Teorie motoru VI.

Vyvažovací hřídele
Vyvažovací hřídel je nejrozšířenějším prostředkem doplňkového vyvážení současných motorů, ale existují i jiné způsoby. V době, kdy konstruktéři zvládli sotva vyvážení rotujících hmot, nezbylo než nechat stroj pracovat s vibracemi. V době nezpevněných či dlážděných vozovek, neodpružených zadních kol a nízkých otáček se jemné vibrace motoru zcela ztratily, lépe řečeno schovaly pod pojem sportovního zážitku. Strůjci komfortnějších motocyklů montovali nedokonale vyvážené motory do gumových silentbloků, což sice dokázalo leccos odfiltrovat, ale konstruktér tak ztrácel možnost použít hmotu motoru jako ztužující prvek rámu. A přestože dnes některé typy motocyklů setrvávají z nostalgie u podobného řešení, jde o motocyklový anachronismus.

Síly a momenty
O vyvážení rotujících hmot klikového hřídele už byla řeč. Jelikož je ale na něj připojena hmotnost řady kmitajících dílů a působí na něj proměnlivé síly od tlaku plynů, má konstruktér co do činění s mnohem složitějším úkolem než jen pečlivě vyvážit otáčející se díly.Nejjednodušší jednotkou je pochopitelně motor jednoválcový, a na něm lze demonstrovat řadu příkladů. Na druhou stranou slučováním válcových pracovních jednotek u víceválcových motorů se některé věci komplikují, a naopak si lze vhodným uspořádáním a tvarováním motoru některé neduhy úspěšně potlačit. Konstruktér je tedy postaven před volbu, jak v souboji s rozpočtovým oddělením zvolit konfiguraci motoru a pomocné vyvažovací zařízení.

Síly od tlaků plynů na píst se ojnicí přenášejí na klikový hřídel. Samotná skupina pístu s příslušenstvím a horní posuvná části ojnice vnášejí při otáčení klikového hřídele do chodu motoru rytmicky se střídající setrvačné síly, vznikající střídavým zpomalováním a zrychlováním jejich hmotnosti. Jelikož tlak plynů i zrychlení posuvných dílů se mění v závislosti na otáčení klikového hřídele, jsou síly tlaku plynů a setrvačné síly periodickými funkcemi úhlu natočení klikového hřídele.Všechny víceválcové motory se symetrickým uspořádáním klikového hřídele jsou z hlediska rotačních sil vždy vyvážené. Na rozdíl od dříve řečeného není setrvačná síla rotujících součástí závislá na poloze klikového hřídele a působí ve směru zalomení. Setrvačné síly a momenty vznikající kmitavým pohybem součástí se ještě dělí na síly a momenty 1. a 2. řádu. Pečlivý rozbor těchto sil a momentů překračuje únosný rámec tohoto technického seriálu. Spokojme se s několika názornými ukázkami motorů, které lze v dnešní motocyklové konstrukci potkat.

Jednoválec
Základní jednotka se zdá být z hlediska vyvážení nejproblematičtějším motorem, ale není to tak docela pravda. Jednoválec není „obtěžován“ setrvačnými momenty a zůstávají setrvačné síly 1. řádu, které lze dnes poměrně úspěšně vyvážit, zatímco síly 2. řádu vyvážit nelze. U jednoválců se prosadila dvojice vyvažovacích hřídelů otáčejících se v opačném smyslu než klikový hřídel. Usazení vyvažovacích hřídelů většinou bývá výškově přesazené. Pohon je nejčastěji svěřen ozubeným soukolím anebo řetízku, kterého lze navíc úspěšně využít k pohonu příslušenství.

Dvouválce v řadě
Dnes už nepříliš časté uspořádání čtyřdobé techniky se zalomením kliky po 180° má sice zcela vyvážené setrvačné síly 1. řádu, ale síly 2. řádu vyvážit nelze a dobré to není ani se setrvačnými momenty obou řádů. Mnohem rozšířenější je takzvaný paralelní dvouválec se zalomením po 360°, který sice dá více práce konstruktérům s vyvážením setrvačných sil (a laikům se jeví poněkud nesmyslným), ale je zcela vyvážen co do momentů obou řádů. Takový motor běží ve vyšších otáčkách naprosto spořádaně a je stále hojně vyhledáván.

Tříválec
Poněkud netradiční a po léta neprávem opomíjený formát řadového čtyřdobého motoru prožívá dnes určitou renesanci. Při pravidelném zalomení kliky po 120° je takový motor zcela vyvážen v setrvačných silách obou řádů, čímž předčí i mnohem rozšířenější řadový čtyřválec. Setrvačné momenty 1. řádu lze částečně vyvážit vyvažovacím hřídelem, setrvačné momenty 2. řádu vyvážit nelze, čímž je srovnatelný například s řadovým dvouválcem anebo boxerem.

Čtyřválec
Nejjednodušší a nejlevnější konfigurace řadového čtyřválce používá takzvanou plochou kliku, má tedy zalomení po 180°. Takový motor má inherentní vyvážení setrvačných sil 1. řádu, ovšem s 2. řádem se vypořádat nedokáže. Jeho sourozenec se zalomením kliky po 90° vyjde výrobce sice dráž, ale nese s sebou výhodu úplného vyvážení setrvačných sil 2. řádu. Dnes velmi aktuální motor s nepravidelným uspořádáním klikových zalomení (ne právě nejsprávněji označovaný „Bigbang“, například poslední generace Yamahy YZF-R1) je třeba individuálně řešit podle zvolených úhlů jako složení dvou vidlicových dvouválců. Neobejde se zpravidla bez vyvažovacího hřídele.
(pokračování příště)



Zdroj: Supermoto 12/09