Radni mehanizam motora

U radni mehanizam ubraja se klip s karikama i osovinom klipa, te radilica s ležajevima i zamašnjak.

Klip

KLIP je najprepoznatljiviji element motora koji preuzima sliu širenja plinova ekspanzijom i pretvara je u pozitivan mehanički rad prenoseći je na klipnjaču. Pritisak plinova koji djeluju na čelo klipa izvanredno je velik i iznosi oko 5000 – 10000 KP ako je promjer klipa 100mm. No, ta sila nije konstantna, već je pulsirajuča (povremena, ali vrlo česta). Uzimamo, primjerice, da se motor "vrti" na 10000 okr./min, što daje 166 okr./sec, tako da klip u 1 sec "primi" 83 udaraca od oko 10 tona (zavisno od opterečenja motora).
No, to nije sve, taj režim vrtnje nije stalan, več akcelerantan (ubrzavajuči) i deakcelerantan (usporavajuči). Takvim načinom eksploatacije motora vrlo su velika mehanička opterećenja klipa na čelu i stjenkama klipa. Klip se nadalje pravocrtno giba u cilindru sa dvije "mrtve točke". To su točke kad klip stane da bi promjenio pravac gibanja, a to čini u svakom režimu rada i broju okretaja motora. U sredini cilindra klip doseže največu brzinu. To se naziva srednjom klipnom brzinom. Taj parametar vrlo je važan, a uvjetovan je brojem okretaja motora te hodom klipa. Kritična brzina smatra se preko 20 m/sec. Ovdje se također radi o mehaničkom naprezanju (tlak – vlak) klipa u njegovom središnjem dijelu, gdije se nalazi osovina klipa i utori za karike, odnosno provrti za odvod ulja.

Svemu tome treba dodati toplinsko opterečenje koje je u cilindru odnosno kompresijonom prostoru največe, a prenosi se na klip, zapravo na čelo klipa. Temperatura klipa nije jednaka na svim njegovim dijelovima. Na čelu klipa, kod ispušnog ventila (kada se radi o 2T motoru) je največa i iznosi oko 650 °C.
Morate zapravo stalno imati na umu da je u kompresionom prostoru vatra!
Na čelu klipa kod usisnog ventila ili kanala temperatura je manja a iznosi oko 600 °C. To je zbog hlađenja klipa usisanom smijesom, prilikom ulaza u cilindar. Na stijenkama klipa što se taru u stijenku cilindra temp. varira od 150 – 200 °C, dok na unutrašnjoj strani klipa, onoj koja je okrenuta prema karteru, temp. je najniža i iznosi oko 150 °C. Te mijere variraju od motora do motora ovisno o vrsti hlađenja, kompresionom omjeru, količini smjese, pretpaljenju i mnogim drugim parametrima.
Neki klipovi 4T motora dodatno se hlade navođenim pritiskom ulja u dno klipa. Na sličan način termički je opterečen i klip 2T motora. U ovom slučaju temp. klipa su vrlo raspoređene, ali su nižih vrijednosti zbog brže izmjene plinova u cilindru, što pozitivno utječe na hlađenje čela klipa. Istovremeno se hladi dno klipa ulaskom sviježe smijese u karter motora.

Motori s vodenim hlađenjem imaju za rezultat niže vrijednosti (konstantne) temp. motora pa tako i klipa, dok motori sa zračnim hlađenjem imaju te vrijednosti najviše. U tom smisju izražene su i tolerancije između klipa i cilindra.
Tolerancije su vrijednosti između dva elementa u međusobnom kontaktu. Dakle tolerancija ili "zračnost" između klipa i cilindra kod motora s vodenim hlađenjem iznosi od 0.01 do 0.03 mm, a za motore sa zračnim hlađenjem od 0.03 do 0.06mm.
Klip nije tako jednostavan kao što izgleda na prvi pogled. Razlikujemo klipove po namjeni, po obliku te po načinu izrade.
Namjenski se klipovi bitno razlikuju. Primjerice, na sportske i trkače motore klipovi se kuju u leguri aluminija i drugih obojenih metala. To je strojno a ne ručno kovanje. Imaju vrlo visoko čelo i izržene utore za ventile (visinom čela smanjuje se kompresioni prostor – dakle, povećava omjer kompresije). Kratkog su plašta za vođenje u cilindru. Težina im je min. reducirana zajedno sa osovinom klipa. Poneki su opremljeni samo dvijema karikama – kompre-sionoma i uljnom. To vrijedi za 4T motore. Klip je konačan zbog razlike u temp. odnosno rastezanju klipa pod utjecajem temperature. U donjem vodečem dijelu, gdije se klip mjeri tolerancija je najmanja, a ugornjem dijelu gdije se nalaze utori za karike tolerancija je najveća.

