Для чего предназначен шатун: Шатун поршня: конструкция, причины неисправности, ремонт

Содержание

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 и как он работает?

Шатуном называют составляющий элемент кривошипно-шатунного механизма, который соединяет поршень и коленчатый вал. Зачем же нужен шатун? Он предназначается для передачи крутящего момента к колёсам транспортного средства и преобразования этого крутящего момента во вращательные движения.

Начало истории шатунов относится к третьему столетию нашей эры. Тогда на лесопилках Римской империи были применены подобные механизмы в конструкции привода пил. В двенадцатом столетии нашей эры учёный Аль-Джазари описал машину для подъёма воды, которая включала в себя шатуны и коленчатый вал. Это был такой себе предок современного кривошипно-шатунного механизма. А повсеместное использование кривошипно-шатунных механизмов в разнообразных машинах началось в 16 столетии нашей эры и не закончилось по сей день.

1. Конструкция шатуна.

Шатун автомобильного двигателя соединяет поршень двигателя и коленчатый вал. Его предназначение состоит в том, чтобы передавать во время работы усилие от вала на поршень и в обратном направлении. Во время рабочего процесса шатун совершает очень сложные движения. Верхняя головка вместе с поршнем делает возвратно-поступательные движения, а нижняя головка – круговые. При этих движениях на шатун действуют высокие нагрузки, так что его конструкция должна выдерживать высокие нагрузки. Конструкция шатуна предусматривает такие составляющие:

1. Верхняя головка шатуна (поршневая головка).

2. Нижняя головка шатуна (кривошипная).

3. Силовой стержень, соединяющий головки шатуна.

Верхняя головка шатуна соединяется с поршнем при помощи поршневого пальца (из-за этого её и называют поршневой головкой). Она имеет цельную неразборную конструкцию, которая определяется способом крепления поршневого пальца. Если поршневой палец фиксированный, значит в головке шатуна будет цилиндрическое отверстие, изготовленное с высокой степенью точности для обеспечения необходимого уровня натяга во время соединения с пальцем. Натяг значит, что диаметр поршневого пальца будет больше, чем диаметр отверстия в шатунной головке. Если поршневой палец плавающий, то в верхнюю головку впрессовываются специальные втулки из бронзы или биметаллические.

Но бывают двигатели с плавающим пальцем, в которых отсутствуют втулки и поршневой палец попросту вращается в отверстии шатунной головки благодаря зазору. В таком случае, обязательно используется смазка, которая подаётся к поршневому пальцу. Так как на верхнюю шатунную головку приходиться очень большая нагрузка, она изготавливается в виде трапеции, дабы увеличить опорную поверхность во время работы поршня.

Нижняя головка шатуна конструктивно соединяется с шатунными шейками коленчатого вала. Эта головка разборная и состоит из верхней части и крышки нижней головки. Верхняя часть – это одно целое с шатуном. Она растачивается на заводе производителя с установленной крышкой, так что каждая крышка может использоваться исключительно со своим подогнанным шатуном. Во время ремонта обязательно стоит это учитывать и никогда не менять крышку. Крышка соединяется с шатуном при помощи специальных шатунных болтов, которые определяют положение шатунной крышки относительно всего шатуна.

В нижней шатунной головке также имеются вкладыши подшипников скольжения, которые конструктивно напоминают корневые подшипники коленчатого вала. Эти подшипники изготавливают из стальной ленты, внутренняя поверхность которой покрыта антифрикционным сплавом. Этот сплав очень износостойкий, но только при наличии необходимого количества смазочного материала.

2. 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.

3. Материалы, из которых изготавливаются шатуны.

В целях уменьшения вибраций и повышения мощности двигателя инженеры пытаются сделать шатуны и все остальные детали кривошипно-шатунного механизма максимально лёгкими. Но облегчение конструкции провоцирует снижение прочности детали. А ведь шатун работает под высокой нагрузкой и требует соответствующего заряда прочности. Помимо этого, в массовом производстве немалое значение имеет и себестоимость материалов для изготовления шатунов. Так что при подборе материалов для шатунов производители идут на компромисс между этими двумя аспектами.

Из чего делают шатун?

В целях экономии ресурсов и снижения себестоимости готовой продукции, двигательные шатуны в массовом производстве изготавливаются из специального чугуна методом литья. Такой подход вполне приемлем для бензиновых двигателей серийного выпуска, так как обеспечивает почти идеальный компромисс между стоимостью и прочностью.

Что касается дизельных двигателей, то их детали, в том числе и шатуны, находятся под значительно большей нагрузкой, нежели детали бензиновых двигателей. Поэтому аналогичный подход здесь неуместен. Шатуны для таких двигателей производят методом горячей ковки или горячей штамповки. А в качестве материала используют специальную легированную сталь. Кованный шатун намного прочнее литого шатуна, но и более дорогой в производстве.

Как отличить литой шатун от кованного? Это делается по боковому шву. У кованного шатуна этот шов широкий, а у литого – очень узкий. Одним из современных способов изготовления шатунов является использование порошковых материалов, из которых методом спекания производят шатуны. Подобный способ производства обеспечивает намного более высокую прочность.

Если рассматривать элитные и спортивные автомобили, в производстве которых стоимость материалов уходит на второй план, то в них часто используют титановые и алюминиевые сплавы. Это помогает заметно снизить вес всей конструкции, и повысить обороты двигателя. Шатуны из титана и алюминия весят на 50% меньше, чем шатуны из стали и чугуна.

Большое значение имеет то, какой материал используется для производства болтов крепления крышки от шатунной головки.

Для этого используют высоколегированную сталь с высоким пределом текучести (в 2-3 раза больше, чем в углеродистой стали).

4. Установка шатуна.

Во время работы шатуны часто деформируются, так как испытывают очень высокие нагрузки. Но вот при ремонте двигателя на них мало обращают внимания. И зря. Ведь деформированный шатун значительно ухудшает работу всего двигателя. Поэтому во время ремонта обязательно рекомендуем тщательно проверять и этот компонент тоже. Для диагностики шатуна его необходимо сначала снять, а потом придётся смонтировать обратно.

Как снять шатун?

Из автомобиля невозможно отдельно снять шатун. Это выполнимо только вместе со снятием поршня, шатунного пальца и поршневого кольца, то есть всей шатунно-поршневой группы механизмов. Шатунно-поршневую группу можно снять и без снятия всего двигателя. Это крайне выгодно, если нужно сэкономить время. Но всё-таки для большей надёжности лучше проводить подобный ремонт со снятием всего двигателя. Так вы проверите абсолютно все механизмы и, возможно, предупредите усугубление сложившейся ситуации, которая пока что незаметна.

Этапы снятия шатунно-поршневой группы:

1. Демонтировать масляный поддон двигателя и головку от блока цилиндров.

2. Найти метки, которые указывают цилиндр, где располагается тот или иной шатун и направление, в котором нужно устанавливать крышку шатуна. Если вы не нашли метки, то сделайте их самостоятельно (в большинстве случаев они есть, так что будьте бдительны).

3. Постепенно открутить гайки или болты, которыми крепиться крышка от шатуна. Поворачивать нужно постепенно по четверти оборота каждый раз. Во время выкручивания болтов, на них стоит одеть защитные приспособления (подойдут и куски мягкого шланга с подходящим диаметром). Эти защитные приспособления уменьшат вероятность повреждения полированной поверхности всех деталей.

4. Демонтировать крышку шатуна и при этом не допустить выпадения из неё вкладыша.

5. Поставить коленвал таким образом, чтобы продольная ось цилиндра совпала с осью шатунной шейки

6. Аккуратно извлечь сам поршень, придерживая его снизу и ударяя легонько деревянным молотком по болтам или по шатуну.

7. Все детали укладывать поочерёдно в последовательности их снятия на чистую поверхность. Чтобы не забыть, можно даже записать или подписать детали.

Установка шатуна вместе с установкой всей шатунно-поршневой группы производиться следующим образом:

1. Перед установкой обязательно проверить все составляющий на предмет дефектов и, при необходимости, устранить эти дефекты.

2. С помощью поршневого пальца соединить поршень с шатуном.

3. Смонтировать поршневые кольца на поршень и проверить установку всех их замков согласно правилам.

4. Стенки цилиндра, поршень и поршневые кольца смазать чистым специальным моторным маслом.

5. Провести сжатие поршневых колец с помощью спецприспособления, которое предварительно следует смазать моторным маслом. Может понадобиться постучать по приспособлению молоточком.

6. Смонтировать шатун в отверстие цилиндра. Делать это можно только в одном направлении с направлением поршня, которое указывается специальной меткой на дне поршня.

7. Шатун выровнять относительно шейки коленвала.

8. Поверхность шатуна, куда устанавливается вкладыш подшипника, тщательно протереть. Потом установить в шатун нужный вкладыш подшипника. Обязательно убедитесь, что устанавливаете именно тот подшипник, который там раньше и стоял. Это важно, так как детали вместе уже притёрлись, и установка не той детали может повлиять на качество работы всего механизма.

9. На болты крепления шатунной крышки одеть защитные приспособления (куски шлангов) и прикрутить эту крышку к шатуну. Сначала закрутить болты руками, а потом – строго следуя руководству по эксплуатации транспортного средства. Для этого используют динамометрический ключ и специальный транспортир.

Подобная процедура установки проводится со всеми имеющимися в двигателе транспортного средства шатунами.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Шатун и поршень

Шатун поршня предназначен для передачи энергии от поршня к коленвалу. Первые упоминания о применении подобных устройств относятся к концу третьего столетия н.э. Механизмы, похожие на современные шатуны, использовались на лесопилках Римской империи в Малой Азии. Они преобразовывали вращательное движение водяного колеса в поступательное для привода пилы. Аналогичные устройства археологи находили при раскопках в Эфесе, которые относятся к VI веку н.э.

Конструкция шатуна: особенности и обслуживание его элементов


В процессе работы шатун совершает два вида движения: возвратно-поступательное, где верхняя головка соединена с поршнем, и круговые, где нижняя головка соединяется с коленчатым валом.

Именно поэтому при эксплуатации двигателя данная деталь находится под постоянным воздействием высоких нагрузок.

Шатун состоит из следующих элементов:

  • Поршневая головка (верхняя)

  • Кривошипная головка (нижняя)

  • Силовой стержень


Поршневая головка

Соединение верхней головки с поршнем обеспечивает поршневой палец. Сама головка имеет неразборную цельную конструкцию. Поршневой палец может быть фиксированным и плавающим.

В первом случае в головке шатуна проделывается цилиндрическое отверстие, которое изготовлено с очень высокой точностью - для того, чтобы обеспечить необходимый уровень натяга при соединении с пальцем.

В плавающих поршневых пальцах в верхнюю головку впрессовываются специальные биметаллические или бронзовые втулки. Но бывают двигатели, где эти втулки отсутствуют, а сам палец свободно вращается в отверстии головки шатуна. Чтобы подобная деталь работала нормально, следует обеспечить подвод смазки.


Верхняя головка шатуна работает в условиях очень высоких нагрузок, поэтому она имеет трапециевидную форму. Это нужно для того, чтобы увеличить опорную поверхность при работе поршня.

Кривошипная головка


Нижняя головка соединяет шатун с коленчатым валом. Большинство шатунов имеет разъемную кривошипную головку, что определяется способом сборки ДВС. Крышка головки крепится к шатуну при помощи болтов, но в некоторых случаях возможно использование штифтов или бандажного крепления.

Для каждого шатуна можно использовать лишь ту крышку, которая была установлена на заводе, так как она имеет определенный размер и вес. Поэтому при ремонте нельзя менять данный элемент.

По расположению стержня разъем головки может быть прямым (90° относительно оси стержня) и косым (под определенным углом к оси). Последний вид применяется для V-образных двигателей для уменьшения их размеров.

В нижнюю часть шатунной головки также устанавливаются подшипники скольжения, которые схожи с коренными вкладышами коленвала. Их производят из стальной ленты, внутренняя поверхность которой обработана антифрикционным материалом, обладающим высокой износостойкостью.

Наиболее популярным антифрикционным покрытием для подшипников скольжения шатунов является MODENGY Для деталей ДВС.

Оно эффективно снижает износ и трение, предотвращает задир поверхностей и заклинивание поршня в цилиндре. Материал устойчив к длительному воздействию моторного масла, предотвращает скачкообразное движение и в течение некоторого времени сохраняет работоспособность двигателя в режиме масляного голодания.

Отверждение покрытия возможно как при комнатной температуре, так и при нагреве. Удобная аэрозольная упаковка упрощает процесс нанесения благодаря тщательно настроенным параметрам сопла распылительной головки.

MODENGY для деталей ДВС доступно в наборе со  специальным очистителем-активатором MODENGY. Предварительная обработка деталей Очистителем-активатором гарантирует отличную адгезию покрытия и его длительный срок службы.

Подробнее о нанесении покрытия смотрите ниже.


Силовой стержень

Большинство автопроизводителей изготавливают шатуны таким образом, что их стержень расширяется от верхней головки к нижней, а также имеет двутавровую форму. Следует отметить, что шатуны дизельных двигателей более прочны и массивны, чем у бензиновых агрегатов. В спортивных автомобилях шатуны изготавливают из алюминия. Это нужно для снижения массы транспортного средства.

