Motocykle zabytkowe, Vintage motorcycles, Oldtimer-Motorräder
Motocykle zabytkowe, Vintage motorcycles, Oldtimer-Motorräder
Zajmując się od wielu lat regeneracją części do silników motocyklowych przez nasz warsztat “przepuściliśmy” tysiące wałów korbowych. Wiele z nich to wały do Junaka. Co ciekawe większość z nich wykazywała nie tylko naturalne zużycie, ale również uszkodzenia świadczące o awarii łożysk podpierających wał lub amortyzatora zrywu i o błędach popełnianych przy montażu wału w silniku.
W osobnym wątku opisałem proces regeneracji wałów, tu skupię się na przyczynach ich uszkodzeń oraz na poprawnym montażu i sposobach zabezpieczenia się przed awariami.
Fabryczne rozwiązanie łożyskowania wału jest bardzo solidne i nie wymaga żadnych ingerencji, pod warunkiem, że osady łożysk są w dobrym stanie. Idąc od lewej strony wał podpierany jest na łożysku N305 osadzonym w lewym karterze silnika (od strony rozrządu). Kolejne łożysko N305 z prawej strony przeciwwagi i skrajne z prawej (od strony sprzęgła) NJ305 z pierścieniem oporowym HJ. Pomiędzy tymi dwoma łożyskami osadzona jest tuleja oporowa, z którą współpracuje uszczelniacz oddzielający komorę sprzęgła od komory korbowej. Fabryczne łożyskowanie przedstawia poniższy rysunek.
Zanim przejdziemy dalej kilka słów o konstrukcji łożysk. Jednorzędowe łożysko walcowe N305 jest zaprojektowane do przenoszenia wysokich obciążeń promieniowych i braku przenoszenia sił osiowych dzięki dwóm integralnym kołnierzom na pierścieniu wewnętrznym i braku kołnierzy na pierścieniu zewnętrznym. Wałeczki wraz z koszyczkiem osadzone w wewnętrznym pierścieniu mogą się swobodnie przesuwać osiowo względem zewnętrznego kołnierza. Łożysko kompensuje przemieszczenia osiowe wału w obu kierunkach.
Jednorzędowe łożysko walcowe NJ305 składa się z zespołu koszyka z wałeczkami osadzonego w zewnętrznym pierścieniu z kołnierzami oraz wewnętrznego pierścienia z jednym kołnierzem. Łożysko „zamknięte” pierścieniem HJ305, stanowiącym drugi kołnierz wewnętrznego pierścienia, przenosi obciążenia promieniowe i ustala osiowe położenie wału, który dzięki temu może przesuwać się w kierunku lewo-prawo tylko w zakresie luzu łożyska wynoszącego około 0,1 mm.
Łożyska N305 i NJ305 są dostępne w różnych wykonaniach. Problemem jest zakup pierścienia HJ305. Produkt ten został wycofany z oferty i nie jest dostępny na rynku. Próby dobrania używanego pierścienia i parowania go z łożyskiem NJ305, zważywszy na różnice wymiarowe tych elementów u poszczególnych producentów nie są uzasadnione ekonomicznie i mogą przy nieumiejętnym podejściu skończyć się zatarciem łożyska. Odradzam takie próby.
W zamian proponuję rozwiązanie alternatywne w postaci łożyska NUP305, które idealnie może zastąpić oryginalne rozwiązanie NJ305 z pierścieniem HJ305. Konstrukcja łożyska NUP305 jest taka jak NJ305. Różnica polega na płytce „zamykającej” łożysko, pełniącej rolę pierścienia HJ305 z oryginalnego zestawu. Łączna szerokość wewnętrznego pierścienia łożyska NUP305 i płytki zamykającej jest o 4 mm mniejsza niż szerokość łożyska NJ305 wraz z pierścieniem HJ305. Aby zachować właściwe wymiary wpływające na położenie zębatki zdawczej wału, która musi pracować w jednej płaszczyźnie z zębatką kosza sprzęgłowego, należy zastosować podkładkę o średnicy wewnętrznej 25 mm i grubości 4 mm. Podkładka naszej produkcji jest hartowana i szlifowana i w złożeniu z łożyskiem NUP305 stanowi pełny komplet do poprawnego zamontowania wału w silniku.
