OLD INDIANS NEVER DIE ciąg dalszy

Pisząc pierwszą część (czytaj tutaj) nawet w najczarniejszych myślach nie przyszło mi do głowy, że przy opisywanym silniku czeka mnie jeszcze tyle wyzwań. Przytłoczony ilością pracy, zapytałem kolegę będącego właścicielem silnika, dlaczego pomimo tak złego stanu karterów nie zdecydował się na ich wymianę na np. oryginalne, ale w lepszym stanie.  Kolega odrzekł, że motocykl ten jest całkowitym oryginałem posiadającym zgodne numery ramy i remontowanego silnika i bardzo zależy mu, aby zachować jego fabryczną konfigurację toteż wymiana karterów nie wchodziła w ogóle w grę. 

Podczas obróbki odtworzonych przeze mnie deflektorów olejowych cylindrów okazało się, że jeden z nadlewów nie dość połączył się z rodzimym materiałem karteru i po obróbce ukazało się kilkucentymetrowe pęknięcie. Blok silnika Indian odlany został w 1940 roku, gdy Ameryka wspierała działania wojenne aliantów a Indian produkował swoje motocykle na potrzeby francuskiej i brytyjskiej armii. Pomimo, że deficyt materiałowy nie był jeszcze wówczas odczuwalny w USA, to z jakichś przyczyn odlewnia wykonała ten blok z bardzo porowatego materiału, który po dziesiątkach lat pracy nasączył się olejem jak przysłowiowa gąbka i stąd powstały trudności spawalnicze. Jakby tego było mało zastrajkowała również spawarka do aluminium, co znacznie przeciągnęło  w czasie prace remontowe. 

Przy tej okazji chciałbym nadmienić, że wszystkimi pracami spawalniczymi w aluminium zajmuje się mój bardzo dobry kolega Mirek, który robi to naprawdę po mistrzowsku, dlatego nie wchodziło w grę oddanie bloku do innego zakładu. Zawsze asystuję mu przy jego pracy  wykonując prace przygotowawcze polegające na fazowaniu spawanych elementów oraz dbaniu o odpowiednie wygrzanie ich przed i powolne studzenie po spawaniu. 

Podczas wygrzewania tego bloku wypłynęła z niego naprawdę spora ilość zalegającego tam od dziesięcioleci starego oleju. Pomimo to podczas spawania tworzyły się zgorzeliny spalonego oleju i tlenków aluminium, które dopiero po powtórnym przetopie dawały odpowiednią jakość spoiny.

Czekając na naprawę spawarki nie próżnowałem i zająłem się wpasowaniem i wydystansowaniem wału w świeżo obrobionych karterach. Zacząłem od wciśnięcia uprzednio przygotowanych bieżni łożysk wału w obrobione na nowo gniazda tych łożysk (zdjęcia w pierwszej części wpisu). Dzięki moim modyfikacjom tych gniazd i bieżni mogłem wyosiować ten blok  poprzez honowanie. Po honowaniu przyszła pora na dystansowanie poosiowe wału korbowego, a jego efekt pokazuje filmik poniżej. 

Po długo wyczekiwanym zaspawaniu uwidocznionego pęknięcia przyszła wreszcie pora na obróbkę otworów osadczych cylindrów oraz ich przylgni. Aby poprawnie wykonać tę operację konieczne były czasochłonne pomiary i ustawienia, tak więc zacząłem od ustawienia bloku w osi stołu obrotowego służącego za podstawę montażową. Potem mogłem dopiero przystąpić do ustawienia prostopadłości płaszczyzn do wrzeciona frezarki i osiowości otworów mocujących cylindry względem wyżej wymienionego wrzeciona. 

Na zdjęciu poniżej widoczne ustawienia płaszczyzny osadczej cylindrów. Pomiary robiłem  dla obydwu cylindrów równocześnie, tak abym podczas obróbki mógł tylko zmienić położenie bloku względem wrzeciona obrabiarki. Podczas pomiarów przy pomocy obrabiarki i stołu obrotowego okazało się, że co prawda cylindry są idealnie rozchylone o kąt 42 st. (zgodnie ze specyfikacją fabryczną),  lecz pozostałe wymiary (osie cylindrów w płaszczyźnie X,Y) nie są idealnie ustawione względem osi wału korbowego a nawet względem siebie nawzajem ( i to zarówno w osi X jak i Y). Fabryka tu się nie popisała. 

Dzięki specjalnemu wytaczadłu mogłem równocześnie wykonać trzy operacje, a mianowicie planowanie nadlewów po spawaniu deflektorów olejowych, wytaczanie otworów pod cylindry (które również posiadały nadlewy spawalnicze) oraz planowanie płaszczyzny przylgowej cylindra. 

Poniżej widoczne planowanie płaszczyzny przylgowej tylnego cylindra. 

Po przestawieniu stołu obrotowego o dokładnie 42 stopnie (to chyba jedyny parametr zgodny ze specyfikacją fabryczną) mogłem splanować drugą płaszczyznę osadczą cylindra. 

