Cylinder

Cylinder naprawia się zazwyczaj z powodu nadmiernego zużycia lub uszkodzenia gładzi cylindrowej. Zużywanie się gładzi jest rzeczą normalną, wynikającą z charakteru pracy silnika, jednakże wielkość i szybkość zużywania uwarunkowane są wieloma czynnikami. Nie omawiając czynników o charakterze konstrukcyjnym oraz produkcyjnych, jak rodzaje stosowanych materiałów oraz jakość obróbki, warto zwrócić uwagę na czynniki eksploatacyjne wpływające w zasadniczy sposób na zużywanie się gładzi cylindrowej.

Własności oleju oraz częstotliwość wymiany określone są dla każdego silnika instrukcją fabryczną i od ścisłego ich przestrzegania zależy żywotność silnika.

Czynnikami, które mogą zwiększyć zużycie gładzi cylindra nawet dziesięciokrotnie są zanieczyszczenia, pozostałe po brudnym montażu oraz kurz dostający się do silnika wskutek niedostatecznego działania filtru powietrza.

Wreszcie sam sposób eksploatacji motocykla może wpłynąć na zmniejszenie żywotności cylindra o 20-50 %. Częste rozruchy zimnego silnika, dlugotrwała jazda przy zbyt niskiej temperaturze powodują znacznie szybsze zużywanie się gładzi cylindrowej. Podobnie niekorzystnie wpływa znaczne obciążanie silnika przy małych obrotach np. podczas jazdy ze zbyt małą szybkością na wysokim biegu.

Największe zużycie cylindra występuje zazwyczaj w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału korbowego na wysokości pierścieni tłokowych przy ustawieniu tłoka w ZZ, a także nad otworem wydechowym. W górnej części cylindra występują bowiem największe naciski pierścieni tłokowych na gładź oraz najsilniejsze działanie korodujące spalin przy jednoczesnych złych warunkach smarowania. Duże zużycie cylindrów w okolicy okien wydechowych i przepłukujących wynika ze zmniejszonej powierzchni trącej gładzi (wskutek istnienia tych okien) i związanym z tym powiększeniem jednostkowych nacisków tłoka i pierścieni.

Jeżeli największe zużycie cylindra występuje po jego jednej stronie w płaszczyźnie osi wału korbowego, oznacza to, że silnik ma skrzywiony korbowód, wadliwie wykonaną tulejkę główki korbowodu lub nieprawidłowo wykonany tłok.

Prócz normalnego zużycia, cylinder może ulec uszkodzeniu wskutek zatarcia tłoka. Spowodowane to bywa najczęściej zbyt małym luzem pomiędzy cylindrem a tłokiem, nadmierną rozszerzalnością cieplną tłoka, niewłaściwym docieraniem nowego lub naprawionego silnika (długotrwałe korzystanie z dużych obciążeń i obrotów silnika, szczególnie przy słabym chłodzeniu), jak również niedostatecznym smarowaniem - brakiem oleju albo zbyt ubogą regulacją gaźnika. W wyniku zatarcia następuje zazwyczaj mniej lub bardziej silne zarysowanie gładzi cylindrowej.

Odmiennym rodzajem są uszkodzenia spowodowane dostaniem się do cylindra obcego, twardego przedmiotu. Powodują one zazwyczaj silne zarysowanie lub nawet wyżłobienie gładzi cylindrowej. Uszkodzenia takie powstają najczęściej wskutek wypadnięcia zabezpieczenia sworznia tłokowego oraz wysunięcia się samego sworznia, pęknięcia kawałka izolatora świecy, a również pęknięcia pierścienia tłokowego lub wypadnięcia zabezpieczenia pierścienia tłokowego.

Naprawa wszystkich omówionych uszkodzeń wymaga wyjęcia cylindra z silnika.

Zdejmowanie cylindra

Konstrukcja motocykla pozwala na zdjęcie cylindra bez wyjmowania silnika z ramy. Wymaga to zdjęcia zbiornika paliwa. Cylinder zamocowany jest oddzielnie do skrzyni korbowej. Do zdjęcia cylindra nie jest konieczne zdjęcie głowicy Podczas zdejmowania cylindra tłok powinien być ustawiony w ZW.