Все шатуны в двигателе должны одинаково весить, так как в противном случае вибрации от работы ДВС будут сильными. Это касается не только всего шатуна, но и обеих головок детали. Чтобы выровнять вес шатунов их для начала взвешивают на очень точных весах, а затем, ориентируясь на самый легкий шатун, аккуратно снимают часть металла с бобышек на стержне и головках детали.


Из чего сделан шатун?

Перед каждым автопроизводителем стоит две задачи: сделать массу деталей КШМ ниже и уменьшить затраты на производство. Но, так как шатуны работают под воздействием высоких нагрузок, уменьшение его массы может негативно сказаться на прочности.

При массовом производстве шатуны изготавливают методом литься из специального чугуна. Это приемлемо для бензиновых серийных двигателей, так как при таком подходе достигается практически идеальный баланс между прочностью детали и ее себестоимостью.

В дизельных силовых агрегатах нагрузки больше, поэтому использовать подход, аналогичный с бензиновыми двигателями неуместно. В связи с этим для тяжелонагруженных шатунов используется метод горячей штамповки или горячей ковки, а в качестве конструкционного материала выступает легированная сталь. Такие детали намного прочнее литых, но их производство гораздо дороже.

Для автомобилей с мощными двигателями и спортивных моделей используются алюминиевые и титановые сплавы.

Благодаря такому решению повышается оборотистость двигателя и снижается вес всего агрегата. Титановые и алюминиевые шатуны весят на 50 % меньше, чем детали из чугуна и стали.

Немаловажно значение играет конструкционный материал болтов крепления крышки шатунной головки. Для их производства применяется высоколегированная сталь, предел текучести которой в 2-3 раза выше, чем у обычной углеродистой стали.

Причины неисправности и ремонт шатуна

Неисправности из-за которых выходит из строя шатун в большинстве своем происходят из-за износа деталей. Верхнюю головку ремонтируют редко, а ресурс втулки сопоставим с ресурсом самого двигателя. Но, в случае гидроудара, соударения поршня с головкой блока или попадания в камеру посторонних предметов и абразивных веществ стержень шатуна может изогнуться или вовсе разрушиться.

Из строя также выходят подшипники нижней головки. Это происходит из-за недостаточного смазывания детали. Признаками такой неисправности является замятие вкладышей, удлинение шатунных болтов, изменения окраски в шатунной головке (темно-синяя) и частей вкладышей (черные тона). Если смазывание протекало нормально, то причиной поломки может быть износ или разрушение самих подшипников.

Помимо этого, к причинам выхода из строя шатуна является недостаточный уровень масла в ДВС, засорение фильтрующего элемента, несвоевременная замена масла в двигателе, попадание в цилиндр абразивов и загрязнений, потеря маслом рабочих характеристик.

Шатуны подлежат ремонту при обнаружении:

  • Деформации стержня

  • Износа зазора в верхней головке цилиндра

  • Износа поверхности и зазора в нижней части головки

Перед началом ремонтных работ деталь нужно тщательно осмотреть. Для начала следует измерить овал и диаметр, а также зазоры в нижней и верхней части шатуна при помощи нутрометра. Если показатели в норме, то замена шатуна не потребуется. Если отверстия головок непараллельны, это свидетельствует о деформации стержня, которая приводит к перекосу цилиндра. О такой неисправности может подсказать громкий рев двигателя при работе на высоких оборотах. В этом случае происходит износ стенок цилиндра, поршня, головки шатуна и коленвала. Еще одним способом проверки детали на деформацию является установка шатуна на специальную проверочную плиту и его раскачка.

После этого можно приступать к ремонту. Помните, что качество работ очень зависит от хорошего специального оборудования.

Для достижения нужной геометрии зазора нижнего шатуна необходимо снять небольшое количество металла с поверхности крышки головки. После этой процедуры крышка устанавливается на штатное место и затягивается болтами.

Отверстие головки растачивается исходя из заданного размера. Для этого нужно воспользоваться универсальным или расточным станком. После расточки требуется выполнение хонингования.

При увеличении зазора под поршневой палец следует заменить бронзовую втулку под верхнюю головку. Новая деталь примет нужный размер. Главное, чтобы отверстия втулки и головки совместились, так как в противном случае масло, выходящее из поршня, не сможет попасть на поршневой палец.

Помните, что после расточки следует подогнать шатуны по массе. Для этого выбирается самая легкая деталь.

Шатунные вкладыши дополнительно рекомендуется обработать антифрикционным покрытием MODENGY Для деталей ДВС.

Шатун: надежное плечо кривошипно-шатунного механизма

Шатун: надежное плечо кривошипно-шатунного механизма

В работе кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей одну из ключевых ролей играют детали, соединяющие поршни и коленчатый вал — шатуны. О том, что такое шатун, каких типов бывают эти детали и как они устроены, а также о правильном выборе, ремонте и замене шатунов — читайте в данной статье.


Что такое шатун и какое место он занимает в двигателе?

Шатун — компонент кривошипно-шатунного механизма поршневых ДВС всех типов; разъемная деталь, предназначенная для соединения поршня с соответствующей шейкой коленчатого вала.

Эта деталь выполняет несколько функций в двигателе:

  • Механическое соединение поршня и коленвала;
  • Передача от поршня на коленчатый вал моментов, возникающих во время рабочего хода;
  • Преобразование возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленвала;
  • Подача смазочного материала на поршневой палец, стенки поршня (для дополнительного охлаждения) и цилиндра, а также на детали ГРМ в силовых агрегатах с нижним расположением распределительного вала.

В моторах число шатунов равно числу поршней, каждый шатун верхней частью соединен с поршнем (через бронзовую втулку и палец), а нижней — с соответствующей шейкой коленвала (через подшипники скольжения). В результате образуется шарнирная конструкция, обеспечивающая свободное движение поршня в вертикальной плоскости.

Шатуны играют важную роль в работе силового агрегата, и их поломка зачастую полностью выводит мотор из строя. Но для верного выбора и замены этой детали необходимо разобраться в ее конструкции и особенностях.


Типы и конструкция шатунов


Конструкция шатуна

Сегодня существует два основных конструктивных типа шатунов:

  • Стандартные — обычные шатуны, используемые во всех типах поршневых двигателей;
  • Спаренные (сочлененные) — узел, состоящий из обычного шатуна и шарнирно соединенного с ним шатуна без кривошипной головки, такие узлы находят применение в V-образных моторах.

Конструкция шатунов ДВС устоялась и практически доведена до совершенства (насколько это возможно при современном развитии техники), поэтому, несмотря на огромное разнообразие двигателей, все эти детали устроены принципиально одинаково.

Шатун — разборная (составная) деталь, в которой выделяются три части:

  • Стержень;
  • Поршневая (верхняя) головка;
  • Кривошипная (нижняя) головка со съемной (отъемной) крышкой.

Стержень, верхняя головка и половина нижней головки являются одной деталью, все эти части формируются сразу при изготовлении шатуна. Крышка нижней головки является отдельной деталью, которая тем или иным способом соединяется с шатуном. Каждая из частей шатуна имеет свои конструктивные особенности и функционал.

Стержень. Это основа шатуна, соединяющая головки и обеспечивающая передачу усилия от поршневой головки на кривошипную. От длины стержня зависит высота поршней и их ход, а также и общая высота двигателя. Стержням для достижения необходимой жесткости придаются различные профили:

  • Двутавровый с расположением полок перпендикулярно или параллельно осям головок;
  • Крестообразный.

Наиболее часто стержню придается двутавровый профиль с продольным расположением полок (справа и слева, если смотреть на шатун вдоль осей головок), остальные профили используются реже.

Внутри стержня высверлен канал для подачи масла от нижней головки на верхнюю, в некоторых шатунах выполняются боковые отводы от центрального канала для разбрызгивания масла на стенки цилиндра и другие детали. На двутавровых стержнях вместо высверленного канала может использоваться металлическая маслоподводящая трубка, соединенная со стержнем металлическими скобами.

Обычно на стержень наносится маркировка и метки для верного монтажа детали.

Поршневая головка. В головке выточено отверстие, в которое запрессована бронзовая втулка, играющая роль подшипника скольжения. Во втулку с небольшим зазором устанавливается поршневой палец. Для смазки поверхностей трения пальца и втулки в последней выполнено отверстие, обеспечивающее поступление масла из канала внутри стержня шатуна.

Кривошипная головка. Эта головка — разъемная, ее нижняя часть изготовлена в виде съемной крышки, монтируемой на шатун. Разъем может быть:

  • Прямой — плоскость разъема находится под прямым углом к стержню;
  • Косой — плоскость разъема выполнена под некоторым углом.
Шатун с прямым разъемом крышки Шатун с косым разъемом крышки


Конструкция шатунов различных типов

Наиболее широко распространены детали с прямым разъемом, шатуны с косым разъемом чаще используются на V-образных силовых агрегатах и на дизелях, они более удобны для монтажа и снижают размеры силового агрегата. Крышка может крепиться к шатуну с помощью болтов и шпилек, реже используется штифтовое и иные соединения. Болтов может быть два или четыре (по два на каждую сторону), их гайки фиксируются специальными стопорными шайбами или шплинтами. Болты для обеспечения максимальной надежности соединения могут иметь сложный профиль и дополняться вспомогательными деталями (центрирующими втулками) поэтому крепеж шатунов различных типов не взаимозаменяем.

Крышка может изготавливаться заодно с шатуном или отдельно. В первом случае после формирования шатуна нижняя головка раскалывается на две части для изготовления крышки. Для обеспечения надежного соединения и обеспечения устойчивости соединения при возникновении поперечных моментов поверхности стыкования шатуна и крышки выполняются профилированными (зубчатыми, с прямоугольным замком и т.д.). Независимо от технологии изготовления шатуна, отверстие в нижней головке растачивается в сборе с крышкой, поэтому данные детали должны использоваться только в паре, они не взаимозаменяемы. Для предотвращения распаривания шатуна и крышки на них выполняются маркеры в виде меток различной формы или цифр.

Внутрь кривошипной головки устанавливается коренной подшипник (вкладыш), выполненный в виде двух полуколец. Для фиксации вкладышей внутри головки имеются две или четыре выточки (пазы), в которые входят соответствующие усы на вкладышах. На внешней поверхности головки может быть предусмотрен выход масляного канала для разбрызгивания масла на стенки цилиндра и другие детали.

У сочлененных шатунов над головкой выполняется выступ с расточенным отверстием, в который вставляется палец нижней головки прицепного шатуна. Сам прицепной шатун имеет аналогичное обычному шатуну устройство, однако его нижняя головка имеет малый диаметр и неразборная.

Шатуны изготавливаются штамповкой или ковкой, однако крышка нижней головки может быть литой. Для изготовления этих деталей используются различные марки углеродистых и легированных сталей, которые могут нормально работать под высокими механическими и тепловыми нагрузками.


Вопросы обслуживания, ремонта и замены шатунов

Шатуны во время работы двигателя подвергаются незначительному износу (так как основные нагрузки воспринимают вкладыши в нижней головке и втулка в верхней), а деформации и поломки в них возникают либо при серьезных неисправностях двигателя или в результате его длительной интенсивной эксплуатации. Однако при выполнении некоторых ремонтных работ приходится демонтировать и разбирать шатуны, а капитальный ремонт силового агрегата зачастую сопровождается заменой шатунов и сопряженных с ними деталей.

Разборка, демонтаж и последующий монтаж шатунов требует соблюдения некоторых правил:

  • Крышки нижних головок должны устанавливаться только на «родные» шатуны, поломка крышки требует полной замены шатуна;
  • При монтаже шатунов необходимо соблюдать их порядок установки — каждый шатун должен занимать свое место и иметь правильную пространственную ориентацию;
  • Затяжка гаек или болтов должна выполняться с определенным усилием (с применением динамометрического ключа).

Особое внимание необходимо уделять ориентации шатуна в пространстве. На стержне обычно имеется метка, которая при монтаже на рядный мотор должна быть обращена к его передней части и совпадать с направлением стрелки на поршне. В V-образных моторах в одном ряду метка и стрелка должны смотреть в одну сторону (обычно это левый ряд), а на втором ряду — в разные. Таким расположением обеспечивается балансировка КШМ и мотора в целом.

При поломке крышки, в случае возникновения кручений, прогибов и других деформаций, а также при разрушении шатуны полностью заменяются. Новый шатун должны быть того же типа и каталожного номера, что и установленный на моторе ранее, однако эту деталь еще необходимо подбирать по весу для сохранения балансировки двигателя. В идеальном случае все шатунно-поршневые группы двигателя должны иметь одинаковый вес, однако в реальности все шатуны, поршни, пальцы и вкладыши имеют неодинаковые массы (особенно, если используются детали ремонтных размеров), поэтому детали приходится взвешивать и комплектовать по весу. Вес шатунов определяется с учетом веса каждой из его головок.

Разборку, замену и сборку шатунов и шатунно-поршневых групп необходимо выполнять в строгом соответствии с инструкцией по ремонту и ТО транспортного средства. В дальнейшем шатуны не нуждаются в специальном обслуживании. При правильном подборе и монтаже шатунов двигатель будет обеспечивать необходимые рабочие характеристики в любых условиях эксплуатации.

Другие статьи

#Палец штанги реактивной

Палец штанги реактивной: прочная основа шарниров штанг

23.06.2021 | Статьи о запасных частях

В подвесках грузовых автомобилей, автобусов и другой техники предусмотрены элементы, компенсирующие реактивный момент — реактивные штанги. Соединение штанг с балками мостов и рамой осуществляется с помощью пальцев — об этих деталях, их типах и конструкции, а также о замене пальцев читайте в статье.