A tak wygląda efekt końcowy: gniazda cylindrów obrobione płaszczyznowo i osiowo, niestety niedokładności obróbki fabrycznej nie udało się już poprawić. 

Ujawnił się jeszcze jeden problem. Po wykonaniu pasowanych w otwory bloku szpilek i złożeniu bloku okazało się, że powierzchnie mocujące skrzynię biegów na dwóch sąsiadujących połówkach karteru nie tworzą idealnej płaszczyzny i są one przestawione względem siebie około 0,25 mm. Tę obróbkę również wykonałem przy pomocy stołu obrotowego. 

Mogłoby się wydawać, że to już koniec koszmaru obróbkowego, ale nie ma tak dobrze, gdyż po pomiarach ujawniły się kolejne wady wykonawcze. Wszystkie otwory mocujące elementy rozrządu tj. osie wahaczy rozrządu oraz samych wałków rozrządu maja znaczne przesunięcia w linii blok- pokrywa rozrządu. na domiar złego otwory w bloku były rozkalibrowane po kilkukrotnej wymianie tulejek. 

Zacząłem od ustawienia osi wahaczy a bazę do tej operacji stanowiła pokrywa rozrządu, która, jak zapewnia właściciel, stanowi fabryczny komplet z naprawianym blokiem. 

Trudniejsze w naprawie okazały się podpory wałków rozrządu, gdyż konieczna była naprawa otworów zarówno w bloku jak i w pokrywie rozrządu. 

Przy tej operacji bazę również stanowiła pokrywa rozrządu, co oznacza, że otwory w bloku musiały zostać rozwiercone o 0,6-0,8mm, ponieważ taki był błąd nieosiowości wałków rozrządu. 

Aby wrócić do oryginalnego wymiaru musiałem tulejować otwory w pokrywie rozrządu. Tu ważny jest nominalny wymiar tulejek, ponieważ wystając poza pokrywę rozrządu ustalają korpus pompy oleju. 

Poniżej rozwiercanie otworu pod tulejkę wałka rozrządu. Widoczne brązowe plamy na bloku to ślady oleju wypalonego w procesie wygrzewania.  

Po wciśnięciu tulejek redukcyjnych każda z nich musiała zostać rozwiercona z jednego ustawienia względem bliźniaczego otworu w bloku. 

A tak wygląda przywrócona do dawnej świetności pokrywa rozrządu. Wart nadmienić, że tuleje redukcyjne mają grubość około 1 mm, co nie wpływa znacząco na wytrzymałość nadlewów pod tulejki wałków rozrządu. Dzięki temu, że tulejki naprawcze zostały wykonane z kutego aluminium, będzie możliwa wielokrotna wymiana tulejek bez rozkalibrowania otworu osadczego.  

Poniżej widoczna operacja planowania przylgni pompy olejowej. Pokrywa rozrządu w Indianie  z racji cienkościennej budowy ma małą sztywność i poddaje się po dokręceniu jej do bloku, dlatego konieczne było jej splanowanie. 

Wydawać by się mogło, ze te wszystkie wykonane przeze mnie obróbki mogą znacząco zmienić wymiary bloku. Tymczasem maksymalna wartość zebranego z płaszczyzn materiału to około 0,3 mm, ale zazwyczaj wartość ta nie przekraczała 0,15 mm. Myślę, że dla Indiana jest to w granicach tolerancji wykonawczej tych silników i nie wpłynie znacząco na proces montażu i dystansowania silnika, ale to jeszcze przede mną, choć już teraz mogę powiedzieć, że ta trudna i skomplikowana naprawa zaowocuje w przyszłości długą i bezawaryjną eksploatacją silnika. Podsumowując tę naprawę nasuwa mi się pewna refleksja, a mianowicie, że przy takiej ilości błędów wykonawczych jakie popełniła fabryka Indiana w tych silnikach (nie jest to pierwszy silnik, w którym je zauważyłem) wydawać by się mogło, że motocykle te nie miały prawa jeździć, a jednak Indian przetrwał na rynku ponad 50 lat ciesząc się wśród użytkowników dobra opinią, która urosła do rangi legendy. Laury należą się konstruktorom tego silnika, który powstał na początku XX wieku i w prawie niezmienionej formie był produkowany aż do zamknięcia fabryki a cechuje go prostota i czysta forma mechaniczna. 

Poniżej film z pracy silnika po ukończeniu prac i montażu przez właściciela  

UBI THESAURUS TUUS, UBI COR TUUM

Każdy z nas zapytany o serce motocykla, bez wahania odpowie, że jest nim silnik. Natomiast gdy padnie pytanie o kluczowy podzespół silnika pełniący rolę wiodącą, odpowiedzi nie będą już takie spójne. Moim zdaniem jest to układ korbowo-tłokowy, gdyż to właśnie on przekazuje ciśnienie spalania mieszanki na pozostałe podzespoły przeniesienia napędu motocykla. W większości znanych silników układ korbowo-tłokowy jest zbudowany podobnie i składa się z tych samych elementów czyli tłoka, korbowodu wraz z łożyskami, przeciwwag, lub jak kto woli kół zamachowych i czopów głównych zapewniających podporę wału. Jest to bardzo prosta konstrukcja znana ludzkości pod różnymi postaciami i zastosowaniami chyba już od tysiącleci  np. korba studzienna. Silnik parowy jako pierwszy wykorzystywał ten układ już w 1711 roku a w 1860 układ korbowy znalazł zastosowanie w pierwszym dwusuwowym silniku spalinowym. 