Pomiary mikrometryczne cylindra

Pomiary mikrometryczne cylindra są czynnością bardzo istotną, bowiem ich wyniki decydują o zakresie naprawy cylindra. Do mierzenia średnicy cylindra używa się specjalnego czujnika do otworów - tzw. średnicówki. Czujnik taki składa się ze wskaźnika osadzonego na długim uchwycie zakończonym osadzonymi poprzecznie trzpieniami. Jeden z trzpieni jest ruchomy w zakresie kilku milimetrów i wypychany przez sprężynę, poprzez układ dźwigni działa on na wskaźnik. Drugi trzpień osadzony na stałe w uchwycie może być wymieniany zależnie od średnicy mierzonego cylindra.

W celu zmierzenia średnicy cylindra należy do oprawy czujnika założyć stały trzpień odpowiedniej wielkości, a następnie umieścić czujnik w mikrometrze ustawionym dokładnie na nominalną wielkość średnicy cylindra. Jeżeli mamy np. zmierzyć średnicę cylindra o wymiarze nominalnym 68 mm, ustawiamy śrubę mikrometra na dokładny wymiar 68 mm, a następnie wkładamy doń trzpienie czujnika, ustawiając je dokładnie w osi śruby mikrometra. W tym położeniu przekręcamy tarczę czujnika tak, aby wskazówka znajdowała się na "0". Tak ustawiony czujnik wskazywać będzie odchyłki w setnych częściach mm od nominalnego wymiaru 68 mm, przy czym wychylenia wskazówki w kierunku "+" oznaczają odchyłki powyżej 68 mm, zaś wychylenia w kierunku "-" oznaczają odchyłki poniżej 68 mm.

Następnie wprowadzamy czujnik ostrożnie do otworu cylindra opierając najpierw o gładź cylindrową trzpień ruchomy, a po delikatnym przyciśnięciu go - również trzpień nieruchomy. Trzpienie czujnika ustawiamy w cylindrze najpierw w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału korbowego i wykonując czujnikiem parę ruchów wahadłowych w jedną i drugą stronę - odczytujemy wartość największego wychylenia wskazówki czujnika w kierunku "-". Odczytana wartość jest odchyłką w setnych częściach milimetra od średnicy nominalnej, na którą był nastawiony czujnik. Jeżeli przy odczycie wskazówka znajdowała się na skali po stronie “+” - oznacza to, że średnica mierzonego cylindra jest większa od średnicy nominalnej, jeżeli po stronie “-” - że jest ona mniejsza.

Dla dokładnego określenia zużycia, średnicę cylindra należy mierzyć w następujących miejscach:

  • D1 - w górnej części nad pierścieniami tłokowymi (przy ustawieniu tłoka w ZZ) - odpowiada to średnicy nie zużytego cylindra,
  • D2 - na wysokości odpowiadającej położeniu górnego pierścienia tłokowego przy ustawieniu tłoka w ZZ (zazwyczaj największe zużycie),
  • D3 - na wysokości odpowiadającej połowie długości skoku tłoka,
  • D4 - przy dolnej krawędzi cylindra (zazwyczaj nie ma zużycia),
  • D5 - na wysokości górnej krawędzi otworu wydechowego (może być największe zużycie).

    Pomiary przeprowadza się w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału korbowego (normalnie największe zużycie) oraz w płaszczyźnie osi wału korbowego. Dla sprawdzenia, każdy pomiar należy zdejmować co najmniej dwukrotnie, a wyniki notować. Maksymalne zużycie cylindra, od którego zależy sposób dalszej naprawy jest różnicą między największą zmierzoną średnicą, a średnicą zmierzoną w najwyższej lub najniższej części cylindra.

