У каждого мотоциклиста эти ощущения примерно одинаковы. Поначалу показалось, что муфта сцепления слегка забуксовала. Через день-два уже появляется уверенность: да, буксует, стоит только дать побольше «газ», как становится заметно отставание темпа разгона мотоцикла от роста оборотов двигателя. Совсем же явно этот дефект проявляется на крутом подъеме. Бывает и наоборот — сцепление полностью не выключается («ведет»), затрудняя включение передач. В чем же причина этих неисправностей?
РЕГУЛИРОВКА
Если ее делали наспех и при отпущенном рычаге диски не прижаты один к другому, — удивляться нечему. Нарушено непременное правило регулировки, особенно на мотоциклах без полуавтоматического выключения: при включенной муфте (внешний признак — отпущенный рычаг на руле) ничто не должно препятствовать плотному прижатию дисков. Когда муфта и ее привод исправны, то мешать этому может только сам рычаг, если он под действием троса утыкается в кронштейн с упором для оболочки. Следовательно, тут надо или «удлинять» трос (на некоторых мотоциклах конструкция позволяет это), или «укорачивать» его оболочку, что обычно проще, так как упор ее делают регулируемым. Последнее не надо понимать буквально: большинство конструкций муфт включает в себя специальные регулировочные винты, которые действуют на механизм так же, как и при простом изменении длины троса и оболочки. В любом случае важно, чтобы рычаг на руле в отпущенном состоянии обязательно имел ощутимый свободный ход (рис. 1). Некоторые мотоциклисты этого не любят: рычаг, дескать, болтается! Но иначе нельзя.
При правильной регулировке исправная муфта начинает включаться, когда рычаг отпущен на треть или половину его полного хода. Если это происходит позже, возможна пробуксовка при больших нагрузках. Когда у рычага вообще нет свободного хода, можете быть уверены, что часть усилия пружин в сцеплении бесполезно затрачивается на растяжение троса, а не на сжатие пакета дисков. Следовательно, в тяжелых дорожных условиях, где требуется максимум тягового усилия, муфта может подвести.
ТРОС
Когда мотоцикл стар и трос сцепления основательно поработал, полезно знать одну, не для всех очевидную вещь. Сам трос практически не растягивается, даже под действием всех пружин муфты. Иное дело — оболочка, особенно если она служит годы и многие тысячи километров: каркас — металлическая спираль под слоем пластмассы — становится хлипким, податливым, подобно обыкновенной пружине сжатия. Поэтому внимательно проследите за поведением оболочки при действии рычага. Если она ощутимо пружинит, сжимается, ее лучше заменить. Чем сильнее сжимается оболочка, тем короче полезный ход рычага.
С изношенной оболочкой троса очень трудно добиться нормальной работы сцепления. Если правильно отрегулируете привод — муфта сильно «ведет», не выключается при нажатом рычаге. Уменьшаете зазор, убираете его совсем, и тогда только муфта как будто начинает выключаться, но возникают опасения — не пробуксует ли?
ПОЛУАВТОМАТ ВЫКЛЮЧЕНИЯ
Некоторые мотоциклы (например, «ИЖ-Юпитер», ЯВА, ЧЗ) имеют еще устройства полуавтоматического выключения сцепления, работающие от педали переключения передач. Устройства простые, но тем не менее требуют внимания. Здесь надо следить за тем, чтобы между роликом и профилированной поверхностью кулачка обязательно был некоторый, пусть минимальный, зазор.
На «Юпитере» регулировку выполняют вслепую (при установленной правой крышке картера) с помощью винта, расположенного слева, в муфте. На Jawa и CZ — все видно. Тут регулировка с крышкой никак не связана. Кулачок имеет в средней части профиля углубление, соответствующее включенной муфте. Поэтому при нейтральном положении рычага переключения передач ролик должен быть в этом углублении кулачка, как показано на рис. 2, но не касаться его (оптимальный зазор — около 0,1 мм, максимум — 0,3 мм, не больше!). Если же зазора нет, значит муфта включена не полностью и будет буксовать; если он велик, муфта «ведет».
Важно помнить еще одно обстоятельство. У правильно налаженного механизма муфта включена при строго нейтральном положении рычага, плюс-минус небольшой угол вверх и вниз. Пружины, удерживающие рычаг в этом положении, иногда ломаются, и рычаг то и дело «зависает» в крайнем положении, что влечет за собой автоматическое выключение сцепления. Хотя этот дефект непосредственно к муфте не имеет отношения, учтите, что из-за него может сложиться неприятная ситуация: где-нибудь на крутом подъеме рычаг может неожиданно зависнуть, мотоцикл немедленно потеряет скорость, и его будет трудно удержать в руках.
Порядок наладки муфты на мотоциклах с полуавтоматическими устройствами прост — сначала регулируют собственно механизм (при освобожденном тросе), а потом уже трос, играющий тут вспомогательную роль.
ПРУЖИНЫ
Но как быть, если и после всех регулировок сцепление все-таки буксует (в последнее время это довольно часто отмечают владельцы мотоциклов ЯВА-634 и CZ-472, где возросшая мощность двигателя не очень согласуется со старой конструкцией муфты). Отчего это может быть? Во-первых, из-за износа дисков. Раньше это обнаруживают любители «острой» езды — с рывками, резкими ускорениями, перегружающими муфту. Разобрав механизм, сложите вместе пять ведомых (имеющих фрикционные накладки) дисков и замерьте толщину. Норма — 19— 18 мм. Пакет дисков тоньше 15 мм можете, не сомневаясь, выбрасывать. Во-вторых, муфта сцепления плохо работает при ослабевших пружинах (длительная служба в условиях нагрузок и повышенных температур неизбежно сказывается). Сравните пружины с новыми — и почти наверняка обнаружится разница не только в их длине, но и в жесткости — старые и короче, и мягче. Но может случиться, что новых пружин под рукой нет, а ехать надо. Тут поступают так: под каждую пружину кладут дополнительную шайбу толщиной 1,5—2 мм (можно такую же, что поставлена там заводом). Тогда предварительная нагрузка на пружины заметно увеличится, диски будут сжаты большей силой. Практика показала, что эта мера позволяет временно обойтись без замены деталей муфты.
Хорошая конструкция муфты сцепления на ИЖах. Здесь есть возможность при помощи специальных гаек довольно плавно регулировать усилие каждой из пяти пружин сцепления в широких пределах. Такую муфту проще собрать или разобрать. Легче обеспечить и важное условие ее четкой работы — перпендикулярность нажимного диска к оси вращения муфты при ее выключении. На других мотоциклах этого добиться трудней, особенно при разной жесткости пружин.
МАСЛО
Иногда диски сцепления буксуют из-за загрязнения масла, образования на их рабочих поверхностях вязкого, липкого налета, препятствующего надежному контакту дисков между собой. Рецепт «лечения» тут ясен: промыть детали, заполнить механизм чистым маслом.
Свойства масла сильно влияют на качество работы муфты сцепления и связанной с ней коробки передач. Например, в холодное время года не следует применять слишком вязкое масло, скажем, МС-20. Сильно загустевая на морозе, оно как бы склеивает диски между собой, и пока масло не нагреется, муфта сильно «ведет». В то же время, стоит лишь дать побольше и по-резче «газ», сцепление буксует — и все по той же причине: между дисками остается слой вязкого холодного масла. Правда, оно не даст дискам заметно изнашиваться, а уже через несколько минут движения масло нагреется и работа муфты нормализуется. Но плохо, что она нечетко выключается при пользовании передачами. Соединение деталей при включении коробки происходит с характерным треском, ударами, что и является главной причиной износа кромок торцевых кулачков и шлицевых отверстий шестерен (на старых ЯВАХ), вилок. Все это ведет к ускоренному разрушению коробки передач.
Зимой в полость моторной передачи лучше залить маловязкое масло (например, М8Б1). Если же поездки редкие. а слить летнее масло жалко, то его вязкость перед пуском двигателя снижают, добавляя 150—200 см3 бензина. Тогда и мотор пустить легче, да и муфте «приятнее». В движении масло нагреется, и бензин улетучится.
На некоторых мотоциклах даже летом диски сцепления за ночь так основательно склеиваются остывшим маслом, что после пуска двигателя при включении передачи происходит неприятный рывок, сопровождаемый скрежетом в муфте. В таких случаях перед поездкой надо, заглушив мотор и выжав сцепление, включить передачу и несколько метров прокатить мотоцикл, преодолевая сопротивление масла в муфте. Момент разъединения дисков заметить просто — мотоцикл сразу покатится легче.
ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ
Иногда сцепление «ведет» и при идеальной регулировке, великолепном масле. Значит, дело в самом механизме. Например, могут быть погнуты или покороблены диски (тогда их, поверьте, лучше выбросить), перекошен нажимной диск от разной жесткости пружин, и диски цепляют один другой при выжатом сцеплении. Причиной дефекта может быть и сор в масле (например, частицы выкрошившейся пробки), заклинивающий диски. В старых, много поработавших муфтах бывают смяты, выработаны кромки барабана сцепления в местах контакта с выступами дисков, что наглядно показано на рис. 3. Под действием нормально передаваемых усилий диски западают в эти углубления, препятствуя полноценному выключению муфты. Она «ведет», несмотря на все старания ее отрегулировать.
