золотника вплоть до его полного открытия. Двигатель должен работать в это время с достаточно высокой частотой вращения коленчатого вала (однако не такой высокой, чтобы двигатель получил повреждения), чтобы он смог поработать еще 1 мин после впрыскивания порции масла. После этой операции двигатель обычно останавливается, так как свеча сильно забрызгивается маслом. Но это неважно, весной отчистится. Никогда не снимайте свечу с двигателя, чтобы в цилиндр не было доступа атмосферного воздуха! При консервации двигатель сильно дымит. Это признак хорошей консервации. Такой способ выгоден тем, что консервации подвергается не только цилиндр с поршнем, но и весь кривошипно-шатунный механизм и его коренные и шатунные подшипники. Рекомендуем этот простой способ консервации..

До сих пор описывался такой ремонт кривошипно-шатунного механизма, который касается главным образом поршня и сопрягаемых с ним деталей. Неисправности и ремонт маховиков, кривошипа и подшипников будут рассмотрены в разделе о выемке кривошипно-шатунного механизма из картера двигателя.