    Jeżeli nie zależy nam na dokładnej znajomości średnicy cylindra, a chcemy określić tylko wielkość jego zużycia, wówczas nie potrzebujemy nastawiać czujnika w mikrometrze lecz ustawia my go w położenie zerowe w górnej lub dolnej nie zużytej części cylindra. Po przeniesieniu czujnika w miejsce zużyte, wskazania w kierunku "+" dają wówczas od razu wielkość zużycia w setnych częściach milimetra.

    Jeżeli dysponujemy czujnikiem o odpowiednio ostro zakończonych trzpieniach, wówczas w podobny sposób można zmierzyć również głębokość dużych rys lub wyżłobień w gładzi cylindrowej.

    Pomiary mikrometryczne należą do czynności bardzo precyzyjnych i wymagających dużej staranności i wprawy. Niezmiernie ważną rzeczą dla dokładności pomiarów jest zachowanie daleko posuniętej czystości. Wszelkie mierzone części muszą być dokładnie oczyszczone, a ponadto bezpośrednio przed pomiarem - przemyte czystą benzyną i osuszone. Temperatura mierzonych elementów oraz narzędzi pomiarowych powinna wynosić 20 ą 3° C. Stosowane do pomiaru przyrządy muszą znajdować się w dobrym stanie. Należy posługiwać się nimi z dużą delikatnością i ostrożnością. W podobny sposób można mierzyć średnice wszelkich dostatecznie dużych otworów w innych częściach motocykla które ulegają zużyciu.

    Po wykonaniu pomiarów zabezpieczyć cylinder przed korozją.

    Kwalifikowanie cylindra do naprawy

    Można przyjąć, że cylinder zdecydowanie kwalifikuje się do naprawy jeśli jego maksymalne zużycie dochodzi do wartości o około 0,10 mniejszej niż najbliższy nadwymiar tłoka naprawczego.

    I tak np. pierwszy nadwymiarowy tłok dla motocykla Pannonnia 250 ma średnicę większą o 0,50 mm od średnicy nominalnej, a więc cylinder powinien być naprawiany, jeżeli jego zużycie osiąga wartość do około 0,40 mm.

    Jeżeli jednak ogólny stan techniczny silnika jest bardzo zły, a cylinder wykazuje zużycie rzędu nawet 0,18-0,25 mm, to jego naprawa jest opłacalna przy okazji naprawy innych zespołów (np. łożyska korbowodu). Jeżeli zużycie cylindra jest mniejsze niż 0,08 – 0,12 mm, naprawa nie jest uzasadniona.

    W razie stwierdzenia uszkodzeń gładzi cylindrowej w postaci rys lub wyżłobień, cylinder kwalifikuje się do naprawy przez wytoczenie i honowanie, jeżeli głębokość rys umożliwia obrobienie cylindra na jedną ze średnic naprawczych. Czasami, w wyjątkowych sytuacjach, można dopuścić do dalszej eksploatacji cylinder mający kilka rys o. głębokości nie przekraczającej 0,05 mm i szerokości nie większej niż 1 mm, o ile rysy te znajdują się na długości mniejszej niż polowa skoku tłoka.

    Cylinder w którym poważnie uszkodzona jest gładź cylindrowa w okolicy któregokolwiek okna nie nadaje się zasadniczo do naprawy. Dopuścić można uszkodzenia, które zmieniają profil krawędzi okna na wysokości nie większej niż 1 mm. Cylinder zarysowany na głębokość uniemożliwiającą usunięcie rysy nie nadaje się do dalszego użytku, jeżeli rysa przebiega przez którekolwiek z okien.

    Naprawa cylindra po zatarciu

    W wyniku zatarcia gładź cylindrowa może zostać porysowana, przy czym często pozostają na niej smugi startego materiału tłoka. Jeśli głębokość rys nie przekracza 0,05 mm wystarczy wygładzić je drobnym papierem ściernym ("00", "000", a potem "0000") zwilżonym w nafcie lub w oleju. Smugi materiału tłoka, jeśli nie dają się zeskrobać, usunąć można przez pozostawienie cylindra na kilka godzin w roztworze wodnym sody kaustycznej (20-30 dag na 1 litr wody). Soda jest silnym środkiem żrącym, dlatego trzeba uważać na odzież i ręce, a po skończonym zabiegu umyć dokładnie cylinder w ciepłej wodzie, wytrzeć do sucha i gładź powlec warstwą oleju.