#Клапан МАЗ включения привода сцепления

Клапан МАЗ включения привода сцепления

16.06.2021 | Статьи о запасных частях

Многие модели автомобилей МАЗ оснащаются приводом выключения сцепления с пневматическим усилителем, важную роль в работе которого играет клапан включения привода. Все о клапанах включения привода сцепления МАЗ, их типах и конструкции, а также о подборе, замене и ТО данной детали — узнайте из статьи.

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 двигателя

Шатун является важной частью и служит промежуточным звеном между коленчатым валом и поршнем двигателя. Он предназначен для преобразование поступательных движений во вращательное.

На шатун воздействуют существенные переменные нагрузки, которые чередуются сжатием и растяжением. Поэтому он изготавливается путем штамповки или литья стали. Так, шатун становится прочным, легким и одновременно жестким. У гоночных моделей автомобилей он выполнен из титанового сплава

Исходя от типа двигателя, шатуны имеют различные типы конструкции и длину. Условно, конструкция этого элемента подразделяется на три основные части – кривошипную и поршневую головки и стержень.

Стержень шатуна

Стержень имеет двутавровое сечение и может быть крестообразным, круглым, прямоугольным, Н-образным. Для того, чтобы к его подшипнику поступала смазка, в стержне предусмотрен специальное углубление – канал.

Поршневая головка изготовлена в виде проушины. В нее с натягом вставлена втулка, выполняющая роль подшипника скольжения. Она изготавливается из биметаллического сплава с добавлением олова или свинца. Также она может быть из бронзы. Поршневая головка имеет различное устройство и тип крепления. Для того, чтобы минимизировать массу шатуна, на некоторых моделях двигателя они изготавливаются трапециевидной формы головки.


Соединение с коленчатым валом обеспечивается кривошипной головкой. Чаще всего она разъемная. Соединение нижней части головки с шатуном обеспечивается болтами. В редких случаях вместо болтов используются бандажное или штифтовое соединение. Разъем может быть двух типов: прямым или косым. Последний чаще всего применяется на двигателях с V-образным типом расположения поршней.

Чтобы обеспечить противодействие поперечным силам, поверхность кривошипной головки делается профилированной. Соединение может быть замковое с прямоугольными выступами или зубчатое. Наиболее распространенным современным способом соединения является контролированное раскалывание. Оно также именуется как Сплит-разъем. Данный вид соединения обеспечивает максимальный уровень стыковки частей.

От толщины головки зависит длина блока цилиндров. Данное правило особенно применимо для W и V образных типов моторов. Так, толщина головки шатуна двигателя автомобиля W12 производства компании Audi — 13 мм.

В кривошипной головке размещается подшипник, выполненный из двух вкладышей. Они в свою очередь могут быть 2,3,4, или даже 5-ти слойными. Чаще всего используются двух или трехслойные вкладыши. Двухслойный вкладыш представляет собой металлическую пластину, обработанную специальным антифрикционным покрытием.


В трехслойных вкладышах, между стальной и антифрикционным слоями, размещается изоляционный слой.

Шатуны

Шатун служит связующим звеном между поршнем и кривошипом коленчатого вала. Так как поршень совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, а коленчатый вал — вращательное, то шатун совершает сложное движение и подвергается действию знакопеременных, носящих ударный характер нагрузок от газовых сил и сил инерции.

Шатуны автомобильных массовых двигателей изготовляют мето­дом горячей штамповки из среднеуглеродистых сталей марок: 40, 45, марганцевистой 45Г2, а в особенно напряженных двигателях из хромо-никеле­вой 40ХН, хромо-молибдено­вой улучшенной ЗОХМА и дру­гих легированных качествен­ных сталей.

Общий вид шатуна в сборе с поршнем и элементы его конструкции показаны на рис. 1. Основными элемен­тами шатуна являются: стер­жень 4, верхняя 14 и ниж­няя 8 головки. В комплект шатуна входят также: под­шипниковая втулка 13 верх­ней головки, вкладыши 12 нижней головки, шатунные болты 7 с гайками 11 и шплин­тами 10.

 

 

Рис.  1.   Шатунно-поршневая   группа в сборе с гильзой цилиндра; элементы конструкции шатуна:

1 — поршень; 2 — гильза цилиндра; 3 — уплотнительные резиновые кольца; 4 — стер­жень шатуна; 5 — запорное кольцо; б — порш­невой палец; 7 — шатунный болт; 8 — нижняя головка шатуна; 9— крышка нижней головки шатуна; 10 — шплинт; 11 — гайка шатунного болта; 12 — вкладыши нижней головки шату­на; 13 — втулка верхней головки шатуна; 14 — верхняя   головка  шатуна

Стержень шатуна, подвер­женный продольному изгибу, чаще всего имеет двутавровое сечение, но применяют иногда крестообразные, круглые, трубчатые и Другие профили (рис. 2). Наиболее рациональными являются двутавровые стержни, обладающие большой жесткостью при малом весе. Крестообразные профили нуждаются в более развитых головках шатуна, что приводит к переутяжелению его. Круглые профили отличаются простой геометрией, но требуют повышенного качества механической обработки, так как наличие у них следов обработки приводит к увеличению местной концентра­ции напряжений и возможной поломке шатуна.

Для массового автомобильного производства удобными и наибо­лее приемлемыми являются стержни двутаврового сечения. Пло­щадь поперечного сечения стержня обычно имеет переменную величину, причем минимальное сечение находится у верхней голов­ки 14, а максимальное — у нижней головки 8 (см. рис. 1). Это обеспечивает необходимую плавность перехода от стержня к ниж­ней головке и способствует повышению общей жесткости шатуна. С этой же целью и для уменьшения габаритов и веса шатунов

 

Рис. 2. Профили стержня шатуна: а) двутавровый; б) крестообразный; в) трубчатый;   г) круглый

в быстроходных двигателях автомобильного типа обе головки, как правило, отковываются за одно целое со стержнем.

Верхняя головка обычно имеет форму, близкую к цилиндриче­ской, но особенности ее конструкции в каждом конкретном случае

 

Рис. 3. Верхняя головка шатуна

выбираются в зависимости от методов фиксации поршневого пальца и его смазки. Если поршневой палец закрепляется в поршневой головке шатуна, то ее делают с разрезом, как показано на рис. 3, а. Под действием стяжного болта стенки головки несколько деформируются и обеспечивают глухую затяжку поршневого паль­ца. Головка при этом не работает на износ и выполняется с относи­тельно небольшой длиной, равной примерно ширине наружной полки стержня шатуна. С точки зрения выполнения монтажно-демонтажных работ предпочтительнее боковые разрезы, но использование их приводит к определенному увели­чению размеров и веса головкиу Верхние головки с креплением в них поршневых пальцев применялись на шатунах старых моделей рядных двигателей ЗИЛ, например, на 5 и 101 моделях.

При других методах фиксации поршневых пальцев в верхнюю головку шатуна в качестве подшипника запрессовывают втулки из оловянистой бронзы с толщиной стенок от 0,8 до 2,5 мм (см. рис. 3, б, в, г). Тонкостенные втулки изготовляют свертными из листовой бронзы и обрабатывают под заданный размер поршне­вого пальца после запрессовки в головку шатуна. Свертные втулки применяют на всех двигателях автомобилей ГАЗ, ЗИЛ-130, МЗМА и др.

Втулки верхней головки шатунов смазывают разбрызгиванием или под давлением. В автомобильных двигателях широкое распро­странение получила смазка разбрызгиванием. Капельки масла при такой простейшей системе смазки попадают в головку через одно или несколько больших с широкими фасками на входе масло-улавливающих отверстий (см. рис. 3, б) или через глубокую прорезь, сделанную фрезой со стороны, противоположной стержню. Подачу масла под давлением применяют только в двигателях, рабо­тающих с повышенной нагрузкой на поршневые пальцы. Масло подводится из общей системы смазки через канал, просверленный в стержне шатуна (см. рис. 3, б), или по специальной трубке, уста­навливаемой на стержне шатуна. Смазка под давлением применяется в двух- и четырехтактных дизелях ЯМЗ.

Двухтактные дизели ЯМЗ, работающие со струйным охлажде­нием днища поршней, имеют на верхней головке шатуна специаль­ные форсунки для подачи и распыливания масла (см. рис. 3, г). Малая головка шатуна снабжается здесь двумя толстостенными литыми бронзовыми втулками, между которыми образуется коль­цевой канал для подвода масла к форсунке-распылителю из канала в стержне шатуна. Для более равномерного распределения смазоч­ного масла на поверхностях трения втулок нарезаются спираль­ные канавки, а дозирование масла осуществляют с помощью калиб­рованного отверстия в пробочке 5, которую запрессовывают в канал стержня шатуна, как показано на рис. 4, б.

Нижние головки шатунов двигателей автомобильного и трак­торного типов обычно делают разъемными, с упрочняющими прили­вами и ребрами жесткости. Типичная конструкция разъемной голов­ки показана на рис. 1. Основная ее половина откована совместно со стержнем 4, а отъемная половина 9, называемая крышкой ниж­ней головки, или просто крышкой шатуна, скрепляется с основной двумя шатунными болтами 7. Иногда крышка крепится четырьмя и даже шестью болтами или шпильками. Отверстие в большой головке шатуна обрабатывают в собранном состоянии с крышкой (см. рис. 4), поэтому ее нельзя переставлять на другой шатун или изменять принятое положение на 180° относительно шатуна, с которым она была спарена до расточки. Чтобы предотвратить возможную путаницу на основной половине головки и на крышке, у плоскости их разъема выбивают порядковые номера, соответ­ствующие номеру цилиндра. При сборке кривошипно-шатунного механизма надо следить за правильной постановкой шатунов на ме­сто, строго руководствуясь инструкцией завода-изготовителя.

 

Рис. 4. Нижняя головка шатуна:

а) с прямым разъемом; б) с косым разъемом; 1 — половина головки, отковы­ваемая совместно со стержнем 7; 2 — крышка головки; 3 — болт шатуна; 4 — треугольные шлицы; 5 — втулочка с калиброванным отверстием; 6 — канал в стержне для подвода масла к поршневому пальцу

Для двигателей автомобильного типа с характерной совместной отливкой цилиндра и картера в одном блоке и Ессбще при наличии блок-картерной отливки остова двигателя желательно, чтсбы боль­шая головка шатуна свободно проходила через цилиндры и не за­трудняла выполнение монтажно-демонтажных работ. Когда габа­риты этой головки развиты так, что она не проходит в отверстие цилиндровой гильзы 2 (см. рис. 1), то комплект шатуна в сборе с поршнем 1 (см. рис. 1) можно свободно установить на место только при снятом коленчатом вале, что создает крайние неудобства при ремонте (Иногда поршень без уплотнительных колец, но собранный с шатуном удается просунуть за смонтированный коленчатый вал и вставить его в цилиндр со стороны картера (или, наоборот, вынуть из цилиндра через картер), а потом завершать сборку поршневой группы и шатуна, затрачивая на все это непроизводительно много времени). Поэтому развитые нижние головки выполняют с косым разъемом, как сделано это в дизеле ЯМЗ-236 (см. рис. 4, б).

Плоскость косого разъема головки обычно располагают под углом 45° к продольной оси стержня шатуна (в отдельных случаях возможен угол разъема 30 или 60°). Габариты таких головок после удаления крышки резко уменьшаются. При косом разъеме крышки чаще всего крепятся болтами, которые ввертываются в основную

половину головки. Реже для этой цели применяют шпильки. В отли­чие от нормальных разъемов, выполняемых под углом 90° к оси стержня шатуна (см. рис. 4, а), косые разъемы головок (см. рис. 4, б) позволяют несколько разгружать шатунные болты от разрывающих усилий, а возникающие при этом боковые усилия воспринимаются буртиками крышки или треугольными шлицами, сделанными на стыкующихся поверхностях головки. У разъемов (нормальных или косых), а также под опорными плоскостями шатунных болтов и гаек стенки нижней головки обычно снабжают упрочняющими приливами и утолщениями.

В головках автомобильных шатунов с нормальной плоскостью разъема в подавляющем большинстве случаев шатунные болты одновременно являются установочными, точно фиксирующими поло­жение крышки относительно шатуна. Такие болты и отверстия под них в головке обрабатывают с высокой чистотой и точностью, как установочные штифты или втулки. Шатунные болты или шпиль­ки являются исключительно ответственными деталями. Обрыв их связан с аварийными последствиями, поэтому они изготовляются из высококачественных легированных сталей с плавными перехо­дами между элементами конструкции и подвергаются термообра­ботке. Стержни болтов выполняются иногда с проточками в местах перехода к резьбовой части и около головок. Проточки делают без подрезов с диаметром, равным примерно внутреннему диаметру резьбы болта (см. рис. 1 и 4).

Шатунные болты и гайки к ним у ЗИЛ-130 и некоторых других автомобильных двигателей изготовляются из хромо-никелевой ста­ли марки 40ХН. Применяются для этих целей также стали 40Х, 35ХМА и аналогичные им материалы.

