Głowica
junaka jest jednym z bardziej odpowiedzialnych elementów junaka.
Jest to najbardziej obciążony cieplnie element silnika, który
ma bezpośredni wpływ na osiągi motocykla. Jej stan wpływa też
na zużycie paliwa i hałasy, jakie wydaje nasz motocykl. Bardzo
dużo zależy od tego jak wyglądają gniazda w naszej głowicy.
Wykonywane one były z brązu BA 1044, tak jak prowadnice. Jest
to materiał odporny na wysokie temperatury i o dużym (w porównaniu
z żeliwami) współczynniku rozszerzalności cieplnej. To jest
bardzo ważne! Sama głowica jest wykonana ze stopu aluminium,
który ma tę zaletę, że jest lekki i bardzo dobrze odprowadza
ciepło, ale pod wpływem temperatury zwiększa się jego objętość.
Po prostu rozszerza się. Dlatego gdyby gniazda były z materiału
o małej rozszerzalności cieplnej istniałoby ryzyko ich wypadania
(przede wszystkim gniazdo wydechowe). Chodzi o to by w temperaturze
pracy gniazda zachować pewne wciski tak by gniazdo nie miało
możliwości wysunąć się z otworu, w którym jest osadzone. I nie
tylko zaraz po wstawieniu gniazda, ale i po kilku czy kilkunastu
latach eksploatacji silnika. Dla gniazd z brązu wcisk montażowy
(na zimno) będzie się zamykał w granicach 0,18 do 0,22 mm..
Po rozgrzaniu głowicy do temperatury pracy zmniejszy się do
koło 0,15 mm (wartość orientacyjna). Aby, po nagrzaniu takiej
samej głowicy z gniazdami z materiału o mniejszej rozszerzalności
(żeliwo) do tej samej temperatury, uzyskać taki sam wcisk, trzeba
by zastosować wcisk montażowy rzędu 0,30 mm (orientacyjnie.).
Jeszcze jedno trzeba wziąć pod uwagę przy doborze materiału
na gniazda, metale pod wpływem temperatury rekrystalizują się
(odpuszczanie, wyżarzanie), tzn. zanikają naprężenia wewnętrzne.
Im większe są te naprężenia lub im dłużej działa temperatura
(i im jest ona wyższa) tym szybciej zanikną. Te mniejsze zostają
nawet po długim działaniu temperatury. Więc po jakimś czasie
w głowicy z gniazdem zaworowym wykonanym z żeliwa początkowy
wcisk zmniejszy się z 0,30 do 0,15 mm, i po jakimś czasie, w
temperaturze pracy może wypaść robiąc niezły bałagan. A głowica
z gniazdem z brązu (lub innego materiału nadającego się na gniazda
i o odpowiedniej rozszerzalności cieplnej) po zmniejszeniu się
wcisku do tych 0,15mm w podwyższonej temperaturze jeszcze zachowa
choćby całkiem mały wcisk, właśnie dzięki temu, że brąz z jakiego
zostało zrobione, ma większą rozszerzalność cieplną niż żeliwo.
Wszyscy teraz zaczną pytać, to dlaczego we wszystkich samochodach
współczesnych i motocyklach (no może nie we wszystkich, ale
większości) stosuje się gniazda z żeliwa. Wymienię tylko niektóre
znane mi różnice.
Po pierwsze: ktoś inny projektował głowice junaka i została
policzona dla innych temperatur niż głowice silników samochodowych
Po drugie: większość silników samochodowych ma dużo lepsze chłodzenie
cieczą, a jeżeli nawet powietrzem to przepływ powietrza jest
wymuszony przez wentylator. Konstruktor junaka musiał wziąć
pod uwagę sytuacje, kiedy silnik pracuje przez dłuższy czas
na postoju (albo przez dłuższy czas ustawiamy gaźnik i ciągle
wkręcamy silnik na wysokie obroty), kiedy to przez jakiś czas
brak jest jakiegokolwiek chłodzenia.
Po trzecie: junak ma czysto sportowe czasy otwarć zaworów i
to także podnosi temperaturę pracy gniazd i zaworów (szczególnie
wydechowego). Nawet niektóre motocykle współczesne nie mają
takich czasów (mam na myśli te, w których grzebałem, około dziesięcioletnie
japończyki)
A po czwarte: nigdy nie udało mi się zdobyć żeliwa specjalnie
przewidzianego na gniazda zaworowe. Nawet w warsztatach, które
się w tym specjalizują nie udało mi się zdobyć informacji na
temat żeliw tam stosowanych, a nie wierze, że ten sam materiał
można bez obaw zastosować w głowicy silnika samochodowego chłodzonego
cieczą i do głowicy silnika chłodzonego powietrzem.
Dlatego
wszystkie głowice junaka powinny, moim zdaniem, być robione
na brązie, mimo że szybciej się zużywa niż żeliwo (w sumie nie
jest to aż taka różnica po zastosowaniu odpowiedniego brązu).