O ile w maszynach parowych układ ten był w stanie przekazać ponad 90%  energii pozyskanej w termodynamicznym procesie rozprężania pary, o tyle silnik spalinowy nie był tak wydajny nawet w połowie. Ten stan rzeczy zachował się do dziś i pomimo komplikowania konstrukcji, wydajność silnika spalinowego nie przekracza obecnie 45 %. Czemu się tak dzieje? Jest to spowodowane osiąganiem maksymalnego ciśnienia spalania mieszanki zaraz po przekroczeniu GMP (górnego martwego punktu) wtedy, gdy korbowód jest tylko nieco odchylony od pionowej osi silnika (przebiegającej przez środek cylindra). Z tej przyczyny prawie 70% energii ze spalania jest marnotrawione na przede wszystkim odkształcenia materiałowe, w drugiej kolejności zaś  ciepło i tarcie. Obrazowo przypomina to wbijanie gwoździa w stalowe kowadło, o tyle, że gwóźdź ten nie ulega skrzywieniu (nie przekracza granicy plastyczności). Obciążenia te wraz z wciąż wzrastająca mocą silników wymuszają na konstruktorach konieczność usztywnienia opisywanego układu, co zazwyczaj idzie w parze ze wzrostem masy. Od strony teoretycznej rozwiązanie tego problemu jest dość proste, gdyż wystarczy przesunąć maksymalne ciśnienie spalania w okolicę 90 stopni położenia wału od GMP. W tym położeniu większość ciśnienia zostanie spożytkowana na pracę.  Technicznie jest to o wiele bardziej skomplikowane, ale nie niewykonalne i powstała już prototypowa konstrukcja polskiego inżyniera Zbigniewa Stańca: tłokowy silnik spalinowy z "wędrującą komorą spalania". Więcej do poczytania na ten temat tutaj. 

Bardziej przystępne i mniej skomplikowane metody poprawienia efektywności wykorzystania ciśnienia spalania dostępne bez przeprowadzenia długoletnich badań, a zarazem dające się zastosować do pojazdów zabytkowych i klasycznych, to głównie zmiany w komorze spalania. Możemy to uzyskać poprzez poprawienie jej kształtu i podniesienie stopnia sprężania, o czym pisałem już w kilku poprzednich postach. Niebagatelną rolę pełni też skok tłoka, gdyż w silnikach długoskokowych proces spalania mieszanki jest pełniejszy a dodatkowo silnik długoskokowy zawsze dysponuje mniejszą i bardziej zwartą komorą spalania w porównaniu do silnika krótkoskokowego o tej samej pojemności. W silniku długoskowowym łatwiej też uzyskać dobre proporcje geometryczne dla tego układu.

Tyle tytułem wstępu, przejdźmy do konkretów. Jakiś czas temu stałem się właścicielem kultowego motocykla SHL Gazela z czterobiegowym silnikiem Wiatr. Cała konstrukcja, a w szczególności sinik opierały się na nowoczesnych, jak na owe czasy, technologiach i rozwiązaniach. Lecz niestety, jak głosi obiegowa opinia, motocykle okazały się dość awaryjne, głownie za sprawą 12V instalacji i zapłonu bateryjnego. Jakość pozostałych elementów, głównie w silniku, również pozostawiała wiele do życzenia. Restaurowanie motocykla zacząłem od remontu silnika a na pierwszy ogień poszedł wał korbowy. Po rozłożeniu go okazało się, że po dawnych wciskach montażowych nie ma już śladu, a technologia produkcji tego wału utrudnia jego właściwa regenerację. Fabrycznie wał został złożony a w następnej kolejności szlifowano czopy główne pod wymiar łożysk w celu zminimalizowania jego niecentryczności. Próby naprawy oryginalnego wału skończyły się fiaskiem ze względu na bardzo niskiej jakości i małej twardości materiał użyty do jego produkcji. Stanąłem przed wyzwaniem wykonania nowych przeciwwag. Zdawałem sobie sprawę z tego, że dokładne ich wykonanie może przebiegać jedynie przy pomocy tokarki. Dlatego po wykonaniu odpowiednich przyrządów, doborze odpowiedniej stali stopowej na przeciwwagi i wykonaniu nowych czopów głównych mogłem przystąpić do prac.   Potrzebowałem jeszcze parametrów dotyczących wyważenie tego wału oraz nowego, mocniejszego zestawu naprawczego korbowodu pochodzącego z Yamahy YZ250. 

W pierwszej kolejności surowe krążki materiału uzyskały kształt przeciwwag i zostały w nich wykonane otwory pod czopy główne. Po złożeniu przeciwwag na zastępczym czopie mogłem wykonać otwór pod czop korbowy, kieszenie stopy korbowej oraz otwory wyważające wał. 