Лечат эту болезнь либо обработкой кромок у барабана (на ЯВЕ или «Восходе» в отличие от ИЖей это сделать нетрудно), либо заменой деталей новыми.
Иногда сцепление «ведет» из-за того, что сильно изношен подшипник между ведущим и ведомым барабанами и в этом сочленении появился значительный радиальный люфт. Тогда при выключении муфты неизбежен перекос ведущего барабана, на который действует усилие моторной цепи, отчего диски соприкасаются краями.
СБОРКА
Неприятности могут произойти в моторной передаче, если гайка, крепящая ведомый барабан сцепления к левому концу первичного вала коробки передач, по недосмотру плотно не затянута или не законтрена. В этом случае под действием колебаний в моторной передаче гайка обязательно начнет отворачиваться. Водитель может (и должен, конечно) заметить, что из-за этого свободный ход рычага на руле растет прямо на глазах, а муфта «ведет» все больше. Быстро убедившись в исправности рычага, троса сцепления и прочих наружных деталей привода сцепления, опытный водитель непременно придет к выводу, что сама муфта не в порядке. Не откладывая дела на потом, надо вскрыть полость моторной передачи и устранить эту простую неисправность, не дожидаясь, пока муфта самопроизвольно «разберется». Тогда внутренний барабан вместе с начинкой, то есть с дисками, пружинами и отвернувшейся гайкой, выдвинется из наружного, насколько ему позволит крышка картера, и если не произойдет серьезной поломки, то это дело счастливого случая. Собирая муфту сцепления, гайку, крепящую барабан, надо затягивать и контрить, как говорят, на совесть.
УПРАВЛЕНИЕ
В конце напомним несколько важных правил обращения со сцеплением. Включать его надо быстро (примерно за полсекунды), но вы не должны ощущать рывка. Медленно тоже вредно, ибо до полного соединения дисков они буксуют, а значит, изнашиваются.
Постоянно следите за состоянием троса сцепления. Не забывайте вовремя смазать его. Трос должен обеспечивать четкую связь рычага на руле с нажимным диском муфты. На деле же нередко водитель прилагает к рычагу титанические усилия, отрывает наконечник высохшего в оболочке троса, а на муфту усилие почти не передается. Иногда он вообще ржавеет и так спекается с оболочкой, что остается одно — выбросить.
Смазывать трос лучше жидким маслом, особенно при холодной погоде, иначе он плохо движется в оболочке. Трос должен проходить от руля к муфте таким образом, чтобы он ни при каких условиях не натягивался, не сдавливался и не имел резких перегибов, но одновременно его длина должна быть как можно меньше. Чем длинней трос, тем больше в нем силы трения.
Еще одно правило. Во время движения не держите руку на рычаге сцепления, а если на мотоцикле есть полуавтомат выключения муфты, не держите ногу на рычаге переключения передач. Из-за этого быстрее изнашиваются диски и весь выжимной механизм — штоки, опорный шарик и т. д. Известны случаи, когда штоки сваривались от трения. Кстати, они находятся в сверлении первичного и вторичного валов коробки передач, куда при сборке надо закладывать смазку, иначе потом ей трудно проникнуть в оставшиеся щелевые зазоры. Если к этому добавляется неверная регулировка муфты или манера вождения, при которой сцепление частично выключено, то штоки от трения торцами могут нагреться до температуры плавления и сварки металла.
Никогда не используйте муфту в роли приспособления, помогающего преодолевать особо тяжелые участки дороги. Некоторые делают так: мотор не тянет, и вместо того, чтобы включить пониженную передачу, частично выжимают муфту. Она начинает пробуксовывать, зато мотор выходит на повышенные обороты, поднимая мощность. Действительно, так можно раз-другой взять трудный подъем, но хватит ли муфты на третий?
Помните, что муфта сцепления — элемент мотоцикла, рассчитанный на кратковременную работу, предназначенный только для плавного начала движения и мягкого переключения передач.
Трансмиссия. Часть 2. Сцепление и квикшифтер
Текст: Артем ‘S1LvER’ Терехов
На любом мотоцикле должна быть возможность отключения привода коленвала от заднего колеса, для того чтобы двигатель мог работать, когда байк неподвижен. Несмотря на это очевидное утверждение, представьте себе, такая возможность существовала не всегда.
На многих ранних мотоциклах использовался непосредственный привод при помощи ремня и шкивов на коленвале и заднем колесе, которые невозможно было разъединять. Такой привод действительно работал, однако при его эксплуатации вылезали некоторые проблемы. Например, чтобы остановиться на перекрестке, нужно было глушить двигатель. А завести байк в таком случае можно было только с «толкача», что явно не является наилучшим вариантом старта.
Механизм сцепления был придуман, чтобы обеспечить разъединение работающего двигателя от привода заднего колеса. Вторая функция, не менее важная, - возможность выбора передаточных отношений на машинах, которые оснащены коробкой передач. Посмотрим, как этот механизм работает.
Принцип сцепления
Работа сцепления основана на трении. В наиболее простом виде сцепление состоит из двух дисков, один из которых располагается на цапфе коленчатого вала, а второй связан через какой-нибудь механизм привода (цепь, ремень, шестерни) с задним колесом и прижат к первому диску. Если между дисками есть небольшой зазор – двигатель работает, в то время как второй диск остается неподвижным. Если соединить диски между собой, то вращение коленчатого вала за счет трения будет передаваться второму диску, а поскольку он связан с задним колесом, то оно тоже будет вращаться. Так что подвод мощности от двигателя на колесо может при необходимости включаться или выключаться.
На подавляющем большинстве современных серийных байков используется сцепление с ручным управлением от рычага, расположенного на руле. Исключение – скутеры, на которых используется автоматическое центробежное сцепление, режим работы которого зависит от оборотов двигателя. В нашей статье речь пойдет именно о сцеплении, которое используется на мотоциклах (к сожалению, формат статьи не позволяет нам вдоволь посмеяться над забавными историями о скутеристах, пересевших на мотоциклы, и пытающихся «тормозить» сцеплением).
Как устроено сцепление
Все сцепление в сборе устанавливается на первичный вал коробки передач (об устройстве данного девайса читайте в нашей статье). Корпус или наружный барабан сцепления устанавливается на подшипнике и может вращаться свободно и независимо от вала. Наружный барабан сцепления непосредственно связан через переднюю передачу с коленвалом (хотя есть и такие конструкции, в которых сцепление установлено непосредственно на цапфе коленвала; такая схема распространена на мотоциклах производства BMW и Moto Guzzi), так что при вращении коленвала он тоже вращается. Центральная часть сцепления, или внутренний барабан (ступица), обладает меньшими размерами и располагается внутри наружного барабана. Она устанавливается на первичном валу коробки передач и фиксируется на нем от проворота шлицами, так что при вращении внутреннего барабана первичный вал тоже вращается.
Разрез многодискового сцепления в масляной ванне, Yamaha R6 2008
Диски сцепления располагаются в промежутке между наружным и внутренним барабанами. Используется два типа дисков: гладкие и фрикционные. Они располагаются поочередно, а точное число дисков зависит от типа сцепления и машины, на которой оно применяется. На внешней окружности фрикционных дисков находятся прямоугольные шлицы, которые устанавливаются в пазы наружного барабана сцепления. На внутренней окружности гладких дисков нарезаны зубья, которые устанавливаются в пазы внутреннего барабана сцепления.
В обычном положении (когда байк находится в движении) фрикционные и гладкие диски удерживаются в непосредственном контакте с помощью пружин, воздействующих на пластину, которая называется нажимным диском . При вращении коленвала и наружного барабана сцепления из-за трения, возникающего между пластинами, внутренний барабан сцепления, а следовательно, и первичный вал коробки передач тоже вращаются.
Когда райдер выжимает рычаг сцепления трос или гидравлический механизм, противодействуя усилию пружин, отжимает нажимной диск от пакета гладких и фрикционных дисков, в результате чего диски перестают соприкасаться. Из-за прекращения непосредственного контакта между дисками, трение уменьшается, позволяя наружному барабану свободно вращаться относительно внутреннего барабана. По мере того, как райдер отпускает рычаг сцепления, диски снова прижимаются друг к другу, и постепенно вращение наружного барабана сцепления за счет трения начинает передаваться внутреннему барабану, таким образом осуществляя постепенную передачу крутящего момента к коробке передач и дальше - к заднему колесу; благодаря этому исключается возможность остановки или рывков (конечно, если все делать правильно и отпускать сцепление плавно).
