Двигатель Вихрь

Картер - основная несущая часть двигателей моторов "Вихрь". Он состоит из трех деталей, отлитых из алюминиевого сплава (рис. 8): средней части (15), верхней (6) и нижней (17) крышек. При помощи болтов М6, изготовленных из стали ЗОХГСА, эти детали соединяются на фланцах с прокладками в один узел и образуют две кривошипные камеры. Каждая крышка зафиксирована относительно средней части двумя цилиндрическими штифтами, что позволяет разбирать и собирать картер, не нарушая соосности гнезд коренных подшипников. В верхнюю крышку картера запрессованы два коренных подшипника: верхний (1) №60205 и нижний (4) №205. Между ними в специальном кольце (3)  установлена уплотнительная резиновая манжета (2) с пружиной. Коренная опора коленвала средней части имеет специальный двухрядный роликовый подшипник, состоящий из втулки (11) (рис. 9), двух сепараторов с 24 роликами 2,5 X 12 в каждом. Сверху он закрыт бронзовым кольцом (9). Снизу роликоподшипник закрыт лабиринтным уплотненельным кольцом (12), изготовленным из бронзы Бр.АЖ-9-4.

Картер мотора Вихрь в разрезе

Рис. 8. Разре картера двигателя в сборе
                   с коленчатым валом

  1. Подшипник №60205
  2. Манжета 2.114-000
  3. Втулка 2.103-004
  4. Подшипник №205
  5. Шайба регулировочная 2.101-002
  6. Верхняя крышка картера
  7. Шайба пружинная 2.131-004
  8. Шайба золмотниковая верхняя 2.131-001
  9. Кольцо 2.102-002
  10. Сепаратор 2.142.000 с роликами
  11. Втулка 2.102-003
  12. Кольцо лабиринтное 2.102-001
  13. Шайба золотниковая нижняя 2.131-002
  14. Шайба пружинная 2.131-003
  15. Средняя часть картера
  16. Прокладка 2.101-001
  17. Нижняя крышка картера
  18. Шайба регулировочная 4.101-003
  19. Подшипник № 305
  20. Манжета 2.112-000

Втулка (11) (номер 2.102-003 по каталогу) выпускается двух размерных групп в зависимости то внутреннего диаметра. При сборке двигателя ролики подшипников также подбирают по группам в зависимости от их наружного диаметра с тем, чтобы обеспечить радиальный зазор 0,045—0,020 мм. Втулки группы I маркируют на торце одной риской, группы II — двумя рисками.

№ группы I II
Диаметр, мм    
втулки 40.010-40,022 40,023-40,035
ролика 2,490-2,495 2,495-2,500

 

Детали картера втулка 2.102-003

Рис. 9. Детали картера (см. рис. 8).
Материал втулки 2.102-003  ШX15., HRC>=58. Несоосность D1 относительно D2 - не более 0,02 мм.

Детали картера мотора Вихрь

Рис. 10. Детали картера мотора Вихрь (см. рис. 8).

Впускные окна средней части картера двигателя Вихрь

Рис.11. Размеры впускных окон средней части картера двигателя Вихрь.

 

Шпильки и отверстия картера двигателей моторов Вихрь

Рис. 12. Координаты крепежных шпилек и отверстий в картерах двигателей моторов «Вихрь» различных моделей.
Размеры без скобок относятся к картеру двигателя «Вихрь-М», размеры в скобках ( } - двигателя «Вихря», в окобках [ ] - «Вихря-30»

В нижнюю крышку картера (17) (рис. 10) двигателя «Вихрь» устанавливают шарикоподшипник № 305. Для уплотнения коленвала (рис. 12)  всех двигателях применяют две подпружиненные резиновые манжеты 2.112-000.  В средней части картера расположен впускной канал, расходящийся в направлении кривошипных камер и оканчивающийся впускными окнами, которые перекрываются золотниковыми шайбами. Для уменьшения износа поверхностей картера при трении о них вращающихся золотников в средней части установ лены узкие чугунные кольца. Поскольку фазы впуска рабочей смеси в цилиндры двигателей «Вихря» различных моделей отличаются, впускные окна в средней части картера имеют разные размеры (рис. 11). Картеры разных моделей различаются также длиной и координатами шести шпилек для крепления блока цилиндров к картеру и координатами патрубка подвода охлаждаю щей воды в блок цилиндров, расположенного в нижней крышке (рис. 12).