Чтобы предотвратить возможное проворачивание шатунных болтов при затягивании гаек, их головки делают с вертикальным срезом, а в зоне сопряжения кривошипной головки шатуна со стерж­нем выфрезеровывают площадки или углубления с вертикальным уступом, удерживающим болты от проворачивания (см. рис. 1 и 4). В тракторных и других двигателях шатунные болты фикси­руются иногда специальными штифтами. С целью уменьшения габаритов и веса головки шатунов болты размещают по возмож­ности ближе к отверстиям под вкладыши. Допускаются даже небольшие выемки в стенках вкладышей, предназначенные для прохода шатунных болтов. Затяжка шатунных болтов строго нор­мируется и контролируется с помощью специальных динамометри­ческих ключей. Так, в двигателях ЗМЗ-66, ЗМЗ-21 момент затяжки составляет 6,8—7,5 кГ·м (≈68—75 н-м), в двигателе ЗИЛ-130 — 7—8кГ·м (≈70—80 н-м), а в двигателях ЯМЗ — 16—18 кГ·м (≈160—180 н-м). После затяжки корончатые гайки тщательно шплинтуются, а обычные (без прорезей под шплинты) фиксируются каким-либо другим способом (специальными контргайками, отштам­пованными из тонкой листовой стали, замковыми шайбами и т. д.).

Чрезмерная затяжка шатунных болтов или шпилек недопустима, гак как может привести к опасной вытяжке у них резьбы.

Нижние головки шатунов автомобильных двигателей обычно снабжаются подшипниками скольжения, для которых применяют сплавы, обладающие высокими антифрикционными свойствами и необходимой механической стойкостью. Только в редких случаях применяют подшипники качения, причем наружными и внутрен­ними обоймами (кольцами) для их роликов служат сама головка шатуна и шейка вала. Головка в этих случаях делается неразъем­ной, а коленчатый вал — составным или разборным. Так как вместе с изношенным роликовым подшипником приходится иногда заменять весь шатунно-кривошипный узел, то широкое применение подшипники качения находят лишь в сравнительно дешевых двига­телях мотоциклетного типа.

Из антифрикционных подшипниковых сплавов в двигателях внутреннего сгорания чаще всего применяют баббиты на оловянной или свинцовой основах, алюминиевые высокооловянистые сплавы и свинцовистую бронзу. На оловянной основе в автомобильных двигателях применяют сплав баббит Б-83, содержащий 83% олова. Это качественный, но довольно дорогой подшипниковый сплав. Более дешевым является сплав на свинцовой основе СОС-6-6, содержащий по 5—6% сурьмы и олова, остальное — свинец. Его называют также малосурьмянистым сплавом. Он обладает хоро­шими антифрикционными и механическими свойствами, стоек против коррозии, отлично прирабатывается и по сравнению со спла­вом Б-83 способствует меньшему износу шеек коленчатого вала. Сплав СОС-6-6 применяется для большинства отечественных карбю­раторных двигателей (ЗИЛ, МЗМА и др.). В двигателях с повы­шенными нагрузками па шатунные подшипники применяют высокооловянистый алюминиевый сплав, содержащий 20% олова, 1% меди, остальное — алюминий. Такой сплав используется, напри­мер, для подшипников V-образных двигателей ЗМЗ-53, ЗМЗ-66 и др.

Для шатунных подшипников дизелей, работающих с особенно высокими нагрузками, применяют свинцовистую бронзу Бр.С-30, содержащую 30% свинца. Как подшипниковый материал, свинцо­вистая бронза обладает повышенными механическими свойствами, но сравнительно плохо прирабатывается и подвержена коррозии под воздействием кислотных соединений, накапливающихся в мас­ле. При использовании свинцовистой бронзы картерное масло должно содержать поэтому специальные присадки, предохраняю­щие подшипники от разрушения.

В старых моделях двигателей антифрикционный сплав зали­вали непосредственно по основному металлу головки, как говори­лось «по телу». Заливка по телу не оказывала заметного влияния на габариты и вес головки. Хорошо обеспечивала отвод тепла от шатунной шейки вала, но так как толщина слоя заливки состав­ляла более 1 мм, то в процессе работы вместе с износом сказывалась заметная усадка антифрикционного сплава, вследствие чего отно­сительно быстро увеличивались зазоры в подшипниках и возни­кали стуки. Чтобы устранить или предупредить стуки подшипни­ков, их периодически приходилось подтягивать, т. е. устранять излишне большие зазоры за счет уменьшения числа тонких латун­ных прокладок, которые с этой целью (около 5 штук) ставились в разъем нижней головки шатуна.

Метод заливки по телу в современных быстроходных транспорт­ных двигателях не применяется. Нижние головки их снабжаются сменными взаимозаменяемыми вкладышами, форма которых точно соответствует цилиндру, состоящему из двух половин (полуколец). Общий вид вкладышей показан на рис. 1. Два вкладыша 12, поставленные в головку, образуют ее подшипник. Вкладыши имеют стальную, реже бронзовую, основу, с нанесенным на пей слоем антифрикционного сплава. Различают вкладыши толстостен­ные и тонкостенные. Вкладыши несколько увеличивают габариты и вес нижней головки шатуна, особенно толстостенные, имеющие толщину стенок более 3—4 мм. Поэтому последние применяются только для сравнительно тихоходных двигателей.

Шатуны быстроходных автомобильных двигателей, как правило, снабжаются тонкостенными вкладышами, выполненными из сталь­ной ленты толщиной 1,5—2,0 мм, покрытой антифрикционным сплавом, слой которого составляет всего 0,2—0,4 мм. Такие двух­слойные вкладыши называются биметаллическими. Они применяют­ся на большинстве отечественных карбюраторных двигателей. В настоящее время получили распространение трехслойные так называемые триметаллические тонкостенные вкладыши, у которых на стальную ленту сначала наносится подслой, а потом уже анти­фрикционный сплав. Триметаллические вкладыши толщиной 2 мм применяются, например, для шатунов двигателя ЗИЛ-130. На сталь­ную ленту таких вкладышей наносится медно-никелевый подслой, покрытый малосурьмянистым сплавом СОС-6-6. Трехслойные вкла­дыши применяются также для шатунных подшипников дизелей. Слой свинцовистой бронзы, толщина которого обычно составляет 0t3—0,7 мм, сверху покрывают еще тонким слоем свинцово-оловянистого сплава, что улучшает прирабатываемость вкладышей и пре­дохраняет их от коррозии. Трехслойные вкладыши допускают большие удельные давления на подшипники, чем биметаллические.

Гнездам под вкладыши и самим вкладышам придают строго цилиндрическую форму, а поверхности их обрабатывают с высокой точностью и чистотой, обеспечивая полную взаимозаменяемость для данного двигателя, что значительно упрощает ремонт. Под­шипники с тонкостенными вкладышами не нуждаются в периоди­ческой подтяжке, так как имеют малую толщину антифрикционного слоя, не дающего усадки. Они ставятся без регулировочных про­кладок, а изношенные заменяются новым комплектом.

С целью получения надежного прилегания вкладышей и улучшения их контакта со стенками головки шатуна они изготовляются так, чтобы при затягивании шатунных болтов обеспечивался неболь­шой гарантированный натяг. От проворачивания тонкостенные вкладыши удерживаются фиксирующим усом, который отгибается у одной из кромок вкладыша. Фиксирующий ус входит в специаль­ную пазовую канавку, выфрезерованную в стенке головки у разъема (см. рис. 4). Вкладыши с толщиной стенок 3 мм и более толстые, фиксируются штифтами (дизели В-2, ЯМЗ-204 и др.).

Шатунные подшипниковые вкладыши современных автомобиль­ных двигателей смазываются маслом, поступающим под давлением через сверление в кривошипе из общей системы смазки двигателя. Для поддержания давления в смазочном слое и увеличения его несущей способности рабочую поверхность шатунных вкладышей рекомендуется выполнять без маслораспределительных дуговых или продольных сквозных канавок. Диаметральный зазор между вкладышами и шатунной шейкой вала обычно составляет 0 025— 0,08 мм.

В тронковых двигателях внутреннего сгорания применяют шатуны двух типов: одинарные и сочлененные.

Одинарные шатуны, конструкция которых подробно рассмат­ривалась выше, получили большое распространение. Они приме­няются во всех однорядных двигателях и широко используются в двухрядных автомобильных двигателях. В последнем случае на каждую кривошипную шейку вала рядом друг с другом устанав­ливают два обычных одинарных шатуна. Вследствие этого один ряд цилиндров смещается относительно другого вдоль оси вала на величину, равную ширине нижней головки шатуна. Чтобы уменьшить такое смещение цилиндров, нижнюю головку изготов­ляют с возможно меньшей шириной, а иногда шатуны выполняют с асимметричным стержнем. Так, в V-образных двигателях автомо­билей ГАЗ-53, ГАЗ-66 стержни шатунов смещены относитель­но оси симметрии нижних головок на 1 мм. Смещение осей цилин­дров левого блока относительно правого составляет в них 24 мм.

Использование обычных одинарных шатунов в двухрядных дви­гателях приводит к увеличению длины шатунной шейки вала и общей длины двигателя, но в целом такая конструкция является самой простой и экономически целесообразной. Шатуны имеют одинаковую конструкцию, создаются и одинаковые условия работы для всех цилиндров двигателя. Шатуны можно полностью унифи­цировать также с шатунами однорядных двигателей.

Сочлененные шатунные узлы представляют единую конструк­цию, состоящую из двух спаренных между собой шатунов. Их обыч­но используют в многорядных двигателях. По характерным призна­кам конструкции различают вильчатые, или центральные, и кон­струкции с прицепным шатуном (рис. 5).

 


Рис. 5. Сочлененные шатуны: а) вильчатой конструкции, б) с прицепным шатуном

У вильчатых шатунов (см. рис. 5, а), используемых иногда в двухрядных двигателях, оси больших головок совпадают с осью шейки вала, в связи с чем их называют также центральными. Большая головка главного шатуна 1 имеет вильчатую конструкцию; а головка вспомогательного шатуна 2 устанавливается в развилку главного шатуна. Его называют поэтому внутренним, или средним, шатуном. Оба шатуна имеют разъемные нижние головки и снаб­жаются общими для них вкладышами 3, которые от проворачивания чаще всего фиксируются штифтами, расположенными в крышках 4 вильчатой головки. У зафиксированных таким образом вкладышей внутренняя поверхность, соприкасающаяся с шейкой вала, пол­ностью покрывается антифрикционным сплавом, а наружная — только в средней части, т. е. в зоне размещения вспомогательного шатуна. Если вкладыши не фиксируются от проворачивания, то поверхности их с обеих сторон полностью покрываются анти­фрикционным сплавом. В этом случае вкладыши изнашиваются более равномерно.

Центральные шатуны обеспечивают одинаковую величину хода поршней во всех цилиндрах V-образного двигателя, как и обычные одинарные шатуны. Однако комплект их довольно сложен в про­изводстве, а вилке не всегда удается придать нужную жест­кость.

Конструкции с прицепным шатуном проще в производстве и обладают надежной жесткостью. Примером такой конструкции может служить шатунный узел дизеля В-2, показанный на рис. 5, б. Он состоит из главного 1 и вспомогательного прицепного 3 шатунов. Главный шатун имеет верхнюю головку и двутавровый стержень обычной конструкции. Нижняя его головка снабжена тонкостен­ными вкладышами, залитыми свинцовистой бронзой, и выполнена с косым разъемом относительно стержня главного шатуна; иначе ее нельзя скомпоновать, так как под углом 67° к оси стержня на ней размещают две проушины 4, предназначенные для крепления при­цепного шатуна 3. Крышка главного шатуна крепится шестью шпильками 6, завернутыми в тело шатуна, причем от возможного проворачивания они фиксируются штифтами 5.

Прицепной шатун 3 имеет двутавровое сечение стержня; обе головки его неразъемны и поскольку условия их работы аналогич­ны, то они снабжены бронзовыми подшипниковыми втулками. Сочленение прицепного шатуна с главным осуществляется при помощи полого пальца 2, закрепленного в проушинах 4.

В конструкциях V-образных двигателей с прицепным шатуном последний располагают относительно стержня главного шатуна справа по вращению вала, чтобы уменьшить боковое давление на стенки цилиндра. Если при этом угол между осями отверстий в проушинах крепления прицепного шатуна и стержня главного шатуна больше угла развала между осями цилиндров, то ход порш­ня прицепного шатуна будет больше хода поршня главного шатуна.

Объясняется это тем, что нижняя головка прицепного шатуна опи­сывает не окружность, как головка главного шатуна, а эллипс, большая ось которого совпадает с направлением оси цилиндра, поэтому у поршня прицепного шатуна 5 > 2г, где 5 — величина хода поршня, а г — радиус кривошипа. Например, у дизеля В-2 оси цилиндров расположены под углом 60°, а оси отверстий в про­ушинах 4 пальца нижней (большой) головки прицепного шатуна и стержня главного шатуна — под углом 67°, вследствие чего раз­ница в величине хода поршней составляет в нем 6,7 мм.

Сочлененные шатуны с прицепивши и особенно с вильчатыми конструкциями кривошипных готовок вследствие относительной их сложности в двухрядных автомобильных двигателях применяют­ся очень редко. Наоборот, использование прицепных шатунов в звездообразных двигателях является необходимостью. Большая (нижняя) головка главного шатуна в звездообразных двигателях выполняется неразъемной.

