Шатун двс: Шатун ДВС: строение, прочность, материал, назначение

Содержание

Ремонт шатунов двигателя

Содержание статьи:

что такое шатун?
Ремонт шатунов двигателя на примере ДВС ЯМЗ согласно технологии
Ремонт шатунов двигателя: втулка верхней головки шатуна
Ремонт шатунов двигателя: нижняя головка шатуна
История возникновения / изобретения шатунов
Шатуны в паровых двигателях
Шатуны в двигателях внутреннего сгорания

Что такое шатун?

В двигателе внутреннего сгорания шатун соединяет поршень и кривошип. Эти детали вместе образуют простейший механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное.

Шатун может использоваться и для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.

Именно такой способ их использования был исторически первым, еще до изобретения двигателей внутреннего сгорания.

Шатун может передавать на поршень как толкающие, так и тянущие движения, т.

е. работать полный цикл вращения кривошипа. Более ранние механизмы, такие как цепи, могли только тянуть. В двухтактных двигателях шатун передает только толчки поршня.

Сегодня шатуны используются главным образом в двигателях внутреннего сгорания, например в автомобилях. Они сильно отличаются от тех шатунов, что использовались в эпоху паровых двигателей, например в паровозах.

Ремонт шатунов двигателя на примере ДВС ЯМЗ согласно технологии

Ремонт шатунов двигателя подразумевает следующие обязательные процедуры:

тщательная промывка шатуна двигателя;
проверка на отсутствие трещин на магнитном дефектоскопе. Если шатун имеет трещины, то он подлежит выбраковке;
Дефектовка шатуна;
Ремонт;
Контроль параметров шатуна после ремонта.

Ремонт шатунов двигателя: дефектовка шатуна

Основными контролируемыми параметрами шатуна являются контроль износа втулки верхней и отверстие нижней головок шатуна.

Внутренний параметр нижней головки шатуна проверяется после контрольной затяжки шатунных болтов в соответствии с нормативно-технической документацией. Далее проверяется ширина нижней головки шатуна, если она меньше допустимой величины, то шатун для дальнейшей установки на двигатель непригоден.

Далее следует проверка на изгиб, т.е. непараллельность осей отверстий верхней и нижней головок шатуна и проверка на скручивание, т.е. отклонение осей указанных отверстий от положения в одной плоскости (перекос осей). После проверки шатун без ремонта допускается, только в том случае, если отклонения незначительны и не превышают допустимых значений на изгиб и скручивание.

Ремонт шатунов двигателя: втулка верхней головки шатуна

Износ втулки верхней головки шатуна определяют индикаторным нутромером, в случае если диаметр втулки не больше допустимого значения, то она допускается без ремонта. Если это значение окажется выше допустимого, то втулку обязательно требуется выпрессовать и проверить под втулку внутренний диаметр отверстия верхней головки шатуна.

Новую втулку запрессовывают с натягом, предусмотрев припуск на обработку втулки по внутреннему диаметру. Далее просверливают каналы для смазки поршневого пальца и проводят окончательную обработку внутреннего диаметра втулки.

Ремонт шатунов двигателя: нижняя головка шатуна

В случае небольшого изгиба и/или скручивания верхней и нижней головок шатуна можно исправить расточкой втулки верхней головки шатуна, обеспечив отклонение от параллельности, положения и расстояние между осями до допустимых значений. Сам шатун править нельзя. Можно лишь править погнутые шатуны с отклонением от прямолинейности не более миллиметра подрезая торцы верхней головки симметрично с каждой из двух сторон. В случае зажатости (уменьшение размера) нижней головки шатуна проводится ее растачивание в номинальный размер согласно нормативно-технической документации.

При ремонте шатуна категорически запрещается установка крышки с другого шатуна, так как комплектность проверяют по меткам спаренности.

История возникновения / изобретения шатунов

Первое доказательство применения шатунов датировано концом III-го в. нашей эры, во времена Римской империи, которы нашли на лесопилках в Иераполя, что в Малой Азии, где применялись механизмы, очень похожие на сегодняшние шатуны, преобразовывающие вращательное движение водяного колеса в поступательное для привода пилы. Такие же механизмы обнаружили на раскопках в г. Эфесе, датированные VI в. нашей эры.

На картинке ниже мы видим как вода вращает колесо, которое вращает колесо поменьше, которое уже передает энергию шатуну через шестерню, преобразующему вращательное движение в возвратно-поступательное.

Посмотрите на видео Древнеримские промышленные водяные мельницы:

Аль-Джазари (арабский ученый и изобретатель) между 1174 и 1200 гг. описал машину для подъёма воды. Конструкция этой машины имела шатун с коленчатым валом (т. е. кривошипно-шатунный механизм). Об этой машине рассказывается в видео с 2:15.

В Италии эпохи Возрождения самое раннее, хотя и не совсем правильно понятое, соединение коленчатого вала и шатуна найдено в книге чертежей Таччола. Четкое понимание их взаимного движения показано художником Пизанелло, который изобразил поршневой насос, приводимый в движение водяным колесом и состоящий из двух простых кривошипов и двух шатунов.

Кривошипы и шатуны становятся «популярны» у изобретателей с XVI века, о чём говорят трактаты и рукописи, например, у Агостино Рамелли (1588 года) «The Diverse and Artifactitious Machines», где можно увидеть 18 конструкций машин, использующих шатуны. А у Георга Андреаса Бёклер в его работе «Theatrum Machinarum Novum» вы уже найдёте 45 самых разных машин.

Шатуны в паровых двигателях

Первая паровая машина, атмосферный двигатель Ньюкомена, была одностороннего действия: его поршень работал только в одном направлении, поэтому в нем использовалась цепь, а не шатун. Соответственно, движение совершалось вперед-назад вместо постоянно вращения.

Последовавшие затем паровые двигатели были, как правило, двойного действия: их внутреннее давление действует на каждой стороне поршня по очереди. Это требует уплотнения вокруг штока поршня, а также шарнира между поршнем и шатуном, размещенного вне цилиндра, в большом подшипнике скольжения, называемом крейцкопф, или ползун.

В паровозах шатуны обычно крепятся прямо к ведущим колесам, соответственно ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны передают движение от ползуна к колесам. Ползуны используются также в больших дизельных двигателях, предназначенных для морских судов.

Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное поперечное сечение, однако иногда используются шатуны круглого сечения, характерные для судовых двигателей. Например, Стивен Леви, строивший как паровозы, так и пароходы, часто использовал круглые стержни для шатунов.

Шатуны в двигателях внутреннего сгорания

В современных двигателях внутреннего сгорания шатуны обычно изготовлены из стали, но могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов или титана. Алюминиевые шатуны имеют меньший вес, поглощают избыточное усилие, но быстрее изнашиваются. Титановые шатуны сочетают легкость и прочность, но имеют высокую стоимость. Если же задача обеспечить высокую производительность не ставится, например в двигателях для мотороллеров, то шатун может быть изготовлен из чугуна. Шатуны не закреплены жестко на обоих концах, так что угол между шатуном и поршнем может меняться, так как стержень движется вверх-вниз и вращается вокруг коленчатого вала. Иногда в гоночных автомобилях применяются шатуны, сделанные из цельной заготовки с помощью механической обработки, а не литые или кованые.

На рис. выше мы видим обычный шатун для автомобильного двигателя. Из-за наличия ограниченного пространства внутри поршня, конец, в который вставляется поршневой палец, поменьше, чем тот, что подключают к коленчатому валу, и эти концы называются верхней (поршневой) и нижней (кривошипной) головками шатуна, соответственно.

Внутри головки располагаются вкладыши подшипников скольжения, выполненные на стальной основе с нанесением слоя антифрикционного материала.

Кривошипная головка присоединяется к цапфе на кривошипе. Обычно есть отверстие, просверленное через подшипник и нижнюю головку шатуна так, чтобы моторное масло разбрызгивалось под давлением на стенку цилиндра и смазывало ход поршней и поршневых колец. Большинство небольших двухтактных двигателей и некоторые одноцилиндровые четырехтактные двигатели не требуют наличия насоса для масла, используя схему с подшипником качения. Однако это требует, чтобы коленчатый вал был легкосъемным, чтобы можно было в любой момент заменить шатун.

61500030009 Шатун ДВС в сборе SHAANXI

грузовые машины

Спецтехника

Топливные системы

масла и смазки

допоборудование аксесуары

аккумуляторы

Инструмент

Подходит для автомобилей: SX-3255-DR3804 B

Длина: 330мм

Описание: Шатун ДВС в сборе, применяется на грузовиках китайского производства SHACMAN(SHAANXI). Относится к группе запчастей двигатель.

Шатун двигателя внутреннего сгорания соединяет поршень двигателя с коленчатым валом и во время работы двигателя передаёт все усилия от поршня на коленчатый вал и, наоборот, от коленчатого вала к поршню. При этом шатун совершает достаточно сложное движение. Верхняя головка шатуна совместно с поршнем совершает возвратно-поступательное движение. А нижняя головка шатуна, совместно с шатунной шейкой коленчатого вала совершает круговое движение.

Компания АК Большегруз предлагает большой ассортимент запчастей к китайским самосвалам и грузовикам производства «SHACMAN».