 

 

Кривошипношатуный механизм мотора Вихрь в сборе
Рис. 13. Кривошипношатуный механизм в сборе.

Посадочные поверхности под коренные подшипники в верхней, средней и нижней частях картера растачиваются одновременно за одну установку собранного картера. Обработанный картер поступает в продажу под названием «картер в сборе (для механической обработки)». Узел не комплектуется коренными подшипниками, уплотняющими манжетами и лабиринтным кольцом.

Кривошипношатунный механизм.

У двигателей моторов семейства «Вихрь» кривошипношатунный механизм представляет собой неразборпый узел, состоящий из коленчатого вала и двух шатунов - верхнего и нижнего цилиндров (рис. 13). Коленчатый вал - разборный, состоит из двух кривошипов, соединенных на торцевых шлицах при помощи стяжного болта, изготовленного из стали 38ХА. На моторах, выпущенных до июля 1972 г., стяжной болт имел резьбу М12х1 и головку диаметром 18 мм. На моторах последующих выпусковставится болт М14х1 с головкой диаметром 20 мм. От самоотворачивания стяжной болт контрится при помощи шплинта, проходящего через щеку кривошипа. Каждый кривошип неразъемный и состоит издвух полуосей, соединенных на прессовой посадке кривошипным пальцем с предварительно надетым на него шатуном и его подшипником.

Верхняя цапфа коленчатого вала снабжена конусом и шпоночной канавкой для посадки маховика;конец нижней цапфы имеет квадратное сечение для соединения с торсионным валом.

Шатуны - стальные кованые, двутаврового сечения. Нижняя головка шатуна закалена, отверстие в нем прошлифовано, так как является наружной обоймой нижнего шатунного подшипника. В верхнюю головку под поршневой палец запрессована бронзовая втулка 2.177-002 (рис. 14). По внутреннему диаметру втулка обрабатывается окончательно после ее запрессовки в головку шатуна. Для обеспечения необходимого натяга в соединении втулки с головкой шатуна, втулки по наружному диаметру и головки по внутреннему диаметру делятся на три группы — номинальную, I и II:

№ группы Номинальная I II
Диаметр, мм      
наружной втулки 20 +0,062 +0,039 20,1 +0,062 +0,039 20,2 +0,062 +0,039
внутренней головки 20 +0,032 20,1 +0,023 20,2 +0,023

Присоединительные размеры коленчатых валов Вихрей всех моделей, диаметры цапф коренных подшипников и отверстий для поршневых пальцев, длина шатунов одинаковы. Поэтому на все модели устанавливается один коленчатый вал 4.105-000. Шатунный подшипник коленвала имеет сепаратор, изготовленный из алюминиевого сплава В95Т1 со специальным упрочняющим и износоустойчивым покрытием. В окна сепаратора вставляются 12 роликов диаметром 5,0 мм и длиной 10,0 мм. Для обеспечения их смазки при работе на боковых поверхностях го­ловки шатуна сделаны две продольные прорези.

Втулка шатуна мотора Вихрь

Рис. 14. Втулка 2.117-002 головки шатуна.

Заметим, что на первой модели «Вихря» устанав­ливался коленчатый вал 2.105-000 и шатунный под­шипник со стальным сепаратором, включающим 20 роликов диаметром 3 и длиной 11,5 мм.

Соединение маховика и коленвала мотора Вихрь

Рис. 15. Конусное со­единение маховика (а) с коленчатым валом (б) и шпонка 4.100-017 (в).

Унифицированным для всех моделей Вихрей является и конусное соединение маховика с коленча­тым валом (рис. 15). При необходимости ремонта ко­нусных поверхностей деталей в этом узле следует иметь в виду, что это весьма ответственная операция, от точности выполнения которой зависит степень ви­брации двигателя и прочность хвостовика коленвала. Обработка этих поверхностей должна выполняться очень тщательно, с проверкой плотности прилегания на краску. Стенки шпоночной канавки на конусе коленчатого вала сопрягаются с ее дном по радиусам, поэтому радиусная часть шпонки 4.100-017 имеет фаску 1,5 X 45 Материал шпонки - сталь 45.