2T motori opremljeni su s dvije ili samo s jednom karikom, zbog toga što nemaju ulja u karteru te im je uljna karika nepotrebna. U ovim se motorima zbog rasporeda kanala u cilindru karike moraju radijalno fikstirati. Drugim riječima, karike se nesmiju slobodno okretato oko klipa, jer bi to izazvalo oštećenje karika prilikom prelaska kraja karike preko kanala. To se spriječava malenim zatikom u kanalu karike. U 4T motorima karike se slobodno okreču oko klipa u utorima. Ovdije postoji uljna karika koja skuplja višak ulja za podmazivanje sa stijenki cilindra te ih vraća kroz provrte u utoru uljne karike natrag u karter.
Srednja karika također služi kao "brisač" ulja sa stjenki cilindra. ali i kao pripomoč u zadržavanju "kompresije", odnosno stlačene smijese. Ovdije je najodgovornija gornja ili kompresiona karika koja ima funkciju podređenu samo zadržavanju kompresije. Karike su ljevane, one su elastične i u cilindru imaju "španung" – radijalni elasticitet.
Nisu sve karike izrađene od istog materijala naime, drugačiji je materijal za prvu – kompresionu, drugu – brisaču i treču uljnu kariku. Nije također svejedno dali je cilindar od ljevanog željeza ili je aluminijski. Takođe treba znati da tanje karike bole brtve ("dihtaju") od debljih. Napokon, presjeci karika mogu biti izvedeni na desettak različitih načina ovisno o zahtjevima motora. Materijali su obično crom, crom-nikal-mangan, sivi ljev itd.

Klipnjača

Na klip se nadovezuje KLIPNJAČA, termomehanički vlo opterećeni element. Spomenuli smo da postoje dva temeljna tipa : rastavljiv gdje se donji provrt klipnjače sastavlja vijcima kako bi se umetnuo ležaj – obično se koristi kod 4T motora i nerastavljiv tip klipnjače. Nerastavljiv tip klipnjače gdje se ona s osovinom i ležajem uprešava u radilicu možemo podjednako nači kod 2T motora kao i kod 4T motora. Ovdije također ležajevi mogu biti klizni kao i valjčasi.
U gornjem provrtu svake klipnjače nalazi se ležaj kroz koji prolazi osovinica klipa. Taj ležaj može biti brončana klizna košuljica ili opet igličasti ležaj (često ga susrečemo kod 2T motora). Izvedbe proizlaze iz načina podmazivanja, broja okretaja te stupnja opterećenosti stupnja motora. Klipnjače se najčešče strojno kuju ili se izrađuju od specijalnih čelika visoke čvrstoče po mm. U presjeku su obično izvedene u obliku slova I ili H.

Nerastavljive klipnjače su u predjelima većeg ili manjeg provrta cementirane i brušene (u stvari su to mijesta koja čine vanjsku košuljicu valjčastog ili igličastog ležaja).
Neke su i dodatno nitrirane zbog poboljšanja tvrdoće vanjskog sloja a ponekad su i polirane zbog poboljšanja efekta čvrstoće.

Radilica

RADILICA ili koljenasto vratilo je centralna osovina koja prima zakretnu snagu od klipa preko klipnjače, te je dalje prenosi na prenosni mehanizam. Radilica se oslanja na klizne, kuglične ili valjkaste (iglične) ležajeve. Nazivamo ih glavnim ležajevima radilice.
Svako koljeno radilice ima sa svake strane protuutege (2 zamašnjaka) koji mogu biti izvedeni na razne načine.
Ti protuutezi služe kao protuteža klipu i klipnjači. Dakle, zamašna masa ili protuuteg mora biti točno toliko težak koliko klipnjača sa svojim elementima. To je važno zbog uravnoteženja (balansa) radilice. Ako te mijere nisu točne, dolazi do neugodnih vibracija motora, odnosno cijelog motocikla. Od svih motornih vozila motocikl je najosjetljiviji na vibracije zbog specifične konstrukcije i neposrednog kontakta vozača sa motorom.

Temeljna je razlika u rastavljenim radilicama, dakle onima u koje uprešavamo nerastavljive klipnjače i nerastavljivim radilicama gdije montiramo rastavljive klipnjače.
Kod 4T motora izvedene su magistrale za podmazivanje provrtima unutar radilice te koljenima radi opskrebe ležajeva uljem. Na radilici je još obično montiran radijalni zamašnjak za dodatno umirivanje rada motora te osiguranja okretnog momenta. Na drugoj strani radilice nalazi se zupčanik, lančanik ili remenica koja prenosi dobivenu snagu na prenosni mehanizam.

Tekst: Nikola Purgar ; Ivan Čokrlić