    Po oczyszczeniu i spolerowaniu śladów zatarć, zaleca się natrzeć gładź cylindrową gęstą pastą grafitową, najlepiej z grafitu koloidalnego, która wypełni pozostałe nierówności gładzi.

    Wytaczanie i honowanie cylindra

    Najczęściej stosowaną metodą naprawy jest wytaczanie i późniejsze honowanie cylindra. Pozwala ona z zasady na usunięcie skutków zużycia oraz mniej poważnych uszkodzeń gładzi. Cylindry wytacza się na specjalnych wytaczarkach z dużymi szybkościami skrawania przy zachowaniu dokładności w granicach 0,01 mm oraz znacznej gładkości obrabianej powierzchni.

    Wytaczarka składa się z podstawy oraz pionowej kolumny z masywnie ułożyskowanym wrzecionem. Na podstawie mocowany jest w odpowiednich uchwytach cylinder. Na końcu wrzeciona osadzona jest głowica z nożem wykonanym ze stali szybkotnącej lub ze spieków.

    Niezmiernie ważne jest ustawienie cylindra ściśle w osi wrzeciona wytaczarki. Wstępne centrowanie przeprowadza się za pomocą stożka zamocowanego suwliwie na wrzecionie, a następnie za pomocą zakładanego na wrzeciono uchwytu z czujnikiem. Cylinder ustawia się w osi wrzeciona wytaczarki z dokładnością do ą 0,01 mm. Uzyskuje się to przez przesuwanie stołu wytaczarki z zamocowanym na nim cylindrem w stosunku do wrzeciona. Następnie, przy użyciu specjalnego przyrządu ze śrubą mikrometryczną zwykłym mikrometrem ustawia się nóż na odpowiednią średnicę wytaczania.

    Głębokość skrawania nie powinna przekraczać 0,1 mm. Jeżeli konieczne jest zdjęcie grubszej warstwy, cylinder trzeba wytaczać parokrotnie.

    Należy pamiętać o pozostawieniu naddatku (minimum 0,02-0,03 mm) na późniejsze honowanie cylindra. Ponieważ tłok zakładany jest do cylindra z luzem rzędu 0,03-0,10 mm , w razie braku ścisłych wymiarów wytaczania najprościej jest wytaczać cylinder mniej więcej na średnicę nowego tłoka. Do honowania cylindra zostanie wówczas naddatek o grubości równej luzowi tłoka w cylindrze.

    Cylindry wytacza się "na sucho" tj. bez smarowania i chłodzenia noża wytaczarki. Przy wytaczaniu stosuje się posuwy 0,05-0,1 mm/obr. Przy szybkościach skrawania około 80-120 m/min. Głębokość skrawania nie powinna przekraczać 0,10 mm.

    Po wytoczeniu cylinder należy honować w celu usunięcia nierówności powierzchni. Wykonuje się to na obrabiarce zwanej honownicą. Przypomina ona wiertarkę słupową różniąc się jedynie samoczynnym, dwukierunkowym posuwem pionowym wrzeciona.

    Honowanie jako rodzaj obróbki zbliżone jest do szlifowania. Narzędziem jest głowica wyposażona w kamienie szlifierskie zamocowane wzdłużnie w oprawkach, podobnie jak noże rozwiertaka nastawnego. Głowica ta połączona przegubowo z wrzecionem, wprowadzana jest do cylindra, gdzie wykonuje szybki ruch obrotowy oraz jednoczesne, pionowe ruchy posuwisto-zwrotne. Ponieważ głowica dzięki ruchomym oprawkom dociskanym sprężynami i przegubowemu połączeniu z wrzecionem honownicy samoczynnie ustawia się w osi cylindra, nie jest tu potrzebne specjalnie dokładne ustawianie cylindra w osi wrzeciona. Głowicy nie ustawia się na z góry określony wymiar, lecz sprawdza się średnicę cylindra podczas obróbki.