При сборке автомобильных и других быстроходных двигателей шатуны подбирают из условий, чтобы комплект их имел минималь­ную разницу в весе. Так, в двигателях автомобилей «Волга», ГАЗ-66 и ряде других верхняя и нижняя головки шатунов подгоняются по весу с отклонением ±2 г, т. е. в пределах 4 г (≈0,04 н). Следо­вательно, общая разница в весе шатунов не превышает у них 8 г (≈0,08 н). Лишний металл обычно снимают с бобышэк-приливов, крышки шатуна и верхней головки. При отсутствии у верхней головки специального прилива вес подгоняют обтачиванием ее с обе­их сторон, как, например, в двигателе ЗМЗ-21.

Отклонения от весовых показателей, принятых для шатунно-поршневой группы, не допускаются, так как это нарушает уравно­вешенность двигателя.

 

  Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.


Newer news items:

Older news items:


Шатуны - обзор

10.6.3 Характеристики трения подшипников поршневого узла

Шатунные малые и большие подшипники составляют подшипники в поршневом узле. Они работают в суровых условиях при высоких динамических нагрузках и относительно низких скоростях шейки (например, Zhang et al. , 2004). Их моменты трения важны для точности расчета динамики поршневого узла. Сила трения поршневого пальца напрямую влияет на наклон юбки поршня.Их моменты трения необходимо включить в баланс моментов уравнений динамики поршневого узла. Их моменты трения в подшипниках могут быть рассчитаны либо с помощью упрощенного подхода с использованием эквивалентного граничного коэффициента трения, умноженного на действующую нагрузку и радиус подшипника, либо с помощью более сложного подхода, включающего уравнения трения гидродинамической смазки, представленные в предыдущем разделе.

Сухара и др. (1997) измерил трение в подшипнике втулки поршневого пальца полуплавающего поршневого пальца с запрессовкой в ​​автомобильном бензиновом двигателе.Они обнаружили, что сила трения подшипника поршневого пальца увеличивается с давлением в цилиндре во второй половине такта сжатия, такте расширения и первой половине такта выпуска. Они заметили резкий скачок силы трения при полной нагрузке сразу после ВМТ срабатывания, когда давление в цилиндре было самым высоким. Еще один гораздо меньший выброс произошел при угле поворота коленвала 90 ° после ВМТ срабатывания, когда шатун изменил направление. Пики силы трения указывали на характеристики граничной смазки поршневого пальца в этих областях.Сухара и др. (1997) обнаружил, что трение поршневого пальца находилось в диапазоне от 6,5% (при половинной нагрузке) до 16% (при полной нагрузке) среднего эффективного давления трения (FMEP) юбки поршня и колец, и им нельзя было пренебречь. Их результаты очень похожи на результаты аналитического моделирования, когда при моделировании предполагается граничное трение для поршневого пальца (Xin, 1999). Поршневой палец и узкий конец шатуна лишь слегка покачиваются вперед и назад. Силу трения поршневого пальца можно рассчитать, умножив нагрузку на палец на эквивалентный коэффициент трения.

Очень интересная диаграмма Стрибека была опубликована Suhara et al. (1997 г.) для подшипника поршневого пальца. Они заметили, что коэффициент трения уменьшается по мере уменьшения рабочего параметра во второй половине такта сжатия, что указывает на операцию гидродинамической смазки. Коэффициент трения резко увеличивается по мере дальнейшего уменьшения рабочего параметра в течение первой половины хода расширения, указывая на то, что подшипник поршневого пальца работает в режиме смешанной смазки.Сухара и др. (1997) полагал, что повышающийся высокий коэффициент трения с рабочим параметром во второй половине такта расширения был вызван очень тонкой масляной пленкой, которая не утолщалась при увеличении рабочего параметра. Это свидетельствовало о недостаточных поставках смазочного масла в этом регионе. Они указали, что улучшение конструкции для уменьшения трения должно быть подчеркнуто как для режима граничной смазки в первой половине такта расширения, так и для режима масляного голодания во второй половине такта расширения.

Небольшое уменьшение шероховатости поверхности может значительно снизить трение поршневого пальца, как указано Suhara et al. (1997) в своем обширном экспериментальном исследовании различных эффектов конструкции на трение поршневого пальца. Улучшение материала подшипника втулки пальца также имеет большое влияние на снижение трения. Уменьшение зазора в подшипнике выступа поршневого пальца, например, для снижения шума, может привести к увеличению трения в режиме граничной смазки из-за более серьезных неровностей контактов, особенно при полной нагрузке и высоком давлении в цилиндре.Чрезмерное уменьшение длины поршневого пальца и толщины стенки по причине уменьшения веса может привести к значительному увеличению нагрузки на агрегат и деформации подшипника выступа пальца. Это может привести к увеличению граничного трения и износа, если не будут приняты другие конструктивные меры для противовеса (например, использование лучшего материала подшипника, уменьшение шероховатости поверхности, улучшение подачи масла).

Шатун: определение, функции, типы, детали, проблема

Шатун , также называемый шатуном , является одной из основных частей двигателя внутреннего сгорания.Хотя он также используется в паровом двигателе, но очень важен для транспортных средств.

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом, что способствует преобразованию возвратно-поступательного движения поршня во вращение коленчатого вала. Деталь функционирует как плечо рычага, и она должна передавать сжимающие и растягивающие усилия от поршня и вращаться с обоих концов.

Сегодня мы рассмотрим определение, функции, материал, детали, работу и схему шатунов.

Определение шатуна

Шатун или шатун преобразует линейное движение вверх и вниз или возвратно-поступательное движение поршня в круговое движение коленчатого вала. Во время процесса он испытывает растяжение, компрессионный изгиб и коробление.

Прочтите Все, что вам нужно знать об автомобильном поршне

Материалы шатуна

Шатуны обычно изготавливаются из литого алюминиевого сплава, который помогает выдерживать нагрузки, возникающие во время процесса.

При массовом производстве шатун обычно изготавливается из стали. Для высокопроизводительных применений используются заготовки, которые изготавливаются из цельной заготовки, а не отливаются или кованы.

Однако чугун можно использовать для более дешевых и низкопроизводительных применений, таких как мотороллеры.

Конструкция Номенклатура
  • A = площадь поперечного сечения шатуна.
  • L = длина шатуна.
  • C = предел текучести при сжатии.
  • Wcr = нагрузка от повреждения или продольного изгиба.
  • Ixx = момент инерции секции относительно оси x
  • Iyy = момент инерции секции относительно оси y соответственно.
  • Kxx = радиус вращения секции вокруг оси x
  • Kyy = радиус вращения секции относительно оси y соответственно.
  • D = Диаметр поршня r = Радиус кривошипа

Детали шатуна

Шатун в двигателе внутреннего сгорания состоит из большого конца , стержня и малого конца .

Поршни соединяются с малым концом шатуна с помощью поршневого пальца или пальца, который может поворачиваться в поршне. Этот штифт обеспечивает точку поворота между поршнем и шатуном. Поршневой палец удерживается на месте пружинным зажимом или фиксатором поршневого пальца.

Шатунная часть шатуна крепится к шатунной шейке с помощью подшипника скольжения, что снижает трение. Но в некоторых двигателях меньшего размера используются подшипники, чтобы избежать необходимости смазки насоса.

Обычно в подшипнике на большом конце шатуна просверливается точечное отверстие.Это позволяет смазочному маслу закачиваться в упорную сторону стенки цилиндра для смазывания хода поршней и поршневых колец.

Наконец, на частях шатуна шатун может вращаться с обоих концов, так что угол между шатуном и поршнем может изменяться, когда шатун совершает возвратно-поступательное движение вокруг коленчатого вала.

Читайте: понимание бензинового двигателя

Функции Conrod
  • Основная функция шатуна - создавать связь между поршнем и коленчатым валом для передачи мощности.
  • Шатун помогает подавать смазочное масло к стенкам цилиндра и поршневому или поршневому пальцу.

Типы шатуна Типы шатунов

зависят от материала, из которого они сделаны. Ниже представлены различные типы доступных шатунов:

Шатуны для заготовок: Заготовки шатунов

изготавливаются из цельного куска стали или алюминия. Он легче, прочнее и долговечнее, чем другие виды шатунов.Шатуны из заготовок обычно используются для ходовых автомобилей высокого класса.

Изделие иногда предназначено для уменьшения концентраторов напряжений и облегчения проникновения в естественную зернистость материала заготовки.

Литой стержень:

Литой стержень более предпочтителен производителями, так как он способен выдерживать нагрузку стандартного двигателя. Стоимость производства ниже, но не может использоваться в приложениях с высокой мощностью от 450 до 6000 об / мин.

Литые шатуны имеют заметный шов посередине, что отличает их от кованых.

Кованый стержень: Кованые стержни

изготавливаются путем придания зерну выбранного материала формы стержня. Материалом может быть стальной сплав или алюминий в зависимости от требуемых свойств.

Ну, производители поковок используют разные виды стальных сплавов, хрома и никелевых сплавов. Конечный продукт не должен быть ломким. Сплав никеля или хрома увеличивает прочность шатуна.

Металлический порошок: Шатун

из порошкового металла также является подходящим выбором для производителей.Он производится из металлической порошковой смеси, которую прессуют в форму и нагревают при высоких температурах. Он плавит смесь в твердую форму.

Может потребоваться легкая механическая обработка, но продукт выходит из формы в основном в виде готового продукта. Шатуны из порошкового металла дешевле в производстве, чем стальные, и прочнее, чем литые.

Прочтите: Классификация двигателей внутреннего сгорания

Проблемы шатуна

Шатун может испытывать проблемы во время работы.Это связано с тем, что в камере сгорания он испытывает различные напряжения. Некоторые из этих проблем можно исправить, а некоторые потребовали полной замены шатуна. Во время работы шток растягивается и сжимается, что может привести к его поломке. Сломанный шток может полностью повредить двигатель. Ниже приведена неисправность, возникающая на шатуне:

Усталость:

Это основная причина поломки шатуна. Часто встречается в старых двигателях.Сжатие и растяжение стержня во время процесса происходит тысячи раз в минуту. Это в конечном итоге приводит к износу детали, пока она не сломается. Отсутствие масла и наличие грязи в двигателе могут ускорить решение этой проблемы.

Новые двигатели также могут испытывать усталость в соединении, если двигатель ремонтируется. Что ж, такое бывает, когда используются дешевые запчасти или неправильные.

Гидрозамок:

Гидрозамок возникает, когда вода проникает в камеру поршня и приводит к деформации шатуна.Обычно это происходит, когда автомобиль проезжает затопленную улицу.

Небольшое количество воды в цилиндре может вызвать стук или постукивание, которые легко устранить. Однако, если в цилиндре много воды, все пространство для времени искры занято, что может привести к изгибу или разрыву штока цилиндра.

Превышение оборотов:

Превышение оборотов - это неисправность, которая возникает в новых высокопроизводительных двигателях. Если тахометр показывает красный цвет, это означает, что состояние шатуна находится под угрозой.Это связано с тем, что силы, действующие на шатун, резко возрастают при высоких оборотах.

Отказ контакта:

Поршневой палец, соединяющий шатун с поршнем, изнашивается и выходит из строя. В некоторых двигателях это приводит к катастрофическому отказу двигателя. Это когда шатун идет к блоку двигателя или когда коленчатый вал погнут.

Читайте: Типы автомобильных двигателей

В некоторых двигателях вызывает потерю мощности. В таком случае двигатель остановился сразу после поломки пальца.Есть вероятность, что двигатель спасут, иначе может произойти полная поломка.

Вот и все по артикулу «шатун». Надеюсь, вам понравилось чтение, если вы так любезно комментируете, поделитесь и порекомендуйте этот сайт другим техническим студентам. Спасибо!

Детали, типы, функции, применение

[PDF]

Из этой статьи вы узнаете, что такое шатун ? Как это работает ? Его части , функции , приложения и типы шатуна .Объясняется диаграммой , а также загрузите файл PDF этой статьи в конце.

Шатун и типы

Что такое шатун?

Шатун представляет собой соединение между поршнем и коленчатым валом. Он соединяет поршневой палец с шатунной шейкой. Малый конец шатуна соединен с поршневым пальцем, а большой конец - с кривошипным пальцем.

Назначение шатуна - преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Шатун состоит из двутавровой балки поперечного сечения и изготовлен из кованой стали. Алюминиевый сплав также используется для шатунов. Они точно подобраны в наборах одинакового веса, чтобы обеспечить балансировку двигателя.

Чем легче шатун и поршень, тем выше результирующая мощность и меньше вибрация, потому что возвратно-поступательный вес меньше.

Шатун передает силовое усилие от поршня к шатунной шейке и, следовательно, должен быть очень прочным, жестким и как можно более легким.

Детали шатуна

Ниже приведены детали шатуна:

  1. Малый конец
  2. Большой конец
  3. Втулка
  4. Вкладыши подшипника
  5. Болт и гайка
  6. Хвостовик
  7. Штифт
  8. Поршень
  9. Подшипник крышка

1. Малый конец

Конец, на котором шатун прикреплен к поверхности поршневого пальца, известен как малый конец шатуна.

2. Большой конец

Конец, на котором шатун прикреплен к стороне шатунной шейки, известен как большой конец шатуна.

3. Втулка подшипника

Оба конца шатуна зафиксированы втулкой подшипника. Втулка из фосфористой бронзы снабжена цельной проушиной, прикрепленной к малому концу шатуна.

Большой конец прикреплен к шатунной шейке. Конец разделен на две части и опирается на вкладыш подшипника кривошипа.