Мы поставляем запчасти к Китайской технике с 2006 года. У нас богатый опыт импорта, поставок, знание техники, отстроенная логистика поставок. Покупая качественные запчасти SHACMAN в АК БОЛЬШЕГРУЗ, вы можете быть уверены в качестве, надежности запчастей. Быстрота обработки заказов, широкий ассортимент, собственная доставка в черте Москвы и Санкт-Петербурга, поставка запчастей в регионы через ведущие логистические компании – наши ключевые преимущества. Мы поддерживаем доступные цены благодаря опыту поставок с 2006 года, низким складским расходам, оптимальной локации.

На нашем складе есть любая необходимая вам запчасть, включая популярные модели самосвалов и агрегатов как «SHACMAN SX-3254-JS-384&quot, «SHACMAN SX-3255-DR 3804B&quot, «SHACMAN SX-41884T-421T&quot, «SHACMAN 9JS135A-G1800&quot, «SHACMAN 9JS180A-G794&quot, «SHACMAN 12JS200TA-G2193&quot, «SHACMAN двигатель WP10&quot, «SHACMAN двигатель WP12&quot, «SHACMAN двигатель WD615&quot. В каталоге запчастей вы быстро найдете нужную деталь. Для вашего удобства, на нашем сайте можно увидеть фото запчастей SHACMAN, что, несомненно, облегчает процедуру выбора. Если у вас возникнут проблемы с подбором запчастей — обращайтесь к нашим специалистам по телефонам +78123090997 и +79219450888 (WhatsApp) в Санкт-Петербурге и +74956402416 в Москве.
Мы с радостью поможем подобрать деталь по официальному каталогу и в кратчайшие сроки выполним ваш заказ.

Отзывы о товаре 61500030009 Шатун ДВС в сборе SHAANXI

Пока никто не оставил отзыв о товаре.
Вы можете быть первым!

Написать отзыв о товаре

Текст отзыва :

Шатуны двигателе — Энциклопедия по машиностроению XXL

Для одновременного протягивания двух отверстий в одной детали (например, в шатуне двигателя) применяются специальные горизонтальные или вертикальные двухшпиндельные протяжные станки. [c.221]

Пример 1.2. Рассчитать болты нижнего подшипника шатуна двигателя внутреннего сгорания (рис. 1.35, где 1 — пружинная стопорная шайба 2—регулировочная жесткая шайба). [c.47]

Однако это не исключает применение системы вала. Примером может служить соединение шатуна / двигателя внутреннего сгорания с поршнем 2 с помощью пальца 3 (рис. 7.78). Здесь проще изготовить палец с полем допуска Вз (основной вал), два отверстия в поршне и одно в головке шатуна с посадками Сз и в системе вала. Если эти соединения осуществить в системе отверстия, то валик нужно делать с уступами, что усложняет конструктивное решение. [c.197]

Давление шатуна двигателя, сосредоточенное в середине О шейки коленчатого вала, равно Р = 20 кН и направлено под углом 10° к горизонту, причем плоскость ООО , проходящая через оси вала ОО1 и шейки О, образует с вертикалью угол 30°, [c.83]

М Источник движения кулиса, шатун Двигатель [c.181]

Оценим абсолютную величину деформаций. Возьмем шатун двигателя внутреннего сгорания длиной .= 400 мм. Если напряжение сжатия от силы вспышки В шатуне, изготовленном из обычной стали, равно 20 кгс/мм , то упругая деформация сжатия [c.179]

Расчет на изгиб с учетом сил инерции приходится проводить в том случае, когда элементы конструкций в процессе эксплуатации испытывают большие ускорения, вызывающие значительные инерционные усилия. Классическим примером деталей, прочные размеры которых следует выбирать из условия расчета на изгиб с учетом сил инерции, являются спарники локомотивов и шатуны двигателей. [c.308]

Складывая равенства, получим Ra- t Rd = Q.способе расчета на изгиб шатуна двигателя внутреннего сгорания шатун рассматривается [c.43]

В предыдущих главах рассматривались задачи, в которых нагрузки, действующие на ту или иную систему, прикладывались к ней статически, т. е. не изменялись во времени. Однако при проектировании машин и даже сооружений необходимо учитывать инерционные нагрузки, возникающие, например, при подъеме груза в подъемных машинах, шатунах двигателей внутреннего сгорания или ветровые нагрузки при проектировании мостов и т. п. К динамическим нагрузкам относятся и ударные приложения сил, например, при работе кузнечного молота или копровой бабы. Огромные динамические нагрузки возникают в деталях прокатных станов при прокате и кантовке слябов. [c.303]

Большинство ответственных деталей — оси вагонов, коленчатые валы, шатуны двигателей, подвижные детали прокатных станов,гребные винты, клапанные пружины, поршневые пальцы и т. п. — выходят из строя по причине усталости. [c.339]

В зависимости от характера задачи, которую мы ставим перед собой, иногда можно не принимать во внимание некоторые даже отчетливо выраженные свойства механизма. Например, при кинематическом анализе механизмов, когда мы определяем скорости и ускорения точек тел, образующих механизм, можно не интересоваться их конструктивными формами. В самом деле, из теоретической механики известно, что плоскопараллельное движение тела определяется движением отрезка прямой, с ним связанного. Поэтому при кинематическом анализе механизма вместо представления механизма в виде соединенных между собой тел с реально выполненными формами можно изображать его в более простом виде. Например, шатун двигателя, показанный на рис. 1, имеет довольно сложную форму и состоит из нескольких неподвижно соединенных деталей. При кинематическом анализе механизма, в состав которого он входит, его можно показать в виде отрезка прямой линии. Равным образом все остальные тела того же механизма изображаются в виде отрезков [c.11]

С отверстием Шатуны двигателя с плавными переходами к ребрам, гаечные ключи Коленчатые валы с изгибом в одной плоскости (фланец получают при штамповке вала) [c.112]

Металлокерамические вкладыши, шатунные и коренные при стендовых испытаниях в течение 1300 час. на двигателях ЯАЗ-204, Д-54, Д-35 дали весьма положительные результаты. Так же хорошо они показали себя на двигателях МЗМА-400, проработав 23 000 час. в условиях рядовой эксплуатации на машине Москвич . С целью применения тонкостенных вкладышей шатуны двигателя были модернизированы. Вкладыши, изготовленные таким же образом для двигателя М-20, проработали на машине Победа 30 000 час. На машине МАЗ-205 пробег вкладышей исчисляется в 26 ООО час. [c.638]

Примером динамической нагрузки является ударная нагрузка—действие бабы парового молота на забиваемую сваю, когда время действия нагрузки исчисляется малыми долями секунды. К динамическим нагрузкам относятся также периодические нагрузки, изменяющиеся во времени. Примером такой нагрузки является нагрузка на шатун двигателя, непрерывно изменяющаяся по величине и направлению. При этом число перемен такой нагрузки за время работы шатуна достигает многих мил- [c.14]

Каждая подвижная деталь или группа деталей, образующая одну жесткую подвижную систему тел, называется подвижным звеном механизма. Примером может служить шатун двигателя, состоящий из тела, крышек, шатунных подшипников, болтов, стягивающих крышек и т. д. В каждом механизме имеется одно неподвижное звено и одно или несколько подвижных. [c.19]

Сейчас уже созданы автоматические установки и автоматические линии для сборки узлов и изделий массового производства. Можно назвать автоматическую линию сборки и частичной механической обработки шатуна двигателя автомобиля Москвич , автоматическую линию сборки узла электросчетчика и др. Можно назвать ряд автоматических и полуавтоматических станков, успешно автоматизирующих сборку тех или иных узлов (например, автоматический станок для сборки подшипников на Первом ГПЗ). [c.281]

Фиг. 79. Хромированная поверхность главного шатуна двигателя АШ-82Т после 600 ч работы в паре с омедненной поверхностью втулки главного шатуна о — внешний вид поверхности, подвергшейся износу (Х1,2) б — разрушенный участок поверхностного слоя (Х12).

Фиг. 81. График износа (а) и профилограмма (б) хромированной поверхности трения главного шатуна двигателя АШ-82Т после 600 ч работы в паре с омедненной поверхностью втулки главного шатуна.

Рис.

42. Головка (а) главного шатуна двигателя и втулка (б) с гиперболической расточкой рабочей поверхности

В подшипниках скольжения некоторых быстроходных двигателей цилиндрическую форму отверстия вкладышей (втулок) заменили гиперболической. Головка главного шатуна двигателя и ось шатунной шейки показаны на рис. 42. Головка обладает большой жесткостью, и деформация стальной втулки, залитой свинцовистой бронзой, весьма мала. Деформация шейки приводит к концентрации нагрузки в переходах от фасок к цилиндрической части втулки. Шейка средней твердости приработалась бы к втулке в соответствии с формой прогиба, но упрочненная термической обработкой шейка усиленно (до выкрашивания) изнашивает свинцовистую бронзу втулки в местах с высокими нагрузками. Для повышения срока службы подшипника требуется придать его рабочей поверхности форму поверхности вращения с образующей, имеющей очертание линии изгиба коленчатого вала.