Способность передачи крутящего момента сцеплением зависит от множества факторов: числа и диаметра дисков, усилия пружин, сжимающих их, и коэффициента трения между дисками. При прочих равных условиях, на небольших машинах необходимо меньшее количество дисков, чем на больших и мощных аппаратах. Аналогично, если крутящий момент одинаков, то при увеличении диаметра дисков их количество можно уменьшить. На фрикционные диски (кто бы мог подумать?) нанесен фрикционный материал, а гладкие диски изготавливаются из стали.
Инженеры из Aprilia при проектировании сцепления RSV Mille пошли по более сложному и технологичному пути. Для перемещения внутреннего барабана сцепления используется сервомотор, которым управляет вакуум, подведенный от впускного коллектора двигателя. При закрытии дросселя увеличившееся разрежение в коллекторе создает вакуум в воздушном трубопроводе сервомотора, который сдвигает внутренний барабан сцепления и ослабляет давление на диски. Такой подход больше не используется нигде, кроме RSV, производители отдают предпочтение более простому варианту, опробованному на ZXR 750 (каждая компания старается привнести в конструкцию ПС что-то свое, однако общий принцип остается очень похожим на вариант от Kawasaki). Как ни крути, несмотря на свою простоту, проскальзывающий механизм в сцеплении – штука очень и очень полезная. Если же ваш мотоцикл не оснащен ПС – не отчаивайтесь, вполне вероятно, что тюнинговый комплект для него существует в природе, нужно только поискать.
Квикшифтер
Наконец-то мы добрались до долгожданной темы – системы Translogic quickshifter systems, она же - BMW Quickshifter. Вопреки сенсационным заявлениям немецкой компании о новой супертехнологии, подобные системы «быстрого переключения скоростей без отжима сцепления райдером», производимые некоторыми тюнинг-фирмами, наиболее известны из которых - Translogic и Dynojet, уже давно применяются участниками чемпионатов World Superbike, Supermoto/MX и даже в картингах. Просто BMW стала первой компанией, решившей устанавливать эту систему в некоторые серийные байки.
Преимущество механизма заложено в самом его названии: “quick” – «быстрый», “shift” – «сдвиг, смещение, переключение». То есть “quickshifter” буквально переводится как «быстрый переключатель». Насколько быстро переключаются скорости, спросите вы. Ответ можно найти в примере, что приведен на официальной странице Translogic. «У самого профессионального мотогонщика на переключение передачи уходит не менее 340 миллисекунд, в то время как для систем от Translogic на это требуется от 48 до 150 миллисекунд». Впечатляет, не правда ли? Еще одна технология, спустившаяся с Олимпа большого мотоспорта и ставшая доступной для «простых смертных» мотоциклистов.
А теперь давайте разберемся с устройством «быстроклаца». Ключевые элементы всего механизма: датчик давления (следит за давлением на лапку переключения передач; попросту говоря, определяет, нажимает райдер на нее или нет) и тяга квикшифтера (если не подходит стандартная). Некоторые производители (например, Dynojet) предлагают еще и кнопку включения\отключения квикшифтера, которую можно установить на руле. Сенсор подключается к внешнему модулю контроля зажигания (например, Power Commander). Когда райдер оказывает давление на лапку переключения передач, сенсор отправляет сигнал в модуль контроля зажигания, после чего тот отдает ECU команду временно отключить зажигание (на несколько десятков миллисекунд). Когда двигатель отключен, происходит переключение - без сброса газа и выжима сцепления. В случае с мотоциклами BMW, блок управления зажиганием покупать не нужно – квикшифтер подключен к родным «мозгам», ничего регулировать и устанавливать не нужно. Обычно квикшифтер ставят, когда хотят улучшить разгонную динамику аппарата, но ничего не мешает таким же образом переключаться вниз, при торможении.
Надеюсь, с прочтением этой статьи вы еще немного продвинулись в понимании того, что представляет из себя мотоцикл. Однако множество железных вопросов еще не раскрыто, так что оставайтесь с нами, впереди много интересных тем для обсуждения!
Максимальное использование мощности современного двигателя в условиях соревнований эндуро предъявляет соответствующие требования к конструкции трансмиссии мотоцикла. Основным требованием к ней является надежность и устойчивость к перегрузкам. Опыт показывает, что большинство поломок относится именно к трансмиссии. При этом чаще всего выходят из строя сцепление и задняя цепь, что и для опытного гонщика обычно равноценно сходу с соревнований.
Идеал и действительность
Идеалом, или лучше сказать, воплощением самых смелых желаний гонщика, можно считать такую трансмиссию, при которой возможна длительная работа двигателя с оптимальной частотой вращения и автоматическим плавным переключением передач в соответствии с изменением нагрузки на мотоцикл.
При такой системе намного легче стало бы управление мотоциклом, в особенности на пересеченной местности, исчезла бы неприятная смена нагрузок при преодолении препятствий и лучше использовалась мощность двигателя при максимальной безопасности его эксплуатации без риска повышения частоты его вращения до максимальной. За такую конструкцию гонщик готов заплатить повышением массы и даже некоторым снижением КПД.
Отвечать этим требованиям, видимо, смогут в будущем гидростатическая и электрическая передачи. При гидростатической передаче двигатель должен вращать насос, подающий гидравлическую жидкость под давлением к турбине в заднем колесе или же к какому-либо другому его приводу.
Фантазия изобретателей идет еще дальше: две турбины могли бы приводить оба колеса мотоцикла с заданным распределением мощности между ними. Основным препятствием для осуществления подобных идей является низкий КПД гидростатических приводов, который составляет примерно 0,5.
Электрические приводы нашли применение на железнодорожных локомотивах. При этом двигатель внутреннего сгорания вращает генератор постоянного тока, напряжение от которого поступает на тяговый электродвигатель. Большая масса такой трансмиссии исключает ее использование на мотоциклах.
Наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к мотоциклам эндуро, коробки передач с автоматическими муфтами, позволяющими плавно изменять передаточное отношение. Чаще всего используются муфты двух типов — гидравлические и механические.
Основным элементом гидравлической муфты является гидротрансформатор, состоящий из насосного кольцеобразного колеса большого диаметра, приводимого во вращение двигателем, а также реакторного и турбинного колес. Этот гидротрансформатор выполняет функции автоматической муфты, сглаживающей рывки на ее входе и обеспечивающей передаточное отношение в пределах от 1:1 до 1:2. В комбинации с автоматической двух- или трехступенчатой коробкой передач здесь можно получить плавное переключение скоростей без участия мотоциклиста. На разработку таких гидравлических систем уже затрачены огромные средства. В США и других странах еще в 50-х годах ими начали оснащать легковые автомобили с большим рабочим объемом двигателя, а также грузовые и специальные автомобили. Недостатком гидравлических систем по сравнению с механическими является сложность всей трансмиссии и, соответственно, более высокая стоимость. Для небольших маломощных двигателей они неприемлемы из-за больших размеров и массы.
Знание основных законов механики позволяет легко определить, что передаваемый вращающий момент возрастает пропорционально третьей степени диаметра фрикционной или пятой степени гидравлической муфты.
Для автомобилей малого класса и двухколесных транспортных средств гидравлический трансформатор в автоматических трансмиссиях должен быть заменен менее совершенной центробежной фрикционной муфтой, связанной с передачей клиновым ремнем, так как фрикционные передачи с плавным изменением КПД не способны передавать требуемые вращающие моменты.
В мотоциклетной практике такая система хорошо зарекомендовала себя в мопедах и мотороллерах, где часто используются одноступенчатые передачи. Для более мощных мотоциклов эндуро нерационально использовать центробежную муфту из-за ее большой массы, малого ресурса и сложности ремонта в условиях соревнований.
Однако и передача клиновым ремнем здесь себя не оправдывает: хотя она и дает плавное изменение передаточного отношения, но диапазон передаточных чисел с ее помощью слишком мал. К тому же установка клиноременной передачи не всегда проста. Еще одним недостатком клиноременной передачи является низкая передаваемая мощность при значительных размерах шкивов и малая долговечность.
Ниже мы еще вернемся к вопросу применения фрикционных муфт зубчатых колес и столь нелюбимой спортсменами цепи.
Классическая схема трансмиссии
За семидесятилетнюю историю развития мотоциклов для международных шестидневных соревнований эндуро практически не менялась конструкция применяемой на них трансмиссии. Как и прежде, классическая трансмиссия состоит из первичной передачи, фрикционной муфты, многоскоростной механической коробки передач и вторичной передачи.
Некоторые отклонения от этой схемы, появлявшиеся в прошедшие десятилетия и не оправдавшие себя, лишь подтверждают ее жизнеспособность. Одним из таких отклонений был сначала прямой, а позднее карданный вал для привода заднего колеса. Но он был чересчур жестким и не позволял легко изменять передаточное отношение всей передачи. Не решили проблему и бесступенчатые ременные передачи, применявшиеся на американских мотоциклах «Рокон». Они отличались значительными размерами, низким КПД и были малонадежны.