Otwór pod czop korbowy został wstępnie wytoczony a następnie przehonowany, aby uzyskać odpowiedni wcisk. 

Każdy etap prac łączy się z serią pomiarów sprawdzających w celu uzyskania jak największej dokładności wykonania.

Tutaj wał wykonany "na gotowo" jeszcze przed złożeniem.

Aby zwiększyć zdolność do przenoszenia obciążeń czop sprzęgłowy został wyposażony we wpust czółenkowy. 

Aby uniknąć zbędnego centrowania po złożeniu wału, wykonałem osiowo otwory wyważające, które posłużyły jako prowadzenie dla drugiej przeciwwagi.  

Otwory wyważające, ich średnica i umiejscowienie zostały dobrane tak, aby uzyskać właściwe procentowe wyważenie po wciśnięciu wypełniaczy.

Składanie wału przy pomocy sworzni prowadzących.

Dzięki wypełniaczom w otworach wyważających wał nie będzie generował przestrzeni szkodliwej w komorze korbowej. 

Wał po wciśnięciu miał od razu bardzo niskie bicie 0,02 i 0,05, po centrowaniu 0,025 i 0,035. Z pewności udałoby się wykonać go z mniejsza niecentrycznością, gdyby nie próba zachowania norm febrycznych dotyczących wcisku ponad 0,1mm. Pierwotnie otwory na czop korbowy miały taki właśnie wcisk, lecz próba wciśnięcia czopa zakończyła się "zaciągnięciem" materiału. Po rozłożeniu i pomniejszeniu wcisku wał złożył się już bez przeszkód. 

Tak duże wciski stosowane przez fabrykę w Nowej Dębie były efektem zastosowania bardzo miękkiego i plastycznego materiału, który w założeniu miał się ułożyć i utwardzić po montażu czopa. W efekcie fabryczne przeciwwagi nadają się jedynie do jednokrotnej regeneracji, przy ponownych tracą właściwe parametry wcisku. 

Wał ten ma dużo większą sztywność ze względu na zastosowanie dużo lepszych materiałów. Przy okazji wydłużyłem nieco skok, gdyż przy oryginalnym skoku okna rozrządu nie były całkowicie odsłonięte przez tłok. 

Wykonaniu tego wału pozwoliło mi na zebranie doświadczeń i wykonanie oprzyrządowania w celu wykonywania w przyszłości tego typu wałów do większych silników. Obecnie mogę wykonywać wały o pewnej gamie skoków i średnic z dużo lepszych materiałów niż te spotykane w większości klasyków. W najbliższych planach jest wykonanie przeciwwag do SHL M11W oraz MZ ES 250/2 o wydłużonym skoku. Dzięki posiadanemu oprzyrządowaniu mogę również precyzyjnie modyfikować fabryczne przeciwwagi w celu wydłużenia skoku wału. 

OLD INDIANS NEVER DIE

Legenda motocykli Indian ze Springfield (któż o niej nie słyszał) miała swoje uzasadnione korzenie w pierwszych dekadach XX wieku, kiedy to motocykle te brylowały na torach wyścigowych, wspinaczkowych i "dirt trackach" zostawiając konkurencję daleko w tyle (wspominałem o tym tutaj Incredibe racing...)  Niewiele firm na rodzimym amerykańskim rynku mogło się mierzyć z motocyklami marki Indian, choć nieliczni tacy jak Merkel ze swoim Flying Merkel czy Excelsior z modelem Super X byli przyczyną wzmożonych wysiłków konstrukcyjnych ze strony Indiana. Legendę tę budowali również uczestnicy wyścigów rywalizujący zaciekle na ówczesnych torach np. wspomniany już kiedyś na blogu Floyd Emde oraz oczywiście Burt Munro ze swoim rekordowym Indian Scout.