Этим требованиям удовлетворяет поверхность гиперболоида вращения (рис. 42, б). В двигателе с большой частотой вращения в связи с формированием режимов работы появились случаи выхода из строя втулок вследствие выкрашивания свинцовистой бронзы. Применение коренных вкладышей с гиперболической формой отверстия позволило увеличить допуск на несоосность в 3 раза и обеспечило взаимозаменяемость вкладышей, так как для вкладышей с цилиндрическим отверстием вследствие меньшего допуска на несоосность и условий прочности необходимо производить окончательную расточку в картере. [c.183]

Справочные данные относительно шатунов двигателей. Для шатунов поршневых двигателей обычной конструкции (рис. 57), как показывают обмеры, с достаточной точностью можно считать, что положение центра тяжести с находится на расстоянии 1- = 0,35/ от кривошипной головки и 2 = — от крейцкопфной. Для [c.99]

Приближенные динамически замещающие массы. Специально для шатунов двигателей в вопросах, связанных с оценкой влияния сил инерции на равномерность вращения главного вала, в подсчете сил инерции возможно сделать еще упрощение против рассмотренного в предыдущем пункте. [c.106]

Коррозионной усталости подвергаются обычно оси и штоки компрессоров, шатуны двигателей внутреннего сгорания, буксирные тросы подводных трапов, которые, находясь в морской или пресной воде, непрерывно подвергаются вибрации [29]. [c.64]

Шатуны двигателей автомобилей ЗИС-5 [c.345]

Наибольшее распространение метод подбора получил при решении короткозвенных размерных цепей (3—4 звена), отличающихся высокой точностью замыкающего звена. Примеры пальцы — отверстия поршня — зазоры палец — зазор — отверстие шатуна двигателей внутреннего сгорания диаметр отверстия корпуса — натяг — диаметр кольца шарико-или роликоподшипника и т. п. [c.110]

Не менее опасное разрушение металла ю кет иметь место при одноиремеином воздействии на него агрессивной среды и переменных напряжений. Этот вид разрушения известен под шзва-пием коррозионной усталости. Коррозионной усталости подвержены штоки компрессоров и насосов, роторы, диски и лопачки турбин, пароперегреватели, шатуны двигателей и т. и. [c.101]

Пример 5. Рассчитать болты нижнего подшипника шатуна двигателя внутреннего сгорания (рис. 4.21) при условии, что максимальная нагрузка на один болт, складывающаяся в основном из сил инерции при движении масс поршня и И1атупа, составляет / —6000 Н. Материал болтов — сталь 38ХА, материал шатуна — 35Г2, /=90 мм, /i=10 мм, затяжка болтов контролируется, [c.70]

Среди многообразия деталей имеются такие, которые в различных машинах выполняют одни и те же функции. Однотипные детали, входяш,ие в состав различных машин, относят к деталям общего назначения (болты, оси, валы, подшипники и др.). Все оспальные детали составляют категорию деталей специального назначения (лопатка турбины, поршень или шатун двигателя и т. п.) [c.238]

V-VI Посадочные поверхности подшипников качения классов В, П и Н, а также валов и корпусов под них. Подшипниковые шейки станков нормальной точности. Подшипниковые шейки коленчатых валов и вкладыши редукторов, паровых турбин, насосов Пилиндры автомобильных двигателей. Рабочие поверхности золотниковых пар, работающих при средних давлениях. Поршни и цилиндры гидравлических устройств, насосов и компрессоров, работающих при средних давлениях и уплотненных поршневыми кольцами. Поверхности соединений втулок с цилиндрами и корпусами в гидравлических системах высокого давления, втулок с головками шатуна двигателей Шлифование, точение, хонингование, растачивание повышенной точности, развертывание, протягивание [c.124]

Радингер учел также работу Шлика об уравновешивании поступательно движущихся масс. Задача об уравновешивании, весьма актуальная для практических расчетов того времени, в особенности в практике построения судовых двигателей, была успешно разрешена американским инженером Тейлором. Шлик, по-видимому, самостоятельно, пришел к таким же результатам. Шлик, как и Радингер, предполагал, что длина шатуна двигателя бесконечно велика. [c.27]

Фиг. 74. Хромированная поверхность главного шатуна двигателя АШ-62ИР после 600 ч работы в паре со стальной втулкой главного шатуна а — внешний вид поверхности трения (Х1,5) б — участок поверхности, на котором произошел вырыв металла (Х8) в — мпкрофотография сечения поверхностного слоя, виден разрушенный слой хрома (ХЗОО).

В табл. 20 приведены затраты фонда времени для переналаживаемой автоматической линии токарной обработки секций корпусов долот на ВСДЗ и для линии обработки шатунов двигателя ГАЗ-66 на Заволжском моторном заводе . [c.251]

Ремонт и восстановление шатунов двигателя автомобиля

Эту статью, вроде, естественно начать фразой: «Шатун является важным узлом двигателя внутреннего сгорания». Написал, прочитал и понял, что фраза-то, никуда не годиться! Во-первых, шатуны используются не только в двигателях внутреннего сгорания, но и, например, в паровых двигателях. Во-вторых, кажется, «неважных» узлов и деталей в двигателях попросту нет. Все они важные. И, на конец, шатуны применяются не во всех типах двигателей внутреннего сгорания. Ладно. Попробуем тогда начать иначе.

Шатун служит для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. В большинстве поршневых двигателей внутреннего сгорания, при помощи шатуна, возвратно-поступательное движение поршня преобразуется, через посредство поршневого пальца, во вращательное движение коленчатого вала. В процессе работы двигателя шатун испытывает значительные знакопеременные нагрузки и приходится ему нелегко, даже при штатной работе двигателя. Естественный износ не обходит шатуны стороной. Если же происходят такие неприятности, как потеря давления масла или гидроудар, то одним из их обязательных последствий являются деформации шатунов различной степени тяжести. Поэтому при «переборке» двигателя (неважно какими причинами она спровоцирована) рекомендуется обязательно обратить внимание на состояние шатунов.

В двигателях внутреннего сгорания применяется великое разнообразие шатунов

Шатуны могут различаться, как материалами изготовления, так и конструкциями. В формате этой небольшой статьи мы расскажем только о наиболее распространенных шатунах и методах их ремонта и восстановления.

Наибольшее распространение на сегодняшний день имеют шатуны, изготовленные из чугуна с плавающей посадкой поршневого пальца в верхней головке шатуна (ВГШ) и разъемной нижней головкой шатуна (НГШ). Не так часто, но встречаются шатуны с прессовой посадкой поршневого пальца (всем известные примеры – двигатели ВАЗ 2101 и ВАЗ21083). По НГШ шатуны различаются конструкцией разъема. Разъем может быть плоским или разрывным. Реже встречаются штифтовые, зубчатые или ступенчатые разъемы.

В процессе эксплуатации двигателя шатунные вкладыши, а также втулки ВГШ, изнашиваются. По мере развития износа зазоры между шатунными шейками коленчатого вала и шатунными вкладышами или между поршневыми пальцами и втулками ВГШ увеличиваются и в какой-то момент износ развивается на столько, что происходит «пробой» масляного клина и металл начинает контактировать с металлом. Внешне это проявляется, как «стук» двигателя. Так вот, если дело дошло до стука, то при ремонте двигателя простая замена вкладышей или поршней с пальцами (смотря где «стучало») скорее всего проблемы не решит или решит на непродолжительное время. Как правило после стука «по шатунным шейкам» требуется шлифовка коленчатого вала, ну и ремонт НГШ. Если «застучал» палец, то не обойтись без ремонта ВГШ.

Для большинства шатунов различными производителями выпускаются втулки ВГШ

Ремонт ВГШ осуществляется следующим образом: Изношенную втулку выпрессовывают и проверяют геометрию посадочного места. Если его параметры находятся за пределами допуска, то шатун следует заменить т.к. отремонтировать его, не внося изменений в конструкцию двигателя, невозможно. Если параметры в пределах допуска, то вместо изношенной втулки ВГШ запрессовывают новую. После запрессовки втулку растачивают, базируясь от НГШ чтобы обеспечить соосность, что очень важно. После расточки втулку хонингуют, что позволяет создать необходимую шероховатость поверхности, а также выполнить технические требования по диаметру НГШ и соответственно зазору между поршневым пальцем и втулкой. Если «разбивается» ВГШ в шатуне с прессовой посадкой поршневого пальца, то восстановление такого шатуна без внесения изменений в конструкцию двигателя невозможно и не рекомендуется. Решением проблемы является замена шатуна.

Ремонт шатуна не предусмотрен?

Ремонтные (увеличенные по наружному радиусу) шатунные вкладыши для подавляющего большинства двигателей не предусмотрены и промышленно не выпускаются. Поэтому ремонт НГШ производится следующим образом: Крышку шатуна занижают, обрабатывая плоскости разъема на плоскошлифовальном станке, затем шатун собирают, затянув крепежные гайки надлежащим моментом, и растачивают НГШ в заводской размер базируясь от ВГШ для обеспечения соосности и сохранения межосевого расстояния. Так это делается в случае НГШ с плоским разъемом.

Если разъем штифтовой, то перед занижением штифты необходимо удалить, а перед сборкой шатуна установить на место. При этом случается, что глубину отверстий под штифты необходимо увеличить на величину занижения крышки.