Залотниковые шайбы мотора Вихрь

Рис. 16. Залотниковые шайбы а) - верхняя 2.131-001 б) - нижняя 2.131-002.
Материал текстолит ПТ1 (ПТК, ПТ) ГОСТ 5-52. Плоскость поверхности  не более 0,05 мм

Для передачи вращения золотниковым текстолитовым шайбам на нижней щеке верхнего кривошипа и верхней щеке нижнего установлено по два ведущих пальца разного диаметра (рис. 16). Шайбы прижи­маются к средней части картера двумя плоскими пружинами-шайбами, которые надеваются на пальцы (рис. 17). Этим достигается надежное уплотнение кривошипных камер при длительной эксплуатации мотора и износе трущихся поверхностей золотнико­вых шайб и средней части картера. Коленчатый вал, смонтированный в картере, дол­жен иметь небольшой осевой люфт, равный 0,05 - 0,3 мм. Благодаря ему компенсируется разница в тепловом расширении коленвала и картера и тем са­мым коренные опоры предохраняются от разрушения вследствие чрезмерных осевых усилий. Величина люфта ограничивается установкой на цапфы вала ре­гулировочных шайб между нижним и верхним под­шипниками и валом.

Блок цилиндров и блок головок. В выпускаемых в настоящее время моделях моторов «Вихрь» оба цилиндра объединены в один блок, который отливают из алюминиевого сплава.
Он включает в себя продувочные и выпускные каналы и водяную ру­башку системы охлажде­ния. В блок запрессованы гильзы цилиндров (рис. 18 и 19), которые вытачивают из отливок чугуна марки СЧ 21-40. В заготовках цилиндров фрезеруют про­дувочные и выпускные окна, затем гильзы за­прессовывают в расточен­ный блок и окончательно обрабатывают зеркало ци­линдров. В системе охла­ждения применен вариант «мокрых» гильз, при ко­тором охлаждающая вода омывает непосредственно стенки гильз.
Двигатели моторов «Вихрь-М» и «Вихрь-30» име­ют различный рабочий объем и диаметры цилиндров, поэтому их блоки не являются взаимозаменяемыми. В зависимости от диаметра зеркала в пределах до­пуска +0,03 мм цилиндры подразделяются на три размерные группы 0, I и II:

№ группы Вихрь-М Вихрь-ЗО
0 67,03 - 67,02 72,03-72,02
I 67,02 - 67,01 72,02-72,01
II 67,01 - 67,00 72,01-72,00

Номера групп цилиндров моторов Вихрь-25 и Вихрь-30 пробивают ударным клеймом на выпуск­ном фланце напротив каждого цилиндра или на при­ливах блока со стороны выпускных окон. В одном блоке могут быть запрессованы гильзы из различных групп цилиндров, но в пределах допуска +0,03 мм. При подборе поршней для такого блока, чтобы полу» чить оптимальный зазор между цилиндром и поршнем, необходимо выбирать поршни соответствующей размерной группы отдельно для каждого цилиндра.

Гильзы цилиндров мотора Вихрь

Рис. 18. Гильзы цилиндров мотора Вихрь Вихрь-25 (а) Вихрь-30 (б)
Материал - чугун СЧ 21-40

Блок цилиндров двигателя Вихря-25 крепится шестью длинными шпильками М8, проходящими че­рез весь блок и стягивающими его с картером и го­ловкой блока. На Вихре-30 блок цилиндров кре­пится к картеру шестью гайками М8 на коротких шпильках. Сверху блок цилиндров закрыт блоком головок, образующим верхний свод камер сгорания. Эту де­таль отливают из алюминиевого сплава, в ней вы­полнены камеры сгорания обоих цилиндров с резьбовыми отверстиями для свечей зажигания и каналы для прохода охлаждающей воды (рис. 20). Блоки головок двигателей Вихря-25 и Вихря-30 имеют одинаковую конструкцию, но разные размеры из-за различных диаметров цилиндров. Блок головок на Вихре-25 крепят шестью длин­ными шпильками, завинченными в картер, и дополнительно шестью короткими шпильками М8, вверну­тыми в верхнюю часть блока цилиндров. Все крепеж­ные детали блока цилиндров выполнены из стали ЗОХГСА. На Вихре-30 блок головок закрепляют десятью гайками М8 на шпильках, ввернутых в верх­нюю часть блока цилиндров.