Tuleja oporowa pomiędzy łożyskami bardzo często jest wyrobiona od współpracy z wargą uszczelniacza ponieważ w wykonaniu fabrycznym nie była hartowana. W naszym sklepie znajdziecie tulejkę hartowaną i szlifowaną.
Wracając do łożyskowania wału należy przyjrzeć się osadom łożysk w karterze. Zazwyczaj po stronie sprzęgła są one w niezłym stanie, zapewniając dostateczny zacisk zewnętrznych pierścieni łożysk. Gorzej przedstawia się lewa strona (od rozrządu). Często otwór w lewej połówce karteru jest „rozbity”, przez co zacisk zewnętrznego pierścienia łożyska jest dość słaby, a nawet iluzoryczny. Zdarzają się silniki, w których lewe łożysko wału można wysunąć i wsunąć palcami lub, o zgrozo, lata luźno w karterze. W tym przypadku żadne zaklęcia i sztuczki z klejeniem nie pomogą. W lewą połówkę karteru należy wcisnąć tuleję stalową, a w niej osadzać łożysko. Taką naprawę możecie zlecić nam, i od tego momentu zapomnieć o problemie z osadzeniem łożyska. W ten sam sposób naprawiamy też prawe połówki karterów.
Dlaczego lewa strona jest bardziej podatna na uszkodzenie osady łożyska? Po tej stronie wał jest podparty jednym łożyskiem, a po prawej dwoma zapewniającymi większą łączną nośność. I to cała zagadka 🙂
W lewej osadzie łożyska często spotykamy się z różnego typu zabiegami zaradczymi, które są raczej prowizorką niż rozwiązaniem trwałym. Najczęściej spotykane to punktowanie bloku w okolicy krawędzi otworu łożyska lub wewnętrznej powierzchni otworu. Czasami mamy do czynienia z zastosowaniem blaszki wyciętej z puszki po piwie lub żyletek. Takie przypadki oczywiście kwalifikują karter do naprawy poprzez tulejowanie. Z powodu słabego osadzenia lewego łożyska N305 większość wałów nosi ślady uszkodzeń, które zrobił wysuwający się w czasie pracy pierścień zewnętrzny ocierając się o wał.
W sytuacji gdy pierścień zewnętrzny łożyska, wysunie się z lewego karteru wałeczki toczą się tylko po jego fragmencie, a w skrajnych przypadkach wał podparty jest w łożyskach tylko z prawej strony, natomiast z lewej jedynie w tulejce z brązu osadzonej w deku rozrządu. Proces zniszczenia narasta lawinowo! Tulejka w deklu rozrządu zaciera się na kole podwójnym i zaczyna obracać się w aluminiowym deklu. Koła rozrządu wyrabiają się na zębach gdyż wał naciska na nie w czasie pracy całą masą bez podpory łożyska. W większości przypadków uszkodzeniu ulega oczywiście wał. Pracując bez należytego podparcia wygina się w czasie pracy rozbijając osadzenia czopów głównych w przeciwwagach. Przeważnie po takiej awarii czopy główne można usunąć ręką z rozbitych przeciwwag wału. W końcowej fazie uginający się wał zaczyna napychać krzywo tłok, przez co uszkodzeniom ulega główka korbowodu, a za nią najczęściej cylinder wraz z tłokiem.
Czasem zdarza się, że sprężyna amortyzatora zrywu na wale pęka. Wtedy wał traci ustalenie osiowe i zaczyna przemieszczać się w czasie pracy od lewej do prawej ocierając się o kartery. Jedynym co może zablokować ten ruch w lewą stronę przy tradycyjnym układzie łożysk jest blacha oporowa łożyska wału od strony rozrządu, o ile mamy ją z „małym” otworem. Przez pewien czas fabryka stosowała pierścień rozprężny ustalający położenie lewego łożyska na czopie wału, co wiązało się z modyfikacją blachy oporowej tak, żeby zmieścić to zabezpieczenie w powiększonym otworze blachy.
