Для чего предназначен шатун: Шатун двигателя внутреннего сгорания: конструкция, назначение, из чего делают шатуны

Содержание

Шатун двигателя внутреннего сгорания: конструкция, назначение, из чего делают шатуны

Шатун – это соединительная деталь между коленвалом и поршнем, основное назначение которой является преобразование поступательных движений поршня внутри цилиндра во вращательные движения коленчатого вала, с которого вращение передается на колеса автомобиля через трансмиссию.

Конструкция шатуна

Особенности конструкции шатунов напрямую зависят от типа мотора и схемы его компоновки. Так для бензиновых двигателей используются легкие шатуны, в дизелях — тяжелые.

Основные элементы шатуна – стержень, верхняя поршневая головка, нижняя кривошипная головка.

Поршневая головка соединена со стержнем поршневым пальцем, кривошипная головка – с шейкой коленвала.

Стержень

Данная деталь шатуна может иметь различный тип сечения, которое может быть похоже на прямоугольник, на круг, крест или может быты Н-образным. Некоторые типы двигателей оснащаются шатунами, в которых стержни имеют небольшую масляную канавку для своевременной подачи масла в поршневую головку.

В большинстве случаев верхний отдел кривошипной головки оснащается маленьким отверстием для разбрызгивания масла во внутренних полостях поршня и цилиндра.

Поршневая головка

Поршневая головка размещена вверху и является неразъемным шатунным элементом, конструкция которого напрямую зависит от метода установки поршневого пальца.

В двигателях, в которых установлен палец фиксированного типа, поршневая головка имеет специальное цилиндрическое отверстие для его установки. В ДВС с пальцем плавающего типа, такая головка комплектуется бронзовой или биметаллической втулкой.

В тех моделях двигателей, которые используют плавающий палец, но втулка не предусмотрена, вращательные движения пальца осуществляются в соответствующем отверстии головки.

С целью снижения значительных нагрузок на палец, некоторые модели ДВС комплектуются шатунами с поршневыми головками в форме трапеции.

Кривошипная головка

Головка шатуна, которая расположена внизу отличается разборной конструкцией, основным назначением которой является соединение двух механизмов – коленвала и самого шатуна.

Головка состоит из верхней части и крышки, которая крепится к шатуну крепежными болтами. Кроме всего прочего такая головка может иметь два типа разъемов по отношению к стержневой оси — косой (выполненный под углом) и прямой (выполненный перпендикулярно).

Длина цилиндрового блока зависит от толщины нижней головки. В головке устанавливаются тонкие вкладыши подшипника скольжения, которые могут иметь от 2-х до 5-ти слоев, изготовленных из стальных полос, внутренняя часть которых покрывается защитным антифрикционным составом, соответствующим определенному типу двигателя.

Как правило, в современных ДВС применяются вкладыши, состоящие из 2-х и 3-х слоев. В двухслойном вкладыше на металлическую основу просто наносится слой антифрикционного состава, а в трехслойном вкладыше добавляется еще и изоляционный слой.

Чтобы снизить вибрации и шумы при работе двигателя, все установленные шатуны, а также их составные части должны иметь равную массу. Это значит, что в одном шатуне масса отдельной его детали должна быть одинаковой по отношению к массе аналогичной детали в другом шатуне.

Например, если масса стержня одного шатуна составляет 50 г., в таком случае во всех остальных шатунах стержни должны иметь аналогичную массу.

Подгонка массы шатунов происходит путем снятия тонкого металлического слоя с бобышек, которые располагаются на верхних шатунных головках. В некоторых случаях подобные бобышки находятся на шатунном стержне или нижней части поршневой головки.

Материалы для производства шатунов

Шатуны производятся двумя способами — штамповкой из высокопрочной стали или литьем из чугуна. В дизелях применяются шатуны, изготовленные из легированной стали методом ковки или горячей штамповки.

В некоторых видах бензиновых двигателей устанавливаются шатуны, производимые из порошкообразных металлов методом спекания.

Из-за напряженных условий работы данная деталь КШМ должна отличаться надежностью, долговечностью и износостойкостью.

Особое внимание уделяется не только изготовлению шатунов, но и болтов крепления. Для производства болтов используются легированные виды стали, обладающие высоким коэффициентом текучести, что в несколько раз выше, чем у высокоуглеродистых сталей.

Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

Рассмотрим конструкционные особенности шатуна поршня, основные проблемы, которые могут возникать при его работе, и способы их профилактики.

Конструкция шатуна

Шатун передает энергию от поршня к коленчатому валу. При этом он совершает два вида движения: круговое и возвратно-поступательное. Первое происходит в месте соединения его нижней головки с коленвалом, второе – в зоне соединения верхней головки с поршнем. Вследствие такой конструкции шатун постоянно испытывает высокие нагрузки во время работы.

Шатун поршня состоит из следующих элементов.

Поршневая головка

Верхняя (поршневая) головка представляет собой цельную неразборную конструкцию, которая соединяется с поршнем при помощи пальца: плавающего или фиксированного.

В верхней головке плавающего пальца обычно расположены бронзовые или биметаллические втулки. Если их нет, палец свободно двигается в отверстии головки шатуна. Для того, чтобы данный механизм функционировал нормально, ему требуется достаточное количество смазки.

Чтобы обеспечить необходимый уровень натяга, фиксированный палец вставляется в цилиндрическое отверстие меньшего диаметра.

Так как на верхнюю головку действуют очень высокие нагрузки, она имеет трапециевидную форму. Это позволяет увеличить опорную поверхность при работе поршня.

Кривошипная головка

Нижняя (кривошипная) головка соединяет коленчатый вал и шатун. Многие шатуны обладают разъемной кривошипной головкой, что зависит от метода сборки двигателя. Крышку головки с шатуном соединяют болты, штифты или бандажное крепление.

На каждый шатун можно установить только ту крышку, которой он оснащался с завода, так как она обладает определенным весом и размером. При ремонте данную деталь заменить нельзя.

По расположению стержня головка может быть прямой или косой. Последняя характерна для V-образных двигателей и используется для уменьшения размеров силового агрегата.

В нижней части шатунной головки располагаются подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Их изготавливают из стальной ленты, которая изнутри обработана антифрикционным материалом с высокими износостойкими характеристиками. Особенностью этого слоя является то, что он работает только в присутствии моторного масла, а в режиме «сухого трения» очень быстро истирается.

Покрытие может наноситься как на заводе-изготовителе, так и при дальнейшем обслуживании двигателя в условиях гаража или автосервиса. Для защиты подшипников скольжения и других деталей силового агрегата оптимально подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Чаще всего его применяют на юбках поршней, дроссельных заслонках, вкладышах распредвала, подшипниках скольжения.

MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:

Имеет широкий диапазон рабочих температур: от -70 до +260 °C

Повышает КПД двигателя
Снижает трение и износ
Защищает детали от задиров в режиме масляного голодания
Снижает расход топлива
Отверждается при комнатной температуре

Совместно с покрытием рекомендуется использовать Специальный очиститель‑активатор MODENGY. Он не только убирает разнородные загрязнения с поверхностей, но и образует пленку, улучшающую адгезию покрытия с основанием.

Силовой стержень

Силовой стержень многих шатунов имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях используются более прочные и массивные детали, чем в бензиновых. В спорткарах устанавливаются шатуны, изготовленные из алюминия. Благодаря такому решению снижается масса автомобиля.

Все шатуны должны иметь одинаковый вес, в противном случае усилятся вибрации при работе силового агрегата.

Из чего изготавливают шатуны?

Каждый производитель стремится уменьшить вес деталей КШМ и снизить производственные затраты. Но так как на шатуны в процессе работы двигателя воздействуют высокие нагрузки, уменьшать их массу нежелательно – это может пагубно отразиться на прочности изделий.

При массовом производстве шатуны для бензиновых двигателей изготавливают из специального чугуна методом литься. Это позволяет добиться практически идеального соотношения прочности и стоимости деталей.

В дизельных силовых агрегатах шатуны испытывают более высокие нагрузки, поэтому их производят из легированной стали методом горячей ковки или горячей штамповки. Получаемые детали прочнее, но при этом дороже литых.

В мощных автомобилях и спорткарах используются шатуны из титановых и алюминиевых сплавов. Они в два раза легче стальных и чугунных, что позволяет снизить вес двигателя и увеличить его оборотистость.

Большое значение играет конструкционный материал, из которого изготовлены болты крепления крышки шатунной головки. Их производят из высоколегированной стали, предел текучести которой в 2-3 раза больше, чем у обычной углеродистой.

Почему шатуны выходят из строя?

Основной причиной выхода шатунов из строя является износ деталей. Верхняя головка редко подвергается ремонту, а рабочий ресурс втулки нередко оказывается равен ресурсу самого двигателя.

Нарушение формы или разрушение шатуна может произойти вследствие гидроудара, попадания внутрь двигателя абразивных веществ и посторонних предметов, соударения головки блока и поршня.

Подшипники нижней головки могут выйти из строя вследствие недостаточного смазывания. Определить такую неисправность можно по замятию вкладышей, удлинению шатунных болтов, темно-синему окрасу шатунной головки и потемнению вкладышей.