    Honowanie odbywa się z szybkością obwodową kamieni 60-75 m/min przy szybkości ruchu posuwisto-zwrotnego 18-20 m/min.

    Dla zabezpieczenia przed zniekształceniem cylindryczności otworu cylindra, skok głowicy i długość kamieni należy tak dobrać, aby w chwili zmiany kierunku ruchu kamienie wystawały z cylindra na 13-15 mm

    Podczas honowania, kamienie głowicy oraz gładź cylindra powinny być obficie spłukiwane naftą lub olejem napędowym w celu studzenia oraz zmywania opiłków metalu.

    Do honowania używa się kamieni o ziarnistości 320-500. Mimo to, powierzchnia gładzi pozostaje po tym jeszcze matowa ze śladami rys. W celu uzyskania większej gładkości, co jest pożądane dla zwiększenia trwałości cylindra, należy w końcowej fazie honowania założyć na kamienie głowicy bardzo drobny papier ścierny ("000" lub "0000") i przepolerować gładź cylindrową.

    W razie braku specjalnej wytaczarki, można wytaczać cylinder na zwykłej tokarce. Należy wówczas stosować nóż na odpowiednio sztywnym uchwycie. Warunki obróbki i jej dokładności są analogiczne jak przy normalnym wytaczaniu. Podobnie honowanie można wykonywać na dużej wiertarce słupowej, niezbędne jest jednak posiadanie głowic do honowania.

    Cylindry, których maksymalne zużycie nie przekracza 0,1 mm można naprawiać bezpośrednio przez honowanie z pominięciem wytaczania. Wstępne (zgrubne) honowanie należy wówczas wykonywać za pomocą kamieni o większym ziarnie (180-220), dogładzając wykańczająco przy użyciu drobnoziarnistych kamieni (320-500).

    Naprawa cylindra musi być wykonana odpowiednio dokładnie: maksymalna dopuszczalna owalizacja i stożkowość wytoczonej i honowanej gładzi cylindra nie może być większa niż 0,01 mm, przy czym powiększenie jej powyżej 0,02 mm zasadniczo dyskwalifikuje jakość naprawy.

    Gładkość gładzi cylindrowej po honowaniu powinna odpowiadać 9 klasie gładkości (średnia arytmetyczna wysokość mikronierówności powinna mieścić się w granicach 0,005-0,008 mm, a po spolerowaniu 10 klasie gładkości (średnia wysokość mikronierówności 0,003-0,006 mm). Tłumacząc to na bardziej bezpośredni język przehonowana powierzchnia nie może mieć wyczuwalnych dotykiem nierówności, jedynie może być pokryta drobnymi, nieregularnymi ryskami, trudno dostrzegalnymi gołym okiem. Po przepolerowaniu powierzchnia gładzi ,powinna być niemal lustrzanie gładka.

    Przy prawidłowo wykonywanej naprawie cylinder powinien być wytaczany i honowany zawsze na jeden z wymienionych wymiarów naprawczych z zachowaniem wymaganych tolerancji wykonawczych. Po dokładnym zmierzeniu średnicy przehonowanego cylindra zalicza się go do odpowiedniej grupy selekcyjnej i stosuje do niego tłok analogicznej grupy, co od razu zapewnia uzyskanie właściwego luzu tłoka. Opisana wyżej zasada - jakkolwiek najbardziej racjonalna - może być stosowana jedynie przy zapewnieniu dostaw selekcjonowanych tłoków naprawczych, co jest przeważnie nieosiągalne. Toteż jeżeli dysponuje się tylko jednym tłokiem naprawczym o ściśle określonej średnicy, cylinder trzeba wytaczać i honować na konkretny wymiar odpowiadający średnicy posiadanego tłoka z uwzględnieniem jego grupy selekcyjnej (a więc i odpowiedniego luzu tłoka w cylindrze). Jest to sposób znacznie bardziej kłopotliwy, gdyż dla uzyskania prawidłowego luzu wymaga honowania otworu cylindra z dokładnością do ą 0,005 mm.

    Powrót do strony głównej