Oceniając, że osada lewego łożyska jest w dobrym lub „prawie” dobrym stanie i decydując się na montaż wału należy brać pod uwagę, że w czasie użytkowania silnika, np. po 20 tysiącach km, osadzenie to może zostać w naturalny sposób rozbite i zewnętrzny pierścień lewego łożyska będzie się wysuwał, co w efekcie doprowadzi do opisanych powyżej zniszczeń.
Biorąc powyższe pod uwagę polecam zastosowanie po lewej stronie łożyska NJ305 zamiast N305. Zabezpiecza to przed wysuwaniem się zewnętrznego pierścienia łożyska z karteru, a poprzez to przed opisanymi problemami. Nie jest to złoty środek gdy dojdzie do rozbicia otworu w karterze, jednak łożysko NJ305 poprzez swą konstrukcję nie wysuwa się z gniazda i praca z luzem zewnętrznym w karterze, ale jednak z łożyskiem na swoim miejscu jest zupełnie inna niż z wysuniętym pierścieniem łożyska N305. Niestraszne jest wtedy również pęknięcie sprężyny amortyzatora zrywu, przynajmniej jeżeli chodzi o blokowanie możliwości przesuwania się wału w lewą stronę.
Stosując rozwiązanie z łożyskiem NJ305 z lewej strony istnieje ryzyko montażu wału w karterach z tak zwanym przesztywnieniem. Będzie to miało miejsce gdy wał w karterach „nie mieści się” i kołnierz wewnętrznego pierścienia łożyska napierać będzie na wałeczki pracując bez luzu. O ten luz należy zadbać dystansując wał w karterach.
Pracę rozpoczynamy od osadzenia docelowych zewnętrznych pierścieni łożysk, pierścieni rozprężnych i uszczelniacza:
Po zamontowaniu docelowych zewnętrznych pierścieni łożysk sprawdzamy wzajemne położenie pierścieni łożyska N305 (od strony prawej przeciwwagi wału). Wkładamy od wewnątrz prawego karteru docelowe elementy: wewnętrzny pierścień łożyska NUP305, tuleję dystansową i wewnętrzny pierścień (z rolkami) łożyska N305.
Naciskając do oporu na wewnętrzny pierścień N305 sprawdzamy czy rolki układają się symetrycznie względem zewnętrznego pierścienia. Poprawne położenie pokazane jest poniżej.
Zazwyczaj nie natykamy się na problem, ale dmuchając na zimne należy sprawdzić czy nasi poprzednicy czegoś nie wykombinowali, a ich kreatywność była nieograniczona 🙂
Przed przystąpieniem do dalszych działań należy zaopatrzyć się w komplet próbnych pierścieni wewnętrznych łożysk NUP305, N305 i NJ305 oraz próbną tuleję dystansową. Próbne elementy muszą mieć tak przeszlifowane wewnętrzne powierzchnie żeby dawały się wsunąć na czopy wału. Zestaw można przygotować we własnym zakresie kupując i „poświęcając” dodatkowy komplet łożysk oraz tuleję dystansową (używając starej należy sprawdzić czy ma szerokość 12 mm) i szlifując ich wewnętrzne otwory za pomocą kamienia obracanego we wkrętarce lub „dremelku”. Dokładność takiej obróbki jest wystarczająca, byle elementy dały się lekko wsunąć na wał.
Próbny zestaw (patrz poniższe zdjęcie – od strony przeciwwagi N305, tuleja dystansowa, NUP305 kołnierzem w kierunku przeciwwagi) wsuwamy na prawy czop i tak uzbrojony wał wkładamy w prawy karter. Dla wygody można go położyć na stole na boku podpierając klockami z drewna, aby wał mógł się obracać.
Następnie na lewy czop wsuwamy próbny wewnętrzny pierścień łożyska NJ305 kołnierzem w kierunku przeciwwagi i zakładamy lewy karter z zamontowanymi osiami kół rozrządu. Oczywiście przed montażem osi kół rozrządu należy zamontować popychacze, ale o tej „oczywistości” chyba nawet nie warto wspominać 😉
Dla pewności kartery skręcamy np. środkową szpilką bloku. Na lewy czop wału wsuwamy koło podwójne napędu rozrządu i pompy i weryfikujemy wzajemne położenie kół rozrządu i koła podwójnego. Ich zęby powinny „licować się” (leżeć w jednej płaszczyźnie) jak na zdjęciu poniżej. Pamiętać należy przy tym, żeby wał był przesunięty do oporu w prawą stronę (w kierunku sprzęgła) gdzie jego położenie osiowe ustala łożysko NUP305.
W większości przypadków koło podwójne po zamontowaniu wału bywa przesunięte w prawo (jest „za głęboko” w stosunku do kół rozrządu) lub jeżeli mamy szczęście jest we właściwym położeniu osiowym. Czemu bywa przesunięte w prawo? Dzieje się to często przy wałach skręcanych. W wałach tych przy prawej przeciwwadze stosowany był odrzutnik oleju (okrągła blacha wkładana pomiędzy przeciwwagę, a wewnętrzny pierścień łożyska N305). Przy jego braku (nie jest potrzeby gdy komory korbową i sprzęgła rozdziela uszczelniacz) wał przesunięty jest w prawo. Przy wałach prasowanych może się zdarzyć, że któryś czop będzie wprasowany w przeciwwagę nieco głębiej niż zakładali to konstruktorzy.
Jeżeli wzajemne położenie kół rozrządu jest niewłaściwe i koło podwójne jest przesunięte w prawo względem kół rozrządu (głębiej w kierunku przeciwwagi wału) należy zmierzyć to przesunięcie (pomocna będzie suwmiarka). Wyjmujemy wał z karterów, zdejmujemy wszystkie próbne elementy z prawego czopu i pomiędzy pierścień łożyska N305 i prawy czop wkładamy podkładkę (podkładki) dystansową o grubości równej przesunięciu kół rozrządu. Następnie montujemy raz jeszcze próbny komplet na prawy czop, wał zamykamy w karterach, wsuwamy koło podwójne i sprawdzamy wzajemne położenie kół. Jeżeli efekt nie jest zadowalający korygujemy grubość podkładki (podkładek) dystansowych.
Jeżeli wzajemne położenie kół rozrządu jest niewłaściwe i koło podwójne jest przesunięte w lewo względem kół rozrządu (wystaje) mamy kłopot. Najpierw sprawdzamy czy wał jest w skrajnym prawym położeniu wymuszanym przez łożysko NUP305. Potem powracamy do samego początku i weryfikujemy wzajemne położenie pierścieni łożyska N305 (od strony prawej przeciwwagi wału), tulei dystansowej i łożyska NUP305, co robiliśmy jeszcze przed montowaniem wału. Może tu wkradł się błąd? Jeżeli błędu nie popełniliśmy, to coś może być nie w porządku z wymiarami czopów. W tym przypadku trudno będzie coś zdziałać metodami „garażowymi” i warto skonsultować się z fachowcami z Osiecka. Na szczęście jak wspomniano, to przypadki raczej rzadkie.
W kolejnym kroku sprawdzamy jak rolki łożyska NJ305 układają się względem wewnętrznego pierścienia. Nie mogą pracować na samym skraju pierścienia, powinien być widoczny fragment bieżni. Poprawne położenie pokazane jest poniżej. Jeżeli koła rozrządu są we właściwym położeniu („licują się”), a pierścień wewnętrzny łożyska NJ305 jest zbyt głęboko należy podłożyć pod niego podkładkę dystansową.
