Tehnika — 14 siječnja 2004 -

Tekst: Tomislav Duić



Što se događa pri brzini od 270 km/h ?

Tko bi rekao da ovakva mašinica trpi tako velika opterećenja.
Klipnjača. Veza između radilice i klipa i vjerojatno, najopterećeniji dio cijele mašine. Preko te poluge se prenose sile koje su i onima koji se razumiju u materijale, praktički nezamislive.
Klip. Ovako mali klipić, a radi pritisak na cilindre od 200 kg. Da ne spominjem da podnaša temperaturu prilikom izgaranja od preko 3000 stupnjeva.
Balanser radilice. Da nema ovog malog mehanizma, radilica vjerojatno ne bi dugo trajala. Balanser smiruje i najmanje vibracije.
Kroz ove četiri "rupice", prilikom 270 km/h, uđe 100 litara zraka u sekundu. Strašan propuh.

Kad užareni ventili svom snagom udaraju u sjedišta sto puta u sekundi, klipovi stenju pod opterećenjem od par tona, a zadnja guma se doslovce topi, radi se o "najnormalnijoj" vožnji motora pri brzini od 270 km/h. Kai K. skutren ispod vjetrobrana 160 KS snažnog Suzukija GSX-R 1000, dao je gas do daske i piči 270 km/h, svake sekunde prelazi 75 metara. Pri 12000 o/min, svake sekunde kroz airbox prolazi 100 litara zraka, prolazi kroz filter, razdvaja se na četiri usisna kanala i prolazi između tanjura ventila i sjedišta ventila nadzvučnom brzinom (dakle višom od 330 m/s ili 1188 km/h). Zvuči zaprepašćujuće, ali tako je, jer za svaki takt usisa stoji na raspolaganju tek tri tisućinke sekunde vremena. Nakon što se cilindar ispunio smjesom zraka i benzina, kreće kompresija, gdje klip mora unutar 2.5 tisućinke sekunde komprimirati cijeli volumen na 1/12 početnog volumena. Čisto matematički ispada da je tlak sabijene smjese 12 bara, no zbog porasta temperature prilikom sabijanja tlak je dosta veći. Samo zbog kompresije i okolne temperature kanala, izgarnog prostora i stijenki cilindra, smjesa se ugrije na oko 500 stupnjeva Celsiusa. Malo prije gornje mrtve točke, točno u stupanj podešeno, preskoči iskra svjećice i izazove eksploziju smjese. U izgarnom prostoru temperatura naglo skoči na 3000 stupnjeva, a tlak na klip, klipne prstenove, ventile i brtvu glave motora na 90 bara. Ili, jasnije rečeno, opterećenje na 73 milimetra široke klipove, kao i klipnjače i radilicu iznosi 3.7 tona. Toliko je težak do kraja nakrcan omanji kamion. Nije stoga nikakvo čudo što se pod takvim opterećenjem osovinica klipa savije za 25 tisućinki milimetra. Bočna sila klipa na cilindar, zbog kosog položaja klipnjače iznosi prilikom ekspanzije (jedinog radnog takta) 2000 N, ili oko 200 kg. Malo prije donje mrtve točke otvaraju se ispušni ventili pa radni pritisak naglo opadne. Klip sad gura ispred sebe vruće plinove u ispušnu granu. Počinje pakao za ispušne ventile, jer se ugrijavaju na preko 800 stupnjeva i takvi, crveno usijani, udaraju u sjedište ventila. Tu se i najkvalitetniji čelici nalaze na velikoj kušnji. Samo visokolegirani krom-nikal čelici, dodatno pojačani u području sjedišta ventila, podnose te torture bez savijanja. Kako se termički opterećeni dijelovi motora ne bi rastopili, vodena pumpa protjera svake sekunde 2 litre vode kroz cilindar i glavu. Dok klip napreduje prema gornjoj mrtvoj točki, očekuje ga još jedna teška proba. Unutar puta od samo 25 mm, mora se zaustaviti s 134 km/h na nulu, nakon čega ga klipnjača opet povuče nazad i ubrza na istu brzinu (ubrzanjem od 55450 m/s2). Inercijalne sile ubrzanja klipa mase 220 grama iznose 12200 N, ili nešto više od 1.2 tone. Klipovi su inače maratonci glede izdržljivosti: Svaki od četiri klipa zajedno s prstenovima pređe 2800 kilometara gore i dole, pri 10000 km prijeđenog puta, brzinom od 80 km/h, bez da se uoče ikakvi tragovi trošenja ili oštećenja. Ta četiri radna takta, čije objašnjenje vi čitate oko tri minute, odviju se za otprilike 1/100 sekunde i ponavljaju se 6000 puta u minuti, dakle pola od broja okretaja. 