4. Вкладыш подшипника

На большом конце шатуна находится вкладыш подшипника, который соединен с крышкой подшипника, он известен как вкладыш подшипника.Они состоят из двух частей, которые устанавливаются вместе на коленчатом валу. В этом положении шатун движется в обратном направлении.

5. Болт и гайка

После того, как шатун установлен с кривошипом внизу, обе стороны больших концов закрепляются несколькими болтами и гайками. Таким образом, объединив все эти компоненты, шатун готов к использованию.

6. Хвостовик

Кроме того, каждый болт и гайка используются для соединения как шатуна, так и крышки подшипника.Применяется секционная балка, известная как хвостовик. Сечение стержня может быть прямоугольным, трубчатым и круглым.

Длина шатуна зависит от отношения (I / r)

Где

I = длина стержня или балки

r = радиус хвостовика.

7. Штифт для запястья

Поршень двигателя соединен с шатуном с помощью полой трубки из закаленной стали, называемой штифтом для запястья.Он также известен как поршневой палец. Штифт на запястье проходит через короткий конец шатуна и поворачивается на зацепленном поршне.

8. Поршень

Поршень соединяется с коленчатым валом с помощью шатуна, который обычно укорачивается до шатуна или шатуна. Назначение поршня - работать как подвижная заглушка в цилиндре, которая образует дно камеры сгорания.

9. Крышка подшипника

Вкладыш подшипника имеет регулировку на износ, но она контролирует ход, а боковой зазор позволяет правильно затянуть крышку подшипника.

Конструкция и функции шатуна

Есть два типа концов: малый конец и большой концевой подшипник. Шатун разделен под прямым углом к ​​его длине, как в пункте (а), или под углом, как в пункте (b), чтобы его можно было собрать на шатунной шейке. Колпачок крепится к корпусу шатуна двумя болтами и гайками.

В современных двигателях нет подшипникового металла, приваренного к отверстию большой головки, но используются отдельные вкладыши подшипников из низкоуглеродистой стали.

Корпус подшипника имеет регулировку на износ, но позволяет контролировать ход и боковой зазор, обеспечивая правильную посадку крышки подшипника.Иногда при использовании прямозубых подшипников используются тонкие металлические части, называемые голенищами.

Их можно наполнить более тонким слоем, чтобы компенсировать износ подшипника, а также для обеспечения правильного зазора в подшипнике между шатуном и коленчатым валом. Маленький конец обычно представляет собой цельную проушину, снабженную втулкой из фосфористой бронзы и винтом, закрывающим проушину вокруг штифта.

Все шатуны в двигателе должны иметь одинаковый вес, иначе может возникнуть заметная вибрация.При сборке шатуны и крышки индивидуально подобраны друг к другу. Обычно на нем есть идентификационные номера, чтобы их нельзя было перепутать, если двигатель разбирают для обслуживания.

Типы шатуна

Ниже приведены типы шатунов, используемых в различных типах двигателей:

  1. Шток простого типа
  2. Шток вилки и лопасти
  3. Главный и ведомый шток
  4. Шатуны для заготовок
  5. Литые стержни
  6. Кованые стержни
  7. Металлические стержни с приводом

1.Шатуны простого типа

Шатун простого типа используется в рядных и оппозитных двигателях. Большой конец шатуна прикреплен к шатунной шейке и снабжен крышкой подшипника.

Крышка подшипника крепится болтом или шпилькой на конце шатуна. Шатун необходимо заменить в том же цилиндре и в том же относительном положении, чтобы обеспечить правильную посадку и балансировку.

2. Шатуны вилки и лопастей

Эти типы шатунов используются в V-образных двигателях мотоциклов и авиационных двигателях V12.В каждой паре цилиндров двигателя шток «вилки» разделен на две части на большом конце, а шток «лезвия» сужается от противоположного цилиндра, чтобы соответствовать этому зазору в вилке.

Эта система устраняет качающуюся пару, которая возникает, когда пары цилиндров сбалансированы вместе с коленчатым валом.

В конструкции с подшипниками шатуна шток вилки имеет одну широкую опорную втулку, которая проходит по всей ширине штока, включая центральный зазор.

В этом случае стержень лопасти проходит непосредственно за этой втулкой, а не на шатунной шейке.Это заставляет два стержня двигаться вперед и назад, уменьшая силу, действующую на подшипник, и поверхностную скорость. Но скорость подшипника также возвратно-поступательно, а не непрерывно, что является серьезной проблемой для смазки.

3. Ведущий и ведомый стержни

В радиальных двигателях обычно используются ведущие и ведомые шатуны. В этой системе один поршень состоит из ведущего штока, непосредственно прикрепленного к коленчатому валу. Другие поршни соединяют свои шатуны с кольцами, окружающими край ведущего штока.

Недостатком штоков «ведущий-ведомый» является то, что ход ведомого поршня немного больше, чем ход ведущего поршня, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе.

4. Штанги для заготовок

Шатуны для заготовок изготавливаются из стали или алюминия. По сравнению с шатунами других типов они легче, прочнее и долговечнее.

Обычно используется в высокоскоростных транспортных средствах. Иногда его используют для уменьшения концентраций напряжений и облегчения проникновения в естественную структуру материала заготовки.

5. Литые стержни

Эти типы шатунов предпочтительны и разработаны производителями, поскольку они могут выдерживать нагрузку стандартного двигателя.

Литые стержни требуют низкой стоимости производства и не могут использоваться в приложениях с высокой мощностью. Литые стержни имеют заметный шов посередине, который отделяет их от кованых.

6. Кованые стержни

Некоторые шатуны изготавливаются методом ковки. Эти типы шатунов изготавливаются путем принуждения крупинки материала к форме конца.В зависимости от требуемых свойств материалом может быть стальной сплав или алюминий.

Обычно используемые стальные сплавы - это хром и никелевый сплав. Конечный продукт не должен быть хрупким. Следовательно, сплавы никеля или хрома увеличивают прочность шатуна.

7. Металлические шатуны с приводом

Шатуны также изготавливаются из силового металла, так как это подходящий выбор для производителей. Он готовится из смеси металлического порошка, которую прессуют в форму и нагревают до высокой температуры.Эта смесь превратилась в твердую форму.

Может потребоваться легкая механическая обработка, но продукт в основном выходит из формы для готовой продукции. Шатуны из порошкового металла дешевле стальных и прочнее литых.

Неисправности шатунов

Шатун часто подвергается большим и повторяющимся усилиям во время каждого вращения коленчатого вала. Эти создаваемые силы пропорциональны скорости двигателя (об / мин). Пока шатун непрерывно работает в коленчатом валу, он может выйти из строя или сломаться.Ниже приведены неисправности шатуна:

  1. Усталость
  2. Гидрозамок
  3. Превышение оборотов
  4. Отказ пальца

1. Усталость

Усталость часто возникает из-за того, что сжатие и растяжение штока большую часть времени происходит во время процесс. В конечном итоге это приводит к износу стержня до его поломки. Недостаток масла и наличие грязи в двигателе могут усугубить эту проблему.

Это наиболее распространенный тип неисправности, который также часто встречается в старых двигателях.Если двигатель перестраивается, вы также можете испытывать усталость при добавлении нового двигателя. Ну, это случается, когда используются дешевые детали или неправильные детали.

2. Гидрозамок

Гидрозамок возникает, когда вода попадает в камеру поршня, вызывая деформацию шатуна. Это может произойти при проезде транспортных средств по затопленной дороге.

Небольшая капля воды в цилиндре может вызвать стук в двигателе. Это легко исправить. Но если в цилиндре слишком много воды, искра в течение некоторого времени будет повсюду, в результате чего шток цилиндра наклонится или сломается.

3. Перегрузка

Перегрузка - еще один вид неисправности шатуна. Это происходит в новых высокопроизводительных двигателях. Если тахометр показывает красный цвет, это означает, что положение шатуна находится в опасности. Это происходит из-за того, что силы, действующие на шатун, резко возрастают при более высоких оборотах.

4. Отказ пальца

Иногда поршневой палец также повреждается, что приводит к катастрофическому отказу двигателя. Это происходит, когда шатун входит в блок цилиндров или когда коленчатый вал согнут.

В некоторых двигателях это может вызвать большие потери мощности. Двигатель сразу останавливается, когда штифт ломается из-за этой проблемы. Есть вероятность, что двигатель уцелел, иначе может произойти полная поломка.

Применение шатунов

Это часть поршневого двигателя, которая соединяет поршень с коленчатым валом. Шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение коленчатого вала.

Шатуны применяются в различных двигателях автомобилей.Шатун используется во всех типах транспортных средств, таких как автомобили, грузовики и велосипеды. Кроме того, он также используется в строительной технике, такой как бульдозеры, дорожные катки (землеройные машины).

Таким образом, в современную эпоху все типы машин неизбежно зависят от поршней, шатунов и коленчатых валов. Эти компоненты необходимы для точной работы двигателя внутреннего сгорания.

Заключение

Двигатель с более длинным шатуном может устанавливать меньший и более легкий поршень.Преимущество этого в том, что он уменьшает переменную массу для безопасности и снижает износ компонентов. Вот и все, спасибо за чтение.

Итак, теперь я надеюсь, что вы все понимаете о шатунах . Но, если у вас все еще есть сомнения по теме «Типы шатуна », вы можете спросить в комментариях. Если вы нашли эту статью полезной, поделитесь ею со своими друзьями.

И вы также можете скачать PDF-файл этой статьи, нажав ниже.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления о наших последних статьях.Это бесплатно.

Вы можете узнать больше в нашем блоге:

  1. Что такое распределительный вал? Детали, применение, схема [PDF]
  2. Перечень деталей двигателя автомобиля (с фотографиями)
  3. Тормозная система: работа, типы, детали, конструкция.

Артикул:

FAQ

Как работает шатун?


Шатун представляет собой соединение между поршнем и коленчатым валом. Он соединяет поршневой палец с шатунной шейкой. Использование шатуна для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Какие части шатуна?

Шатуны состоят из таких частей, как малый конец, большой конец, втулка, вкладыши подшипника.
Болт и гайка, хвостовик, палец, поршень и крышка подшипника.

Какие бывают типы шатунов?

Ниже приведены типы шатунов, используемых в различных типах двигателей: шток простого типа
Шток вилки и лопасти, ведущий и ведомый шток, шатуны для заготовок, литые штоки, кованые штоки и металлические шатуны с приводом.

Каковы применения шатуна?

Шатуны применяются в различных двигателях автомобилей. Шатун используется во всех типах транспортных средств, таких как автомобили, грузовики и велосипеды. Кроме того, он также используется в строительной технике, такой как бульдозеры, дорожные катки (землеройные машины).

Физика шатуна - NASA Speed ​​News Magazine

Безусловно, один из наиболее важных компонентов двигателя является одним из наиболее подверженных нагрузкам. Шатуны берут энергию от процесса сгорания и преобразуют ее во вращение коленчатого вала, что, конечно же, и заставляет вещи работать.

Чем больше мощности вы хотите добиться, тем больше оборотов в минуту вам нужно, тем больше нагружаются стержни, и это не однозначно. Стержни подвергаются напряжениям растяжения, сжатия и изгиба, и их устойчивость ко всем трем условиям зависит от конструкции, материалов и производства.

«При растяжении, сжатии и небольшом изгибе возникает большая сила, поэтому мы обращаем внимание именно на это, - сказал Клейтон Стотерс, главный инженер Wiseco. «Инерционный корпус также довольно тяжело воздействует на шатуны, потому что 10 000 об / мин - это большая нагрузка, поэтому мы внимательно следим за растягивающей нагрузкой.

Когда поршень поднимается в верхнюю мертвую точку и коленчатый вал начинает вторую половину своего вращения, вытягивая большой конец штока, два конца штока по существу отрываются друг от друга.Это растягивающая нагрузка, и она также возникает, когда вы отпускаете газ и замедляете движение. Это создает нагрузку на крышку стержня и болты стержня, которые также передают свою нагрузку на большой конец стержня.

Сжимающая нагрузка возникает, когда поршень передает нагрузку от сгорания на палец кисти, а также на шатун и коленчатый вал. Нагрузка сжатия также возникает на такте сжатия, хотя и в меньшей степени. Шатун также подвергается изгибающим напряжениям, которые возрастают соразмерно частоте вращения и выходной мощности.

«Судя по тому, что я видел, переходы между балкой и большим концом и там, где луч переходит в малый конец, эти два радиуса определенно вызывают наибольшее напряжение в большинстве случаев, на которые я смотрел», - сказал Стотерс. сказал.

Вот где в игру вступают дизайн, материалы и производство. При разработке своих новых удилищ BoostLine компания Wiseco стремилась превзойти технические характеристики рынка. Как сообщается, стержни BoostLine, идеально подходящие для применения с форсированными двигателями до 2000 лошадиных сил или для перестроенных двигателей для гонок на выносливость, имеют на 60% больше прочности на изгиб по сравнению со стержнями с двутавровой балкой.Компания провела значительные испытания готового продукта, но также первоначально с помощью анализа методом конечных элементов.

«Анализ методом конечных элементов - это, по сути, способ численного расчета напряжений в шатуне, и мы можем сделать это на компьютере, а это значит, что мы можем пройти через множество различных деталей», - сказал Стотерс. «Мы можем изменить дизайн. Мы можем изменить нагрузку, чтобы смоделировать то, что, по нашему мнению, увидит удочка. Очевидно, что нет полной замены физического тестирования, и моделировать то, что стержень будет видеть внутри двигателя, чрезвычайно сложно, потому что происходит много всего, но нам нравится упрощать и рассматривать то, что я называю каждым случаем нагружения отдельно.”