К поломке шатуна приводит недостаточный уровень масла в двигателе, засорение масляного фильтра, загрязнение цилиндра абразивами и посторонними предметами.

Ремонт шатунов

Шатуны нуждаются в ремонте, если наблюдаются:

Деформация стержня
Износ зазора в верхней головке цилиндра
Износ поверхности и зазора в нижней части головки

Перед началом работ шатун тщательно осматривается, при помощи нутрометра измеряется диаметр детали, зазоры в верхней и нижней части.

Если все показатели в норме, менять шатун не потребуется. При деформации стержня отверстия головок перестают быть параллельными, что приводит к перекосу цилиндра. Об этом свидетельствуют повышенная шумность двигателя при работе на холостом ходу, следы износа на коленвале, головке шатуна, поршне и стенках цилиндра. Еще одним методом проверки шатуна на деформацию является его раскачка на специальной проверочной плите.

После проведения всех необходимых измерений приступают к ремонту.

Чтобы получить нужную геометрию зазора нижнего шатуна, необходимо убрать небольшое количество металла с поверхности крышки головки. После этого крышка ставится назад и фиксируется при помощи болтов.

Расточка отверстия головки по требуемому размеру производится на расточном или универсальном станке. После операции выполняется хонингование.

Если зазор под поршневой палец увеличен, бронзовая втулка под верхнюю головку меняется, и новая деталь принимает нужный размер. Очень важно, чтобы отверстия головки и втулки совместились. В этом случае масло не будет попадать на поршневой палец.

Шатунные вкладыши и юбки поршней рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.

Шатун и все,что нужно о нем знать.

Шатун – это соединительная деталь между коленвалом и поршнем, основное назначение которой является преобразование поступательных движений поршня внутри цилиндра во вращательные движения коленчатого вала, с которого вращение передается на колеса автомобиля через трансмиссию.

Содержание статьи

Материалы для производства шатунов
Шатуны производятся двумя способами — штамповкой из высокопрочной стали или литьем из чугуна. В дизелях применяются шатуны, изготовленные из легированной стали методом ковки или горячей штамповки.
В некоторых видах бензиновых двигателей устанавливаются шатуны, производимые из порошкообразных металлов методом спекания.
Из-за напряженных условий работы данная деталь КШМ должна отличаться надежностью, долговечностью и износостойкостью.
Особое внимание уделяется не только изготовлению шатунов, но и болтов крепления. Для производства болтов используются легированные виды стали, обладающие высоким коэффициентом текучести, что в несколько раз выше, чем у высокоуглеродистых сталей.
Стержень шатуна
У большинства производителей автомобилей, ориентированных на массовый рынок, стержень шатуна расширяется к его нижней головке и имеет двутавровую форму. У дизельных двигателей шатуны более массивны и прочны, чем у бензиновых двигателей. Некоторые двигатели оснащаются шатунами и других форм, к примеру, в спортивных авто, в которых имеются алюминиевые шатуны. Обычно, стержень шатуна имеет внутренний просверленный канал для подачи масла в верхнюю головку.
Иногда, этот канал также ведёт и к нижней головке, откуда масло разбрызгивается в полости цилиндра и поршня. Все шатуны двигателя должны иметь одинаковый вес, чтобы вибрации от двигателя были минимальными. Кроме того, совпадать должен не только вес всего шатуна, но и вес верхних головок и нижних головок. Для достижения одинакового веса используют очень точные весы, а потом подгоняют вес по самому лёгкому шатуну, аккуратно снимая часть металла с бобышек (металлические наплывы на поверхности шатунов) на головках и на стержне шатуна.
Строение шатуна
Шатун имеет простое устройство, которое состоит из следующих элементов:
стержня;
поршневой головки;
кривошипной головки.
Стержень представляет собой составной элемент шатуна, имеющий преимущественно двутавровое сечение. Некоторые модели имеют круглое, крестообразное, Н-образное или прямоугольное сечение шатунного стержня. В стержне присутствует канал, предназначенный для транспортировки масла к подшипнику головки поршня.
поршневая головка — это проушина с цельной структурой, внутри которой расположена втулка. Втулка представляет собой скользящий подшипник, предназначенный для вращения пальца поршня. Материал изготовления втулки: бронза или сталь с оловом или свинцом. Структура поршневой головки зависит от размера поршневого пальца, а также от метода его крепления. Для того, чтобы уменьшить вес шатуна и, как следствие, нагрузку на поршневой палец, на некоторых автомобильных двигателях устанавливают шатуны с поршневой головкой в виде трапеции.
Кривошипная головка — механизм, предназначенный для соединения шатуна и коленчатого вала друг с другом. Большая часть шатунов оснащена разъемной кривошипной головкой, это объясняется способом сборки двигателя внутреннего сгорания. Крышка головки, расположенная в нижней части, прикрепляется болтами к шатуну. Иногда применяют бандажное или штифтовое крепление составных элементов головки. Разъем кривошипной головки бывает двух видов: прямой (расположен под углом 90 градусов относительно оси стержня), косой (под определенным углом к оси). Косой разъем используется для уменьшения размеров двигателя V-образной формы.
Профилированные стыковые поверхности головки обеспечивают препятствие при воздействии поперечных сил. При этом соединение может быть замковым или зубчатым. Самым современным и популярным является соединение, изготовленное методом раскалывания. Оно называется сплит-разъемом.
Внутри кривошипной головки шатуна расположен подшипник, который состоит из двух многослойных вкладышей. Количество слоев может варьироваться от двух до пяти в каждом. Наиболее широко используются вкладыши из двух и трех слоев. Двухслойный вкладыш изготовлен из стали с антифрикционной поверхностью. Трехслойный также состоит из стали, а антифрикционное покрытие разделяется специальной прокладкой.
Снятие и установка шатунно-поршневой группы
Снятие
Отдельно снять шатун с двигателя не получится, это возможно сделать только в сборе с установленным на шатун поршнем в сборе с пальцем и поршневыми кольцами. В некоторых случаях можно снять шатунно-поршневую группу без снятия двигателя с автомобиля. Иногда это выгодно в целях экономии времени, но всё же для обеспечения необходимой для проведения этого ремонта чистоты, без которой качественно выполнить ремонт затруднительно, лучше подобный ремонт выполнять на снятом двигателе. Тем более, что для выполнения этого ремонта всё равно придётся снимать головку блока цилиндров и масляный поддон двигателя. А при снятии головки блока цилиндров всё равно придётся снимать или отсоединять большинство жгутов проводов и вакуумных трубок.
Перед снятием шатунно-поршневой группы, следуя указаниям Руководства по ремонту автомобиля, снимите головку блока цилиндров и масляный поддон двигателя. Как снимать шатунно-поршневую группу обычно подробно описывается в Руководстве по ремонту автомобиля. Тут даются просто некоторые замечания, которые не всегда присутствуют в руководстве.
Перед откручиванием гаек (болтов) крепления крышки шатуна определите место нахождения меток, указывающих в какой цилиндр устанавливается данный шатун с поршнем и направление установки крышки относительно шатуна. Если подобные метки не обнаружены, что бывает крайне редко, нанесите их самостоятельно удобным способом. Несмотря на то, что крышка шатуна крепится всего двумя гайками (болтами), откручивайте гайки постепенно и поочерёдно. При чем при первом ослаблении затяжки гайки гайку допускается повернуть не более чем на ¼ оборота, а лучше меньше. После откручивания гаек снимите крышку шатуна. Примете меры, исключающие падение вкладыша из крышки шатуна. Шатунные болты изготавливаются из очень прочной стали, поэтому для уменьшения вероятности повреждения полированной поверхности шатунной шейки коленчатого вала и поверхности стенок цилиндров на шатунные болты необходимо установить специальные защитные и направляющие приспособления. При отсутствии подобных приспособлений, что бывает чаще всего, наденьте на болты куски шлангов из мягкого материала подходящего диаметра.

Для извлечения поршня из цилиндра установите коленчатый вал так, чтобы ось шатунной шейки совпала с продольной осью цилиндра. Примите меры предосторожности, исключающие падение поршня в сборе с шатуном. Поддерживая поршень снизу, лёгкими ударами деревянной ручки молотка по шатуну или болтам извлеките поршень из отверстия цилиндра.
Укладывайте все снятые детали так, чтобы была возможность установки этих деталей на то место, где они стояли до снятия. Это относится также к гайкам или вкладышам, даже если принято решение о замене вкладышей. По состоянию вкладышей можно определить некоторые неисправности двигателя. Укладывайте снятые детали только на чистую поверхность.
Проведите тщательный осмотр и необходимую дефектовку всех снятых деталей.
Соедините шатун с поршнем при помощи поршневого пальца и установите на поршень поршневые кольца. Некоторые советы по установке этих деталей даны в соответствующих статьях. Одновременно соберите все шатунно-поршневые группы двигателя.
Ещё раз проверьте, что замки поршневых колец установлены в соответствии с указаниями в Руководстве, а в случае отсутствия таких указаний установите замки соответствии с рекомендациями, данными в главе «Установка поршневых колец».
Обильно смажьте поршень, поршневые кольца и стенки цилиндров чистым моторным маслом. Смажьте внутреннюю поверхность специального приспособления для сжатия поршневых колец
Установите на поршень специальное приспособление и сожмите кольца. Иногда необходимо слегка обстучать приспособление молотком с пластмассовым бойком.
Установите на болты крышки крепления шатуна защитные приспособления или наденьте на болты отрезки шлангов. Осторожно вставьте шатун в отверстие цилиндра. Шатун с поршнем допускается устанавливать только в одном направлении, обычно направление установки указывается специальной меткой на днище поршня. Опустите поршень в цилиндр, пока специальное приспособление не коснётся поверхности блока цилиндров. Прижмите приспособление к поверхности блока цилиндров и нанесите несколько очень лёгких ударов торцом деревянной ручки молотка по всей окружности верхней кромки приспособления. Прижимая приспособление к поверхности блока цилиндров, лёгкими равномерными ударами деревянной ручки молотка, переместите поршень в отверстие цилиндра.
Выровняйте шатун относительно шейки коленчатого вала. Тщательно протрите поверхность шатуна, на которую устанавливается вкладыш подшипника. Убедитесь в идеальной чистоте этой поверхности. Осторожно установите в шатун ранее подобранный для этого цилиндра верхний вкладыш шатунного подшипника. Верхний вкладыш может отличаться от нижнего отсутствием канавки для масла. Верхний или нижний вкладыш определяется для нормального положения двигателя, поскольку при установке подсоединении шатуна на снятом двигателе двигатель, чаще всего находится в перевёрнутом состоянии, верхний вкладыш будет расположен внизу.
Если повторно устанавливаются снятые при разборке вкладыши, их необходимо установить на то место, в котором они находились до снятия. Не наносите масло на постель подшипника или на наружную поверхность вкладыша. Совместите, если имеется, фиксирующий усик вкладыша с соответствующей выемкой в шатуне.
Тщательно протрите внутреннюю поверхность крышки шатуна и наружную поверхность нижнего вкладыша. Не нанося масла на вкладыш и крышку, установите нижний вкладыш в крышку шатуна. Совместите усик крышки с пазом. Нанесите обильный слой чистого моторного масла на шатунную шейку коленчатого вала и на внутренние поверхности обоих вкладышей. Некоторые производители не рекомендуют наносить масло пальцем, а предлагают пользоваться для этого только специальной маслёнкой.
Ещё раз убедитесь, что устанавливаете крышку шатуна именно этого цилиндра и устанавливаете её в правильном направлении. Установите крышку с установленным вкладышем на болты. Прижимая крышку к шатуну, закрутите гайки от руки. Затягивайте гайки в строгом соответствии с указаниями руководства. При этом обязательно используйте динамометрический ключ, и если необходимо специальный транспортир для доворота гайки на установленный угол.
В такой же последовательности установите шатунно-поршневые группы остальных цилиндров. После выполнения этой работы обязательно убедитесь в лёгкости вращения коленчатого вала.
Шатун (деталь) — Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Шатун. Нехарактерная крученая деформация шатуна Анимация работы шатунов
Шату́н (иногда ещё называют тяговое дышло) — деталь, соединяющая поршень (посредством поршневого пальца^[1]) и шатунную шейку коленчатого вала или движущих колёс паровоза. Служит для передачи возвратно-поступательных движений поршня к коленчатому валу или к колёсам для преобразования во вращательное движение. Для облегчения ремонта кривошипно-шатунного механизма в шатунах обычно используют быстросъёмные вкладыши подшипника^[2], на которых нанесён антифрикционный слой (см. подшипник скольжения). Однако некоторые конструкции шатунов по-прежнему имеют заливку баббитом, при этом зазор регулируют выемом пластин между половинками шатуна (компрессоры, тихоходные судовые ДВС)^[3]^[4]. Шатуны с ограниченным ресурсом не имеют специального антифрикционного слоя (алюминиевые шатуны пусковых и спортивных двигателей, мотоблоков)^[5].
Шатун как элемент, необходимый для соединения поршня с коленчатым валом, применяется во всех существующих поршневых двигателях, за исключением двигателя Баландина, где усилие на вал передаётся не шатунным, а ползунным механизмом, а также шайбовых двигателях.
Конструкции шатунов
Шатуны различают по форме сечения стержня шатуна: двутавровые (применяются чаще всего), круглые, ромбические. Вторые обычны в судовых двигателях, по сверлению внутри подаётся смазка или охлаждение; третьи — в гоночных моторах с большой частотой вращения, где важно улучшение аэродинамики. Простые шатуны тихоходных механизмов имеют сечение прямоугольной формы^[6].
По форме кривошипной головки шатуны бывают простые, прицепные и вильчатые (вторые характерны для звездообразных и V-образных двигателей, вильчатые применяются в некоторых V- и W-образных двигателях). Ввиду более высоких газовых сил, при равном диаметре цилиндра необходимое сечение дизельного шатуна оказывается больше, поэтому дизельные шатуны тяжелее. Шатун испытывает сложное знакопеременное нагружение и рассчитывается отдельно по каждому своему элементу^[7].
В нижней головки шатуна чаще всего установлен подшипник скольжения, имеющий сменный вкладыш с антифрикционным сплавом из свинцовистой бронзы (в дизелях, работающих на грязном по сере топливе), алюминиево-оловянным сплавом (чаще всего) или даже серебром (звездообразные быстроходные). Верхняя головка шатуна традиционно имеет бронзовую втулку, чаще всего со сверлением для подачи масла от подшипника нижней головки. Однако в двигателях с фиксацией поршневого пальца в шатуне (ранние модели ВАЗ) верхний шатунный подшипник отсутствует — нет ни втулки, ни роликов. Смотря по форсировке двигателя, шатуны могут иметь отверстие в кривошипной головке для подачи масла на гильзу цилиндра^[8].
Некоторые конструкции имеют подшипники качения в нижней и даже верхней головке шатуна, в этих случаях внутренняя поверхность шатуна закаливается. Такой шатун не имеет вкладышей и ремонтных размеров, при износе меняют обойму с роликами, по результатам обмеров — шатун и/или коленчатый вал. Применение — быстроходные двигатели с воздушным охлаждением, двигатели с кривошипно-камерной продувкой — то есть те, в которых труднее обеспечить достаточное количество масла под давлением. Но наибольшее распространение имеют обычные со втулками и плавающим пальцем^[9].
Разъёмные нижние головки шатунов могут быть прямыми, косыми (разъём под углом, для увеличения допустимого диаметра шейки). Соединение головок — болтовое, реже штифтами. В ранних конструкциях шатунные гайки контрились отгибными шайбами или проволокой. Половинки нижней головки шатуна должны точно, без сдвига прилегать друг другу, для чего применяют центрирование по шатунным болтам, зубцы^[10] или соединение шипом с последующей мехобработкой отверстия. В последние годы активно применяют разламываемые шатуны — у них разъёмную головку получают раскалыванием после глубокого охлаждения. Этим достигается максимальная точность при минимальной себестоимости. В случае применения вкладышей, последние удерживаются от проворота своими «усами», попадающими в паз головки^[11]. Крышки подшипников в любых моделях двигателей нельзя путать между собой.
На циклическую прочность шатуна влияет радиус перехода, угол заделки верхней головки шатуна, а также качество поверхности всей детали. Для создания сжимающих напряжений шатуны часто подвергают дробеструйной обработке (после объёмной закалки и отпуска), авиационные обычно полировали.
В качестве материала применяют обычно легированную (45Г2, 12ХН3А, 18ХНВА,…) или углеродистую сталь достаточной прокаливаемости: чем больше толщина сечения, тем более легированную сталь приходится применять. Для малоразмерных автомобильных двигателей обычным является применение селектированной по углероду закалённой стали; в тихоходных механизмах шатуны имеют большие сечения, и для увеличения 90% прокаливаемости возрастающее количество легирующих элементов недопустимо увеличивает их стоимость. Поэтому шатуны судовых ДВС изготавливают из нормализованной углеродистой стали типа Ст5 (Сталь 30, 35, 40)^[12].
Шатуны в одном двигателе подбирают по массе. Причём желательно подгонять отдельно массы верхней и нижней головки, используя для подпиливания приливы на крышке и верхней головке^[13]. Однако некоторые механики предпочитают более лёгкий путь — при ремонте взвесить новые шатуны и поршни, выстроить по весу одни по возрастанию, а вторые по убыванию, потом соединить. Так масса поршневого комплекта легко и просто получается почти одинаковой^[14].
Устройство головок шатуна
Нижний подшипник шатуна в большинстве случаев разъёмный (может быть неразъёмным только при сборном коленвале), поэтому крышка соединяется с шатуном болтами (шпильками), реже штифтами. Шатунные болты изготовляют из качественных легированных сталей, подвергают закалке с отпуском, причём принимаются все меры по повышению усталостной прочности — плавный переход от резьбы, чистая обработка поверхности, поверхностное упрочнение. Это же относится и к шатунной гайке. Ввиду этого, шатунный болт не подлежит стандартизации, и всегда уникален.
Шатунные болты (шпильки) должны гарантировать нераскрытие стыка кривошипной головки, при этом болт испытывает переменное напряжение, зависящее от соотношения жёсткости болта и крышки. Чем меньше жёсткость болта (выше длина, меньше сечение), тем пульсации напряжений растяжения ниже. Как только происходит раскрытие стыка, пульсация напряжений возрастает в несколько раз, и болты обрывает очень быстро.
Кривошипная (мотылёвая) головка имеет установленные вкладыши, фиксирующиеся от проворачивания «усами», вставленными в пазы головки. В случае подшипника из баббита (применяются высокопрочные оловянно-свинцовые баббиты типа Б83), между половинками шатуна устанавливают пакет металлических прокладок, и по мере износа баббита их снимают при обслуживании судового дизеля. Если же шатун имеет подшипники качения, то они могут быть насыпными (иглы), либо иметь обойму для роликов (современное решение).
Верхняя головка шатуна в большинстве случаев имеет свёртную бронзовую втулку с отверстием для смазки. После запрессовки втулку разворачивают в размер пальца, обеспечивая нужную чистоту поверхности. Поскольку скорость вращения поршневого пальца невелика, долговечность узла во многих случаях обеспечивается при небольшом диаметре пальца и смазки разбрызгиванием. Ремонт верхней головки требуется редко, ресурс втулки достигает полного ресурса двигателя. Однако, возможны повреждения от гидроудара либо соударения поршня с головкой при попадании в камеру предметов. Стержень шатуна при этом также часто изгибается.
История
Самое раннее свидетельство применения шатунов датируется концом 3-го века н. э., когда в Римской империи на лесопилках в Иераполе, Малая Азия, были применены механизмы, похожие на современные шатуны-преобразователи вращательного движения водяного колеса в поступательное для привода пилы. Аналогичные механизмы были также обнаружены при раскопках в Эфесе, которые датируются VI веком н. э.
Между 1174 и 1200 гг. арабский ученый и изобретатель Аль-Джазари описал машину, конструкция которой включала шатун с коленчатым валом (кривошипно-шатунный механизм). Предназначалась такая машина для подъёма воды^[15].
В конструкциях машин кривошипы и шатуны обильно используются с XVI века, о чём свидетельствуют трактаты того времени: Агостино Рамелли The Diverse and Artifactitious Machines 1588 года, где изображены восемнадцать примеров. Число примеров растет в работе Theatrum Machinarum Novum от Георга Андреаса Бёклера, в которой присутствует до 45 различных машин.
См. также
Примечания
↑ Поршневой палец (недоступная ссылка).
↑ Шатун двигателя внутреннего сгорания | АВТОСТУК.РУ (рус.). autostuk.ru. Проверено 19 февраля 2018.
↑ [http://mash-xxl.info/info/386331/ Баббиты для вкладышей шатунов — Энциклопедия по машиностроению XXL]. mash-xxl.info. Проверено 19 февраля 2018.
↑ Шатуны — Моряк (рус.). seaspirit.ru. Проверено 19 февраля 2018.
↑ Какой шатун выбрать (рус.). enginepower.pro. Проверено 19 февраля 2018.
↑ Administrator. Шатуны. azbukadvs.ru. Проверено 20 февраля 2018.
↑ [http://www.ngpedia.ru/id481899p1.html Стержень — шатун — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1] (рус.). www.ngpedia.ru. Проверено 20 февраля 2018.
↑ Кривошипно-шатунный механизм | Конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания. www.stroitelstvo-new.ru. Проверено 20 февраля 2018.
↑ Шатун двигателя внутреннего сгорания: конструкция, назначение, из чего делают шатуны (рус.), Автодромо — автоновости, тест-драйвы, обзоры, статьи, каталог авто и автосалонов, покупка и продажа автомобилей (18 апреля 2016). Проверено 20 февраля 2018.
↑ [http://sinref.ru/000_uchebniki/00800ekscovatori/100_rukovodstvo-po-ekspluatacii-jcb-4cx/153.htm Вкладыши нижней головки шатуна (снятие и установка) дизельного двигателя Perkins]. sinref.ru. Проверено 20 февраля 2018.
↑ Ремонт шатуннопоршневой группы Камаз (рус.). autoruk.ru. Проверено 20 февраля 2018.
↑ Administrator. Шатуны (рус.). vdvizhke.ru. Проверено 20 февраля 2018.
↑ Контент / Руководство / Поршни и шатуны — ВАЗ — ремонт, обслуживание, тюнинг (рус.). vazik.ru. Проверено 20 февраля 2018.
↑ Балансировка шатунов и коленвала. — Форум Клуба PATRIOT 4×4 (англ.). www.patriot4x4.ru. Проверено 20 февраля 2018.
↑ Что такое шатун и как он работает? (рус.). Проверено 19 февраля 2018.
Шатун двигателя: устройство, предназначение
При работе двигателя шатун принимает на себя большую нагрузку т.к. совершает самую тяжёлую работу. Шатун передаёт мощность двигателя на колёса автомобиля, тем самым обеспечивая их необходимым крутящим моментом для движения. Делает он это благодаря возвратно-поступательному движению коленчатого вала и поршня.
Несмотря на то, что на всех двигателях шатуны выполняют одну и ту же работу — устроены они везде по разному. В первую очередь это зависит от типа двигателя: бензиновый или дизельный. Так же немаловажную роль играет компоновка двигателя: V-образная или рядная.
Для улучшения работы и снижения веса конструкторы стараются видоизменять шатуны и делать их более лёгкими, при этом сохраняя или даже увеличивая их заводскую прочность. Однако, проблема заключается в том, что, например, для дизельных двигателей шатуны всегда будут тяжелее, чем для бензиновых. Это обусловлено принципом работы самого ДВС.
Теперь давайте разберёмся из каких же составляющих состоит шатун двигателя внутреннего сгорания. В нём есть 3 основные детали: верхняя головка, стержень, нижняя головка. Верхняя головка имеет меньший диаметр и соединяется со стержнем поршневым пальцем. Соединение головки большего диаметра (кривошипной) происходит с помощью шейки коленчатого вала. Так у шатуна есть крышка, которая расположена в нижней головке и болты, закрепляющие её.
Подшипники скольжения очень тонкие и через отверстие в коленвале, которые сделаны на шатунных шейках, на них подаётся масло, под давлением создаётся масляная плёнка, в результате чего происходит скольжение между частицами масла.
Следующая важная деталь, о которой следует рассказать — это поршень. Он принимает на себя давление газов и дальше передаёт это усилие через шатун на коленчатый вал. В целом поршень — очень сложная техническая деталь, выполненная из алюминиевого сплава. Поршень должен быть очень прочным и лёгким, при этом при высоких температурах он не должен расширяться.
Диаметр поршня имеет немного меньший диаметр, чем цилиндр. Сделано это для того чтобы между стенками могло проходить масло и при этом не было трения металла об металл.
Поршневые кольца устанавливаются в специальные канавки в поршне и служат для уплотнения поршня с цилиндром. Сами кольца могут быть компрессионными и маслосъёмными. Компрессионных колец обычно два и они не дают газам прорываться, а маслосъёмное кольцо снимает масло со стенок цилиндров. Диаметр колец немного больше диаметра цилиндра, для лучшего уплотнения.
Определение поломки шатуна и пути решения проблемы
Ремонт шатунов двигателя — работа не сложная. Хотя при поломке последствия могут быть очень плачевными, поэтому важно уметь определять поломку этой детали и пути быстрого ремонта.
Первый признак поломки — стук в двигателе. Но многие могут спутать его со звукам распредвала, клапана или других элементов двигателя. Перепутать стук шатунов двигателя с другими звуками очень сложно. Он очень сильно похож на частый и громкий стук молотка.
Для того чтобы проверить в каком цилиндре поломка нужно попробовать снять провода с крышки трамблёра, но делать это нужно последовательно. Сняв один из проводов звук в двигателе уменьшится — это значит, что поломка скрыта именно в этом цилиндре.
На инжекторных двигателях сделать это немного сложнее. На модификации с фишками, нужно снять фишку с катушки зажигания, тем самым отключив нужный цилиндр.
После того как вы определили в каком цилиндре поломка — разберите двигатель и проверьте все шатуны. Если окажется что помимо сломанного шатуна в двигателе есть ещё и гнутые, то проблема может возникнуть в том, что с одной стороны поршень будет испытывать большее трение, а с другой пропускать масло, что впоследствии приведёт к образованию нагара.
Определить гнутый шатун очень просто. Для этого вам понадобится плоская поверхность и наждачная бумага. Натяните бумагу на поверхность и потрите об неё каждый шатун поршневой головкой. Если шатун ровный, то поверхность верхней головки будет равномерно блестящая. Если же шатун кривой, то поверхность будет блестеть не равномерно. В случае если шатун кривой — его так же следует заменить.
Менять шатун нужно в нескольких случаях:
Деформирован стержень
Появились зазоры в верхней или нижней части головки
Какие же могут быть причины обрыва шатуна в двигателе? Очень просто!
Поддерживайте достаточный уровень масла
Меняйте фильтр, не допускайте его загрязнения
Меняйте масло каждые 7-12 тыс км
Перед началом восстановления шатунов двигателявнимательно осмотрите все шатуны и проверьте какие из них можно отремонтировать, а какие следует заменить.
Чтобы хорошо и правильно отремонтировать шатун, желательно использовать специализированное оборудование, если у вас такого оборудования нет, то лучше доверить дело профессионалам.
Во-первых, для того чтобы привести нижний шатун в идеальное заводское состояние — вам нужно обточить крышку головки. Слой, который вы снимите, должен быть минимальным. После проведения операции установить головку в прежнее положение и затяните болты.
Во-вторых, помните, что нельзя растачивать головку больше установленного диаметра. Для того чтобы не превысить допустимое значение — расточку следует выполнять на специализированном станке.
В-третьих, после расточки шатуна может увеличиться зазор под поршневым пальцем в головке. Для решения этой проблемы нужно заменить бронзовую втулку, после чего она примет требуемый диаметр.
Шатун и его назначение в двигателе
Шатун является важным элементом и звеном между коленчатым валом и поршнем, и именно от него зависит преобразование поступательного движения поршня во вращательное движения вала.
Постоянные нагрузки, начиная от растяжения и заканчивая сжатием, оказывают не самое лучшее воздействие на шатун, потому к данному элементу выдвигаются самые жесткие требования. Так, шатун должен быть максимально прочным и в меру жестким, но, в то же время, вполне легким. Чаще всего он изготавливается одним из двух методов – горячей штамповкой или литьем из стали. Шатуны на спортивных моделях авто также нередко выбираются из сплава титана.
В зависимости от компоновочной схемы и типа силовой установки, конструкция шатуна может быть различной. Высота силовой установки определятся длиной шатуна. Сам шатун условно можно подразделить на несколько важных составляющих: кривошипную голову, поршневую головку и стержень.
Стержень обладает двутавровым сечением, но так бывает не всегда. В частности, встречаются шатуны с крестообразным, прямоугольным, Н-образным и круглым сечением. К подшипнику поршневой головки масло подается через канал, расположенный в стержне шатуна.
По своему виду поршневая головка напоминает цельную проушину, в которую с натягом внедрена втулка – подшипник скольжения, который обеспечивает скольжение поршневому пальцу. Втулка бывает различных видов, но чаще всего встречаются два вида – бронзовые втулки и биметаллические, в которых комбинируется несколько сплавов (к примеру, сталь и олово, или сталь и свинец). Устройство головки поршня напрямую зависит от того, каков он по своим размерам и какой способ крепления использован. В некоторых силовых установках применяются специальные шатуны, имеющие трапециевидную форму головки поршня. Это обеспечивает не только уменьшение общей массы шатуна, но и снижение нагрузки на поршневой палец.
Соединение коленчатого вала и шатуна обеспечивается кривошипной головкой. Она чаще всего создается разъемной на большей части двигателей, и это напрямую обусловлено особенностями технологии сборки ДВС. Крышка (низ головки) посредством болтов соединяется с шатуном. Бандажное и штифтовое соединение частей головки также встречается, но значительно реже. Разъем бывает двух видов – косой и прямой. Первый исполнен под углом оси стержня, а второй ей перпендикулярен. В V-образных моторах преимущественно используется косой разъем, а блок силовой установки становится за счет этого значительно компактнее.
Стыковые поверхности кривошипной головки создаются профилированными, что позволяет эффективно препятствовать воздействию поперечных сил. Выделяют несколько типов соединений, среди которых самыми популярными являются замковое и зубчатое. Но наибольшее распространение получило соединение частей способом сплит-разъема (так называют метод контролируемого раскалывания). Благодаря разлому становится возможным высочайшая степень точности стыковки различных частей.
Длина блока цилиндров определяется толщиной кривошипной головки. В особенности данное утверждение справедливо по отношению к W- и V-образным силовым установкам. Чтобы лучше понять это, достаточно отметить, что нижняя головка шатуна мотора W12, которым оснащаются популярные модели Audi, по своей толщине равна 13 мм..
Размещенный в кривошипной головке шатунный подшипник состоит из 2-х вкладышей. Данные вкладыши могут состоять из различного количества слоев, начиная от двух, и заканчивая пятью. Наиболее популярными принято считать двух и трехслойные вкладыши. Состоящий из двух слоев вкладыш в своей основе имеет прочную сталь, а на эту сталь нанесено антифрикционное специальное покрытие. Те же самые компоненты составляют и трехслойный вкладыш, но, помимо них, в него еще включается изоляционная прокладка.
Как отбалансировать шатун своими руками (видео):
Доработка шатунов двигателя ВАЗ (видео):
Как определить менять шатун или нет (видео):
Устройство шатуна
Шатун необходим для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилия от поршня к коленчатому валу. Шатун штампуется из стали.
Для повышения прочности шатуна его подвергают дробеструйной обработке.

Устройство шатуна:
1)      верхней головки 1;
2)      стержня 3;
3)      нижней головки 4 (с крышкой 6).
В верхней головке запрессовывается бронзовая втулка 2 . Во втулке и верхней головке шатуна есть специальные отверстия для подвода масла к изнашиваемой поверхности поршневого пальца. А стержень шатуна выполнен в двутавровом сечении.
Нижняя головка шатуна разъемная. Съемная часть нижней головки шатуна называется крышкой шатуна. Крепится крышка к шатуну с помощью двух болтов с лысками (которые служат для того чтобы болты не проворачивались). Под подшипники скользящего типа 5 (вкладыши) в нижней головке шатуна и крышке в сборе выполняется расточка, в связи с этим крышки шатунов являются невзаимозаменяемыми. Для обеспечения правильной комплектации деталей на них выбиты порядковые номера. На теле и крышке шатуна есть специальные пазы в которые входят выступы на вкладышах. Шатунные и коренные подшипники представляют собой тонкостенные вкладыши с рабочим слоем из свинцовой бронзы. В верхнем вкладыше есть отверстие для подвода масла и специальная канавка по которой масло распределяется. Вкладыши верхних и нижних коренных подшипников не взаимозаменяемы. Для предотвращения смещений и проворачиваний вкладышей, а также осевых смещений выполнены выступы усики. В случае необходимости ремонта блока, коленчатого вала и шатунов создан перечень ремонтных размеров вкладышей.
СОДЕРЖАНИЕ:
1. Запрессовка поршневых пальцев из шатуна
2. Выпрессовка поршневых пальцев из шатуна
3. Ремонт шатуна современного двигателя грузового автомобиля
4. Звуки неисправностей двигателя (стуки двигателя)
5. Признаки и причины неисправностей двигателя автомобиля
6. Как проводится диагностика двигателя автомобиля

Что такое шатун?
Шатун является главным звеном внутри двигателя внутреннего сгорания. Он соединяет поршень с коленчатым валом и отвечает за передачу мощности от поршня к коленчатому валу и передачу ее в трансмиссию. При создании шатунов используются различные типы материалов и методы производства. Самые распространенные типы шатунов — стальные и алюминиевые. Наиболее распространенными видами производственных процессов являются литье, ковка и порошковая металлургия.
Человек с руками на бедрах
Шатун — самая частая причина катастрофического отказа двигателя.Он находится под огромным давлением нагрузки и часто требует особого внимания, чтобы не допустить преждевременного выхода из строя. Острые кромки отшлифованы до гладкости, чтобы снизить риск образования напряжений на стержне. Шатун также подвергается дробеструйной обработке или закалке для увеличения его прочности против растрескивания. В большинстве высокопроизводительных приложений шатун сбалансирован для предотвращения чрезмерного износа нежелательных гармоник.
Самый распространенный шатун в двигателях серийных автомобилей — литой.Этот тип стержня создается путем заливки расплавленной стали в форму с последующей обработкой готового продукта. Этот тип штанги надежен для двигателей с меньшей мощностью и является наименее дорогим в производстве. Литой стержень с большим успехом использовался почти во всех типах двигателей, от бензиновых до дизельных.
В высокопроизводительных приложениях обычно используется пруток из кованой стали.Этот тип шатуна создается путем фрезерования твердого стального блока в готовое изделие. Кованый стержень способен выдерживать гораздо большие нагрузки и более высокие обороты двигателя, чем литой стержень. Кованые прутки часто называют прутками-заготовками из-за процесса их обработки из блока стальной заготовки. Это гораздо более дорогостоящий способ изготовления стержня и причина того, что они обычно используются только в приложениях с высокой мощностью.
Другой тип высокопроизводительного шатуна изготавливается из алюминия.Алюминиевый стержень позволяет двигателю разгоняться намного быстрее за счет уменьшения веса на коленчатом валу. Алюминий также поглощает резкие удары ускорения и замедления мощного двигателя намного лучше, чем стальные стержни. Алюминий не такой прочный; однако, и его нужно менять чаще, чем его стальной аналог.
Новая технология позволила создать стержень из порошкового металла.Эти стержни создаются путем приложения высокого давления к металлическому порошку, когда он формируется в стержень. Это стержень будущего для большинства серийных двигателей. Они долговечны и экономичны в производстве.
,
Rod School: как правильно выбрать шатуны
(Изображение / Wiseco)
Сталь или алюминий? Двутавр или двутавр? И даже не обращайте внимания на длину удилищ и их соотношение!
Да, выбор правильных шатунов для вашего двигателя зависит от множества факторов. Правильный выбор стержня, несомненно, является одним из наиболее важных решений, которые вы можете принять при создании двигателя. Подключение r ods не только влияет на то, как ваш двигатель подходит (или не совпадает) друг с другом, они также играют роль в производительности и долговечности двигателя.
Вот почему мы обратились к экспертам Eagle Specialties, Lunati и Callies Performance за советами о том, как правильно выбрать шатуны для вашего двигателя и области применения. Неудивительно, что основными факторами в этом уравнении являются мощность и крутящий момент. По словам Алана Дэвиса из Eagle Specialties, касается не только общей мощности и крутящего момента, но и способа производства мощности.
«Необходимо учитывать мощность, крутящий момент и число оборотов в минуту», — сказал Дэвис.«Но вы также должны учитывать применение и среду, в которой будет использоваться двигатель, и то, как производится мощность. Например, 600-сильный двигатель без наддува, который вращает 10000 об / мин, будет иметь совершенно иные нагрузки, чем 600-сильный двигатель с наддувом или 400-сильный двигатель с 200 порциями закиси азота ».
В зависимости от области применения к шатунам прикладываются разные типы напряжений. Например, большой крутящий момент вызовет сильные сжимающие и изгибающие нагрузки на штанги.С другой стороны, высокие обороты вызывают в основном растягивающие или растягивающие силы. В большинстве случаев шатуны не выходят из строя на такте сжатия; скорее, они распадаются на такте выпуска при работе на высоких оборотах из-за растягивающей нагрузки.
«Эта (растягивающая нагрузка) также намного тяжелее для стержневых болтов, чем мощность и крутящий момент», — сказал Дэвис. «Другие факторы, которые следует учитывать, — это вес поршня и ход коленчатого вала. Кроме того, разное использование топлива и закиси азота будет по-разному влиять на горение и то, как нагрузка передается на стержни.”
Помимо мощности двигателя и уровней оборотов, при выборе шатуна важны следующие факторы:
Применение: стрит, дрэг-рейсинг, гонки на выносливость и т. Д.
Размеры двигателя: ход поршня, соотношение штоков, высота поршня и т. Д.
Вес штока и надежность
Бюджет (для большинства из нас это играет роль)
Все это поможет определить длину стержня, материал и конфигурацию, которые лучше всего подходят для вашего применения.
Двутавровая балка в сравнении с двутавровой балкой
Шатун двутавровой балки
Существует два основных типа шатунов: двутавровая балка и двутавровая балка.
Большинство стандартных шатунов — двутавровые. Стандартные шатуны V8 могут развивать мощность до 400 лошадиных сил и 6500 об / мин. Как только вы превысите эти уровни производительности, вам нужно будет подумать о шатунах для вторичного рынка. В зависимости от типа используемой стали (подробнее об этом мы поговорим ниже) двутавровые балки послепродажного обслуживания могут выдерживать большие сжимающие нагрузки, обладают хорошей прочностью на разрыв и часто более легкие, чем двутавровые балки.
Способность шатуна выдерживать сжимающие нагрузки и растягивающие нагрузки зависит от площади поперечного сечения балки. Поэтому стержни двутавровой балки на вторичном рынке обычно имеют более толстое поперечное сечение в критических областях для повышения прочности. Шатуны H-образной балки, , однако, имеют совершенно другую конструкцию для увеличения жесткости и прочности.
Шатун двутавровой балки Шатуны с двутавровой балкой
имеют две большие плоские стороны с тонким сечением посередине.Такая конструкция делает эти стержни более жесткими и способными выдерживать усилия сжатия.
«Двутавровая балка — более прочная конструкция с учетом напряжения изгиба», — сказал Дэвис. «Стержни двутавровых балок труднее обрабатывать, поэтому они часто дороже. Стержни двутавровых балок легче изготовить и иногда они легче, чем двутавры. При прочих равных условиях стержни двутавровых балок — самая прочная конструкция ».
Независимо от того, выберете ли вы двутавровую или двутавровую балку, общая прочность и надежность зависят от материала, веса и поперечного сечения стержней, — сказал Ник Норрис из Callies Performance Products .
«Вся наша двутавровая балка и некоторые из наших стержней двутавровой балки имеют коническую конструкцию», — сказал он. «Наша конструкция с двутавровой балкой — очень хорошая деталь, которая обычно на 20 граммов легче, чем наша двутавровая балка в стандартной конфигурации. Мы считаем нашу двутавровую балку сверхмощной штангой из-за большего поперечного сечения материала и конструкции опоры штифта ».
Так что насчет материалов?
Сталь против алюминия против титана
Если говорить о шатунах, то основными материалами являются сталь, алюминий и титан.Опять же, правильный выбор для вас будет зависеть от указанных выше переменных (мощность, частота вращения, приложение и т. Д.).
Стальные шатуны изготавливаются из различных материалов и различных производственных процессов. Например, шатуны из литой стали использовались во многих транспортных средствах 1960-х и 1970-х годов, но они не подходят ни для каких рабочих целей. Большинство неоригинальных стальных шатунов изготавливаются из кованой стали.
Кованая сталь бывает разных типов в зависимости от марки материала.Eagle Specialties, например, использует сталь 5140 для своих удилищ начального уровня. Для более модифицированных конкурентных применений большинство производителей, включая Eagle Specialties, используют высокоуглеродистую сталь 4340 или 4330.
«Для соревнований высокого класса наши стержни кованы и подвергаются термообработке в соответствии со сталью 4340 по спецификации SAE / ASTM», — сказал Дэвис. «Эта спецификация допускает некоторые вариации легирующих элементов. Компания Eagle придерживалась более жестких допусков на нашу сталь и достигла немного более высокого предела текучести, чем «типичная» сталь 4340.”
В зависимости от материала стальные шатуны подходят для большинства применений.
Алюминиевые стержни могут быть на 25% легче стальных стержней, что делает их популярным выбором среди гонщиков. Более легкий вес уменьшает общую массу поршневого узла, позволяя двигателю вращаться все быстрее и выше. По словам Дэвиса, алюминий также является отличным выбором для систем с наддувом.
«Алюминий, хотя и не такой прочный, как сталь, но часто используется в очень мощных воздуходувных двигателях», — сказал он.«Это связано с тем, что алюминий слегка« поддается »при сильном сгорании и действует как« амортизатор », так что вредный удар от горения не распространяется на подшипник штока и не приводит к выходу подшипника из строя».
Недостатком алюминиевых стержней является их усталостная долговечность. Алюминиевые шатуны имеют более ограниченный срок службы, чем стальные, и могут начать растягиваться, особенно когда они сделали много проходов по драгстрипу. Тем не менее, многие производители алюминиевых шатунов утверждают, что хороший набор алюминиевых шатунов может прослужить до 100 000 миль в уличных условиях.Так что все сводится к вашему заявлению и бюджету. Если вы гонщик и можете позволить себе более частую замену удилищ, алюминий — хороший выбор. Если у вас ограниченный бюджет или ваш двигатель представляет собой завод с высоким крутящим моментом и низкой частотой вращения, сталь может быть более экономичным вариантом в долгосрочной перспективе.
Titanium — третий вариант.
Титановые шатуны сочетают в себе легкий вес алюминия с прочностью, более сопоставимой со сталью. Это делает их жизнеспособным вариантом для драг-каров или спринтерских автомобилей, требующих быстрого отклика дроссельной заслонки.Однако они очень дорогие.
«Титан немного слабее стали, но из-за чрезвычайно малого веса создается гораздо меньшее напряжение», — сказал Дэвис. «Таким образом, титан можно считать более прочным, если рассматривать систему в целом. Однако это непростой материал; и это не без цены. И я говорю не только о долларах ».
Специальные методы лечения
Материал шатуна — единственное, что определяет прочность.
«Это важные факторы, но они даже близко не могут рассказать историю», — сказал Дэвис.
Вы также должны убедиться, что стержни прошли термическую обработку, которая требуется для того, чтобы материал соответствовал большинству спецификаций SAE / ASTM. По словам Дэвиса, дробеструйная обработка является обычным делом и абсолютно необходима для обработанных или кованых деталей. Полировка помогает уменьшить микроскопические ямки, включения и продлить усталостный ресурс; однако это нужно делать правильно. Агрессивная шлифовка или полировка могут принести больше вреда, чем пользы.
Криообработка — еще один финишный процесс. Это можно рассматривать как продолжение процесса термообработки. Криообработка по существу охлаждает материал до гораздо более низкой температуры, чем комнатная температура, сразу после окончания термообработки. По словам Дэвиса, преимущества этого процесса — это незначительное увеличение прочности примерно на 2-3 процента и повышенная износостойкость.
Длина стержня и передаточное число
Передаточное число шатуна — это длина шатуна (от центра к центру), деленная на ход коленчатого вала.Это число может напрямую влиять на мощность, крутящий момент, КПД двигателя и износ поршня.
Вот некоторые стандартные длины шатунов:
ЧЕВИ
FORD
Как правило, более низкие передаточные числа штоков связаны с двигателями с более низкой частотой вращения. Более высокое передаточное число штоков обычно работает с высокооборотными двигателями. Вообще говоря, передаточное число для бензиновых автомобильных двигателей, работающих в типичных диапазонах оборотов, будет около 1.45: 1 –1,7: 1, с некоторыми гоночными двигателями с передаточным числом штоков до 2,1: 1.
Есть несколько идей относительно соотношения стержней.
Соотношение штанги на этом изображении — B, разделенное на A. (Изображение любезно предоставлено MustangsandFords.com)
«Чем выше максимальный угол штока (и ниже передаточное число), тем больше будет боковая нагрузка на поршень», — сказал Дэвис. «Это приводит к более высокому трению и ускоренному износу юбки поршня. Однако, прежде чем бросать самый длинный шток во все, что вы строите, поймите, что более низкое соотношение штоков имеет тенденцию лучше «смешивать» воздух / топливо в цилиндре из-за более агрессивного ускорения поршня.Это может привести к повышению эффективности, крутящего момента и мощности ».
По словам Норриса: «Еще более типичным является использование самого длинного стержня для работы в пределах хода, высоты деки и доступной высоты сжатия поршня. Это помогает снизить вес поршня и, в свою очередь, нагрузку на шатун. Примером, когда это может быть не так, может быть усиленное или тяжелое применение закиси азота, когда поршню потребуется большая высота сжатия, чтобы можно было сместить пакет колец вниз.”
Большинство согласны с тем, что выбор длины штанги / соотношения штанги должен быть частью большего уравнения.
«Длина штока влияет на время выдержки поршня в ВМТ», — сказал Норрис. «В случаях, когда ход достаточно короткий, чтобы обеспечить некоторую гибкость в выборе штока, его можно учесть с учетом расхода в отверстиях, фаз газораспределения и диапазона оборотов для оптимизации двигателя для конкретного применения».
Быстрое слово по болтам тяги
Обязательно обратите внимание на болты шатуна при покупке и установке новых шатунов.По словам Дэвиса, эти болты являются единственным крепежом в вашем двигателе, подвергающимся наибольшим нагрузкам.
«Мы используем материалы ARP 8740, 2000, L19 и Custom Age 625+», — сказал он. «Точно так же, как выбор правильных болтов важен, следование инструкциям производителя по затяжке, смазке и уходу также жизненно важно для срока службы болта (и вашего двигателя)».
Избегайте чрезмерного растягивания болтов штока во время сборки двигателя. Когда новые болты штока установлены и затянуты, чтобы они соответствовали подшипникам, обязательно используйте подходящую смазку для резьбы.
Выбрав правильный материал, размер и стиль шатуна (не забывая и о правильных болтах), вы обеспечите максимальную производительность и надежность вашего двигателя.
Что еще можно пожелать?
,
Причины выхода из строя шатуна
Карлос Мано
Авиационный поршневой двигатель Изображение Эндрю Бридена с Fotolia.com
Шатун соединяет поршни с коленчатым валом. Он преобразует поступательное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала. При каждом ходе шатун растягивается и сжимается. Это давление, а также другие факторы могут привести к поломке шатуна. Сломанный стержень может полностью пройти через блок цилиндров, разрушив двигатель — состояние, известное как «бросание стержня».»
Усталость
Усталость является основной причиной поломки шатунов, особенно в старых двигателях. Постоянное сжатие во время рабочего такта и растяжение во время такта выпуска более тысячи раз в минуту в конечном итоге изнашивает металл, и он становится хрупким и, в конце концов, ломается. Если масло низкое или грязное, это может ускорить этот процесс. Запуск горячего двигателя также может ускорить процесс. Иногда довольно новый двигатель может иметь усталые шатуны, если это отремонтированный двигатель и механик использовали дешевые детали или не те детали для двигателя.
Неисправность пальца
Штифт, соединяющий шатун с поршнем (называемый поршневым пальцем, поршневым пальцем или поршневым пальцем), сильно изнашивается. Если этот штифт защелкнулся, шатун больше не подключен к двигателю. Для некоторых двигателей это приводит к катастрофическому отказу двигателя — шатун проходит через блок двигателя или коленчатый вал изгибается, — но для некоторых двигателей это просто вызывает резкую потерю мощности. Если двигатель будет остановлен сразу после поломки пальца, можно будет спасти двигатель.
Превышение оборотов
Превышение оборотов — основная причина выхода из строя шатуна в новых и высокопроизводительных двигателях. Если тахометр покажет красный цвет — даже на короткое время — шатуны могут сломаться. Это связано с тем, что силы, действующие на шатун, резко возрастают при высоких оборотах. Не имеет значения, показывает ли тахометр красный цвет, потому что автомобиль движется с высокой скоростью, слишком быстро едет на низкой передаче или просто идет слишком быстро из-за слишком сильного нажатия педали акселератора, когда автомобиль находится на нейтрали. — напряжение просто слишком велико на очень высоких оборотах.
Hydrolock
Hydrolock — это деформация шатуна, вызванная попаданием воды в камеру поршня. Обычно это происходит после того, как автомобиль проехал по глубокой воде, например, по затопленной улице. Если в цилиндр попадает лишь немного воды, автомобиль издает стук или постукивание, и его можно отремонтировать (слить воду и заменить прокладки), но если в цилиндр попадает достаточно воды, он занимает все доступное пространство во время искры шатун изогнется или сломается.Гидрозамок гораздо чаще встречается на лодках, чем в автомобилях, потому что лодки всегда ходят вокруг воды.
Еще статьи
.
Часто задаваемые вопросы — Удочки
Главная »
FAQ
Часто задаваемые вопросы — Удилища
Почему у нас роквелл каждый шатун?
Почему мы используем Magnaflux каждый шатун как минимум дважды?
Почему стержни CP-Carrillo изготавливаются из поковки?
Почему шатуны CP-Carrillo обработаны дробеструйной обработкой?
Чем отличается CP-Carrillo от основных частей?
В чем разница между креплениями WMC и CARR?
Что такое Carrilloy
Что такое Spec Card?
Что такое шатун CP-Carrillo
Полезные советы по установке крепежа: крутящий момент против растяжения
Правда о лошадиных силах
Поддержка
Обеспечение качества
Как узнать, есть ли у меня удилище CP-Carrillo?
Вы продаете манометр для болтов?
Предлагаете ли вы услугу восстановления?
Нужно ли мне использовать смазку CP-Carrillo Lube при установке шатуна?
Могу ли я купить запасной шатун?
Термически подвергаются стержни CP-Carrillo?
Q: Почему мы Rockwell каждый шатун?
Каждый шатун проходит испытания по Роквеллу для подтверждения процедуры термообработки.Шкала Роквелла — это Шкала твердости, основанная на твердости материала при вдавливании. Тест Роквелла определяет твердость путем измерения глубины проникновения индентора при большой нагрузке по сравнению с проникновением сделано предварительным натягом.
Q: Почему мы Magnaflux каждый шатун как минимум дважды?
Тестирование магнитных частиц, также называемое тестированием MPI и тестированием Magnaflux, помогает идентифицировать поверхностные дефекты металлических изделий, которые могут быть намагничены.Мы используем тестирование MPI для выявления трещины, перехлесты и швы в поковках во время и после производства.
Q: Почему стержни CP-Carrillo изготавливаются из поковки?
Все шатуны CP-Carrillo Steel изготавливаются из крупногабаритной поковки, что обеспечивает надлежащие поток зерна, а также удаление с поверхности любых потенциальных включений или поверхностных преобразований, вызванных процесс ковки. Обеспечивая надлежащий поток зерна с помощью нашего запатентованного материала, прочность и прочность каждого удилища Carrillo становится более стабильной и надежной с первого момента производство до самых экстремальных условий в мире гонок.
Q: Почему шатуны CP-Carrillo обработаны дробеструйной обработкой?
Дробеструйная обработка снимает растягивающие напряжения, возникающие в процессе шлифования, и заменяет их полезными сжимающие напряжения и увеличивают усталостную долговечность. Дробеструйная обработка — это процесс холодной обработки, при котором Поверхность детали бомбардируется мелкой сферической средой, называемой дробью. Каждый выстрел, поражающий материал, действует как крошечный молоток, оставляя на поверхности небольшое углубление или углубление.В Для того, чтобы образовалась ямка, поверхностные волокна материала должны быть растянуты. Ниже поверхности, волокна пытаются восстановить поверхность до ее первоначальной формы, тем самым производя ниже ямка, полусфера из холоднодеформированного материала, сильно нагруженного при сжатии. Перекрывающиеся ямочки создать ровный слой металла при остаточном напряжении сжатия. Хорошо известно, что трещин не будет. инициируются или распространяются в зоне напряженного сжатия.Так как почти вся усталостная и стрессовая коррозия отказы возникают на поверхности детали, сжимающие напряжения, вызванные дробеструйной обработкой, обеспечивают значительно увеличивается часть жизни.
Q: Чем отличается CP-Carrillo от основных частей?
Все критически важные станки с ЧПУ в CP-Carrillo оснащены измерительными приборами для точной проверки размеров. Целостность. В процессе производства каждая деталь подвергается магнафлюксе не менее двух раз, далее каждая деталь подвергается Rockwell протестирован для подтверждения процедуры термообработки.Окончательная контролируемая и утвержденная дробеструйная обработка операция завершает часть. По завершении изготовления стержень с номером задания лазером прослеживаемость.
Q: В чем разница между креплениями WMC и CARR?
CP-Carrillo предлагает два типа креплений: инструментальная сталь h21 (WMC) и многофазный крепеж (CARR). разница в материале и долговечности. Болты из инструментальной стали h21 подходят для крутящего момента 15-18. циклов и многофазные крепежные детали хороши для неограниченного момента затяжки, когда используется метод растяжения для установки.
Q: Что такое Carrilloy
CP-Carrillo использует запатентованную сталь для производства своих шатунов под названием Carrilloy. Это хром, сплав никеля, молибдена и ванадия, соответствующий всем стандартам ASTM для вакуумно-дугового переплава. Карриллой просто модификация существующей спецификации SAE. Мы просто усиливаем допустимые атрибуты тепло, как оно изготовлено. Тепло подтверждено как поставщиком, так и независимым металлург, подтверждающий желаемые физико-химические свойства стали.
Q: Что такое Spec Card?
Каждая удочка покидает наше предприятие с карточкой спецификации. Эта карта спецификаций отображает номер детали, критически важный габариты, масса, номер работы и схема установки болтов; все для простоты идентификации и отслеживания.
Q: Что такое шатун CP-Carrillo
С 1963 года имя Carrillo признано ведущим производителем шатунов на заказ в мир.CP-Carrillo предоставила индивидуальные и прототипы шатунов практически для всех основных автомобильные и мотоциклетные мероприятия, в первую очередь, высокопроизводительное и скоростное оборудование промышленность. Будь то движок разработки или модифицированный существующий движок, когда только самое лучшее, нужна самая точная, проверенная деталь, Carrillo заслужил репутацию просто лучшего. В дополнение к нашему хорошо известному шатуну двутавровой балки мы также предлагаем конфигурацию балки А.Все версии Pro-H и A являются запасными частями, которые ограничены более популярными размерами и номера деталей. Чтобы решить, какой тип балки лучше всего подходит для вашего применения, позвоните в наш технический отдел. Менеджеры по продажам. Вместе мы можем создать стержень, который лучше всего подходит для вашего применения и потребностей.
Q: Полезные советы по установке крепежа: крутящий момент против растяжения
Система крепления высокопроизводительного шатуна, скорее всего, является наиболее важным элементом сборка.В результате важно, чтобы крепеж был установлен в соответствии с инструкциями и с рекомендуемая смазка. CP-Carrillo имеет почти пятидесятилетний опыт работы с тем, что стало самый известный крепеж в индустрии шатунов. Многое из этого пришло из опыта который был неоднократно протестирован и подтвержден.
Конструкция каждой застежки CP-Carrillo основана на известной нагрузке текучести. При линейном растяжении болта эта нагрузка никогда не должен быть достигнут.Рекомендуемое значение растяжения составляет 80% от нагрузки текучести, рассчитанной при растяжении — диаграмма крутящего момента.
Значения крутящего момента являются наиболее часто используемым методом затяжки крепежных деталей, однако это не CP- Предпочитаемый метод Каррильо, и мы объясним, почему: крутящий момент зависит от множества переменных, все из которых который может изменить истинное значение предварительной нагрузки, которого вы пытаетесь достичь. В частности, используемая смазка, состояние резьбы, поверхность пятна, размерная целостность, а также другие переменные имеют значение.Почти все эти элементы упрощаются, если ассемблер использует метод «растяжения». CP-Carrillo найден что стабильность качественных крепежных изделий дает наименьшие отклонения при использовании метода растяжения, в результате застежка будет демонстрировать надлежащий предварительный натяг при заданном растяжении.
Q: Правда о лошадиных силах
CP-Carrillo часто спрашивают об общих показателях мощности в лошадиных силах для различных конструкций его соединительных стержни.К сожалению, на это нельзя ответить однозначно. Наиболее важные параметры конструкции штанги силы инерции (функция скорости двигателя, геометрии кривошипно-шатунного механизма и веса сборки) и цилиндра давление зажигания (настройка, топливо, наддув и т. д.) За счет увеличения оборотов двигателя, рабочего объема, давления зажигания или их комбинация, увеличивается мощность. Однако, несмотря на различные изменения в В цикле требования к стержням сильно различаются. Более того, экстремальные динамические нагрузки на трансмиссию, такие как как периодически свободно вращающиеся колеса или гребные винты (гонки Hill Climb, Off-Shore лодки) должны быть учли при правильном выборе удилища.Основываясь на нашем опыте в сочетании с нашими методы анализа, которые мы хотели бы предоставить вам наши лучшие предложения для вашего конкретного приложения.
Q: Поддержка
В CP-Carrillo мы не только производим высокопроизводительные шатуны, но и предоставляем услуги, знания и служба поддержки. Наши высокотехнологичные разработки, проектирование и производство опираются на стандарты мирового класса. отдел обслуживания. Наш полный штат преданных своему делу техников, инженеров и отдела обслуживания клиентов подготовлен чтобы помочь со всеми вашими потребностями в дизайне, применении и обслуживании.
Q: Обеспечение качества
На протяжении всего производственного процесса и перед тем, как покинуть наш завод, штанги CP-Carrillo находятся под контроль строгой системы обеспечения качества. Каждое удилище подвергается различному внутреннему качеству. проверки, чтобы гарантировать, что размеры соответствуют нашим строгим требованиям допусков. У нас работают разные испытательное оборудование для точной оценки этих допусков, включая КИМ, воздушные и высотомеры для назовите лишь несколько.Первоначальная гарантия качества начинается с выбора материала, за которым следует строгий контроль качества. процесс ковки и термообработки. По мере того, как стержень проходит через производственный процесс, гарантия качества следит за каждым этапом процесса; проверка размерной целостности и качества, обеспечение электронного следа сертификации на протяжении всего процесса производства и отгрузки. Таким образом, позволяя нам стать Сертифицирован по ISO 9002-2008.
Q: Как узнать, есть ли у меня удилище CP-Carrillo?
Часто копируется, но никогда не дублируется.Мы выгравируем номер задания на боковой стороне крышки лазером, используя CP- Застежки Carrillo и наш лазерный логотип на луче. Если есть сомнения, позвоните в наш офис, и мы будем рады помогите определить ваш шатун.
Q: Вы продаете манометр для болтов?
Да, мы предлагаем ручной измеритель натяжения для проверки правильности растяжения болта штока. Наш калибр включает в себя специальная пружина высокого напряжения, позволяющая регулировать количество болтов до 2.75 дюймов в длину.
Q: Предлагаете ли вы услугу восстановления?
Большинство наших удилищ имеют отличные эксплуатационные характеристики, и мы предлагаем услуги по разведке. Служба разведки включает в себя визуальный осмотр и магнафлюкс. Если шток подлежит восстановлению, мы проверяем прямолинейность и соосность, Заточить и снова втулку. Проверяем болты и проводим тест Роквелла. Болты не входят в повторно зарядить, но доступны для покупки, если рекомендуется замена.
Q: Нужно ли мне использовать смазку CP-Carrillo Lube при установке шатуна?
Мы рекомендуем использовать смазку, которую мы предоставляем, и вот почему: целостность размеров превыше всего важность — качество наших крепежных изделий является стандартом в отрасли, и мы постоянно посмотрел улучшенную смазку. Результатом этих постоянных усилий стала новая улучшенная смазка для застежки. Это все еще консистентная смазка на основе молибдена, но с улучшенными свойствами.CP- Carrillo lube предлагает улучшенную повторяемость зажимных нагрузок, большую устойчивость к высокому давлению и температура (диапазон от -22F до 1200F) и отсутствие загрязнения маслом. Коэффициент трения остается без изменений, даже после нескольких процессов затяжки и ослабления болтов. Реализация этого новая смазка — это просто еще один пример усилий CP-Carrillo по продолжению предлагать лучшие шатуны в отрасли.
Q: Могу ли я купить запасной шатун?
Да, вы можете купить запасной шатун.Мы стараемся соответствовать весу набора +/- 1 грамм. Если это более популярный товар, у нас должен быть запасной на полке, в противном случае мы его изготовим.
Q: Термически обрабатываются ли стержни CP-Carrillo?
Абсолютно. Наши операции по термообработке разработаны нашим нанятым по контракту металлургом. Термическая обработка через мнимая операция, в результате которой ЕТС составил 195 000 с доходностью 182 000 при сохранении критические элементы с низкой чувствительностью к надрезам и пластичностью.
,