Оригинальный, однако не совсем удобный способ пуска с помощью рукоятки и троса был применен в спортивном мотоцикле «Рокон»
Применялась также и впоследствии забытая автоматическая коробка передач. Она не получила распространения из-за сложности конструкции и неудобств, создаваемых гонщику.
Упругая первичная цепная передача
Как и соединение коленчатого вала со ступенчатой коробкой передач, первичная передача с помощью цепи представляет собой современный элемент конструкции мотоциклов для соревнований эндуро.
Преимуществом этой передачи по сравнению с зубчатой является ее большая упругость: она не требует специального амортизатора, необходимого при передаче вращающего момента зубчатыми колесами. Другим преимуществом цепной передачи, которое при современном уровне техники не столь существенно, можно считать более низкие требования к точности изготовления. Малошумная цепная передача способна обеспечить передачу мощности при значительном расстоянии между валами.
В современных мотоциклах первичная цепная передача устанавливается в масляной ванне.
Недостатками первичной цепной передачи являются невозможность получения высокой частоты вращения, малый срок службы и невысокий КПД. Нередко считают, что цепная передача малонадежна, но это несправедливо и объясняется ее неправильной эксплуатацией при высоких частотах вращения.
Нагрузки, которые испытывает цепная передача, складываются из нагрузок, обусловленных вращающим моментом, и нагрузок, вызванных центробежными силами, пропорциональными второй степени частоты вращения. Если разогнать двигатель до максимальной частоты вращения, например с 8000 до 10000 об/мин, получив наибольший крутящий момент, то доля значительно выросших нагрузок, вызванных центробежными силами, составит более 56%, и первоначально безопасная цепная передача становится ненадежной. Исходя из этих соображений, первичные цепные передачи не следует устанавливать на мотоциклах низких классов с высокобортными двигателями, предназначенных для соревнований эндуро.
Для первичных цепных передач в мотоциклах средних и высших классов используются простые или реже двойные роликовые цепи. Специальные бесшумные цепные передачи HY=VO, часто применяемые на дорожных мотоциклах высшего класса, в условиях соревнований эндуро малопригодны из-за высоких частот вращения. Иногда составной частью конструкции первичного привода является упругий натяжной замок цепи, но для спортивных мотоциклов он используется в исключительных случаях, так как даже частично растянутая цепь должна быть заменена.
Шум зубчатых колес
Первичная передача зубчатым редуктором, используемая в шоссейно-гоночных мотоциклах и для максимальных частот вращения, кроме отсутствия упругости имеет и другие недостатки, в частности сильный шум при работе. Из различных способов уменьшения шума зубчатых колес наиболее надежным считается жесткая установка обоих колес, тщательная шлифовка боковых поверхностей зубьев, увеличение числа зубьев и использование косозубого зацепления.
Для спортивных мотоциклов осуществима только жесткая посадка валов.
Точная шлифовка удорожает изготовление зубчатых колес и зачастую снижает поверхностную твердость зубьев, а вместе с этим и срок службы колес. Увеличение числа зубьев означает уменьшение уверенности в качестве зубьев, что еще больше повышает требования к уменьшению величины угла зацепления.
Изменение методики измерения шума, рекомендованной ФИМ, повлияло на конструкцию первичного привода мотоциклов для соревнований эндуро. Модуль зубьев подбирают прежде всего с учетом условий их прочности и только потом по уровню создаваемого ими шума. Это относится и к углу зацепления.
Точность обработки поверхности зубьев требует особого внимания. До некоторой степени это касается угла наклона линии зуба: в современных мотоциклах используются обычные зубчатые колеса с прямыми или косыми зубьями. При косозубом зацеплении создаются нежелательные боковые нагрузки на коленчатый вал и ведомый вал коробки передач.
При использовании косозубых колес угол наклона линии зуба нельзя назначать произвольно. Для мотоциклов эндуро его стараются выбрать меньшим, чтобы коэффициент перекрытия с учетом ширины колес был равен 2 или 3. Параметры зацепления рассчитывают в соответствии с данными, приведенными в специальных справочниках по расчету зубчатых колес. В зубчатых колесах с косыми зубьями длина линии зацепления увеличивается пропорционально ширине колеса и тангенсу угла наклона зуба. Из опыта использования бесшумных передач в дорожных мотоциклах известно, что первичный привод зубчатыми колесами более шумен, если во время вращения колес число входящих в зацепление зубьев изменяется.
Материалом для зубчатых колес обычно служит термообработанная цементированная сталь. Однако большие колеса, устанавливаемые в коробке передач, после закалки иногда испытывают деформации. Особенно ненадежны в этом отношении колеса, образующие одновременно барабан сцепления, работающий в масляной ванне. В этом случае цементированную сталь заменяют высоколегированной, закаленной на воздухе. Эта сталь имеет значительно меньшую поверхностную твердость, однако ее тепловая деформация меньше.
Для длительной и бесшумной работы первичной передачи, как зубчатой, так и цепной, необходима ее защита от грязи и обеспечение постоянной смазки. Чтобы добиться повышения КПД и долговечности, рационально подавать смазочный материал непосредственно на зацепляющиеся зубья, однако на практике для мотоциклов эндуро чаще применяется смазка разбрызгиванием. Уровень масла следует выбирать возможно более низким, так как высокий уровень означает повышение сопротивления колесу и, следовательно, его повышенный нагрев.
Передаточное отношение первичной передачи, определяемое отношением числа зубьев зубчатого колеса со стороны сцепления к числу зубьев колеса на коленчатом валу и выбираемое в зависимости от скоростной характеристики двигателя, параметров коробки передач и вторичного привода, для мотоциклов эндуро колеблется от 2,8:1 (у мотоциклов класса 80 см3) до 2,1:1 (у мотоциклов с четырехтактным двигателем класса более 500 см3).
Изменение этого отношения позволяет, о чем часто забывают, изменять требуемые размеры сцепления и коробки передач. При уменьшении передаточного отношения первичного привода и выборе соответствующей конструкции вторичного привода можно облегчить коробку передач. Но при этом затрудняется переключение передачи и увеличивается частота вращения передаточных колес.
Сцепление
В мотоциклах для соревнований эндуро используют сцепление как «сухого», так и «мокрого» типа. Раньше для спортивных мотоциклов чаще использовали «мокрое», то есть работающее в масле, сцепление. Для этого было несколько причин.
Прежде всего сцепление «сухого» типа необходимо надежно защищать от любой грязи. Во-вторых, все элементы сцепления «мокрого» типа защищены маслом от коррозии. В-третьих, здесь отсутствует необходимость уплотнения муфты и отделения ее от первичной передачи. При этом главная передача может быть выполнена более компактной. Четвертое преимущество «мокрого» способа сцепления гонщики объясняют следующим образом: так как его диски работают, постоянно находясь в масляной среде, нет опасности внезапного снижения коэффициента трения и вследствие этого проскальзывания дисков, которое обычно возникает при попадании масла в сцепление «сухого» типа.
Однако сейчас все больше преобладает другое мнение. «Сухое» сцепление, отличающееся значительно большим коэффициентом трения, обеспечит требуемый вращающий момент при меньших габаритах и меньшей силе сжатия дисков. Это облегчает управление сцеплением. К тому же «сухое» сцепление легче выключается, так как диски здесь не покрыты маслом. Уплотнение сцепления обеспечивается за счет его тщательного изготовления. «Сухое» сцепление лучше отвечает жестким требованиям шестидневных соревнований эндуро благодаря легкости замены дисков, а при необходимости и пружин. И, наконец, к преимуществам «сухого» сцепления следует отнести также возможность его исполнения отдельно от двигателя и коробки передач. Благодаря этому частички, образующиеся в результате износа фрикционных накладок дисков сцепления, не попадают в коробку передач или же в масло, циркулирующее в двигателе, если используется общая система смазки, как в четырехтактных двигателях.
Сцепление должно быть рассчитано на передачу вращающего момента, превышающего максимальный вращающий момент двигателя по коэффициенту запаса прочности, который, с другой стороны, не должен превышать 1,15—1,3. Даже правильно рассчитанное и отрегулированное сцепление кратковременно проскальзывает при экстремальных нагрузках, например при резком переключении либо при приземлении после прыжка мотоцикла. Вследствие этого оно защищает всю передачу от поломки.
В этом отношении представляет интерес конструкция сцепления на некоторых мотоциклах «Хонда».
Схема комбинированного сцепления мотоцикла «Хонда». При работе двигателя (А) механизм свободного хода заблокирован. При торможении двигателем (Б) этот механизм свободно проворачивается и вводит в зацепление только половину дисков
В этом шестидисковом сцеплении три диска установлены обычным способом, а три других — на механизме свободного хода. При включении двигателя работают все шесть дисков, при торможении двигателем и при обратном вращающем моменте в зацепление входят лишь три диска.
На мотоциклах для соревнований эндуро сцепление закреплено на ведущем валу коробки передач, установка сцепления на коленчатом валу себя не оправдала.