100 Nm okretnog momenta nastaje u trenutku kad se pravocrtno gibanje klipa tjerano eksplozijom preko klipnjače prenosi na okretanje radilice. Čak i u najdaljim dijelovima motora ova paklena dinamika uzrokuje savijanja i progibe čeličnih konstrukcija. Pored osnovnog gibanja, nastaju vibracije prvog i drugog reda, jer niti jedan sustav kontrautega nije u stanju približiti rad klipnog motora mirnom radu turbine. Bogu hvala, jer, pored zvuka, to su glavni razlozi zašto je vožnja motorom jedna od najboljih doticaja čovjeka s čistom mehanikom i metalom. Dobro podmazan, motor nastavlja dalje sa svojim taktovima. Slijedeća stanica – primarni prijenos, koji preko dva različito velika zupčanika prenosi snagu na kvačilo uronjeno u uljnu kupku. Od 12000 okretaja radilice ostaju samo 7730 na vratilu primarnog prijenosa, no zato se okretni moment povećava sa 100 na 163 Nm. Nažalost, ta dva zupčanika pojedu kojeg konja, jer se oko 2% snage izgube zbog međusobnog trenja zubiju. Nema veze, ima još konja u zalihi. Toliko konja, da se parovi zubiju na zupčanicima šeste brzine međusobno pritišću silom od preko 5000 N, ili 500 kg. Kao odgovor na ovo, događa se da na pojedinim testnim motorima nakon dužih testiranja zbog pitinga na zubima mjenjača dolazi do zvuka mljevenja u mjenjaču. U šestoj brzini zupčanici pojedu još oko 2% snage, prije nego okretni moment dođe na izlazno vratilo mjenjača. Tada prednji lančanik preuzima prijenos na svoja pleća, sada još smanjenih 6400 okretaja, ali zato povećanih, 193 Nm momenta. Nije lako lancu, jer njegovu filigransku konstrukciju napada sila od 450 kg. Osovinice lanca (bolcne) imaju samo 5.2 mm promjera, a kupaju se trajno u masti, trajno zaštićene o-ring brtvom. Brzinom od 104 km/h lanac juri oko prednjeg i stražnjeg lančanika. Na 10000 km prijeđenog puta, lanac pređe 3850 km. Samo zbog toga trebalo bi paziti da je lanac uvijek dobro podmazan. Još jedna zanimljiva napomena: Otkad su se počeli prodavati "power-bikes" još prije 30 godina u vidu kawasakija Z-900 koji je imao 80 KS, istrošeni pa puknuti lanci i time uzrokovani padovi i oštećenja na motoru postali su svakodnevnica u servisima širom Njemačke. Zadnja stanica na ekspediciji momenta i snage je zadnja guma. Naoko ništa posebno, no guma je zadnji u nizu dinamički vrlo opterećenih dijelova motora, pogotovo pri brzini od 270 km/h, i ona je dio motora koji se najbrže troši. Uzrok tome je što, za razliku od unutarnjih dijelova motora, gdje je uspostavljena čvrsta mehanička veza između pokretnih dijelova, prijenos preostalih 150 KS snage izmeću gume i asfaltne podloge nije čvrst, pa je proklizavanje neizbježno. Kao što je već navedeno, gledano od radilice, moment se svakim prijenosnim omjerom povećava. U našem slučaju ukupni prijenosni omjer u šestoj brzini povećava okretni moment od početnih 107 Nm na radilici na 470 Nm na vanjskom rubu zadnje gume. Tih 470 Nm proizvode vučnu silu koja se suprotstavlja težini, aerodinamici i otporu kotrljanja motocikla i omogućuju mu brzinu od 270 km/h. U slučaju Kai K.-a i njegovog suzukija, radi se o sili od 1450 Newtona. Pri tome je guma pod osovinskim opterećenjem od cca 150 kg poprilično pritisnuta u asfalt. No, to vrijedi uz jedno ograničenje. Budući postoji otprilike 4,5 postotaka proklizavanja, guma se pri brzini od 270 km/h kreće brzinom od 3,4 metra u sekundi u odnosu na cestu. Prevedeno, slično kao kod paljenja guma, gume se okreće s jednim i pol okretajem u sekundi i na stazi od 100 km ona pređe 104,5 km, što znači 4,5 km više nego prednji, nepogonjeni kotač. Zato Kai K iza sebe ostavlja jednu usku crnu crtu, ostatke spaljene gume. Kao što znamo iz škole, trenje proizvodi toplinu, a kod zaprljanih ruku male tanke "kobasičice". Slično je i kod gume, koja je pri temperaturi od 100 stupnjeva i centrifugalnoj sili od cca 270 N granično opterećena na svakom svojem dijelu. Još donedavno su takvi brzinski eksperimenti završili s padom, jer su se odvojili dijelovi gazne površine gume od pojasa. Kai K. je toga pošteđen, on se jedino čudi kako je nova, tek montirana guma već nakon 1000 km totalno oćelavila. No na motoru je sve ok, nema potrošnje ulja, nema mljevenja u motoru, lanac nije pojeden. Zašto bi i bilo? Pa vozio je samo cca pol sata s punim gasom.

Prevedeno iz časopisa MOTORRAD 01/2004.

Share

About Author

admin