Podczas studiów pracowałem w warsztacie motocyklowym i miałem stały kontakt z tymi motocyklami. Wówczas nie znając dobrze tła historycznego zastanawiałem się nad zjawiskiem legendy Indiana- skąd ta legenda się wzięła i jakie ma podłoże a najbardziej nurtowała mnie jej zasadność. Właściciel warsztatu był posiadaczem pięknego Indiana Chief 1200 z 1940 roku i bardzo dużo nim jeździł, lecz zazwyczaj po krótszych lub dłuższych podróżach motocykl wymagał gruntownego przeglądu i wielu napraw. Warto dodać, że miało to miejsce na początku lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, a mój pracodawca i kolega w jednym, posiadał stały dostęp do nowych oryginalnych części zamiennych, które w owych czasach nie kosztowały fortuny. W warsztacie często słyszało się komunały w stylu "Harley to gówno, Indian jest nie do pobicia" lub "Gdyby nie matactwa Harleya z zamówieniami wojennymi, Indian byłby produkowany do tej pory"itp. lecz nijak nie mogłem zrozumieć jak to się ma do awaryjności Indiana. Problemy pojawiały się na każdym kroku, na przykład luzujący się kosz sprzęgłowy, dociskany nakrętką, która znajdowała się wewnątrz skrzyni biegów i była zabezpieczona specjalną podkładką. Dotarcie do niej zajmowało sporo czasu, gdyż należało zdemontować sporo blach i zmieniacz skrzyni biegów. Kolejnych problemów dostarczało sprzęgło, które z powodu stosowania znanych z Sokoła 1000 mieszanek oleju ze smarem stałym, niechętnie przenosiło całą moc silnika na asfalt czyli krótko mówiąc ślizgało się. Powiecie, że można było zastosować rzadki olej aby zniwelować ten problem, lecz było to niemożliwe z uwagi na nieustanny wyciek z wałka napędowego koła pasowego prądnicy. Nie udało się tej fabrycznej wady całkowicie wyeliminować, pomimo stosowania nowych tulejek i uszczelnień. Wycieki w starych motocyklach nie są niczym niezwykłym, lecz ten wyciek powodował kolejne problemy z prądnicą, ślizgający się zaolejony pasek był przyczyną deficytu prądu w motocyklu. Długo by jeszcze wymieniać niedomagania tego motocykla, dość powiedzieć, że trudno wśród tych wszystkich niedomagań było mi dostrzec jego legendarną doskonałość. Być może jedną z przyczyn naszych zmagań był utrudniony w tamtych czasach dostęp do wysokiej jakości usług obróbki maszynowej, być może również nasza niedostateczna wiedza i doświadczenie, lecz po latach mogę stwierdzić, że niebagatelną rolę odgrywały też błędy fabryczne. 

Jak to się stało, ze fabryka z tak długoletnimi tradycjami pozwalała sobie na jakiekolwiek niedociągnięcia. Przede wszystkim odpowiadały za to ówczesne metody produkcyjne a także raczkujący w ówczesnych czasach system kontroli jakości. Metody produkcyjne jakimi wówczas dysponowano opierały się głównie na pracy ręcznej wspieranej obrabiarkami, z których najbardziej zaawansowanymi technicznie były obrabiarki rewolwerowe oraz wiertarki i wytaczarki wielowrzecionowe.

Ówczesne duże fabryki to tak naprawdę manufaktury w dzisiejszym rozumieniu, dlatego tak trudno było zachować wysoką jakość i powtarzalność produkcji na przestrzeni dłuższego czasu. 

Mimo opisanych wcześniej doświadczeń, darzę tę markę motocykli wielka sympatią i podziwem, w szczególności za jej niepowtarzalną stylistykę oraz za niektóre rozwiązania techniczne, dzięki którym Indian tak długo utrzymywał się na rynku. 

Z mojego punktu widzenia niewątpliwym atutem firmy ze Springfield były dopracowane silniki dolnozaworowe oraz ramy i zawieszenia o dobrych właściwościach jezdnych, choć plamą na honorze konstruktorów tej firmy są prymitywne skrzynie biegów. 

Ostanimi czasy mój warsztat często odwiedzają Indianie- niestety zazwyczaj w złym stanie po wielu bojach i wyprawach wojennych. Na szczęście czuwa nad nimi Wielki Duch i zyskują właściwą opiekę. Opłakany stan Indiana, któremu poświęcony jest ponizszy post wskazywał, że uczetniczył on prawdopodobnie w bitwie pod Little Bighorn.

Pracę w warsztacie organizuję sobie w sposób pozwalający wykonywać pewne operacje w małych seriach. Zaoszczędza mi to trochę czasu na przygotowaniach. Tak było i tym razem, gdy uzbierało mi się kilka wałów do regeneracji, wyważania i centrowania. Wał do opisywanego  poniżej Indiana miał podlegać jedynie wyważeniu i wycentrowaniu, lecz po weryfikacji okazało się, że korbowody zostały zregenerowane nieprawidłowo. W korbowody te zostały wciśnięte bieżnie a czop korbowy został przeszlifowany aby dobrać właściwy luz montażowy. Był to błąd w naprawie, ponieważ wciśnięte w stare korbowody nowe bieżnie zachowały zowalizowane otwory stóp korbowych. Okazało się, że muszę na nowo zregenerować korbowody honując je na wymiar nowego czopa korbowego. Wał był już natomiast kiedyś wyważany, lecz zrobiono to dość niechlujnie, gdyż każdy otwór był innej średnicy a do tego procentowe wyważenie mocno odbiegało od przyjętych norm. Po uporaniu się z korbowodami i wyważeniem zabrałem się za poskładanie wału. Zawsze skręcam wały z nieco większym momentem niż nakazuje specyfikacja fabryczna, aby zagwarantować tym dość mocnym silnikom przedłużoną trwałość za sprawą powiększonej sztywności wału korbowego. Stary wał korbowy doskonale poddał się centrowaniu i skończyłem z wynikiem 0,00 na jednym czopie i 0,02 na drugim, co przy skoku 4 i 7/16" jest bardzo dobrą wartością.  Nie wiem jak to możliwe, że za pomocą ówczesnych obrabiarek ludzie potrafili tak precyzyjnie  wykonać ponad 200 milimetrowej średnicy przeciwwagi, podczas gdy dzisiejszy Harley przy pomocy sterowanych cyfrowo maszyn składa te elementy z tolerancją pięciokrotnie większą. Praca z tym wałem była dla mnie czystą przyjemnością w przeciwieństwie do tego, co nastąpiło później. Kolejną czynnością była naprawa bloku silnika. Był to blok, który najlepsze lata miał już za sobą i kilka jego przygód sprawiło, że przed obróbką musiał trafić na stół spawalniczy. Blok miał zniszczony "łącznik" pomiędzy cylindrami oraz jedno z przednich mocowań silnika do ramy, a także wyszczerbione deflektory olejowe. 