Дальнейшее усовершенствование сцепления идет в направлении поиска новых материалов для фрикционных дисков. Так, для дисков стали использовать разновидность асбеста, отличающуюся меньшим износом, большей прочностью. Она пригодна для изготовления как «сухого», так и «мокрого» сцепления. Кроме того, диски сцепления, работающие в масле, стали изготовлять из твердого картона. В паре со стальным диском диск с такой фрикционной накладкой при работе в масле позволяет повысить коэффициент трения до 0,11 — 0,13, в то время как для асбестовых дисков в аналогичных условиях коэффициент трения составляет 0,07—0,09.
Корпус всех современных дисковых сцеплений выполнен в виде зубчатого колеса с большим числом зубьев. Стальные диски остались неизменными в течение десятилетий, так как ослабление дисков ведет к их деформации и в результате к выходу из строя всего сцепления.
В современных сцеплениях устанавливается от четырех до шести дисков, очень редко в «мокрых» сцеплениях — восемь. Передаваемый вращающий момент пропорционален площади фрикционных поверхностей. Однако переключение многодискового сцепления обычно затруднено. Качество работы сцепления влияет на работу всей трансмиссии. Взаимное расположение ведущих и ведомых элементов сцепления должно исключать возможность его разбалтывания и выключения. Современные сцепления могут быть значительно улучшены за счет принудительного раздвигания дисков при выключении. В этом случае сцепление не выключается при случайном нажатии рычага сцепления, а только при перемещении всего барабана сцепления, при этом боковые диски выходят из зацепления.
Важным элементом современного сцепления является устройство, которое позволяет выключать его на длительное время, что особенно важно для мотоциклов эндуро, например при толкании мотоцикла. Сейчас эта задача решается установкой легкого аксиального подшипника на рычаг сцепления. При этом в случае «сухого» сцепления он должен иметь достаточную смазку.
Пружины сцепления работают надежно, если для них предусмотрено достаточно места. Нагрузки на пружину не должны превышать расчетных значений. Недопустимы длительные деформации пружин с последующим резким снятием нагрузки, что вызывает проскальзывание сцепления. Иногда надежность сцепления можно повысить за счет материала пружин, но диски при длительном проскальзывании прежде всего из-за повышения температуры выходят из строя.
Многоступенчатые коробки передач
Число ступеней коробки передач для мотоциклов эндуро до сих пор не ограничено правилами ФИМ, как, например, в шоссейно-гоночных мотоциклах. Как с учетом оптимального использования мощности двигателя, так и с точки зрения гонщика более предпочтительна ступенчатая коробка передач. Интервал передаточных отношений коробки передач, то есть соотношение передаточных отношений на первой и высшей передачах, в мотоциклах эндуро является самым высоким по сравнению с другими спортивными мотоциклами. Первая передача здесь обеспечивает такую малую скорость, которая позволяет как можно быстрее выбираться из затора. Такая скорость нужна на экстремально тяжелых участках трассы, когда гонщик вынужден толкать мотоцикл с работающим двигателем, не отключая сцепление. Высшая передача, наоборот, должна обеспечить максимальную скорость на ровных участках трассы.
Разница между соседними ступенями коробки передач должна быть относительно невелика, примерно такой же, как у шоссейно-гоночных или кроссовых мотоциклов. Это дает возможность полнее использовать мощности двигателя при езде по пересеченной местности, а также на последнем в соревнованиях скоростном гоночном круге и при соревнованиях на ускорение.
В соответствии с этими требованиями коробка передач, как правило, имеет восемь (для наиболее мощных) и даже десять ступеней (для маломощных мотоциклов эндуро).
Практическое решение является, как всегда, компромиссным между требованиями гонщиков и возможностями реальных коробок передач. Многолетний опыт эксплуатации спортивных мотоциклов однозначно привел к идее использования двухвальной коробки передач как единственно отвечающей требованиям, предъявляемым к мотоциклам эндуро. Трехвальные и особенно синхронные многовальные коробки передач либо комбинации двух коробок передач влекут за собой повышение нагрузок на переключающие элементы, а также значительно усложняют конструкцию, снижая ее надежность.
Комбинация двухступенчатой первичной передачи с обычной трех-пятиступенчатой коробкой передач не оправдывает себя из-за конструктивных трудностей и сложности переключающего устройства. Разность передаточных отношений первичного привода из конструктивных соображений не может быть велика, поэтому приходится мириться с невыгодным перекрытием некоторых ступеней передачи.
Оптимальным числом ступеней для коробок передач с классическим переключением вилкой и торцовыми кулачками принято считать от четырех до шести. Для седьмой ступени необходимо удлинение валов, что, если не принимать специальных мер для предотвращения чрезмерного прогиба, требует значительного увеличения их диаметра. Это сразу же скажется на габаритах и массе всей коробки передач.
В последнее время для абсолютного большинства мотоциклов эндуро применяются пяти- и шестиступенчатые двухвальные коробки передач. Исключением являются мотоциклы класса 80 см3 с семи- или восьмиступенчатой коробкой передач, переключение ступеней в которой производится шпонкой, скользящей в полом валу.
Выбор числа ступеней трансмиссии
Уменьшение количества ступеней по сравнению с оптимальным ведет к сужению диапазона передаточных отношений коробки передач, а именно: к увеличению скорости на низшей и уменьшению скорости на высшей ступенях. Кроме того, увеличивается разность передаточных отношений соседних ступеней.
Качество ступенчатой передачи контролируется с помощью диаграммы пилообразной формы, которая отражает зависимость скорости мотоцикла от частоты вращения двигателя на каждой из ступеней коробки передач. На этой диаграмме четко виден спад частоты вращения при переходе на более высокую ступень. По кривой мощности легко определить и соответствующее падение мощности.
Еще более наглядной является диаграмма зависимости тягового усилия заднего колеса или диаграмма мощности в зависимости от скорости также на различных ступенях коробки передач. Построение этих диаграмм довольно трудоемко, так как для этого необходимо определить или знать целый ряд характеристик. Но они, как правило, позволяют выявить недостатки в рассчитанной последовательности ступеней передач.
В заключение хотелось бы сказать, что ценность данных, полученных теоретически, не может быть переоценена. В отличие от испытаний здесь рассматривается установившийся режим работы двигателя на полной мощности при определенных частотах вращения (без влияния инерционных сил при ускорении и без учета важных переходных процессов при регулировке карбюратора).
Как и для двигателя, параметры коробки передач необходимо проверять на практике.
Валы и зубчатые колеса
Эти детали изготовляют из высоколегированной стали. Их поверхность в зависимости от размеров зубьев упрочняется цементированием на глубину 0,3—0,5 мм. Для этой же цели они подвергаются термообработке, после которой производится тонкая шлифовка отверстий и некоторых поверхностей, а также окончательный контроль. Без преувеличения можно сказать, что за последние 50 лет ни состав применяемых в мотоциклостроении цементированных сталей, ни способы термообработки практически не изменились. Следовательно, остались почти неизменными и прочностные характеристики.
Однако конструкция коробок передач была значительно усовершенствована. Оба вала рассчитываются для обеспечения конструктивной жесткости с учетом последних достижений теории прочности. При этом на валах стараются избежать проточек, канавок, острых кромок. Теперь не применяют смазочные винтовые дорожки, часто приводившие к поломкам.
Хотя представления о конструкции оптимальной коробки передач и изменились, неизменным осталось стремление к снижению ее внешних размеров и массы при достаточной надежности. Однако современная коробка передач должна все же иметь достаточно большой внутренний объем для размещения в ней зубчатых колес большого диаметра. Такие колеса позволяют увеличить число зубьев и получить более благоприятные характеристики их обкатывания. Кроме того, благодаря меньшей нагрузке на зубья колеса могут быть более узкими. Стремление к сужению коробки передач, наблюдаемое в последнее время, объясняется меньшей длиной валов, что дает возможность уменьшить их диаметр, не опасаясь чрезмерного прогиба. Общая масса коробки передач при этом значительно снижается.
Для установки зубчатых колес применяют их напрессовку на гладкую цилиндрическую поверхность вала, а также скользящую посадку на гладкий вал со шлицами. Последнему способу, сохраняющему свободное вращение колеса на валу, отдают предпочтение. В мотоциклах для соревнований эндуро пока не нашли применения колеса с омедненным отверстием, полученным развертыванием, или с запрессованной бронзовой втулкой. Зато в настоящее время часто используются колеса, закрепленные на плавающей втулке. Для этого устанавливают игольчатые подшипники с сепаратором, часто разборные для удобства монтажа. Возможно также использование игольчатых подшипников без сепараторов.
Отдельные колеса переключаются с помощью торцовых кулачков взаимодействующих с кулачками колес своей или соседней ступени. Число кулачков обычно нечетное — три или пять. Их выполняют фрезерованием, боковые поверхности шлифуют, верхние кромки притупляют.
Правильное плавное переключение достигается высокой точностью изготовления с соответствующей термообработкой.
Важным параметром, о котором иногда забывают, является зазор между торцовыми кулачками двух входящих в зацепление колес. При малом угловом зазоре переключение затруднено, при большом происходит удар, сотрясающий всю трансмиссию при каждом уменьшении или увеличении газа. Обычно величина углового зазора лежит в пределах 10—15°.
Вопросы, касающиеся модуля и профиля зубьев, выходят за рамки этой книги. Однако можно напомнить основные положения, которых придерживаются при выборе зубчатых колес коробок передач для мотоциклов эндуро: первое — минимальное число зубьев равно 11; второе — наименьший модуль равен 2 мм; третье — рекомендуемый угол зацепления составляет 20°; четвертое — минимальная ширина головки зуба на окружности вершин составляет 0,5 мм; пятое — минимальный радиус закругления зуба у основания 0,2 мм; шестое все допуски — положительные.
Переключающие механизмы
Переключающие механизмы для мотоциклов эндуро в общем достаточно простые, без особых требований к конструкции и технологии их изготовления. Однако даже самая малая поломка, например, пружины, из-за невозможности ремонта или замены в условиях соревнований обычно означает неизбежное поражение. Таким образом, неисправность переключающего механизма может вывести из строя всю трансмиссию.
Поскольку переключение скользящей шпонкой часто отказывает, на мотоциклах эндуро используют в основном вращающуюся цилиндрическую или дисковую, а также перемещающуюся возвратно-поступательно плоскую кулису. Так как у наиболее широко применяемых сейчас шестиступенчатых коробок передач ход кулисы относительно велик, наибольшее распространение нашли цилиндрические вращающиеся кулисы.
Основным требованием к вилке механизма переключения является ее устойчивость к деформации. Важное значение имеет легкость хода вилки по валику и тщательность монтажа. При нейтральном положении и переключении ступеней передач аксиальное давление на вилку не должно вызывать местный нагрев, который может вызвать внезапную поломку.
Существует несколько вариантов переключающих механизмов, применяемых в мотоциклах эндуро. Все они хорошо зарекомендовал себя на практике. Очень важно при расчете автоматических переключающих механизмов добиваться как можно меньших нагрузок на возвратную пружину или пружины, а также обеспечить надежность упоров, не отказывающих даже при самом жестком переключении. Главными требованиями, касающимися эксплуатации переключающих механизмов, является легкость регулировки упоров и четкая фиксация передач.
В мотоциклах эндуро в последнее время автоматический переключающий механизм размещают под специальной крышкой на коробке передач, что позволяет быстро отрегулировать или отремонтировать этот механизм.
Другим современным элементом переключающего механизма является фиксация положения легко вращающегося желобчатого ролика большого диаметра, прижимаемого к проточке в переключающей кулисе, что значительно облегчает переключение.
Мотоциклы для соревнований эндуро должны выдерживать даже тяжелые падения без особых последствий. При этом важно, чтобы вал переключающего механизма был прочнее, чем его переключающий рычаг, так как поломка даже конца этого вала равносильна выходу гонщика из соревнований. В современных мотоциклах передняя часть переключающего рычага изогнута в направлении назад.
Автоматические коробки передач
Стремление к упрощению управления мотоциклом в сложных условиях пересеченной местности привело к изобретению автоматической коробки передач. Как уже сказано выше, для соревнований эндуро малопригодны бесступенчатые коробки передач. Автоматическая коробка позволяет переключать ее ступени без помощи гонщика.
Наиболее простым способом является использование нескольких центробежных муфт, первая из которых определяет передачу во время разгона при подаче газа. Следующие муфты последовательно включаются при увеличении скорости езды. Они вводят в действие более высокие ступени коробки передач, колеса низших ступеней вращаются вхолостую.
Преимуществом автоматических коробок передач является более быстрое переключение, недостатком — значительная сложность конструкции, высокие цена и масса. Кроме того, переключение осуществляется не всегда в точно необходимый момент.
Для мотоциклов эндуро разработаны эффективные фрикционные муфты для ручного переключения коробки передач, а также многоступенчатые коробки передач с ножным управлением, отвечающие современным требованиям.
Стартер
Еще одним элементом, имеющим исключительно важное значение для мотоциклов эндуро, является стартер. Его работа должна быть надежной не только в ответственный момент старта, но и при пуске двигателя, заглохшего, например, на тяжелой болотистой трассе. Применявшиеся прежде тросовые и электрические стартеры в настоящее время не используются. Пуск осуществляется ножным рычагом, вращающий момент которого через механизм свободного хода связан с коленчатым валом двигателя.
Наиболее важным параметром стартера является передаточное отношение между его валом и коленчатым валом. Выбор этого отношения сравнительно прост для мотоциклов с двигателями малого рабочего объема, которые легко прокручиваются как в холодном, так и в прогретом состояниях. В противоположность этому для мотоциклов с двигателями, имеющими рабочий объем 500 см3 и высокую степень сжатия, и особенно для мотоциклов с четырехтактными одноцилиндровыми двигателями с рабочим объемом более 500 см3 проблема пуска более сложна. Если передаточное отношение невысоко, то при полном повороте рычага стартера двигатель проворачивается только на один ход сжатия, что, конечно, недостаточно для его пуска. При более высоком передаточном отношении, наоборот, усталый гонщик может оказаться не в состоянии провернуть рычаг стартера. Наилучшим решением здесь оказалось сохранение относительно высокого передаточного отношения при использовании декомпрессора или при открывании выпускного клапана к моменту первого прокручивания.
Система пуска четырехтактного двигателя «Ямаха XT 550». Выпускной клапан автоматически открывается при начале движения пускового рычага управления
С целью повышения КПД для мотоциклов эндуро наиболее выгодной является пусковая система, работающая независимо от сцепления, а не привод пускового устройства через вал коробки передач. В первом случае пуск осуществляется быстрее и проще, без необходимости установки коробки передач в нейтральное положение. Кроме того, здесь исключена опасность чрезмерного повышения нагрузок и, как следствие, поломки зубьев коробки передач при старте.
Наибольшие недостатки пуска через свободно вращающееся колесо коробки передач и сцепление гонщик ощущает в самый ответственный момент: при пуске проскальзывает сцепление, и двигатель не проворачивается. Причем даже в том случае, когда во время езды сцепление не проявляло ни малейших признаков проскальзывания. Причина этого кроется в слишком высоком крутя щем моменте, передаваемом при пуске на сцепление, который превышает момент при нормальной работе двигателя. В таком случае необходимо быстро перевести двигатель в нормальный режим работы с помощью декомпрессора. Кроме того, здесь необходимо отрегулировать сцепление или выбрать иную систему пуска.
Вторичная передача
Самые большие неприятности для гонщика приносит вторичная цепь, которая требует постоянного ухода в ходе соревнований и часто выходит из строя. И все же вторичная цепная передача в условиях соревнований эндуро пока не имеет равноценной замены. Наибольшим преимуществом цепной передачи является возможность силовой связи довольно далеко удаленных друг от друга выходного вала коробки передач и заднего колеса при низкой массе, простоте и умеренной цене всех деталей.
Цепная передача обладает хорошей амортизационной способностью. Еще одним достоинством является простота смены передаточного отношения путем замены одной из звездочек, а также способность передавать вращающий момент даже при некоторых колебаниях расстояния между ведущей и ведомой звездочками, что имеет место в подвеске заднего колеса мотоцикла.
Кроме цепных на мотоциклах используются передачи и других типов.
Передачи с помощью зубчатых колес ставят лишь при малом межосевом расстоянии сопрягаемых колес, что возможно при двигателе, размещенном около заднего колеса. Такая компоновка используется в мотороллерах, но не может применяться на мотоциклах для соревнований эндуро.
Конструкция специального зубчатого ремня для привода заднего колеса: А — нейлоновое покрытие; Б — полиуретановая основа; В — силовой волокнистый слой из кевлара
Передачи плоским ремнем ушли безвозвратно в историю, а клиноременные передачи для увеличения передаваемой мощности должны иметь более высокую частоту вращения. Зубчатый ремень может заменить в некоторых случаях вторичную цепную передачу, но его использование в мотоциклах эндуро требует дальнейшей доработки.
Карданный вал является, без сомнения, важным элементом каждого дорожного мотоцикла с двигателем большого рабочего объема, однако для кроссовых мотоциклов неприемлемы его большая жесткость и масса. Кроме того, в ходе соревнований эндуро очень трудно оперативно изменять передаточное число карданной передачи и ремонтировать ее. Как результат на некоторых кроссовых мотоциклах с двигателем типа «боксер» карданная передача была заменена цепной.
Защитный кожух цепной передачи
Обычно для вторичной цепной передачи выбирают цепь с шагом 5/8" и шириной 1/4". На некоторых мотоциклах эндуро с двигателями малого рабочего объема используют цепь меньшего шага — 1/2", а в мотоциклах с четырехтактным двигателем — более широкие цепи (3/8"). Отличающиеся надежностью двухрядные цепи не используются из-за их большой ширины и массы.
Одним из самых важных элементов конструкции цепной передачи является ее защитный кожух. В практике спортивного мотоциклостроения применялись как цепные передачи без кожуха, так и с легким кожухом, защищающим от прямых брызг с колес, или с кожухом, полностью закрывающим передачу. Однако использование легкого, лишь частично защищающего цепь, кожуха нельзя считать удачным, так как иногда он полностью забивается грязью, что приводит к поломке передачи.
Наиболее подходящими для мотоциклов эндуро являются кожухи, со всех сторон закрывающие цепную передачу. При этом кожух задней цепи связан с коробкой передач двумя упругими профилированными трубками. Цепь движется в этих трубках, опираясь цилиндрическими валиками и внутренними поверхностями боковых пластин на продольные направляющие. Этот радикальный способ защиты цепи, запатентованный предприятием «МЦ Чопау» (ГДР), применяется на всех современных спортивных мотоциклах. Отдельные конструктивные различия касаются передней части кожуха, которая может быть отлита заодно с картером двигателя или представлять собой крышку с приливом для крепления упругих трубок. Возможны и другие конструкции.
Достоинства и недостатки закрытого кожуха для защиты цепной передачи очевидны и без дальнейших пояснений. Следует лишь отметить, что в настоящее время 10—30% скоростных мотоциклов для шестидневных соревнований имеют такие кожухи. По мнению автора, они должны стать неотъемлемой частью каждого мотоцикла эндуро.
Натяжные и направляющие устройства
Необходимым дополнительным устройством для некоторых вторичных цепных передач в мотоциклах эндуро является направляющая нижней ветви цепи, как правило, не ведущий. Эти направляющие обычно крепятся к маятниковой вилке и в большинстве случаев значительно влияют на габариты конструкции. Направляющая должна ограничивать боковые отклонения цепи, предотвращая ее сброс со звездочек, а в экстремальных условиях, когда нижняя ветвь цепи погружается в грязь и песок, предохранять ее от повреждений.
Другую проблему при использовании цепной передачи создает изменение натяжения цепи при ходах сжатия и отбоя задней подвески. Поэтому конструкторы стремятся разместить цапфу маятниковой вилки как можно ближе к оси задней звездочки. Кроме направляющей для свободной нижней ветви цепи предусматривается также натяжной ролик, закрепляемый обычно на коробке передач или на маятниковой вилке несущей ветви. Другой ролик предназначен для верхней ветви цепи. Ролики предотвращают чрезмерное провисание и набегание цепи на головки зубьев, что может привести к ее разрыву.
Последние статьи
Сцеплением оборудовано каждое механическое транспортное средство. Сцеплением называется такой механизм, в основе работы которого находится действие силы трения скольжения. Данному механизму в функционировании транспортного средства в целом отводится достаточно значительное место, поскольку благодаря сцеплению передается крутящий момент от двигателя к колесам, а также переключаются передачи, гасятся крутильные колебания, трансмиссия на короткий промежуток времени отсоединяется от маховика двигателя. Как правило, сцепление является частью трансмиссии транспортных средств. На трансмиссию возложена ответственная миссия подключения или отключения соединения двигателя и коробки передач. Автором разработки первого в автомобильном мире сцепления является Карл Бенц.
Сцепления абсолютно всех транспортных средств работают по одному и тому же принципу - на несколько ведущих или ведомых дисков воздействует сила трения, что и позволяет транспортному средству сдвинуться с места.
Так, сцепление мопеда разделяют на два вида:
- сухие.
- мокрые, т.е. те, для работы которых необходимо наличие масляной ванны.
Кроме этого, сцепления также разделяются по количеству ведомых дисков:
- однодисковые или двухдисковые;
- многодисковые.
Как правило, первый вариант дискового сцепления всегда является сухим. А вот для работы многодискового сцепления необходима масляная ванная, которая является общей и для коробки передач.
Принцип работы сцепления
Таким образом, к основным конструктивным элементам сцепления относятся ведущие и ведомые диски, пружины, а также механизмы привода. Сухие однодисковые или двухдисковые сцепления имеют связь ведущих дисков с маховиком. Для правильной работы дисков второго типа сцепления необходима корзина сцепления мопеда, в которую и помещаются диски. Корзину еще называют кожухом, который приводится в движение посредством первичной передачи. Для того, чтобы увеличить трение дисков, на их рабочие части наносится специальный фрикционный материал. Зачастую бывает так, что для изготовления нескольких дисков одного вида используется высокопрочная пластмасса.
Роль коленвала
Коленвал ередает крутящий момент к коробке передач посредством работы включенного сцепления. Это обусловлено тем, что в данном случае диски сцепления, как ведущие, так и ведомые, находятся в плотно прижатом состоянии к друг другу с помощью пружин.
Если пилот воздействует силой на расположенный на руле рычаг мопеда, который выключает сцепление, то тем самым он оказывает влияние на привод (механический или гидравлический). Работа данного привода заключается в следующем - он перемещает шток или подшипник выключения сцепления, который и разъединяет диски сцепления между собой. Таким образом, диски перестают сильно тереться друг с другом, в результате чего крутящий момент прекращает передаваться от коленвала к коробке передач.
Большая часть мопедов оборудована сцеплением, управление которым осуществляется вручную путем воздействия на рычаг, расположенный на левой рукоятке руля. Однако, есть и такие модели, которые оборудованы автоматическим сцеплением. В случае последнего, то рычага на руле нет, двигатель с трансмиссией соединяется и разъединяется путем работы центробежного автомата. В подобных конструкциях частота вращения коленвала двигателя выступает в качестве задающего параметра. Стоит отметить, что коробкой-автоматом очень часто оборудуются мопеды, а также скутеры в сочетании с клиноременным вариатором.
Таким образом, сцепление выполняет крайне важную функцию в работе и передвижении транспортного средства. Оно требует, как и все остальные детали, тщательного ухода и своевременной регулировки и замены. Однако, каким бы хорошим уход за сцеплением не был, все же наступает момент, когда приходит необходимость его отрегулировать или же вовсе поменять. Замена сцепления осуществляется в тех случаях, когда для этого есть совершенно конкретные показания или же когда регулировка не помогла.
Основные поломки сцепления
Регулировку сцепления необходимо произвести, если:
- Сцепление проскальзывает. Это происходит в момент включения двигателя ножным стартером, в результате чего мопед не заводится.
- Мопед начинает двигаться в момент, когда выжимается сцепление, включается первая передача и пилот начинает газовать;
- При включении повышенной передачи и педали газа «в пол», слышится сильный рев мотора, его обороты растут, однако, скорость мопеда не увеличивается.
Пошаговый ремонт сцепления мопеда
Регулировка сцепления процесс трудоемкий, однако, не настолько сложный. С этим способен справится даже новичок. Итак, чтобы отрегулировать сцепление необходимо последовательно и внимательно выполнить несколько пунктов.
Сцепление мотоцикла «Иж-Планета» неважно какой модели: будь-то «Иж-планета-спорт», «Иж-планета 2″ или даже Иж-юпитер» по праву можно считать узлом вполне надежным и долговечным. Но, имеющим свои конструктивные недостатки, которые являются частой причиной поломок.
Со времени своего первого появления на свет, двигатели «Ижей», хоть и не так часто как нам хотелось, но модернизировались. Как-никак, а мощность двигателя «Планеты-5» увеличилась практически в два раза, по сравнению с тем же «Иж-49», а в некоторых моделях («Иж-планета-спорт») и подавно.
Мощность-то подняли — это хорошо, а вот сцеплению конструкторы должного внимания не уделили. Как было оно на «Иж-49», так практически без изменений перекочевало на более поздние модели «Ижей».
Отсюда и растет «корень» всех проблем: мощность двигателя мы подняли — молодцы! Коляску прицепили — еще лучше! Компрессию нарастили — куда уж без этого? А вот за сцепление и храповый механизм забыли. А ведь нагрузка на него увеличилась в разы по сравнению с прародителем — отсюда и возникают частые проблемы в его работе.
К слову сказать: поздние модели «Ижей» стали комплектоваться сцеплением с усиленной моторной цепью и улучшенной конструкцией храпового механизма кикстартера, так называемая «ромашка». Конечно, особого эффекта такое «новшество» не принесло: как рвало на «Планетах» храповик, так и продолжало его рвать. Как растягивалась моторная цепь буквально за один сезон, так она и продолжала растягиваться…
В этой статье мы с вами в подробностях рассмотрим основные этапы установки и регулировки сцепления. А также, рассмотрим часто встречающиеся неисправности и способы их ремонта.
Стоит отметить: Сцепление практически всех двухтактных мотоциклов советского производства устроено по одному и тому же принципу, а значит и неисправности практически одинаковы — основа конструкции ведь одна (немецкий DKW). Поэтому все сказанное в этой статье можно смело применять не только к мотоциклам марки «Иж», но и к другим. Будь-то «Java» или «Минск» да хоть «Восход», разве что, некоторое отличие имеет у них взаимодействует с корзиной не напрямую как у остальных, а через первичный вал КПП. И «Планеты-спорт» у нее вместо моторной цепи установили шестерню, но сути — это не меняет, «болячки» у всех советских мотоциклов практически одни и те же.
Начнем пожалуй с корзины — это самая слабая часть всего механизма, вернее не сама корзина как таковая, а храповый механизм кикстартера, который постоянно рвет. Поэтому перед установкой корзины на двигатель, храповый механизм необходимо разобрать и проверить его работоспособность.
Внимательно осматриваем зубья храпового механизма, на них не должно быть сколов повреждений трещин и они должны быть острыми не зализанными. При обнаружении вышеописанных повреждений, не стоит спешить выбрасывать корзину. Храповый механизм можно легко и быстро заменить на новый.
Правда для этого, нужно будет выточить клепки ну и конечно у вас должен быть навык в такой работе, если вы не умеете клепать — лучше тогда не беритесь — испортите корзину! Это только со стороны клепка может показаться простой работой!
Следующим этапом будет — проверка надежности крепления храповика к корзине, клепки крепящие храповик к корзине имею свойство со временем разбалтываться, поэтому очень важно своевременно выявить эту неисправность.
Берем корзину в руку, второй рукой пытаемся раскачать храповик, если почувствовали люфт, то все! Придется высверливать разбитые клепки и ставить новые. Стоит предупредить: простая протяжка клепок — эффекта не даст! Проверено многократно! Только замена клепок на новые, может исправить ситуацию. А исправить ее надо обязательно! Иначе рано или поздно, храповик оборвет и тогда — хочешь-не хочешь, а клепать его все равно придется…
Также, не забываем повышенное внимание уделить состоянию зубьев приводной звездочки и самой корзины. Зубья должны быть правильной формы, не изношенными. К сожалению корзине с изношенными зубьями уже ни чем не поможешь — такая неисправность не «лечиться». И в конце, проверяем на допустимый износ подшипник корзины, он конечно служит долго, но лишний раз убедится в его работоспособности все же не помешает.
Типичный пример корзины с сильно изношенными зубьями моторной цепи. Конечно, такая корзина еще «походит» некоторое время, но такой износ смело можно считать аварийным — лучше заменить.
Корпус «Ижевской» корзины иногда дает трещины в районе клепок храпового механизма, перед установкой — внимательно осмотрите эти места.
Следующим важным этапом в нашей работе — будет регулировка схождения зубьев звездочки корзины и коленчатого вала. Тут все просто: устанавливаем под звездочку коленчатого вала специальную шайбу (об этом подробно написано дальше), ставим звездочку на цапфу и с положенным усилием затягиваем болт. Далее одеваем на первичный вал КПП регулировочную шайбу, потом туда же одеваем втулку нашей корзины, затем саму корзину и с удобного положения смотрим, чтобы кончики зубьев корзины и звездочки стояли строго напротив друг друга. Любое отклонение — убираем подбором регулировочной шайбы (о ней речь пойдет далее).
Важно: Регулировку схождения зубьев звездочек можно производить только после окончательной сборки и регулировки КПП.
Сборку механизма сцепления начинаем с установки механизма кикстартера.
Устанавливаем на вал механизма переключения передач опорную шайбу вала кикстартера.
Берем руку вал кикстартера, проверяем состояние его шлицов и зубьев сектора, тут все должно быть идеально — ни какого износа и прочих повреждений быть не должно.
Во время запуска двигателя на вал кикстартера и весь храповый механизм в целом приходиться очень высокая нагрузка особенно если у вас неправильно отрегулирован угол опережения зажигания. Отдача в ногу при частенько приводит к травмам или к поломке вала или храпового механизма. Поэтому перед установкой деталям кикстатера нужно уделить повышенное внимание и при любых подозрениях заменить их на новые.
Шлицы заводной лапки должны находится в таком состоянии
Зубья сектора вот в таком
Одеваем на вал заводную лапку, заводим конец возвратной пружины в специальный паз картера и на оборот-два натягиваем пружину и загоняем вал до упора на свое место. Сильно натягивать возвратную пружину не стоит. Натяните ее так, чтобы она ни где не выпирала и не мешала работе кикстартера, ну и конечно возвращала лапку на свое место.
Устанавливаем на цапфу коленчатого вала специальную пружинную шайбу и затем вставляем на свое место шпонку.
Одеваем на первичный вал КПП заранее подобранную регулировочную шайбу.
Устанавливаем на первичный вал КПП втулку барабана корзины сцепления.
Одеваем на корзину и звездочку моторную цепь, разворачиваем приводную звездочку так, чтобы при установки шпонка точно зашла в свой паз и одеваем все это в сборе за один заход на валы.
Важный момент: перед установкой звездочки внимательно осмотрите оба конуса, чтобы на них ничего не попало и перед установкой вытрите их насухо чистой тряпочкой.
Устанавливаем на вал внутренний барабан.
Ложем на вал специальную шайбу и накручиваем центральную гайку.
К старому ненужному диску сцепления привариваем какой-нибудь пруток или кусок шины — это будет ключ для затягивания гайки на барабане. Надеваем его на внутренний барабан, упираем пруток в вал кикстартера, берем головку на 22 и с максимально возможным усилием затягиваем центральную гайку (резьба левая).
Берем оловянный пруток для пайки или какую-нибудь палочку, подлаживаем его под зубья приводной звездочки и головкой с максимально возможным усилие затягиваем болт. В этом двигателе конструкция приводной звездочки слегка изменена: двигатель ведь у нас не «чисто Планетовский», но разницы особой между ними нет.
После затяжки либо до откручивания центральной гайки и болта приводной звездочки проверяем состояние моторной цепи. Надавливаем на нее и смотрим на сколько она провисла: допустимый провис не должен превышать двух сантиметров. Цепь на этот двигатель мы поставили практически новую, поэтому провис у нее как вы видите минимальный.
Чтобы ваше сцепление после сборки не буксовало и не вело его диски нужно обязательно проверить на деформации. Обычно этого никто не делает: то ли — лень, то ли еще что… А потом начинаю крутить-вертеть его, не понимая в чем дело: и диски вроде новые поставил и собрал правильно — отрегулировал, а оно то ведет то буксует…
Здесь сложного ничего нет: берем кусок толстого стекла или обычное зеркало ложем на него диск и сверху касаемся его пальцем, если диск «пляшет» на стекле — значит он деформирован. Тут надо немного определится: на пластиковых дисках небольшая деформация допускается, со временем диски нагреются и примут идеально ровную форму, а вот на стальных дисках деформации быть не должно. Меняйте кривые диски без сожаления, иначе нормальной работы от сцепления вы не дождетесь.
После проверки дисков можно приступать к дальнейшей сборке сцепления. Сначала на внутренний барабан ставится опорный диск проточкой к корзине. Опорный диск вы без труда отыщите в комплекте: он толще остальных и имеет с внутренней стороны вышеописанную проточку.
Затем ставим пластиковый диск, потом снова металлический и так чередуя диски друг с другом набираем полный комплект. После всего проделанного устанавливаем в первичный вал КПП шток сцепления (отмечен стрелкой). В обычную «Планетовскую» корзину вмещается шесть пластиковых дисков и шесть металлических вместе с опорным. Самым последним (шестым) у вас должен стать пластиковый диск.
Но здесь есть ньюанс: «с завода» корзина комплектуется седьмым металлическим диском, который ставится между последним пластиковым и нажимным диском сцепления, то есть в последнею очередь. Этот диск ничем не отличается от остальных, но ставить его вовсе не обязательно — можете убрать его без опасения, он там абсолютно ни к чему.
Далее ставим нажимной диск, вкладываем на свои места стаканы нажимных пружин, следя при этом, чтобы специальные выступы на стаканах совпали с выемками на диске, ставим нажимные пружины и затягиваем специальные гайки так, чтобы торцы гаек были выше торцов болтов внутреннего барабана сцепления выше на 4-5 миллиметров.
Чтобы гайки в процессе работы у вас не откручивались — сделайте зубилом насечку как показано на фото. С завода на гайках насечка уже нанесена, но в процессе разборки-сборки сцепления она изнашивается и теряет свои функции.
Заключительным этапом в этой работе будет проверка правильности работы нажимного диска сцепления. Для этого — переворачиваем двигатель или ставим сразу на раму мотоцикла, со стороны звездочки укладываем шарик в первичный вал КПП затем туда же ставим второй шток сцепления и прикручиваем крышку генератора. Регулируем сцепление, затем полностью выжимаем рычаг и смотрим как отходит нажимной диск. Если диск отходит с перекосом, тогда немного подтяните или отпустите гайки в нужных местах и все. Старайтесь отрегулировать натяжение гаек так, чтобы диск при нажатии на рычаг сцепления отходил максимально ровно — без перекоса.