Чтобы выдерживать тяжелые нагрузки, инженеры Wiseco разработали стержни BoostLine с использованием японских спецификаций и из хромомолибденовой стали 4340. Он кованый, что может прибавлять в весе, но прочность материала первоклассная.

«При ковке вы берете материал и нагреваете его до любой температуры, которая должна быть для этого материала, чтобы он стал пластичным, а затем вы прессовали его с помощью большой ковочной машины в форму», - сказал Ник Дибласи, глобальный менеджер по автомобильной продукции и менеджер инжиниринг для Wiseco.«Это не наливает. По сути, вы берете очень горячий кусок материала и разбиваете его, придавая ему форму формы, и это выравнивает структуру зерна, чтобы стать прочнее. Таким образом, кованый кусок материала всегда будет прочнее, чем его заготовка ».

С точки зрения конструкции, три кармана на большом конце удилища BoostLine уменьшают вес в точках напряжения, где удилище было усилено. Wiseco также использует болты стержня ARP и включает инструкции по установке и смазке резьбы к каждому набору.

Wiseco рекомендует использовать датчик растяжения стержневого болта, а не установку крутящего момента для сборки двигателя. Это растяжение, как указал Стотерс, является ключом к поддержанию прижимной силы. В общем, это от 0,004 до 0,006 дюйма натяжения - примерно такой же толщины, как лист бумаги.

«Это чрезвычайно важно для обеспечения того, чтобы трение между болтами, смазкой и самим стержнем соответствовало испытаниям, которые мы провели», - сказал Стотерс.

В некоторых случаях штоки в конечном итоге весят больше стандартного, но меньше в других случаях, вероятно, когда используются заводские турбины.Стержни BoostLine - излишки для многих приложений двигателей, которые обычно встречаются в выходные дни НАСА. Однако для приложений с высокой мощностью или в случаях, когда надежность имеет первостепенное значение, они могут соответствовать всем требованиям. У Boostline есть номера деталей для крупно- и мелкоблочных двигателей Chevrolet, двигателей GM LS, модульных двигателей Ford и двигателей Coyote, а также для популярных двигателей Honda, Mitsubishi, Nissan, Subaru, Toyota и VW.

«Если вы собираетесь эксплуатировать двигатель в течение 24 часов, это будет ваша удочка», - сказал Дибласи.«Если вы действительно хотели поместить туда что-то, о чем не хотели бы беспокоиться, это то, что вы хотели бы добавить туда».

РЕСУРСЫ

www.wiseco.com

http://blog.wiseco.com/wisecos-new-2000hp-capable-boostline-connecting-rods

Изображение любезно предоставлено Wiseco

Как правильно установить крепеж шатуна!

Правильная установка шатунов - залог долгого срока службы двигателя. Здесь мы рассмотрим различные способы выполнения этой задачи, и какой из них работает лучше всего.

Возможно, в двигателе внутреннего сгорания нет более важного компонента, чем крепеж шатуна. Независимо от того, используется ли в конкретном шатуне конфигурация болт / гайка или конфигурация винта с головкой под ключ, характеристики крепежа шатуна имеют решающее значение. Понимание деталей правильной установки важно как для опытных производителей двигателей, так и для новичков.

Правильная установка крепежа шатуна имеет первостепенное значение для продления срока службы двигателя.

Шатун предназначен для того, чтобы воспринимать возвратно-поступательное движение поршня в канале ствола и превращать его во вращательное движение коленчатого вала, превращая силы сгорания в силы тяги. Крепежные детали, которые удерживают большой конец стержня вместе, могут сломать или сломать ваш высокопроизводительный двигатель.

Каждый фиксатор шатуна должен поддерживать свою зажимную нагрузку независимо от того, находится ли шатун в нижней мертвой точке (НМТ) или в верхней мертвой точке (ВМТ) в отверстии цилиндра.В ВМТ сложная задача крепежа - не допустить отслоения шатуна на его большом конце и позволить поршню врезаться в головку блока цилиндров.

«Стержневой болт - это, по сути, чрезвычайно жесткая пружина, и мы полагаемся на эластичность материала при растяжении и отскоке, чтобы поддерживать правильную зажимную нагрузку во время работы», - говорит Майкл Скин, технический торговый представитель K1 Technologies.

Датчик натяжения болтов, такой как этот прибор от ARP, необходим для правильной установки крепежных элементов шатуна.Датчик позволяет сравнивать длину неустановленного болта с установленным болтом, показывая, насколько точно болт растянулся.

Независимо от того, что вы слышали в другом месте, проверка растяжения крепежа - лучший способ убедиться, что крепеж шатуна установлен правильно.

«Рекомендуемый метод точной затяжки болтов штанги - использовать метод растяжения для правильной предварительной затяжки болта. Этот метод рекомендуется независимо от ситуации в двигателе, материала стержня или крепежа », - говорит Скин.

Это связано с тем, что простое измерение крутящего момента не дает точной информации о том, насколько растянута крепежная деталь, а также о ее зажимной нагрузке; вместо этого измерение крутящего момента просто дает вам величину трения, необходимого для поворота застежки. На это может повлиять использование смазочного масла, молибденовой смазки или любой другой жидкости, которую вы видели на протяжении многих лет для установки болтов шатуна, и это определенно не самый точный способ определить, обеспечивает ли крепеж надлежащий зажим. нагрузка на шатун.

Измерить растяжение шатуна несложно, но для этого необходимо использовать датчик растяжения, который можно приобрести у ARP и других источников.

«Если болт недостаточно растянут, зажимного усилия не хватит, чтобы удерживать шток на месте. Это может привести к выкручиванию подшипника или поломке болта. В качестве альтернативы, если болт будет растянут сверх предела текучести крепежа, возможно, что болт выйдет из строя », - говорит Скин.

Перед установкой крышки и креплений шатуна первым делом убедитесь, что у вас есть блокнот под рукой, чтобы записывать ваши измерения и предотвращать путаницу.Перед установкой каждую застежку необходимо измерить, чтобы отметить ее свободную длину в расслабленном состоянии. Каждый набор шатунов K1 Technologies поставляется с крепежными деталями ARP 2000, которые имеют углубления на каждом конце крепежа, чтобы калибр можно было правильно отцентрировать на креплении для измерения его длины.

Угловой калибр также можно использовать как метод установки крепежных элементов шатуна. Это приемлемый метод, хотя и не такой точный, как растяжение болтов.

Перед приложением крутящего момента вставьте концы шарика датчика натяжения в углубления на застежке.Вы почувствуете, что датчик растяжения встал на место в ямках. Обязательно отрегулируйте внешнее кольцо индикатора часового типа, чтобы убедиться, что оно находится в нулевом положении на лицевой стороне индикатора. Каждый крепеж будет иметь спецификацию растяжения, которую K1 Technologies предоставляет вместе с комплектом шатуна.

Здесь следует отметить два важных момента: убедитесь, что вы используете точный динамометрический ключ, и вы должны иметь возможность затянуть крепеж одним движением. Если вы остановитесь на полпути, он может дать неточные показания.Также необходимо иметь тиски для шатуна, чтобы удерживать шток в стабильном состоянии в процессе измерения растяжения.

Наличие надежного и точного динамометрического ключа очень важно, но этого недостаточно. На динамометрический ключ может влиять несколько внешних факторов, и его всегда следует использовать вместе с измерителем натяжения стержневого болта.

Теперь вы можете заметить, что мы упомянули об использовании динамометрического ключа сразу после того, как сказали не использовать динамометрический ключ. Ну, это потому, что вы можете использовать динамометрический ключ как своего рода резервную копию датчика растяжения.

Под этим мы подразумеваем следующее: как только вы определите, какой крутящий момент требуется для достижения надлежащего растяжения крепежа, вы можете определить значение крутящего момента, необходимое для достижения такого растяжения, а затем продублировать это значение на остальных крепежных элементах. Но вы можете видеть, насколько важным элементом этого процесса является надежный динамометрический ключ. Если гаечный ключ плохой, значения будут неправильными, и вы рискуете чрезмерно растянуть крепеж, что приведет к его разрушению. Если болт растягивается до предела текучести, он деформируется безвозвратно - а мы этого не хотим.

После того, как вы определили значение крутящего момента, необходимого для растягивания крепежа до нужной длины, можно повторить повторение для остальных крепежных элементов. Тем не менее, по-прежнему уместно продолжать измерять длину застежки в свободном и растянутом состоянии.

Тщательная и правильная установка крепежных болтов штанги обеспечит отличный старт вашему двигателю! Когда дело доходит до этого, использование подходящих инструментов - датчика растяжения, тисков шатуна и динамометрического ключа - может существенно повлиять на конструкцию вашего двигателя.

Следует особо отметить, что использование смазки может повлиять на растяжение болта, поскольку оно снижает трение. Из-за этого использование метода растяжения болта, без сомнения, является наиболее точным, потому что, если вы полагаетесь только на значения крутящего момента, вы можете получить значительно разную степень растяжения крепежа в зависимости от того, сколько смазки вы нанесете на нижнюю сторону крепежа.

«Затягивание крепежа только по крутящему моменту не является приемлемым методом установки крышки стержня и никогда не должно использоваться.Поскольку значение крутящего момента измеряет только сопротивление вращению, количество и тип смазки могут привести к слишком большому количеству переменных, чтобы убедиться, что крепежный элемент предварительно нагружен правильно », - говорит Скин.

Критически важно: если при снятии длина крепежа изменится более чем на 0,001 дюйма от предварительно установленной длины - да, вы должны измерить болты при разборке - ее необходимо заменить, так как она была растянута за пределы проектных ограничений.

Наконец, для случаев, когда метод растяжения просто невозможен по той или иной причине, Скин говорит, что у K1 есть опция.

«Хотя растяжение является рекомендуемым методом закрепления крепежа при установке крышек штанг, мы действительно предлагаем спецификации для затяжки с крутящим моментом + угол. Этот метод требует небольшого начального крутящего момента, за которым следует определенное количество градусов, и зависит от точного шага резьбы для правильного растяжения крепежа », - говорит Скин.

Для получения дополнительной информации посетите блог K1 Technologies!

Руководство покупателя шатуна

- Блог MaXpeedingRods

ЧТО ТАКОЕ СОЕДИНИТЕЛЬ?

Шатун - это компонент двигателя, который передает движение от поршня к коленчатому валу и действует как плечо рычага.Шатуны обычно изготавливаются из литых или кованых стальных сплавов и рассчитаны на то, чтобы выдерживать динамические нагрузки от сгорания и движения поршня.

КАК РАБОТАЕТ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ШТАБА?

Шатун используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Как следует из названия, он соединяет поршень с коленчатым валом. Шатуны имеют два конца - малый конец и большой конец. Маленький конец соединен с поршневым пальцем, а большой конец - с кривошипными пальцами.У малого конца может быть цельное или раздвоенное ушко (почти всегда цельное в автомобильных двигателях), но у большого конца всегда разрезное (часто цельное в двигателях небольших мотоциклов). Разъемный заплечик собирается с крышкой шатуна и болтами шатуна.
Иногда в хвостовике просверливают отверстие для масла, чтобы обеспечить поток смазочного масла от большого конца к малому концу. Масло поступает к большому концу через коленчатый вал от масляного насоса и проходит к поршневому пальцу и поршню через малый конец. Шатун в процессе эксплуатации подвергается комбинированным осевым и изгибающим напряжениям.Давление газа сгорания и силы инерции создают осевые напряжения, в то время как изгибающие напряжения возникают из-за центробежных эффектов. Чтобы свести к минимуму эти инерционные нагрузки, шатун должен быть как можно более прочным и легким.

КАК ВЫБРАТЬ ПОДХОДЯЩИЕ ШАТУНЫ?

Шатуны подвергаются большей нагрузке, чем любой другой компонент двигателя. Выбор самого сильного удилища для достижения поставленной цели абсолютно необходим. Как мы все знаем, если шатун выходит из строя, двигатель может перейти в утиль за доли секунды.
Как выбрать подходящие шатуны для вашего двигателя? Это не так просто, как кажется. При создании двигателя очень важно, какие шатуны выбрать. Шатуны играют огромную роль в производительности и долговечности вашего двигателя. И есть несколько факторов, которые вы должны учитывать при выборе шатунов. В большинстве случаев вы будете выбирать между двутавровой балкой и двутавровой балкой.

I БАЛКА VS H БАЛКА

Чтобы понять, почему они называются двутавровыми и двутавровыми шатунами, необходимо посмотреть на их поперечное сечение.Вы должны смотреть на шток сверху, как если бы вы смотрели на него сверху отверстия цилиндра. Затем вы отрезаете верхнюю половину стержня и получаете поперечное сечение. Поперечное сечение двутавровой балки обозначается заглавной буквой H, а поперечное сечение двутавровой балки - заглавной буквой I. Теперь, когда мы знаем, почему они называются двутавровой балкой и двутавровой балкой, давайте посмотрим, какая из них лучше. Какой из них вы должны бросить в свой драгоценный двигатель? Что ж, буду с вами честен. Двутавровая балка и двутавровая балка - очень противоречивая тема.