В случае с шатунами, имеющими зубчатый или ступенчатый разъем НГШ, занижение производится методом сложной фрезеровки с сохранением конфигурации поверхности разъема.

Особенности ремонта шатуна

А вот если шатун имеет разрывной разъем, что все чаще встречается в последние годы, то восстановить такой шатун без внесения изменений в конструкцию двигателя невозможно. Если шатун этого типа поврежден его следует заменить.

И напоследок, один существенный момент! В ряде случаев, если шатун сильно пострадал (обычно это происходит при длительном перемещении «на стучащем моторе») восстановить геометрию НГШ без изменения межосевого расстояния не представляется возможным. В таком случае, особенно если двигатель дизельный, шатун лучше заменить. Если все-таки выполняется ремонт, то при сборке двигателя совершенно необходимо проверить выступание поршней и, если это требуется, обработать плоскость разъема блока цилиндров на соответствующую величину. Впрочем, проверка выступания поршней при любой сборке двигателя, никогда не является лишней

Полную информацию по ремонту шатунов вы можете получить по телефонам: +7 (495) 777-68- 39

Дефектовка шатунов

При разборке и ремонте двигателя механики редко обращают внимание на шатуны, полагая, что с ними ничего случиться не может. Однако это не так: выход из строя шатунов может привести к тяжёлым последствиям, вплоть до разрушения мотора. Итак, на что надо обратить внимание…

Дефект 1. Износ и задиры на рабочей поверхности нижней головки шатуна.

Причины:

Длительная работа двигателя.
Работа двигателя с недостаточным уровнем масла в картере или малым давлением.
Работа двигателя на некачественном и грязном масле.
Разжижение масла в результате сильного перегрева или попадания в масло топлива (бензина или дизтоплива).
Работа двигателя с засорённым масляным фильтром.

Примечание.
Указанные причины непосредственно на шатуны не влияют. Но они приводят к износу шатунных шеек коленвала и шатунных вкладышей, а это, в свою очередь, вызывает повышенные нагрузки на нижнюю головку шатуна. В критических случаях шатунные вкладыши могут провернуться в нижней головке шатуна. Всё вышесказанное ведёт к нарушению геометрии нижней головки шатуна. Проверку размеров шатуна следует выполнятьтак: ставим на место нижнюю крышку шатуна и затягиваем крепёжные болты предписанным моментом. С помощью индикаторного нутромера промеряем нижнюю головку в разных плоскостях и сравниваем полученные данные с размерами, предписанными производителем. Если полученный размер выходит за пределы указанных допусков, то нижнюю головку шатуна необходимо отремонтировать.
N.B. Крышки шатунов не взаимозаменяемы.

Действия:

Ремонт нижней головки шатуна. В некоторых случаях — замена шатунов. Проверка системы смазки, масляного насоса и при необходимости ремонт или замена масляного насоса. Чистка, промывка и продувка масляных каналов блока цилиндров и коленчатого вала. Следует применять моторное масло надлежащего качества и регулярно, в предписанные производителем сроки, менять моторное масло и фильтр. Проверка и при необходимости ремонт системы охлаждения. Проверка и при необходимости ремонт системы питания.

Дефект 2. Износ и задиры рабочей поверхности верхней головки шатуна.

Причины:

Длительная работа двигателя.
Работа двигателя с недостаточным уровнем масла в картере или малым давлением.
Работа двигателя на некачественном и грязном масле.
Разжижение масла в результате сильного перегрева или попадания в масло топлива (бензина или дизтоплива).
Работа двигателя с засорённым масляным фильтром.
Засорение масляных каналов в теле шатуна.
Неправильная установка втулки верхней головки шатуна.
Несоблюдение натяга при установке поршневого пальца в верхнюю головку шатуна (только для шатунов с прессовой посадкой поршневого пальца).

Примечание.
Вышеперечисленные причины актуальны для шатунов с плавающей посадкой поршневого пальца, то есть на те, где в верхнюю головку установлена втулка под поршневой палец.
N.B. При ремонте нижней головки шатуна и замене втулки верхней головки шатуна обязательно обеспечение одинакового межосевого расстояния между верхней и нижней головкой на всех шатунах.

Действия:

Ремонт верхней головки шатуна путем установки новой втулки. В некоторых случаях — замена шатунов. Для шатунов с прессовой посадкой пальца — замена шатунов! Проверка системы смазки, масляного насоса и при необходимости ремонт или замена масляного насоса. Чистка, промывка и продувка масляных каналов блока цилиндров и коленчатого вала. Следует применять моторное масло надлежащего качества и регулярно, в предписанные производителем сроки, менять моторное масло и фильтр. Проверка системы охлаждения и при необходимости её ремонт. Проверка и при необходимости ремонт системы питания.

Дефект 3. Изгиб и скручивание стержня шатуна.

Причины:

Большой пробег двигателя.
Гидроудар или попадание каких-либо предметов в цилиндры двигателя.

Действия:

Замена шатунов. При наличии подобных повреждений шатуны, как правило, не ремонтируются.

Примечание.
Для проверки деформации шатунов существуют специальные приспособления. Проверить геометрию шатунов можно на станке для расточки шатунов, а так же воспользовавшись лекальной линейкой или поверочной плитой.

Дефект 4. Износ или разрушение резьбы на болтах крепления нижних крышек шатунов.

Причины:

Неправильная затяжка крепёжных болтов.
Перегрев двигателя.
«Стук» шатунных подшипников.

Действия:

Замена шатунных болтов и гаек. Строгое соблюдение предписанного момента затяжки.

Дефект 5. Разрушение резьбы в крепёжных отверстиях.

Причины:

Неправильная затяжка крепёжных болтов.
Перегрев двигателя.
«Стук» шатунных подшипников.

Действия:

Изношенная или разрушенная резьба ремонту не подлежит. Замена шатуна.

Дефект 6. Трещины в шатуне.

Причины:

Часть причин, приводящих к появлению трещин, перечислена выше, в пункте 1.
Гидроудар или попадание в цилиндр посторонних предметов.

Действия:

При наличии трещин шатуны ремонту не подлежат.

Примечание:
Определить наличие трещин можно визуально. Но в большинстве случаев трещины в шатуне приводят к его разрушению во время работы, что ведёт к тяжелым последствиям для мотора, вплоть до его разрушения.

Дополнения.

После ремонта шатуны должны быть тщательно промыты и продуты сжатым воздухом для удаления загрязнений.
При замене хотя бы одного шатуна необходимо взвесить его и путем снятия металла с приливов на нижней крышке и самом шатуне подогнать массу так, что бы разница в комплекте для одного мотора не превышала указаний завода-изготовителя. Как правило, данные показатели не должны превышать: для легковых двигателей — 4 г; для грузовых двигателей — 15 г.

Шатуны поршневого двигателя

Шатун является звеном, передающим усилия между поршнем и коленчатым валом. [Рисунок 1] Шатуны должны быть достаточно прочными, чтобы оставаться жесткими под нагрузкой, и в то же время достаточно легкими, чтобы уменьшать силы инерции, возникающие, когда шток и поршень останавливаются, меняют направление и снова начинают движение в конце каждого хода.

2 Рисунок 1. Кнопочный стержень между поршнем и коленчатым валом

Есть четыре типа сборки соединительных стержней [Рисунок 2]:

Простые
Вилка и лезвие

Узел главного шатуна обычно используется в радиальных двигателях. В радиальном двигателе поршень в одном цилиндре в каждом ряду соединен с коленчатым валом главной тягой. Все остальные поршни в ряду соединены с главным штоком с помощью шарнирных штоков. В 18-цилиндровом двигателе с двумя рядами цилиндров имеется два главных штока и 16 шарнирных штоков. Шарнирные стержни изготовлены из кованого стального сплава I- или H-образной формы, обозначающей форму поперечного сечения.Бронзовые втулки запрессованы в отверстия на каждом конце шарнирного стержня, чтобы обеспечить подшипники поворотного пальца и поршневого пальца.

Главный шток служит соединительным звеном между поршневым пальцем и шатунной шейкой. Конец шатуна или большой конец содержит шатунный подшипник или главный шатунный подшипник. Фланцы вокруг большого конца обеспечивают крепление шарнирных стержней. Шарнирные стержни крепятся к ведущему стержню с помощью шарнирных пальцев, которые при сборке запрессовываются в отверстия во фланцах ведущего стержня.Подшипник скольжения, обычно называемый втулкой поршневого пальца, устанавливается на поршневой конец главного штока для приема поршневого пальца.

При использовании коленчатого вала с разъемными шлицами или разъемным зажимом используется цельный главный стержень. Ведущий и шарнирный шатуны собираются, а затем устанавливаются на шатунную шейку; затем секции коленчатого вала соединяются вместе. В двигателях с неразъемным коленчатым валом большой конец главного шатуна разделен, как и подшипник главного шатуна.Основная часть ведущей тяги установлена на шатунной шейке; затем крышка подшипника устанавливается на место и прикручивается к главной тяге. Центры поворотных цапф не совпадают с центром шатунной шейки. Таким образом, в то время как центр шатунной шейки описывает истинную окружность для каждого оборота коленчатого вала, центры поворотных цапф описывают эллиптическую траекторию. [Рисунок 3] Эллиптические траектории симметричны относительно центральной линии, проходящей через главный штоковый цилиндр. Видно, что большие диаметры эллипсов не совпадают.Таким образом, тяги тяг имеют разную степень угловатости относительно центра кривошипа.