 Блок цилиндров мотора Вихрь

Рис. 19 Блок цилиндров Вихря-30 с запрессоваиными гильзами.

Блок головок мотора Вихрь

Рис. 20. Блок головок двигателя Вихря-30.

Поршни, поршневые кольца и пальцы. Поршни двигателей "Вихрь" всех моделей отливают из спе­циального алюминиевого сплава. Верхняя часть пор­шня, воспринимающая давление продуктов сгорания топливной смеси, называется головкой; нижняя, направляющая движение поршня в цилиндре, - юб­кой. В юбке имеются окна для прохода продувочной смеси и отверстия для поршневого пальца, подкреп­ленные изнутри поршня утолщениями-бобышками. В верхней части юбки проточены две канавки для уплотняющих поршневых колец. В каждой канавке установлен стальной стопор, служащий для фикса­ции колец. Стопора располагаются таким образом, чтобы замки обоих колец оказались не на одной пря­мой, что уменьшает прорыв газов из камеры сгора­ния, и чтобы замки не совпадали с окнами гильзы во избежание западания концов колец в окна и их поломки.

Поршни двигателей 25 и 30-сильной модели "Вих­ря" одинаковы по конструкции, но имеют разные диаметры. Наружная цилиндрическая поверхность поршня имеет сложную форму, которая учитывает из­менение размеров поршня при действии высокой тем­пературы. Она обрабатывается по специальному ко­пиру с контролем диаметров, которые измеряются на различной высоте от низа юбки (рис. 21).

Размеры поршня мотора Вихрь

Рис. 21 Поршень двигателей моторов «Вихрь-25» и «Вихрь-30» и схема измерения их цилиндрической части (см. табл. 2 и 3).

Поршни всех моделей подразделяются по наруж­ному диаметру на три группы: О, I и II (табл. 2 и 3)

Таблица 2. Разделение на группы поршней мотора Вихрь-М (Вихрь-25)

№ группы  D1 D2 D3
мм
0 66,71-66,685 66,79-66,78 66,885-66,86
I 66,70-66,675 66,78-66,77 66,875-66,85
II 66,77-66,76 66,77-66,76 66,865-66,84

Таблица 3. Разделение на группы поршней мотора Вихрь-30 ло диаметру

№ группы D1 D2 D3
мм
0 D2 факт-0,08 71,78-71,77 D2 факт+0,08
I 71,77-71,76
II 71,76-71,75

Номер группы наносят ударным клеймом на головку поршня. Поршни всех групп изготавливают в преде­лах допуска по диаметру +0,03 и комплектуют с со­ответствующими по номеру гильзами цилиндров. Группа поршня определяется по диаметру D2 наибо­лее важному и удобному для измерения.
Поршни двигателей Вихря-М и Вихря-30 от­личаются не только диаметром, но и шириной ка­навки иод поршневые кольца. На поршнях 25-сильной модели применяются кольца шириной 2,5 мм, торцевой зазор между кольцом и стенкой канавки состав­ляет 0,1 +0.05 +0.01мм (ширина канавкн 2,6+0.2 мм). Этот поршень имеет номер 4.144-000/1.

Па двигателе Вихря-30 применяются поршни 3.144-000 с канавкой под поршневое кольцо шириной 2,66-0,02 мм. Деление поршней на группы — см, табл. 3, причем диаметр D2измеряется как и у Вихря-25 на высоте 49 мм от низа юбки.Поршни также разделяются на три группы по диаметру D отверстия иод поршневой палец. Группы маркируют цветовой меткой, наносимой изнутри на бобышки поршня.
Разделение поршней на группы по диаметру от­верстия D под поршневой палец:

Цветовая метка Диаметр D, мм
Зеленая 16,012—16,005
Белая 16.005-16,000
Красная 16,000-15,995

Поршневой палец

Рис. 22. Поршневой палец.
Поверхность I цементировать на глубину 0,5-0,8 мм

Поршневой палец (рис. 22) предназначен для шарнирного соединения поршня с шатуном и пере­дачи усилия от поршня к коленчатому валу. Он пред­ставляет собой короткую стальную трубку, проходя­щую через верхнюю голов­ку шатуна и концами уста­новленную в бобышки порш­ня. При работе двигателя на палец действуют силы, стремящиеся его изогнуть; наружная поверхность паль­ца подвергается истира­нию о верхнюю головку шатуна и бобышки порш­ня.