Praca z miejscami spawanymi poszła dość gładko, lecz następne pomiary położenia otworów łożysk głównych ukazały poważny problem wykonawczy a właściwie wadę fabryczną tego bloku- ale o tym za chwilę. 

Frezowanie jednego z otworów mocujących silnik do ramy.

Jak pisałem wcześniej, ujawniła się poważna wada fabryczna, a mianowicie nieosiowość otworów łożysk głównych. Były one przesunięte względem siebie około 0,3mm. Dodatkowo gniazda  łożysk miały zniszczone otwory, co powodowało brak właściwego wcisku montażowego bieżni. Ponadto blok ten miał zwichrowane płaszczyzny przylgowe, czyli po złożeniu dwóch połówek widać było prześwity. 

Aby wyeliminować te wady i uszkodzenia musiałem rozpocząć pracę od odtworzenia "baz obróbczych". W przypadku tego bloku była to płaszczyzna przylgni pokrywy sprzęgła oraz krawędź przylgni pokrywy rozrządu, które to musiałem doprowadzić do idealnej płaskości. 

Płaszczyzny te przed obróbką były zwichrowane do ponad 0,3 mm i po założeniu pryzmy blok silnika nieznacznie się bujał. Najbardziej zwichrowana była płaszczyzna od strony pokrywy rozrządu. Pokuszę się o stwierdzenie, że księgowi ze Springfield mieli dużo większy wpływ na procesy produkcyjne niż podobni im w Milwaukee, być może z tej przyczyny aluminium w bloku sinika Indian jest dużo mniej niż w Harleyu. Te oszczędności materiałowe przyczyniły się do małej sztywności bloku co owocuje jego podatnością na odkształcenia. Należy też nadmienić, że  aluminium użyte do odlewania jest niskiej jakości, co w przypadku odlewów cienkościennych  poskutkowało dużą porowatością odlewu. Krótko rzecz ujmując ten blok bez pomalowania wewnętrznych powierzchni będzie się pocił. 

Po skorygowaniu baz obróbczych przystąpiłem do obróbki przylgni pomiędzy połówkami karterów. Na zdjęciu poniżej widoczna nieobrobiona jeszcze plama- wgłębienie spowodowane zwichrowaniem płaszczyzny mające głębokość ponad 0,2 mm

'
Obróbka płaszczyzny bazowej pokrywy rozrządu, o której pisałem wcześniej. Największe wgłębienie w płaszczyźnie występowało w najsztywniejszej centralnej części bloku czyli w okolicach czopa rozrządu oraz na wystającej części komory rozrządu w tzw. rogalu.  

Przed przystąpieniem do obróbki otworów pod bieżnie łożysk głównych konieczne było wykonanie nowych otworów i poprawienie starych pod szpilki ustalające połówki karteru względem siebie. Po tej operacji musiałem również wykonać nadwymiarowe, pasujące do nowych otworów szpilki. 

Po tych wszystkich zabiegach mogłem przystąpić do wyosiowania bloku.  Zacząłem od powiększenia otworu pod nadwymiarową bieżnię w sprzęgłowej połówce bloku (niewidoczne na zdjęciach). Większy problem stanowiła bieżnia od strony rozrządu, gdyż to właśnie ona była przesunięta ponad 0,3 mm względem zamka ustalającego połówki bloku. Aby zdiagnozować ten błąd nieosiowości spędziłem ponad 3 godzin na samych pomiarach. W przypadku tak dużych przesunięć metoda jest tylko jedna, a mianowicie tulejowanie otworu. 

Przy okazji naprawy otworu zmodyfikowałem gniazdo podpory wału na przelotowe, pozbywając się niepotrzebnej części kołnierza, aby móc bez przeszkód przehonować bieżnię.   

W tak przygotowany otwór została wciśnięta ze znacznym wciskiem tuleja z rodzimego materiału, a następnie roztoczona pod wymiar bieżni. W tych wszystkich operacjach dzielnie pomagało wytaczadło czechosłowackiej firmy Narex, tak precyzyjnie wykonane, że dokładność obróbki do 0,01 mm nie stanowiła żadnego problemu. 

Na filmie widoczne sprawdzenie osiowości otworów w bloku po obróbkach, z wynikiem około 0,02 mm. 

Poniżej widoczna obrobiona "na gotowo" tuleja redukcyjna otworu. 

Zważywszy na ilość włożonej w ten blok pracy mogę śmiało powiedzieć, że w 60% został on wykonany od nowa, lecz dzięki temu została mu wrócona dawna fabryczna świetność i będzie mógł służyć swojemu właścicielowi przez kolejne 70 lat. 
To jeszcze nie koniec działań nad tym blokiem, w jednym z kolejnym odcinków  zaprezentuję pozostałe prace nad przywracaniem dawnej świetności Indianowi. Część dalsza czytaj tutaj.

INCREDIBLE RACING SIDE VALVES - WORKSHOP

Poprzednie wpisy pod wspólnym tytułem Incredible Racing Side Valves (część I czytaj tutaj,  część czytaj II tutaj) pozwoliły nakreślić historię ewolucji dolnozaworowych silników. Zwieńczeniem ich był silnik WR,  którego budowę będę opisywał w poniższym poście. 

Ta historia zaczęła się jak wszystkie inne jej podobne. Mój dobry kolega wszedł w posiadanie bardzo trudno dostępnych cylindrów od wyścigowego silnika WR i zaczął kombinować co dalej z tym począć. Po głowie chodziła mu tylko jedna myśl: ma zapierdalać. W związku z tym założenie cylindrów na standardowy blok WL-ki nie wchodziło w grę. Udało się znaleźć odpowiednią prawą stronę bloku silnika z pokrywą rozrządu. Dostałem również replikę oryginalnego rozrządu WR-a oraz repliki głowic WR nie całkiem dobrze wykonane, ale o tym później.  I to w zasadzie wszystko czym dysponowałem na początku prac. Reszta podzespołów miała być dokompletowana lub dorobiona w moim warsztacie. Otrzymałem również kilka oryginalnych rysunków z serwisówki H-D WR. Silnik w swoim założeniu miał być wyjątkowy również pod względem pojemności bardzo zbliżonej do 900 ccm. 

Na początku prace ruszyły z kopyta, wykonałem model lewej połówki silnika i zleciłem odlanie go dokładnie na wzór oryginału. Zakupiłem również bardzo dobrej jakości przeciwwagi T&O o skoku 4 7/16" oraz dedykowane tłoki, dużo krótsze i przez to około 100 gram lżejsze od oryginałów. Wał korbowy został przeze mnie wyważony i złożony razem z kompleksowo wyremontowanymi korbowodami, tak aby silnik pracował z minimalnymi drganiami. Po tym etapie prace nieco zamarły w oczekiwaniu na odlew bloku silnika. Gdy już otrzymałem blok, przystąpiłem do jego obróbki i była to jedna z najtrudniejszych i najdłużej trwających prac przy tym silniku. Poza standardowymi czynnościami polegającymi na obrobieniu surowej połówki i dopasowaniu jej do oryginalnej prawej, należało jeszcze wykonać wyfrezowania na korbowody w otworach cylindrów, jako że wydłużony skok wału powodowałby kolizję korbowodów z blokiem. Po umieszczeniu wału w bloku przyszła kolej na skomplikowany rozrząd WR-a. Długo wahałem się czy łożyskować go zgodnie z oryginałem czyli na łożyskach kulkowych, czy też zastosować łożyska igiełkowe znane z późniejszego Sportstera. Aby zachować zgodność z oryginałem skłoniłem się ku pierwszemu rozwiązaniu i wybrałem trudniejsze do wykonania łożyskowanie kulkowe. Przed przystąpieniem do pracy trzeba było dokonać dokładnych obliczeń głębokości gniazd pod łożyska, tak aby po złożeniu wałki rozrządu nie naciskały osiowo na łożyska, a krzywki współpracowały całą powierzchnią ze stopami popychaczy. Obliczenia przewidywały nieznaczny luz poosiowy wałków i możliwość dystansowania poosiowego rozrządu. O ile prace nad łożyskowaniem w bloku poszły w miarę sprawnie, to pokrywa rozrządu dostarczyła dodatkowych komplikacji z mocowaniem. Mój plan prac zakładał, że dwa gniazda pod łożyska kulkowe w pokrywie rozrządu zostaną wykonane w ten sposób, aby uzyskać maksymalna dokładność osiowości wałków (wałki przedniego cylindra są łożyskowane tocznie z obydwu stron zarówno w bloku jak i w pokrywie rozrządu) osiągnięcie tego stanu rzeczy sprawiło mi nie lada trudność. Poniżej schemat rozrządu tego silnika. 

 Rozrząd silnika WR jest jedyny w swoim rodzaju, gdyż popychacze nie nacierają pod kątem prostym na krzywki wałków rozrządów a są nieznacznie odchylone od osi prostopadłej. Ma to na celu maksymalnie zbliżyć zawory do osi cylindra, a przez to poprawić efektywność komory spalania, co w tym silniku było priorytetem. 

Prace przy rozrządzie polegały na tym, że do każdego z otworów rozrządu należało wycentrować głowicę wytaczarki i dopiero wówczas można było przystąpić do obróbki. 

Wytaczanie otworów w pokrywie rozrządu było o tyle trudne, że bazę do centrowania stanowiły otwory w połówce rozrządowej bloku silnika. 