Przedostatnim punktem, na który zwracamy uwagę po ustaleniu położenia koła podwójnego i lewego łożyska jest położenie korby względem płaszczyzny podziałowej karteru. Uwaga, wał musi wtedy być przesunięty maksymalnie w prawo do oporu na łożysku NUP305. Nie jest to krytyczne, ale płaszczyzna podziałowa powinna wypadać mniej więcej w połowie szerokości korby. Gdy tak nie jest, a powyższe wymiary i położenia elementów są poprawne przechodzimy nad tym do porządku dziennego 🙂
Ostatnim, bardzo istotnym punktem weryfikacji jest sprawdzenie czy wał ma możliwość przesuwania się osiowego w karterach. Luz ten powinien wynosić minimum 0,3 – 0,5 mm. Oczywiście po docelowym zmontowaniu całości wraz z zębatką i zakręceniu amortyzatora zrywu (lub samej nakrętki wału od strony sprzęgła przy wałach krótkich) luz ten „zniknie” i pozostanie taki jaki zapewnia konstrukcja łożyska NUP305 czyli w granicach 0,1 mm. Na etapie wstępnego montażu, przy łożysku NUP305 niezamkniętym płytką, wał może przesuwać się wraz z wewnętrznym pierścieniem łożyska NUP305 i stąd ten duży luz.
Jeżeli luz nie występuje sprawdzamy wszystkie powyższe kroki i korygujemy ewentualne błędy. Jeżeli w efekcie nie uzyskamy poprawnego luzu warto skonsultować się z fachowcami z Osiecka.
Gdy luz jest poprawny rozkręcamy kartery, pozbywamy się próbnych elementów łożysk z czopów, pamiętając gdzie należy zastosować ewentualne podkładki dystansowe i przechodzimy do finalnego montażu.
Posiadając wał ze starymi czopami należy przyjrzeć się dokładnie ich zewnętrznym krawędziom, czyli miejscu gdzie wewnętrzny pierścień łożyska zacznie wsuwać się na czop. Czasami pozostała na nich skaza będąca skutkiem użycia młotka lub innego twardego przedmiotu. Tak traktują wały tylko „neardentalczycy”, ale być może mieli go kiedyś w swoich rękach. Skaza taka może utrudnić wsunięcie się łożyska na czop. Należy wyrównać ją posługując się drobnym papierem ściernym (o gradacji ok. 800).
Czopy wału czyścimy benzyną i lekko zwilżamy olejem. Kolejność lewy-prawy czop nie ma znaczenia. Gdy zaczniemy od prawego, jak na zdjęciu poniżej, najpierw montujemy pierścień wewnętrzny łożyska N305 pamiętając o ewentualnych podkładkach dystansowych dobranych na etapie wstępnego montażu. Przed montażem łożysko należy nagrzać! Do tego celu najlepiej użyć elektrycznej „opalarki” i nie zapomnieć by na dłonie założyć rękawiczki odporne na temperaturę. Wał należy ustawić czopem do góry. Łożysko warto położyć na kawałku drewna lub innego materiału słabo przewodzącego ciepło, tak aby podczas grzania nie oddawało ciepła. Zazwyczaj wystarczy ogrzewać je przez 15 sekund z odległości 5-10 cm. Po nagrzaniu powinno „wpaść” swobodnie na czop. Pamiętajmy, że młotka lub innego twardego przedmiotu używają tu tylko „neardentalczycy”. Nie wolno pod żadnym pozorem nabijać łożysk na wał młotkiem lub wciskać na prasie, bo istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo rozcentrowania wału lub wbicia czopu.
Gdy łożysko nie osiądzie prawidłowo na czopie nie wpadamy w panikę i nie wbijamy go na siłę, tylko demontujemy. Do demontażu można użyć zestawu jak na poniższym zdjęciu dostępnego np. na Allegro. Nawet te do amatorskich zastosowań, w cenie około 100 zł, sprawdzą się w tym przypadku. W przypadku łożyska N305 staramy nie chwytać za koszyczek, z pierścieniami pozostałych łożysk nie powinno być kłopotu. Czyścimy raz jeszcze czop, nagrzewamy łożysko i podejmujemy drugą próbę.
Identycznie jak w przypadku łożyska N305 postępujemy z tuleją dystansową i pozostałymi łożyskami. Pamiętać należy o ewentualnych podkładkach dystansowych dobranych podczas wstępnego montażu.
Na zakończenie przed finalnym montażem i „sklejeniem” bloku należy raz jeszcze włożyć wał w kartery i zweryfikować czy wszystko jest w porządku, szczególnie zwracając uwagę na luz osiowy.