Поэтому для получения необходимой прочно­сти и износоустойчивости палец изготавливают из мягкой стали с последующей поверхностной цемента­цией на глубину 0,5-0,8 мм и закалкой. После за­калки и шлифования твердость поверхности пальца составляет HRC=>55 при твердости сердцевины HRC 18-40. Палец, применяемый в моторах Вихрь - пла­вающего типа  - он вращается не только в верхней головке шатуна, но и в бобышках поршня. Поэтому отверстия для смазки пальца делаются не в верхней головке шатуна и в бобышках поршня. Благодаря этому площадь рабочей поверхности пальца увеличивается почти в три раза, а износ и возможность за­едания пальца в посадочных отверстиях уменьшаются.

От перемещений в осевом направлении плаваю­щий палец зафиксирован двумя пружинными стопор­ными кольцами, устанавливаемыми по его концам в канавки бобышек поршня. Стопорные кольца дол­жны быть упругими, иначе палец может опуститься до зеркала цилиндра и прорезать на нем глубокие неустранимые борозды, достигающие иногда глубины 2-3 мм.
Поршневые пальцы двигателей моторов Вихрь подразделяют по наружному диаметру на три группы в пределах допуска. Цветовую метку наносят на то­рец пальца (см. рис. 22). При комплектации поршня и пальца выбирается палец с цветовым индексом, соответствующим маркировке на бобышке поршня.

Разделение на группы поршневых пальцев моторов Вихрь-М и Вихрь-30 по диаметру, мм (см. рис. 22)

Цветовая метка Диаметр D, мм
Зеленая 15,999-15,994
Белая 15,994-15,989
Красная 15,989-15,985

Подразделение пальцев для мотора Вихрь-30 на группы по диаметру соответствует разбивке для мото­ра Вихрь-25, однако длина пальца для 30-сильной модели больше и равна 63,5-0,5 мм.
Поршневые кольца служат для уплотнения пор­шня в цилиндре, предотвращая прорыв газов из ра­бочей камеры в картер, и направляют тепловой поток от головки поршня к стенкам цилиндра и далее к охлаждающей воде. Кольца способствуют также рав­номерному распределению масла, оседающего из по­ступившей в картер топливной смеси на зеркале цилиндра. На поршнях двигателей семейства «Вихрь» уста­навливают два кольца, изготовленных из отливок специального чугуна. Кольцо имеет разрез, называе­мый замком, его торцевые поверхности шлифованные. Одно из важнейших свойств кольца - его упругость, которую оно не должно терять при высоких темпе­ратурах, до которых нагревается поршень при работе.

В свободном состоянии кольца зазор в его замке ра­вен 5 - 7 мм. Вставленное в цилиндр кольцо сжато, за­зор в замке уменьшается до 0,2-0,5 мм. За счет упру­гости кольцо плотно прилегает к зеркалу цилиндра, обеспечивая уплотнение поршня. Остаточный (так на­зываемый тепловой) зазор в замке кольца совершенно необходим, так как в случае его отсутствия или очень малой величины при нагреве двигателя концы кольца могут сомкнуться и кольцо заклинит в цилиндре. В замке имеется выемка, в которую входит штифт, расположенный в канавке поршня (рис. 23).

Поршневые кольца

Рис. 23. Поршневое кольцо.
Материал: чугун ГЧ 24 - 14. Твердость HRC 98 - 108.
Нагрузка Q при испытаниях на упругость до размера D равна:
кольцо 2.110-002 («Вихрь»)  - 1600 - 2200 г
кольцо 4.110 002 («Вихрь М») - 2000 - 2750 г
кольцо 3.110-002 («Вихрь-30») - 2300 -4200 г