Poniżej widoczny próbny montaż nowych łożysk. 

Charakterystyczny rozrząd silnika WR z osiami pod łożyska kulkowe i krzywkami przystosowanymi do współpracy z popychaczem ślizgowym. 

 Charakterystyczny skośnie ustawiony popychacz, który dla każdego cylindra wygląda nieco inaczej więc łatwo o błąd montażowy. 

Właściwa pozycja popychaczy w tym silniku. 

Sporo problemów przysporzył sam rozrząd z racji niedokładnego wykonania. okazało się bowiem, że jeden z wałków w pewnym określonym położeniu zakleszcza się na zębach. Zniwelowanie tej wady zajęło kilka godzin. 

 Projekt tego silnika wymagał ode mnie kompleksowego podejścia, w związku z czym zająłem się również układem smarowania a w szczególności poprawą jego wydajności i parametrów pracy. Na poniższym zdjęciu widoczna pompa powrotna o zwiększonej o 20% wydajności. 

 Modyfikacjom została poddana również pompa zasilająca, zwiększyłem jej wydajność o 50% oraz zmieniłem średnicę kanałów doprowadzających olej, tak aby zwiększyć ciśnienie pracy pompy. Ponadto łożysko korbowe będzie otrzymywało dwukrotnie większą ilość oleju niż dotychczas, co wydatnie poprawi smarowanie gładzi cylindrowych i odprowadzenie ciepła od tłoków. 

Czynności montażowe są niezwykle istotne dla długotrwałej poprawnej pracy silnika. Tu widoczny jest sprawdzian do pomiaru równoległości sworznia tłokowego względem przylgni cylindra. To zazwyczaj ostatnia czynność przy montażu dołu silnika.

Czas zająć się górą czyli cylindrami i głowicami. Cylindry, które zostały mi powierzone były już dość sfatygowane, więc w pierwszej kolejności trafiły do szlifu i tulejowania a następnie zostały przeze mnie splanowane i wyposażone w nowe prowadnice i zawory. Ten silnik charakteryzuje się większymi zaworami ssącymi oraz znacznie powiększonymi do 40mm kanałami dolotowymi. Inny jest również kształt samego cylindra, gdyż posiada on bogatsze użebrowanie w stosunku do silnika WL, co niestety czyni go również o około 3 kg cięższym. Dodatkowym problemem w tych cylindrach były "spływki" w okolicach zaworów, gdyż jeden z cylindrów miał je głębiej osadzone. Dlatego należało je wyrównać. 

Po wnikliwej analizie literatury dowiedziałem się, że WR miał twardsze o 20% sprężyny zaworowe. Niestety nie dysponowałem oryginalnymi sprężynami, dlatego postanowiłem zastosować pakiet dwóch sprężyn na zawór, co wymusiło konieczność zaprojektowania odpowiednich prowadnic zaworowych i przerobienia talerzyków sprężyn. Montaż sprężyn poprzedzony był pomiarami skoku zaworów, aby uniknąć sytuacji, w której zwój sprężyny siada na zwoju, gdyż zawsze prowadzi to do zniszczenia rozrządu. 

Próbny montaż sprężyny wewnętrznej do pomiarów przed jej skróceniem do właściwego wymiaru. 

Na początku postu wspomniałem o niezbyt pasujących replikach głowic. Co zostało zrobione nie tak? Najważniejszy element- komora spalania została wykonana jak standardowa do silnika WL, czyli dużo większa niż potrzebna w tym silniku. W związku z tym zaistniała konieczność wyspawania kieszeni zaworowych i ponownej ich obróbki. Przy tej okazji postanowiłem również zmienić kształt komór spalania wzorując się na bardziej wydajnej konstrukcji Indiana. 

Poniżej porównanie komory po obróbce z nieobrobioną surową komorą. 

Rola uszczelek pod głowicą jest marginalizowana, gdyż istnieje błędne przekonanie, ze ich zadaniem jest tylko uszczelnienie styku cylindra z głowicą. Tymczasem mają one również za zadanie szczelnie wypełnić przylgnię głowicy aż do granicy komory spalania tak, aby nie powstały martwe strefy w komorze, dlatego tak ważne jest idealne dopasowanie tej uszczelki. Powstanie martwych stref powoduje spadek ciśnienia sprężania i rozprasza ciśnienie spalania mieszanki. po obliczeniach i pomiarach stopień sprężania tego silnika ustawiłem na dość bezpiecznym dla dolniaka poziomie 6,5:1. 

Na sam koniec pozostało mi dopasowanie iskrownika Hunt, który był lekko zdekompletowany i nie posiadał regulacji wyprzedzenia zapłonu. Regulacja w tym iskrowniku odbywa się ręcznie a moim zadaniem było dorobienie płytki podtrzymującej iskrownik z ogranicznikiem wyprzedzenia. 

W tej chwili silnik czeka na odpalenie. Jego spodziewana moc to około 35 do nawet 38 KM, co przy jego lekkiej ramie może zaowocować prędkością maksymalną w okolicach 160 km/h. Ale kto chciałby jeździć tak szybko Harleyem 😈