В течение некоторого времени существовало популярное мнение, что конструкция двутавровой балки прочнее, а конструкция двутавровой балки легче. Исходя из этого, двутавровая балка якобы лучше подходила для высоких давлений сгорания, связанных с принудительной индукцией, а двутавровая балка лучше подходила для высокооборотных безнаддувных двигателей, поскольку она легче. В лучшем случае это практическое правило. Честно говоря, это даже не практическое правило, потому что сегодня у нас так много исключений из этого правила, что оно просто больше не выдерживает критики.
Вы также можете услышать, что двутавровая балка лучше справляется с нормальными нагрузками, а двутавровая балка лучше справляется с аномальными силами. Если мы сильно упрощаем это, это означает, что двутавровая балка лучше сопротивляется изгибу сбоку, в то время как двутавровая балка лучше сопротивляется изгибу у лица. Опять же, это практическое правило, и положения в конструкции являются ключевыми для того, чтобы стержень выдерживал как нормальные, так и аномальные силы в двигателе. Если стержень изготовлен из правильного материала и если конструкция включает этот материал в нужных местах, можно сделать так, чтобы двутавровая балка и двутавровая балка одинаково хорошо справлялись с аномальными и нормальными силами.

Итак, что выбрать? Если вы автомобильный энтузиаст, строящий двигатель для улицы, для некоторых трековых дней или, может быть, для любительских гонок. Это вообще не имеет значения. Любая конструкция будет работать хорошо, и вам действительно не следует так сильно сосредотачиваться на том, является ли стержень двутавровым или двутавровым, вместо этого вам следует сосредоточиться на материале, из которого сделан стержень, и на том, как он сделан.

ШАТУНЫ ИЗ СТАЛИ И АЛЮМИНИЯ

Когда дело доходит до материалов, большинство шатунов делают из стали, но для дрэг-рейсинга алюминиевые шатуны также являются заманчивым выбором.Многие производители изготавливают стальные стержни самых разных конструкций и могут быть литыми, коваными или заготовками. Большинство послепродажных стальных шатунов изготавливаются из кованой стали, и существуют разные стили кованой стали в зависимости от марки материала, для сильно модифицированных конкурентных приложений, большинство производителей, включая нас (MaXpeedingRods), используют сталь 4340.

Мы знаем, что алюминий - гораздо более слабый материал, чем сталь. В то время как высокоуглеродистая сталь обычно имеет предел прочности на разрыв около 200.00 фунтов на квадратный дюйм, алюминий выдерживает только около 95000 фунтов на квадратный дюйм. Так почему, черт возьми, вы помещаете в двигатель что-то, что вдвое слабее, и подвергаете его всем экстремальным нагрузкам при работе двигателя? Потому что алюминий намного легче стали! И когда дело доходит до двигателя, свет - это правильно! Чем легче вращающийся узел вашего двигателя - тем лучше!

Алюминиевые стержни также могут действовать как амортизаторы. Поскольку они как бы немного уступают пиковым нагрузкам, присутствующим в двигателе, они помогают поглощать эти нагрузки и переносить меньшую нагрузку на подшипники и коленчатый вал.Но за все преимущества приходится платить. Алюминий имеет гораздо более короткий усталостный ресурс по сравнению со сталью, и двигатели с алюминиевыми стержнями необходимо прогревать медленно и полностью, прежде чем вы сможете по ним биться, а после того, как вы бьете по ним, вы должны дать им немного остыть. Еще кое-что, что вам нужно учитывать при установке алюминиевых стержней в двигатель, - это зазор. Иногда они не очищают ваш картер, например пояски или основания цилиндров, и вам нужно адаптировать их к шатунам.

ПОЧЕМУ КУПИТЬ СОЕДИНИТЕЛИ НА MAXPEEDINGRODS?

Все шатуны MaXpeedingRods подвергаются прецизионной горячей штамповке с последующей обработкой на станке с ЧПУ для обеспечения идеальной посадки и отделки.
Все шатуны MaxPeedingRods изготовлены из стали 4340 и проходят многоступенчатую термообработку, поверхностную обработку, а также рентгеновское излучение и магнитную плавку.
MaXpeedingRods предлагает безупречный опыт покупок в Интернете, а оптимизированный интерфейс электронной коммерции позволяет легко найти нужные шатуны.
MaXpeedingRods предлагает широкий выбор шатунов как в спортивном, так и в уличном исполнении.


Шатуны - Sport Performance
• Кованая сталь 4340 для аэрокосмической промышленности
• Уникальный процесс титанового покрытия
• Оснащен болтами ARP L19
• Профессиональный дизайн и производство прецизионных обрабатывающих центров
• Хонинговальный станок US SUNENEN профессиональное хонингование
• 100 % Рентгеновский, ультразвуковой, магнитопорошковый контроль
• Многоступенчатая термообработка и профессиональная дробеструйная обработка для снятия напряжения
• Один шатун может выдерживать более 250 л.с. .5 г

Шатуны - Street Performance
• Кованая сталь 4340 для аэрокосмической промышленности
• Со стандартными болтами ARP 2000 (модернизируемый болт ARP L19 или ARP 625+)
• Профессиональный дизайн и производство прецизионных обрабатывающих центров
• Профессиональное хонингование хонинговальных станков US SUNENEN
• 100% рентгеновский, ультразвуковой и магнитопорошковый контроль
• Многоступенчатая термообработка и профессиональная дробеструйная обработка для устранения напряжений
• Один шатун выдерживает более 200 л.с. / -1г

КАКОВЫ СИМПТОМЫ НЕИСПРАВНОСТИ ШАТУРА ВАШЕГО АВТОМОБИЛЯ?

Шатун должен быть прочным и долговечным, чтобы двигатель выжил.Если он слишком слаб, чтобы справиться с нагрузкой сгорания, то все давление изнашивает его и искривляет его.
Что касается водителя, они смогут заметить, когда это произойдет, потому что будут присутствовать некоторые очень заметные симптомы. Ниже приведены 4 основных симптома неисправности шатуна.

  1. Мало моторного масла
    Если у вас неисправный или неисправный шатун, это может привести к тому, что ваш двигатель потребляет слишком много масла. Из-за этого вы можете обнаружить, что в вашем двигателе всегда низкий уровень масла.Либо это, либо имеющееся масло нужно будет менять чаще, чем обычно.
  2. Стук двигателя
    Когда ваш двигатель включен и работает, вы можете услышать стук, исходящий от него. Это будет повторяющийся стук, который усиливается по мере увеличения оборотов двигателя. Звуки могут исчезнуть через короткое время, как только у вашего масла появится возможность циркулировать через компоненты двигателя и смазать их.
  3. Пониженное давление масла
    Неисправный шатун может иметь разрушительные последствия для давления масла в вашем двигателе.На вашем двигателе может быть датчик давления масла, который покажет вам, когда в нем низкое давление масла. У вас может быть предупреждающая лампа на вашей приборной панели, которая также сообщит вам об этом. Если у вас низкое давление масла, это означает, что масло не может должным образом циркулировать в двигателе. Это может привести к перегреву двигателя, если проблема не будет решена быстро.
  4. Изогнутый или поврежденный стержень
    Если вы подозреваете, что у вас изогнутый или поврежденный шатун на основании других симптомов, которые могут присутствовать, вам необходимо самостоятельно визуально осмотреть стержень, чтобы узнать, в каком состоянии он находится.Для этого потребуется разобрать двигатель, а это должен делать только механик.

КАК УСТАНОВИТЬ ШАТУНКИ В АВТОМОБИЛЬ?

  1. Все шатуны необходимо полностью очистить подходящим очистителем и просушить сжатым воздухом перед ослаблением креплений и снятием колпачков.
  2. На каждой стороне большого конца стержня нанесены номера, выгравированные лазером, поэтому вы можете легко и точно собрать правильный колпачок, чтобы он соответствовал корпусу стержня. Не меняйте местами шатуны и колпачки.
  3. Разберите шатуны, тщательно очистите все участки и сопрягаемые поверхности оборудования.
  4. Для обеспечения правильной установки зазор в подшипнике штока должен контролироваться в соответствии с вашим руководством по применению и точно проверяться прибором для измерения внутреннего диаметра (использование Plastigage не рекомендуется), зазор отличается для каждого двигателя.
  5. Осторожно постучите по крышке шатуна деревянным или резиновым молотком до полной фиксации. Не касайтесь крышки металлическими или твердыми предметами.
  6. Используйте подходящую смазку для крепежа перед тем, как затягивать болты.Настоятельно рекомендуется использовать смазку для крепежа ARP.
  7. Затяните колпачки с правильным крутящим моментом, руководствуясь таблицей моментов затяжки крепежа ARP. Избыточный крутящий момент может повредить шатуны или даже двигатель.

Шатун | Инжиниринг | Fandom

Поршень

(вверху) и шатун от типичного автомобильного двигателя (шкала в сантиметрах)

В поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением шатун или шатун соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом.

Двигатели внутреннего сгорания []

Сделано из []

В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны обычно изготавливаются из стали [1] для серийных двигателей, но могут быть из алюминия [2] (для легкости и способности поглощать высокие удары за счет долговечности) или титан [3] (для сочетания прочности и легкости за счет доступности) для двигателей с высокими рабочими характеристиками или из чугуна [4] для таких применений, как мотороллеры.

Детали монтажа []

Они не закреплены жестко на обоих концах, поэтому угол между шатуном и поршнем может изменяться при движении штока вверх и вниз и при вращении вокруг коленчатого вала.

Малый конец прикрепляется к поршневому пальцу или пальцу кисти, который в настоящее время чаще всего запрессовывается [5] в шатун, но может поворачиваться в поршне, как конструкция «плавающего пальца кисти». Шатун соединяется с шейкой подшипника на ходу кривошипа, работая на сменных вкладышах подшипника, доступных через болты шатуна [6] , которые удерживают «крышку» подшипника на головке шатуна; Обычно в подшипнике и большом конце шатуна просверливается точечное отверстие, так что смазочное масло под давлением [7] разбрызгивается на упорную сторону стенки цилиндра для смазки хода поршней и поршневых колец.

Рабочие []

Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, фактически растягиваясь и расслабляясь при каждом обороте, и нагрузка быстро увеличивается с увеличением скорости двигателя.

Отказы []

Выход из строя шатуна - одна из наиболее частых причин катастрофических отказов двигателя в автомобилях, когда сломанный стержень часто проходит через боковую часть картера, что приводит к неисправности двигателя; это может быть результатом перегрева, физического дефекта штока, нарушения смазки подшипника из-за неправильного обслуживания или выхода из строя болтов штока из-за дефекта, неправильной затяжки или повторного использования уже использованных (напряженных) болтов, если это не так. рекомендуемые.

Надежность []

К счастью, несмотря на их частое появление на телевизионных автомобильных соревнованиях, такие сбои довольно редко встречаются на серийных автомобилях при обычной повседневной вождении.

Производство []

При создании двигателя с высокими рабочими характеристиками большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжений с помощью таких методов, как шлифование краев шатуна до плавного радиуса, дробеструйная обработка для снятия внутреннего напряжения, балансировка всех узлов шатуна / поршня с одинаковый вес и магнитное плавление, чтобы выявить небольшие трещины, которые в противном случае могут быть невидимыми, которые могут привести к выходу стержня из строя под нагрузкой.Кроме того, большое внимание уделяется затяжке болтов шатуна с точным указанным значением; часто эти болты необходимо заменить, а не использовать повторно.

Большой конец штока изготавливается как единое целое и разрезается или раскалывается надвое, чтобы обеспечить точную посадку вокруг вкладыша подшипника большого конца. Следовательно, заглушки шатунов не являются взаимозаменяемыми между шатунами, и при восстановлении двигателя необходимо следить за тем, чтобы заглушки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на крышке подшипника обычно тиснится соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.

Более поздняя производственная технология заключается в штамповке стержня как единой детали из порошкового металла, что позволяет более точно контролировать размер и вес с меньшими затратами на обработку и меньшим количеством лишней массы, которую необходимо обработать для балансировки. Затем крышка отделяется от стержня в процессе разрушения, что приводит к неровной поверхности сопряжения из-за зерна металлического порошка. Это гарантирует, что при повторной сборке крышка будет идеально расположена по отношению к штоку, по сравнению с небольшими перекосами, которые могут возникнуть, если обе сопрягаемые поверхности будут плоскими.

Износ двигателя []

Основным источником износа двигателя является боковое усилие, прилагаемое коленчатым валом к ​​поршню через шатун, которое обычно изнашивает цилиндр до овального [8] поперечного сечения, а не круглого, что делает невозможным правильное уплотнение поршневых колец. против стенок цилиндра. Геометрически видно, что более длинные шатуны уменьшают величину этой боковой силы и, следовательно, продлевают срок службы двигателя. Однако для данного блока цилиндров сумма длины шатуна и хода поршня является фиксированным числом, определяемым фиксированным расстоянием между осью коленчатого вала и верхней частью блока цилиндров, где крепится головка блока цилиндров; таким образом, для данного блока цилиндров более длинный ход поршня, обеспечивающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.

Смазка []

Смазка изнашиваемых поверхностей играет важную роль в износе двигателя. Поэтому используемый смазочный материал [9] играет важную роль. Самой последней технологией является добавление ПТФЭ [10] к смазке в той или иной форме.

На паровых двигателях []

В паровозе шатунные шейки часто устанавливаются непосредственно на одной или нескольких парах ведущих колес, и ось этих колес служит коленчатым валом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *