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.
Что такое центробежное автоматическое сцепление? Это механическое устройство, которое автоматически, при определенных оборотах двигателя, с помощью центробежных сил соединяет вторичный вал вариатора с редуктором . Оно используется для плавного начала движения скутера с места без каких либо ручек и педалей. Такое сцепление установлено в основном на всех типах скутеров, где установлен клиноременный вариатор.
Рассмотрим принцип работы автоматического центробежного сцепления с помощью рисунка:
Вторичный вал клиноременного вариатора 2 (далее просто вал вариатора) установлен на первичном валу редуктора 4 (далее просто вал редуктора) на подшипниках 8, и благодаря этому два вала вращаются независимо друг от друга в тот момент когда скутер не заведен или работает на холостых оборотах.
На валу вариатора установлена пластина 2 к которой крепятся колодки 3 (с помощью втулок 7) с приклеенными к ним асбестовыми накладками 5. Колодки прижимаются под действием пружин 6 в направлении к центру вала вариатора. При определенных оборотах двигателя, под воздействием центробежных сил, пружины разжимаются и колодки 3 начинают двигаться в направлении, указанном стрелками с буквой С. При этом накладки 5 плавно прижимаются к диску 1, который жестко прикручен к валу редуктора 4, вал редуктора соединяется с валом вариатора и они начинают вращаться синхронно.
Как же получается так, что скутер плавно трогается с места? Очень просто. На оборотах двигателя, при которых скутер только начинает трогаться с места, сила С показанная стрелками на рисунке еще не велика, поэтому колодки проскальзывают (трутся) по диску 1, и он начинает вращаться, но еще с меньшей скоростью чем вал вариатора. С увеличением оборотов, когда эта сила возрастает, проскальзывание плавно уменьшается и наступает момент, когда колодки 3 с накладками 5 прижимаются так сильно, что сцепляются жестко и обороты вторичного вала вариатора 2 беспрепятственно передаются редуктору 4 и становятся равными.
Тюнинговый мотор
Почему на форсированных моторах так важно производить сцепление на более высоких оборотах, можно увидеть на диаграмме. Применение, например, гоночных выхлопных систем позволяет увеличить пиковую мощность, но сдвигает пик в область более высоких оборотов. Но из-за этого возникает провал на низких оборотах.
Синяя линия показывает типичный стандартный мотор. Он включает сцепление примерно на 4500 об/мин. Максимальная мощность 4,5 лс достигается при 7000 об/мин. Этот пункт мы называем оборотами пиковой мощности. Стандартный двигатель держит мощность 4-4,5 лс на очень длинной "полочке" оборотов в 5000-8000. Красная кривая показывает двигатель с гоночной выхлопной системой и расширенными фазами газораспределения. Мощность 8-9 лс здесь достигается в узком диапазоне оборотов (8000-9500), но при этом она в 2 раза выше, чем у стандартного мотора! До 5000 оборотов стандартный мотор имеет мощность на 1 лс больше, чем тюнинговый. Чтобы преодолеть этот провал, делают так, чтобы сцепление срабатывало при 7000 об/мин.
Надеемся, теперь становится лишиний раз ясно, что одно дело - получить прирост пиковой мощности, а другое - правильно его реализовать.
Настройка
Стандартное сцепление настраивается исключительно заменой пружинок на более жесткие. Большинство производителей выпускает специальные наборы из нескольких комплектов пружинок различной жесткости. Можно, конечно, уменьшить массу колодок, сточив их в каком-нибудь месте, но такой способ настоятельно не рекомендуется. Во-первых, потребуется много попыток, прежде чем Вы добьетесь нужного результата, а во-вторых, масса всех трех колодок должна быть строго одинакова - этого не так просто добиться в домашних условиях. Не стоит забывать также, что возможности родного сцепления лимитированы материалом колодок. На выских оборотах он будет передавать вращение с избыточным проскальзыванием, а это преждевременный износ и нагрев.
Производители тюнинговых узлов сцепления предлагают разные технологии настройки: сменные пружинки, изменяемое преднатяжение пружинок, сменные накладки-грузики, регулирующие массу колодок. Безусловно, это позволяет настраивать сцепление быстро и точно. Не последнюю роль играет и иной материал рабочих накладок, который позволяет минимизировать проскальзывание. Подводя итог, можно сказать, что для тюнинга Sport достаточно заменить пружинки в родном сцеплении. Тем, кто осознанно выбрал тюнинг Racing, рекомендуется заменить весь узел сцепления.
Polini Evo 2G
Отдельное слово - фавориту среди тюнинговых узлов - Polini Evo 2G. Запатентованная технология с двумя колодками и нетрадиционным механизмом регулировки позволяет этому устройству на голову обходить конкурентов. Технология регулировки проста, как и все гениальное, и в то же время обеспечивает высочайшую точность работы. Главным отличием от всех остальных изделий на рынке является то, что пружины здесь работают на сжатие, а не растяжение - это существенно увеличивает надежность (при классической компоновке пружинки иногда рвутся под напряжением). Плюс новая конструкция позволила изменять преднатяжение пружин вращением регулировочных гаек - такого Вы нигде больше не встретите. Регулируется преднатяжение с точночтью до десятых милиметра.
Сцепление - механизм кратковременного разъединения вала двигателя и механизмов трансмиссии (коробки переключения передач), предназначенный для плавного начала движения транспортного средства с места и бесшумного для переключения передач.
Сцепление состоит из одного или нескольких фрикционных дисков, прижимаемых к ведущему диску двигателя (маховику) пружинами. В рабочем состоянии фрикционные диски, покрытые абразивным материалом, прижаты к маховику и передают крутящий момент от коленчатого вала двигателя на ведомый диск, насаженный через шлицевое соединение на вал. Вращение передается благодаря силам трения. Как только водитель нажимает на педаль сцепления, выжимная муфта отводит фрикционный диск (или пакет дисков) от маховика, преодолевая сопротивление пружин. Сила трения уменьшается, фрикционные диски начинают проскальзывать, замедляют или прекращают вращение, двигатель отсоединяется от узлов трансмиссии. В результате при работающем двигателе крутящий момент на ведущие колеса не передается. Это позволяет замедлить движение автомобиля, разгрузить валы для бесшумного переключения передачи, либо остановить транспортное средство без остановки двигателя.
Механизм выключения сцепления состоит из выжимного подшипника, приводного механизма (механического тросового или гидравлического), педали сцепления. Фрикционные диски (или ведомый диск, если речь идет о наиболее распространенном двухдисковом сцеплении) покрыты накладками из материала на основе асбеста. В последнее время в сцеплении применяют новые материалы, не содержащие асбеста, что увеличивает долговечность сцепления в целом. В центральной части ведомого диска расположены выжимные рычаги или лепестковые элементы, на которые воздействует выжимной подшипник. В свою очередь подшипник перемещается по направляющей вала вилкой выключения сцепления, связанной с педалью сцепления тросовым или гидравлическим приводом. В ведомый диск встраивают демпферные пружины, компенсирующие колебания частоты вращения и улучшающие равномерность вращения вала, что положительно сказывается на плавности хода автомобиля и долговечности коробки переключения передач.
Разновидности сцепления
Механизмы сцепления, применяемые в автомобилях и мотоциклах разделяют по способу передачи крутящего момента на узлы трансмиссии (на) на механические, гидравлические и электромагнитные. Наибольшее распространение получили механические сцепления, которые в свою очередь, подразделяются на:
1. На сухие и «мокрые», работающие в маслянной ванне. Первые используются в автомобилях, вторые - в мотоциклах. «Мокрое» сцепление позволяет уменьшить диаметр ведущего и ведомого дисков, увеличить срок службы сцепления и улучшить охлаждение механизма.
2. По способу передачи крутящего момента - постоянного и непостоянного действия. Сцепление постоянного действия устанавливается в транспортные средства, непостоянного действия - в мощные станки и в механизмы (например, в экскаваторы и погрузчики), в которых передача крутящего момента необходима лишь в кратковременном режиме.
3. По количеству дисков механизмы сцепления подразделяются на однодисковые (пара ведущий и ведомый диск), двухдисковые (с промежуточным ведомым диском) и многодисковые. Однодисковое сцепление применяется в легковых и грузовых автомобилях. Двухдисковое - в грузовиках большой грузоподъемности, специализированных машинах, тракторах.
Многодисковое сцепление применяется в механизмах «мокрого» типа в мотоциклах.
4. По расположению и количеству нажимных пружин сцепления - на механизмы с набором пружин, расположенных равномерно по поверхности диска (на грузовых автомобилях), и на сцепление с единственной центральной диафрагменной пружиной (на легковых автомобилях).
5. По способу приведения механизма сцепления в действие - с механическим, гидравлическим, электрическим и гидромеханическим управлением. Механический привод вышел из употребления. Наиболее распространенным видом на данный момент является сцепление с гидравлическим приводом.
Фрикционные материалы
В сцеплениях любого типа характеристики материала, из которого изготовлены накладки на диски сцепления, определяют плавность срабатывания механизма сцепления и его долговечность. Долгое время в сцеплении использовались накладки на основе асбеста. Высокая термостойкость асбеста устраняли проблему перегрева сцепления при частом использовании. А волокнистая структура материала обеспечивала плавность момента срабатывания.
В современных механизмах сцепления применяются композитные материалы, обладающие улучшенными по сравнению с асбестом характеристиками. Но в случаях, когда требуется передать на узлы трансмиссии крутящий момент очень большой величины, фрикционные материалы оказываются непригодными. Поэтому в гоночных автомобилях и в сверхтяжелой технике (грузовиках, тягачах) применяют керамические фрикционные накладки. Они обладают очень высокой износостойкостью, нечувствительны к перегреву, но не обеспечивают плавной передачи крутящего момента на. Сцепление с керамическими ведомыми дисками относят к механизмам жесткого срабатывания.
Сцепление в автоматических трансмиссиях
В транспортных средствах с автоматическими коробками передач и с вариаторами сцепление не используется. В автомобилях с А вместо него используется гидромуфта (по сути, сцепление непостоянного действия). А в вариаторных транспортных средствах - на скутерах, легких мотоциклах, автомобилях с вариаторной трансмиссией - необходимости в сцеплении не возникает.
Классический механизм сцепления применяется в автомобилях с автоматизированной механической коробкой передач. В этих машинах выжим сцепления и переключение передач механической осуществляется сервоприводами по командам электронной системы управления. Причем, существуют трансмиссии с двумя сцеплениями, работающими по очереди - одно передает крутящий момент на ведущие колеса через сцепленную пару шестерен, второе в этот момент разъединяет вал двигателя от второй пары шестерен для плавного включения следующей передачи.
Полуавтоматом выключения сцепления оснащаются автомобили с частичной автоматизацией переключения и большинство современных мотоциклов со сцеплением мокрого типа. Когда водитель мотоцикла прикасается к рычагу переключения передач, усилие передается на механизм выжима сцепления. Это позволяет переключать передачи без выжима сцепления рычагом на руле, а в большинстве случаев и плавно тронуться с места, осторожно отпуская ножной рычаг переключения. На автомобилях с полуавтоматической трансмиссией привод механизма выжима сцепления соединен с рукояткой.
Если рассматривать трансмиссию мотоцикла по порядку, то первой должна бы появиться статья о моторной передаче - первом звене трансмиссии. Но по разным причинам мы вынужденно изменили свой план. И начнем этот цикл со второго звена - сцепления .
Сцепление (рис. 1) обеспечивает передачу крутящего момента с большой зубчатки моторной передачи на первичный вал коробки передач, кратковременное разъединение и плавное соединение их между собой. На мотоциклах ИЖ применяется фрикционное многодисковое сцепление , работающее в масляной ванне. Рассмотрим работу сцепления на примере силового агрегата «ИЖ Планета».
Большая ведомая зубчатка моторной передачи сделана заодно с ведущим барабаном 8 сцепления (рис. 2). Ведущие пластмассовые диски 6 входят своими выступами в пазы большого барабана 8. Между ведущими дисками устанавливаются ведомые стальные 5, которые таким же способом соединены с малым, ведомым барабаном 7 сцепления, закрепленным на шлицах первичного вала коробки передач.
Пакет дисков в рабочем состоянии сжат пятью цилиндрическими пружинами 2, которые опираются на стаканчики 3, зафиксированные в наружном нажимном стальном диске 4. Усилие пружин можно изменять с помощью фасонных гаек 1: в процессе эксплуатации это приходится делать при замене пакета для равномерного перемещения его в пазах барабанов. Нормальное положение сцепления - постоянно замкнутое, диски плотно и с большим усилием прижаты друг к другу. Чтобы сцепление выключить, надо разъединить диски, отодвинуть их один от другого.
Это осуществляется механизмом выключения, смонтированным на правой крышке картера двигателя, и приводом. Рычаг выключения сцепления располагается на левой стороне руля. В нем закреплен трос 14. При нажатии на рычаг усилие через трос передается на червяк 13; последний поворачивается, перемещается по трехзаходной резьбе и нажимает на шарик 11, упорный стержень 10 и толкатель 9 и перемещает нажимной диск 4, преодолевая усилие пружин.
Диски сцепления при этом освобождаются от сжимающего их усилия и разъединяются, сцепление выключается. Стоит отпустить рычаг на руле - и механизм выключения возвращается в первоначальное положение под действием пружин 2 и 12. Нормальная работа механизма сцепления обеспечивается лишь в том случае, когда в приводе имеется достаточный зазор (свободный ход на рычаге выключения), а пружины поджаты так, что диски перемещаются без перекоса и на достаточное расстояние.
Ориентировочно можно считать усилие пружин нормальным, если гайки выступают над колпачками примерно на 4,5-5 мм. Зазор в механизме выключения сцепления, прежде всего, обеспечивается, регулировочным винтом 17. Вначале этот винт надо ввернуть до ощутимого упора (не допуская, однако, перемещения дисков), а затем отпустить на 1/2-3/4 оборота и законтрить гайкой 16. Затем регулировочным винтом на руле установить свободный ход троса сцепления: он на конце рычага должен составлять 5 мм.
Механизм выключения сцепления двигателя «ИЖ Юпитер» (рис. 3) существенно отличается от описанного выше прежде сего тем, что сблокирован с механизмом переключения передач. Это позволяет выключать сцепление как рычагом на руле, так и педалью, да и переключение передач происходит более плавно и быстро. Механизм выключения смонтирован также на правой крышке картера двигателя.
С рычагом на руле он, как и в предыдущем случае, связан тросовым приводом, работа которого не нуждается в пояснениях. Что касается полуавтоматического выключения сцепления, то о нем нужно поговорить подробнее. Педаль переключения передач закреплена на левом конце вала переключения; на правом конце этого вала 14 закреплен кулачок 15 автомата выключения сцепления.* Кулачок имеет сложную форму; в постоянном контакте с его рабочей поверхностью находится ролик, закрепленный на конце двуплечего рычага 19.
При нормальном положении рычага переключения ролик находится во впадине кулачка 15. Когда рычаг перемещается вниз или вверх (включается та или иная передача), кулачок 15 своим выступом набегает на ролик, через него нажимает на плечо рычага 19; второе плечо воздействует на толкатель 13, шарик 12 и упорный стержень 11 и перемещает нажимной диск 6. Пружины 2 при этом сжимаются и освобождают диски, сцепление выключается. Рабочая поверхность кулачка 15 выполнена так, что сцепление выключается раньше; чем включается та или иная передача; включается же оно только после того, как передача зафиксируется. За удобство надо платить - в данном случае более сложными регулировками.
Если в механизме выключения сцепления «ИЖ Планеты» требовалось отрегулировать только свободный ход рычага на руле, то на «Юпитере» нужно регулировать и свободный ход педали переключения. Причем тут важна еще и последовательность регулировок. Начните, как и в первом случае, с пружин сцепления. Они должны выступать над стаканчиками примерно на 3,5-4 мм и обеспечивать равномерное, без перекосов перемещение дисков при выключении сцепления. После этого винт 4 надо ввернуть в нажимной диск до ощутимого упора - и вывернуть на 1/4-1/2 оборота. Сразу это может не получиться, для страховки лучше проделать эту операцию несколько раз, чтобы быть абсолютно уверенным в результате. После чего законтрите винт 4 гайкой 5.
Только теперь можно регулировать свободный ход рычага на руле. Как и в предыдущем случае, он не должен превышать 5-8 мм на конце рычага. Если коробка передач работает идеально, автоматическое выключение сцепления очень удобно и заметно облегчает жизнь мотоциклиста: при обрыве троса сцепления порой удается довольно долго ездить, даже в условиях города, используя только ножное полуавтоматическое выключение. Правда, троганье с места и тут требует определенного навыка. Когда же коробка «дурит», а это, увы, встречается часто, лучше применять и ручное выключение сцепления - это только продлевает жизнь механизмов.
Появляющиеся в процессе эксплуатации нарушения в работе сцепления чаще всего связаны с естественным изменением зазоров в приводе или ослаблением крепления его деталей. Восстановить и то и другое нетрудно. Типичные неисправности сцепления сводятся, по существу, к двум: сцепление либо «ведет», либо «буксует». Первый термин означает, что диски не разъединяются полностью и передача крутящего момента в той или иной мере происходит все время.
Значит, кулачки шестерен в коробке передач постоянно прижаты друг к другу и их разъединение требует значительных усилий. Наиболее вероятная причина - перекос дисков; менее вероятная - большой зазор в приводе выключения. Сцепление «буксует», если пружины не создают нужного усилия или нет зазора в приводе выключения. И то и другое устраняется регулировками. Состав муфт сцепления и механизмов привода для разных моделей силовых агрегатов ИЖ, а также применяемость деталей указаны в таблице.
Рис. 1. Трансмиссия мотоциклов ИЖ: 1 - моторная передача; 2- сцепление; 3 - коробка передач; 4 - задняя передача.
Рис. 2. Двигатель «ИЖ Планета»: сцепление и механизм его выключения (поз. см. в таблице).
Рис. 3. Двигатель «ИЖ Юпитер»: сцепление и механизм выключения (поз. см. в таблице).
Состав муфт сцепления и механизмов выключения мотоциклов ИЖ
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