To wszystko teoretyczne rozważania dla niektórych. Może i tak,
tylko ja zrobiłem już kilka takich głowic w tym jedną do swojego
junaka. Wszystkie do tej pory pracują nie wykazując żadnych
błędów ani usterek. A była i jedna z gniazdami z żeliwa (gatunku
nie podam, bo już nie pamiętam, ale miało to być żeliwo niby
na gniazda). Efekt był taki, że po kilku setkach kilometrów
głowica ta dostała drugie gniazda. Wydechowe wypadło. Jednak
ja nie dyskwalifikuje żeliwa jako materiału na gniazda, tylko
nie udało mi się dobrać odpowiedniego żeliwa do głowicy junaka,
tak by móc spokojnie ruszyć w trasę. Ja na swojej (na brązie)
zrobiłem ponad 20 000 i jestem zadowolony. Oczywiście nie obeszło
się bez problemów.
Otóż nie ma możliwości zdobycia teraz takiego brązu, jaki stosowano
kiedyś (BA 1044),więc zastosowałem niższy gatunek BA 1033, można
było także użyć brązu BA1056 (mogłem pomylić oznaczenie), ale
i nie udało mi się go zdobyć. Poza tym zastosowałem nowe zawory
a przy okazji (skoro miały być nowe) zostały dorobione z podwymiarowymi
średnicami trzonków. W oryginale także istniała taka możliwość.
Chodziło mi głównie o to by zmniejszyć ich ciężar (ciszej pracuje
i lżej się wkręca na wyższe obroty). Oczywiście nowe prowadnice
i tulejki w dźwigienkach zaworowych. No i osie dźwigienek zaworowych
zostały przeszlifowane. A tak dla jaj dźwigienki wypolerowałem,
ładnie to wygląda :). Jedyną usterką, jaką u siebie zauważyłem
było pęknięcie sprężyny zaworowej po jakiś 7000 km, no, ale
to nie wina gniazd z brązu. No może trochę, gdybym nie robił
nowych gniazd i jeździł na starych gniazdach, to zawór siedziałby
jakieś 2 mm głębiej. Więc sprężyna nie była by tak napięta.:)))
I tu dochodzi jeszcze jeden argument (za regeneracją głowicy).
Stare "wpadnięte" gniazda to większa komora spalania, więc słabszy
stopień sprężania a co za tym idzie i moc. Przez takie gniazda
zwiększają się opory przepływu w kanałach ssącym i wydechowym
i zużycie paliwa, będące wynikiem wyżej wymienionych okoliczności.
To jeszcze nie koniec "wpadnięte" gniazda to mniej
napięte sprężyny, a mniej napięte sprężyny na wyższych obrotach
nie nadążają z zamykaniem zaworów (popychacz odrywa się od krzywki).
Jeżeli, oczywiście, silnik będzie w ogóle potrafił wkręcić się
na wysokie obroty przy tak zużytej głowicy. Sprężyna zaworowa
musi zamknąć zawór popychając jednocześnie górny talerzyk, kamienie
zaworowe, dźwigienkę, długie laski popychaczy i same popychacze.
A, i część własnego ciężaru też, przecież sprężyna też waży.
W sumie nie mały ciężar a musi ona to kilka tysięcy razy na
minutę zdążyć cofnąć i jeszcze zdążyć zamknęć zawór. Dotąd wszystko
jasne, ale jeszcze jedno zjawisko. Przy zbyt słabo napiętej
sprężynie, na wyższych obrotach, zawór po zamknięciu się może
odbić się od gniazda (tak jak koła samochodu z niesprawnymi
amortyzatorami odrywają się od asfaltu), przez co tracimy sprężany
właśnie ładunek. W sumie efekt jest taki, że albo silnik nie
kręci powyżej określonych obrotów i (albo) na wysokich obrotach
bardzo nieregularnie pracuje.
Jeszcze
takie krótki obliczenie W junaku przewidziano stopień sprężania
7.0: 1, przynajmniej teoretycznie tyle powinien wynosić Z tego
wynika, że objętość komory spalania powinna wynosić (obliczenie
dla pojemności nominalnej tzn. 349 ccm) 58,17 ccm Teraz, jeśli
każdy zawór siedzi 2 mm głębiej niż w oryginalnej głowicy, to
pojemność komory powiększy się o 2.9 ccm dla zaworu ssącego
i 2.51 ccm dla zaworu wydechowego Tak niby nie dużo. Komora
jednak ma już objętość 63,58 , a stopień sprężania przy takiej
komorze wynosił będzie 6,49:1. Już ze dwa może więcej koników
mniej w silniku. Poza tym, jak już pisałem wyżej, większe opory
podczas napełniania. Mniejsze czasoprzekroje przy otwarciu zaworów
itd. Tak na zakończenie wspomnę, że w pierwszych junakach stopień
sprężania wynosił 6,8:1 tłok był mniej wypukły. Ale przyznaje,
że tłoka takiego nie widziałem
To chyba tyle na temat głowicy junaka, przynajmniej na razie.