9
Рисунок 3. Эллиптическая дорожка Пункт-костяшек в сочлененный стержень Узел

Из-за различной угловой связи каналов и эллиптического движения штифтов костяшек, всех поршни не перемещаются на одинаковую величину в каждом цилиндре на заданное количество градусов поворота кривошипа. Это изменение положения поршня между цилиндрами может иметь значительное влияние на работу двигателя. Чтобы свести к минимуму влияние этих факторов на клапан и угол опережения зажигания, отверстия под цапфу во фланце главной тяги не расположены на равном расстоянии от центра шатунной шейки, тем самым в некоторой степени компенсируя влияние угловатости соединительной тяги.

Другим методом сведения к минимуму неблагоприятного воздействия на работу двигателя является использование компенсированного магнето. В этом магнето кулачок прерывателя имеет количество выступов, равное количеству цилиндров двигателя.Чтобы компенсировать изменение положения поршня из-за угловатости соединительной тяги, выступы кулачка прерывателя отшлифованы с неравномерным шагом. Это позволяет контактам прерывателя размыкаться, когда поршень находится в правильном положении зажигания.

Пальцы поворотного кулака имеют прочную конструкцию, за исключением масляных каналов, просверленных в пальцах, которые смазывают втулки пальцев поворотного кулака. Эти штифты могут быть установлены путем вдавливания в отверстия во фланцах главного стержня, чтобы предотвратить их проворачивание в главном стержне.Штифты поворотных кулаков также могут быть установлены со свободной посадкой, чтобы они могли поворачиваться в отверстиях фланцев главного стержня, а также вращаться во втулках шарнирного стержня. Они называются полностью плавающими шарнирными пальцами. В любом типе установки стопорная пластина с каждой стороны удерживает цапфу и предотвращает боковое смещение.

Шатуны плоского типа используются в рядных и оппозитных двигателях. Конец шатуна, прикрепленный к шатунной шейке, оснащен крышкой и подшипником, состоящим из двух частей. Крышка подшипника удерживается на конце стержня болтами или шпильками.Для обеспечения надлежащей посадки и балансировки шатуны всегда следует заменять в одном и том же цилиндре и в одном и том же относительном положении.

Шток вилки и ножа в сборе используется в основном в двигателях V-образного типа. Вилкообразный стержень разделен на конце шатунной шейки, чтобы между зубцами можно было разместить стержень лопасти. На коленчатом конце шатуна используется одиночный двухкомпонентный подшипник. Этот тип шатуна мало используется в современных двигателях.

СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ

(PDF) Исследование деформации шатуна при взаимодействии поршня с жидкостью в цилиндре ДВС

С.А. Дмитриев и соавт. │ Журнал машиностроения и наук │ Vol. 14, Issue 2 (2020)

6568 journal.ump.edu.my/jmes ◄

Подводя итог, можно сказать, что количественные данные по деформации шатуна в момент гидроблокировки, с одной стороны, совпадают с

полученными экспериментальными данными в исследованиях причин отказов в реальных двигателях [8], а с другой стороны, позволяют применить количественные характеристики гидрозамков, которых до настоящего времени не существовало.Это имеет практическое значение при возникновении проблем, связанных с определением причин отказа двигателя. Кроме того, результаты расчета деформации шатуна

позволяют связать момент гидрозамка и количество вызвавшей его жидкости с последствиями повреждения,

в том числе с характеристиками усталостного разрушения деформированного шатуна под воздействием аномальных изгибающих нагрузок

(если поврежденный двигатель остается работоспособным и продолжает работать).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем исследовании дан подробный анализ особенностей повреждения шатуна, вызванного гидрозамком, а также

разработана методика расчета деформации штока шатуна при попадании жидкости в цилиндр ДВС (гидрозамок) и

представлена первая количественные данные зависимости деформации штока от коэффициента заполнения жидкостью камеры сгорания

. Расчеты показали, что практически наблюдаемая деформация шатуна

с короблением стержня происходит при заполнении камеры сгорания жидкостью не менее чем на 80 %.При дальнейшем увеличении количества жидкости

в пределах до 110% объема камеры сгорания деформация шатуна

увеличивается, но в норме не влияет на работу ДВС.

Однако при относительном заполнении камеры жидкостью более 110-120% деформация шатуна достигает

таких значений, что после гидроблокировки двигатель может выйти из строя из-за подклинивания поршня коленчатого вала снизу

мертвая точка.

Имеется возможность дальнейшего изучения характера деформации, связанной с гидрозамком, в таких деталях, как поршень,

поршневой палец и цилиндр с использованием программного обеспечения для моделирования напряженно-деформированного состояния на основе метода конечных элементов, что представляется

является наиболее эффективным способом исследования причин отказов различных типов двигателей внутреннего сгорания.

ССЫЛКИ

[1] Э. Гройтер и С. Зима, Анализ отказа двигателя. Неисправности двигателя внутреннего сгорания и их причины.Уоррендейл, США:

SAE International, 2012.

[2] Повреждение поршня – выявление и устранение. Сервисные советы и информация, Артикул № 50003 973-02, Нойенштадт, Германия: MS

Motorservice International GmbH, 2016.

[3] Хрулёв А.Е. Методы изучения и определения причин повреждений внутреннего сгорания в тяжелом режиме двигателей»,

Тезисы межд. науч. и тех. конф. «Двигатель-2017», Московский государственный технический университет (МГТУ) Н.Э. Бауман, 2017. С.

22–23.

[4] П. С. Кумар и К. Кумар, «Анализ потери устойчивости и оптимизация формы шатуна с использованием МКЭ», REST J. on Emerg.

тенденции в модели. и Мануф., том. 2, нет. 2, 2016, стр. 44-50.

[5] П. С. Шеной и А. Фатеми, «Динамический анализ нагрузок и напряжений в шатунах», Труды Института инженеров-механиков

, J. Mech. англ. наук, вып. 220, нет. C, 2006, стр. 615-624, doi: 10.1243/09544062JMES105.

[6] М. Умар и С. Н. Праджапати, «Конструкция, потеря устойчивости и анализ усталостного разрушения шатуна: обзор», Int. Дж. Адв. англ.

Рез. наук, вып. 4 нет. 7, 2017, стр. 39-44, doi: 10.22161/ijaers.4.7.7.

[7] К. Л. Нагараджу и Р. Чандан, «Анализ потери устойчивости шатуна», Int. Рез. Дж. Инж. Тех., вып. 03, нет. 08, 2016, стр.

1358-1361.

[8] Хрулёв А., Лосавио С., Дроздовский В. Экспертиза технического состояния и причин неисправностей автомобильной техники. Москва,

Россия: Изд-во АБС, 2019.

[9] Хрулёв А., Самохин С. Гидрозамок замедленного действия // Автомобиль и Сервис. 08, 2011, стр. 36-39.

[10] Л. В. Грехов и др., Машиностроение. Двигатели внутреннего сгорания, Том. IV – 14. Москва, Россия: Машиностроение,

2013.

[11] Хейвуд Дж. Б. Основы двигателя внутреннего сгорания. Серия «Машиностроение». Нью-Йорк, США: McGraw–

Hill Inc., 1988.

12. Дьяченко В. Г. Теория двигателей внутреннего сгорания.Харьков, Украина: ХНАДУ, 2009.

[13] Левтеров А. М., Левтерова Л. И. Анализ математических моделей механизма сажеобразования при сжигании

углеводородных топлив // Известия Национального технического университета «ХПИ». Серия: Математическое моделирование в технике

технологии, вып. 5 нет. 979, 2013, стр. 130-141.

[14] Б. Дулеба, «Моделирование автомобильного двигателя в средствах моделирования Lotus», «Передача информации», т. 1, с. 30, 2014, с.48-52.

[15] М. Моатамеди и Х. Хаваджа, Анализ методом конечных элементов. Нью-Йорк, США: CRC Press, 2018.

[16] Феодосьев В.И. Стойкие материалы. М., Россия: МГТУ им. Н. Баумана, 2018.

. 17. Гир Дж. М. Механика материалов. 6-е изд. Белмонт, США: Brooks/Cole-Thomson Learning, 2004.

[18] М. В. Фаворин, Моменты инерции тел. М., Россия: Машиностроение, 1977.

19. Сорокин В.Г., Гервасьев М.А. Стали и сплавы.Москва, Россия: Интермет Инжиниринг; 2001.

Microsoft Word — окончательная версия mmse (1)

%PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 7 0 объект /Заголовок /Предмет /Автор /Режиссер /CreationDate (D:20220106053935-00’00’) /ModDate (D:20150909161635+03’00’) >> эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 6 0 объект > ручей PScript5. dll Версия 5.2.22015-09-09T16:16:35+03:002015-09-09T16:16:35+03:00application/pdf

Microsoft Word — окончательный mmse (1)
больной

Соединительный стержень

В поршневых двигателях шатун или шатун соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом. Вместе с кривошипом они образуют простой механизм, преобразующий прямолинейное движение во вращательное.

Соединительные стержни также могут преобразовывать вращательное движение в прямолинейное. Исторически, до разработки двигателей, они впервые использовались таким образом.

Поскольку шатун является жестким, он может передавать как толчок, так и тягу, поэтому шатун может вращать кривошип на обе половины оборота, т. е. толкать поршень и тянуть поршень. Более ранние механизмы, такие как цепи, могли только тянуть. В некоторых двухтактных двигателях шатун требуется только для толкания.

Сегодня шатуны наиболее известны благодаря их использованию в поршневых двигателях внутреннего сгорания, таких как автомобильные двигатели. Они имеют конструкцию, совершенно отличную от более ранних форм шатунов, использовавшихся в паровых двигателях и паровозах.

История

Самые ранние свидетельства наличия шатуна появляются на римской лесопилке Иераполиса в конце 3 века нашей эры. Он также появляется на двух восточно-римских лесопильных заводах VI века, раскопанных в Эфесе, соответственно, в Герасе. Кривошипно-шатунный механизм этих римских водяных мельниц преобразовывал вращательное движение водяного колеса в линейное движение пильных полотен.^[1]

Где-то между 1174 и 1206 годами арабский изобретатель и инженер Аль-Джазари описал машину, которая включала шатун с коленчатым валом для перекачивания воды как часть водоподъемной машины, ^[2] ^[3], но устройство было излишне сложным, что указывало на то, что он все еще не полностью понимал концепцию преобразования энергии. ^[4]

В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства существования сложного кривошипа и шатуна, хотя и непонятые с точки зрения механики, можно найти в альбомах Такколы. ^[5] Хорошее понимание задействованного движения демонстрирует художник Пизанелло (ум. 1455), который изобразил поршневой насос, приводимый в движение водяным колесом и приводимый в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. ^[5]

К 16 веку в технических трактатах и произведениях искусства эпохи Возрождения в Европе появляется множество свидетельств кривошипов и шатунов; Только в книге Агостино Рамелли «Разнообразные и искусственные машины» из 1588 года изображено восемнадцать примеров, число которых увеличивается в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера до 45 различных машин.^[6]

Паровые двигатели

Первые паровые двигатели, атмосферный двигатель Ньюкомена, были одностороннего действия: его поршень работал только в одном направлении, поэтому в них использовалась цепь, а не шатун. Их выход качался вперед и назад, а не вращался непрерывно.

Паровые машины после этого обычно двойного действия: их внутреннее давление действует на каждую сторону поршня по очереди.Для этого требуется уплотнение вокруг штока поршня, поэтому шарнир между поршнем и шатуном расположен снаружи цилиндра, в большом блоке подшипников скольжения, называемом крейцкопфом.

В паровозе шатунные шейки обычно устанавливаются непосредственно на одну или несколько пар ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые главными шатунами ( в американской практике ), проходят между шатунными шейками и крейцкопфами, где они соединяются с поршневыми шатунами.Крейцкопфы или направляющие ствола также используются на больших дизельных двигателях, изготовленных для морского обслуживания. Аналогичные тяги между ведущими колесами называются соединительными тягами ( в британской практике ).

Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное сечение, но на малых локомотивах иногда используются шатуны морского типа круглого сечения. Стивен Левин, который строил как локомотивные, так и морские двигатели, часто использовал круглые стержни.Автомобили Gresley A4 Pacific, такие как Mallard , имели шатун из легированной стали с перемычкой толщиной всего 3/8 дюйма.

На пароходах Western Rivers шатуны правильно называются шатунами , а иногда их неправильно называют шатунами.

Двигатели внутреннего сгорания

В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны чаще всего изготавливаются из стали для серийных двигателей, но могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов Т6-2024 и Т651-7075 (для легкости и способности поглощать сильные удары за счет долговечности) или титана (для сочетания легкости с прочностью, при более высокой стоимости) для высокопроизводительных двигателей, или из чугуна для таких приложений, как мотороллеры. Они не закреплены жестко на обоих концах, так что угол между шатуном и поршнем может изменяться при движении шатуна вверх и вниз и при вращении вокруг коленчатого вала. Шатуны, особенно в гоночных двигателях, могут называться стержнями-заготовками, если они изготавливаются из цельной металлической заготовки, а не отливаются.

Малая головка прикрепляется к поршневому пальцу, поршневому пальцу или поршневому пальцу, который в настоящее время чаще всего запрессовывается в шатун, но может поворачиваться в поршне, конструкция «плавающего поршневого пальца».Шатун соединяется с шейкой подшипника на шатуне, в большинстве двигателей, работающих на сменных вкладышах подшипников, доступ к которым осуществляется через болты шатуна , которые удерживают «крышку» подшипника на шатуне. Как правило, в подшипнике и большом конце шатуна просверлено небольшое отверстие, так что смазочное моторное масло под давлением разбрызгивается на упорную сторону стенки цилиндра для смазки хода поршней и поршневых колец. Большинство небольших двухтактных двигателей и некоторые одноцилиндровые четырехтактные двигатели избегают необходимости в системе смазки с насосом за счет использования вместо этого подшипника качения, однако для этого требуется разжать коленчатый вал, а затем снова собрать его, чтобы заменить соединительную муфту. стержень.

Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, который фактически растягивается и сжимается при каждом обороте, и нагрузка увеличивается пропорционально квадрату увеличения скорости двигателя. Выход из строя шатуна, обычно называемый «бросанием шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, когда сломанный шатун часто проходит через боковую сторону картера и, таким образом, делает двигатель неремонтопригодным; это может быть результатом усталости возле физического дефекта в шатуне, отсутствия смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или отказа болтов шатуна из-за дефекта, неправильной затяжки. Повторное использование стержневых болтов является обычной практикой, если болты соответствуют спецификациям производителя. Несмотря на их частое появление на автомобильных соревнованиях, транслируемых по телевидению, такие отказы довольно редки на серийных автомобилях при обычной повседневной езде. Это связано с тем, что производство автозапчастей имеет гораздо больший запас прочности, а зачастую и более систематический контроль качества.

При создании высокопроизводительного двигателя большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжения такими методами, как шлифовка краев шатуна до гладкого радиуса, дробеструйная обработка для создания сжимающих поверхностных напряжений (для предотвращения образования трещин), балансировка все узлы шатун/поршень имеют одинаковый вес и покрыты флюсом Magnafluxing для выявления невидимых в противном случае небольших трещин, которые могут привести к разрушению штока под нагрузкой.Кроме того, большое внимание уделяется затяжке болтов шатуна с точным значением, указанным; часто эти болты необходимо заменять, а не использовать повторно. Шатун шатуна изготавливается как единое целое и разрезается или надламывается надвое для обеспечения точной посадки вокруг вкладыша подшипника шатуна. Следовательно, «крышки» шатунов не взаимозаменяемы между шатунами, и при ремонте двигателя необходимо следить за тем, чтобы крышки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на его крышке подшипника обычно выбит соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.

Современные двигатели, такие как 4,6-литровый двигатель Ford и 2,0-литровый двигатель Chrysler, имеют шатуны, изготовленные с использованием порошковой металлургии, что позволяет более точно контролировать размер и вес с меньшими затратами механической обработки и меньшей избыточной массой, которую необходимо обработать для балансировки. Затем крышка отделяется от стержня в процессе разрушения, что приводит к неровной поверхности сопряжения из-за зерен порошкообразного металла. Это гарантирует, что при повторной сборке крышка будет идеально расположена по отношению к стержню, по сравнению с незначительными смещениями, которые могут возникнуть, если обе сопрягаемые поверхности плоские.

Основным источником износа двигателя является боковая сила, действующая на поршень через шатун со стороны коленчатого вала, которая обычно изнашивает цилиндр до овального поперечного сечения, а не круглого, что делает невозможным правильное прилегание поршневых колец к цилиндру. стены. Геометрически видно, что более длинные шатуны уменьшают величину этой боковой силы и, следовательно, увеличивают 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, дающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.

Составные стержни

Шарнирные шатуны
Многоцилиндровые многорядные двигатели, такие как компоновка V12, имеют мало места для множества шатунных шеек на ограниченной длине коленчатого вала. Это сложный компромисс, и его последствия часто приводили к тому, что двигатели считались неисправными (Sunbeam Arab, Rolls-Royce Vulture).
Самое простое решение, почти универсальное для двигателей дорожных автомобилей, заключается в использовании простых шатунов, в которых цилиндры обоих рядов имеют общую шейку.Это требует, чтобы шатунные подшипники были уже , что увеличивает нагрузку на подшипник и риск отказа высокопроизводительного двигателя. Это также означает, что противоположные цилиндры не точно совпадают друг с другом.
В некоторых типах двигателей используются штоки ведущий/ведомый, а не простой тип, показанный на рисунке выше. Главный шток имеет один или несколько кольцевых штифтов, к которым прикручены гораздо меньшие большие концы подчиненных штоков других цилиндров. В некоторых конструкциях V-образных двигателей используется главный/ведомый шток для каждой пары противоположных цилиндров.Недостатком этого является то, что ход вспомогательного штока немного короче, чем у главного, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе, катастрофически для Sunbeam Arab.
Радиальные двигатели обычно имеют главный шток для одного цилиндра и несколько подчиненных штоков для всех остальных цилиндров в одном ряду.
Вилочные и ножевые стержни
Обычное решение для высокопроизводительных авиационных двигателей — «раздвоенный» шатун. Один стержень разделен на две части на большом конце, а другой утончен, чтобы поместиться в эту вилку. Уайт-младший, 1962, с. 172

Источники

Ритти, Тулия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф каменной лесопилки с водяным приводом на саркофаге в Иераполисе и ее последствия», Journal of Roman Archaeology 20 : 138–163
Уайт-младший, Линн (1962), Средневековые технологии и социальные изменения , Оксфорд: в Clarendon Press

Внешние ссылки

Кинематика и динамический анализ поршнево-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания

[1] З. К. Чжан, С. Х. Ян и С. К. Коу. Численный анализ расщепления шатуна при изломе. Китайская разработка двигателей внутреннего сгорания Vol. 27 (2006), стр. 62.

[2] С.Q. Коу, С. Х. Ян и Юн Чжао. Процесс разрушения шатуна двигателя и его основные приемы. Журнал Цзилиньского университета (Engineering and A: Technology Edition) Vol. 1 (2004), стр.85.

[3] М. Фань и С. Л. Цзян. Анализ искажений шатуна дизельного двигателя SL4105. Журнал исследований механизации сельского хозяйства Vol. 7 (2006), стр. 217.

[4] Ю.Дж. Фэн и В. К. Фан. КЭ-анализ и проектирование конструкции шатуна автомобильного двигателя. Угольная технология Vol. 29 (2010), стр. 26.

[5] Дж. М. Ли и Т. Б. Ма. Конечно-элементный анализ шатуна двигателя на основе ANSYS. Угольная шахта Машины Vol. 27 (2006), стр. 988.

[6] Д.Г. Сюй, Л. Ю. Цинь и Дж. Дж. Лю. Исследование надежности шатуна 95. Журнал Чжэнчжоуского университета (технические науки) Vol. 26 (2005), стр. 77.

[7] С. Q. Lv, TX Su и JB Di. Исследование влияния масляного отверстия в головке шатуна на усталость шатуна. Сделки CSICE Vol. 20 (2002), стр. 369.

[8] Д.Х. Ту, С. Л. Цзян и М. Л. Цао. Анализ КЭ для узла шатуна 498. Сделки CSICE Vol. 22 (2004), стр. 176.

[9] ИКС.Ю. Цянь, С. Ву и Б. Го. Расчет методом конечных элементов стабильной нагрузочной способности звена. Разработка и инновации в области машиностроения и электротехники Vol. 120 (2007), стр. 59.

[10] Лю Цзин-тао.Оптимизация конструкции шатуна. Проектирование и производство машин Vol. 4 (2000), стр. 41.

[11] Сюй Ву. Современный дизайн автомобильного двигателя (China Communications Press, Пекин, 1995 г.).

Конструкция одноцилиндрового двигателя для снижения вибрации на основе уравновешивающего вала

Согласно стендовым испытаниям вибрация одноцилиндрового ДВС является серьезной, в основном на нее влияют сила инерции и крутящий момент. Для решения этой проблемы инерционная сила ДВС должна быть уравновешена.

Сила инерции ДВС включает вращательную силу инерции и возвратно-поступательную силу инерции.Поскольку вращательная инерционная сила уравновешивается блоком противовеса, установленным на кривошипе, вибрация ДВС в основном вызывается возвратно-поступательной инерционной силой, в которой решающую роль играет возвратно-поступательная инерционная сила первого порядка. Следовательно, необходимо уравновесить и уменьшить возвратно-поступательную силу инерции первого порядка, которую можно рассчитать как: Pj1=-mjrω2cos⁡α.

4.1. Балансовый метод возвратно-поступательной силы инерции для ДВС

Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания имеет компактную конструкцию, и для уменьшения его силы инерции подходят три метода балансировки: метод избыточного баланса, метод одноосного баланса и метод двухосного баланса [9].

(1) Метод избыточного баланса.

Метод избыточной балансировки показан на рис. 3, избыточная уравновешивающая масса md помещается на R , который является продолжением кривошипа, чтобы составляющая центробежной силы вдоль направления движения поршня была противоположна направлению возвратно-поступательного движения поршня. силы инерции, что позволяет уравновешивать всю или часть силы инерции, совершающей возвратно-поступательное движение поршня, в соответствии с массой противовеса, однако дополнительная сила Fy будет создаваться в направлении Y [10, 11].

Метод избыточной балансировки подходит для ДВС малого объема, но требует согласования с рамой, что не способствует экономии топлива, а также развитию двигателя внутреннего сгорания.

(2) Метод одноосного баланса.

Принцип одноосного баланса показан на рис. 4, где А — расстояние между уравновешивающим валом и коленчатым валом, mp — масса противовеса, mj — масса возвратно-поступательного движения, r1 — радиус вращения балансира. противовес.

Метод одноосной балансировки заключается в разработке балансировочного вала на основе метода чрезмерной балансировки. Во-первых, половина возвратно-поступательной силы инерции первого порядка уравновешивается добавлением противовеса в точке R, чтобы удовлетворить: mdrd=0,5mjr. В то же время добавьте уравновешивающий вал, расстояние до которого от коленчатого вала равно A. Этот уравновешивающий вал вместе с шестерней 1, соединенной с кривошипом, приводит шестерню 2 на уравновешивающем валу (с равным числом зубьев) во вращение в обратном направлении с постоянной скоростью. скорость.Установите противовес mpr1 в точке C так, чтобы удовлетворялось следующее уравнение: mpr1=0,5mjr.

Сумма составляющих силы по оси X силы инерции, создаваемой двумя противовесами, равна: mjrω2cos⁡α=Pj1, что как раз противодействует возвратно-поступательной силе инерции первого порядка. Кроме того, дополнительная сила на оси Y, создаваемая двумя противовесами, просто смещается.

(3) Метод двухосного баланса.

Принцип метода двухосного баланса показан на рис.5. С помощью натяжителя 2 шестерня 1, установленная на коленчатом валу, приводит в движение шестерню 3, находящуюся в зацеплении с шестерней 4, установленной на другом валу. Оба они вращаются с угловой скоростью коленчатого вала. На валу шестерни 3 и шестерни 4 установлен противовес. При вращении коленчатого вала составляющая вращательной силы инерции, создаваемая противовесом в направлении X, будет уравновешена возвратно-поступательной силой инерции первого порядка двигателя внутреннего сгорания, и дополнительная сила в направлении Y также уравновешивается.

Рис. 3. Метод избыточного баланса

Рис. 4. Метод одноосного баланса

Хотя двухосный уравновешивающий механизм может полностью уравновесить возвратно-поступательную силу инерции первого порядка двигателя внутреннего сгорания, он не подходит для конструкции снижения вибрации из-за своей сложной конструкции и необходимости увеличения диаметра цилиндра, что увеличит стоимость.

Подводя итог, можно сказать, что метод одноосного баланса может не только в значительной степени уменьшить возвратно-поступательную силу инерции первого порядка, но также прост в обработке в технике без большого увеличения объема и веса. Таким образом, метод одноосной балансировки используется для снижения вибрации одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания.

Рис. 5. Метод двухосного баланса

4.2. Конструкция балансирного вала

Масса возвратно-поступательного движения mj = 0,1582 кг и радиус кривошипа r = 27 мм могут быть определены по физическому объекту и трехмерной модели одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. По формуле избыточный остаток можно определить как: mдрд= 2,136 кг·мм, а балансовая величина противовеса соответствует: mпр1=0,5mjr= 2,136 кг·мм.

С учетом установки уравновешивающего вала, а также объема, массы и других факторов картера радиус вращения уравновешивающего вала был определен как r1= 17 мм, таким образом, масса уравновешивающего вала равна 0. 1257 кг. Уравновешивающий вал выполнен так, как показано на рис. 6.

4.4. Анализ снижения вибрации балансирного вала

Модель анализируется на скорости 6000 об/мин. Сила инерционного возбуждения до и после балансировки сравнивается, как показано на рис. 8.

Рис. 8. Сила возбуждения инерции двигателя внутреннего сгорания (6000 об/мин)

а) Направление поршня

b) Перпендикулярно направлению поршня

На рис.8 сплошная линия представляет собой силу возбуждения двигателя внутреннего сгорания без уравновешивающего вала, а пунктирная линия представляет собой силу возбуждения двигателя внутреннего сгорания с добавленным уравновешивающим валом для уменьшения вибрации. Можно видеть, что после добавления уравновешивающего вала для уменьшения вибрации силы возбуждения инерции вдоль направления поршня и перпендикулярно направлению поршня значительно уменьшаются. Среди них среднеквадратичное значение силы инерции вдоль направления движения поршня уменьшилось с 1829 Н до 627 Н.А среднеквадратичное значение силы инерции в направлении, перпендикулярном поршню, уменьшилось с 696 Н до 95,6 Н, что значительно снизило вибрацию одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания.

Нормальная рабочая скорость одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания составляет 4000-8000 об/мин. Для анализа влияния уравновешивающего вала на вибрацию двигателя внутреннего сгорания при различных скоростях сравнивали инерционную силу возбуждения до и после установки уравновешивающего вала, как показано на рис.9.

На рис. 9 сплошная линия — инерционная сила возбуждения исходного двигателя при различных скоростях. Пунктирная линия — инерционная сила возбуждения оптимизированного двигателя с уравновешенным валом.

Очевидно, что инерционная сила возбуждения двигателя внутреннего сгорания увеличивается с увеличением скорости при нормальной рабочей скорости, а демпфирующие характеристики уравновешивающего вала становятся более очевидными с увеличением скорости вращения. Таким образом, метод проектирования снижения вибрации на основе уравновешивающего вала для одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания эффективен, значительно улучшая вибрацию двигателя.Кроме того, этот метод легко реализовать в технике, что может служить эталоном для других конструкций снижения вибрации двигателей внутреннего сгорания.

Рис. 9. Сравнение инерционных сил возбуждения до и после установки балансирного вала двигателя внутреннего сгорания

а) Сила возбуждения перпендикулярна направлению поршня

б) Результирующая сила кузова ДВС

Шатуны — Технологии — Выбор шатунов

Одно из самых важных решений, которое вы примете при сборке следующего двигателя, — какие шатуны использовать.Независимо от того, идет ли речь о слегка прогретом стоковом восстановлении или тотальном штурмовике, каждый раз, когда вы увеличиваете производительность, первое, что проверяется, — это прочность шатунов. Игнорируя проблемы с весом, большинство обновлений шатунов не увеличивают выходную мощность. То, что они делают, гораздо важнее: они позволяют головкам с отверстиями, более горячему распредвалу, дополнительному карбюратору и другим тактикам прыжков выполнять свою миссию. Давайте взглянем на боевую зону, спрятанную в вашем картере.

При возвратно-поступательном движении поршня между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ) шток, к которому он прикреплен, испытывает силовые и инерционные нагрузки.Силовые нагрузки возникают в результате расширения горючих газов во время сгорания, которые давят на головку поршня и заставляют кривошип вращаться. Таким образом, силовые нагрузки всегда носят сжимающий характер. Эта сжимающая сила равна площади канала ствола, умноженной на давление в патроннике. Цилиндр с площадью отверстия 10 квадратных дюймов (диаметр отверстия 3,569) с давлением 800 фунтов на квадратный дюйм подвергается сжимающей нагрузке в 8000 фунтов. Это 4 тонны, которые шатун должен передавать от поршня к шатуну, и делать это сотни раз в секунду на гоночных скоростях.

Инерционные нагрузки бывают как сжимающими (раздавливающими), так и растягивающими (растягивающими). Чтобы лучше понять их, давайте снимем головки с двигателя и на мгновение забудем о процессе сгорания. Когда шток тянет поршень вниз по каналу от ВМТ, масса поршня плюс любое трение, вызванное сопротивлением кольца и юбки, создают растягивающую нагрузку на шток. Как только поршень достигает НМТ, динамика меняется. Внезапно шток толкает массу поршня, а также силу трения обратно в отверстие цилиндра, в результате чего на шток действует сжимающая нагрузка.Затем поршень останавливается и меняет направление, направляясь обратно в отверстие, поэтому инерция поршня снова пытается раздвинуть шток, когда он меняет направление. Величина нагрузки пропорциональна оборотам двигателя в квадрате. Таким образом, если частота вращения коленчатого вала увеличивается в три раза, инерционная нагрузка увеличивается в девять раз. При 7000 об/мин типичный серийный V-8 со стандартными по весу (читай тяжелыми) возвратно-поступательными частями может генерировать инерционные нагрузки, превышающие 2 тонны, попеременно пытаясь сломать и растянуть бедные шатуны.

Хорошо, теперь переустановите головки, снова включите топливный насос и систему зажигания и восстановите работу клапана. Принципы инерционного нагружения те же, но теперь условия становятся еще более жесткими, когда пробки срабатывают. Еще большая растягивающая нагрузка на шток возникает из-за работы, необходимой для всасывания воздуха и топлива через впускной тракт в камеру сгорания во время такта впуска. Как только поршень достигает НМТ, оба клапана закрываются, и шток должен толкать поршень обратно в ВМТ на такте сжатия.Но ближе к концу пути к ВМТ срабатывает свеча зажигания, и сжатая топливная смесь начинает расширяться с противодействующей силой, прежде чем поршень достигнет ВМТ. Это вызывает внезапный всплеск энергии сжатия, которому необходимо сопротивляться до тех пор, пока ориентация шатунной шейки не сделает механически возможным изменение направления поршня и штока и их отталкивание обратно в НМТ во время рабочего такта. Помните, что величина нагрузки пропорциональна оборотам двигателя в квадрате. Но это не все.

Безусловно, наибольшая проверка целостности шатунов приходится на конец такта выпуска, когда кулачок находится в фазе перекрытия. При перекрытии оба клапана открыты, поскольку поршень выталкивает последние остатки отработавших газов сгорания через выпускное отверстие. Впускной клапан удерживается открытым, так что свежий впускной заряд доступен в тот самый момент, когда поршень начинает создавать всасывание при ходе впуска вниз. Что делает период перекрытия настолько опасным, так это тот факт, что к головке поршня не прилагается противодействующая сила (в виде сжатого газа), чтобы смягчить изменение направления.Это нагрузка, которая растягивает стержень, придает овалу большой конец и сильнее всего дергает застежки. Если вы не хотите, чтобы ваш двигатель разбрасывался, вы должны убедиться, что шатуны всегда на шаг впереди любых улучшений производительности. Но какие из них подходят именно вам? Читайте дальше для полного изложения.

Мы не будем тратить много времени на обсуждение стержней из литой стали, потому что они плохо подходят для любого серьезного использования. Хотя процесс литья очень недорогой и приводит к получению почти чистой формы, требующей минимальной механической обработки, отсутствие когезионного рисунка зерен и нарушение молекулярного связывания приводит к хрупким деталям.Поверьте нам, хрупкие шатуны — это последнее, что вам нужно в мощном двигателе.

В 60-х и 70-х годах компании American Motors, Cadillac, Buick и Pontiac использовали литые шатуны в самых разных конструкциях двигателей. Чтобы улучшить молекулярное связывание и прочность, расплавленный металл впрыскивался в полость формы под высоким давлением. Полученные отливки, возможно, были достаточно хороши для использования во всем, от GTO до джипов, но им нет места ни в чем, кроме самых фанатичных усилий по восстановлению номеров.Хуже всего то, что эти литые детали приходилось делать тяжелее, чем аналогичные кованые стержни, чтобы сохранить прочность. Если учесть, что литой стержень Arma-Steel Pontiac 455 весит 31,7 унции, а стандартный кованый стержень Chevy 454 весит 27,4 унции, вы согласитесь, что это автомобильный эквивалент переработанного картона.

Штанги из кованой стали для оригинального оборудования — это следующий шаг на пути к прочности и надежности. Кованые стержни из Детройта, произведенные в оригинальном исполнении, начинают свою жизнь как стержни из углеродистой стали, которые пропускают через штамп для прокатки.Процесс прокатки уплотняет молекулярную структуру и обеспечивает равномерный продольный поток зерен. Затем стержни нагревают до пластичного состояния, вставляют в охватывающую матрицу и прессуют до почти окончательной формы, в то время как пуансон находит и выбивает отверстие шатуна. При этом поток зерна на большом конце перенаправляется по кругу, как древесные волокна, окружающие сучок, и достигается превосходная прочность на сжатие/растяжение. Наконец, стержень проходит через триммер (который оставляет характерную толстую линию разъема на балке), большой конец отрезается и обрабатывается для создания крышки, поверхности болта точечно обрабатываются, затем происходит окончательная обработка и калибровка.

Но есть и недостатки. Когда кузнечный молот ударяет по горячему стержню, тепло передается от стержня к молоту, вызывая явление, называемое обезуглероживанием. Здесь следовые количества углерода в стали мигрируют на поверхность, что приводит к шероховатой поверхности, полной того, что металлурги называют включениями. Включение описывается как что-либо, что прерывает поверхность металла или отсутствие чистоты (примеси) в материале. Эффект поверхностного включения можно сравнить с надрезом на вешалке.Согните его достаточное количество раз, и проволока выйдет из строя, обычно прямо в зарубке. Шероховатая поверхность, вызванная декарбонизацией, влияет на поверхность на глубину от 0,005 до 0,030 дюйма и заполнена включениями, которые являются питательной средой для трещин. Старый трюк хот-роддеров, заключающийся в шлифовке и полировке балок, является приемлемым решением этой проблемы, хотя и слишком трудоемким, чтобы его когда-либо рассматривали в Детройте.

Когда дело доходит до включений, вызванных примесями, Детройт должен контролировать расходы, которые могут привести к закупкам крупногабаритной стали, которая может содержать (или не содержать) загрязняющие вещества, такие как кремний, которые не обнаруживаются во время производства. Такие примеси могут нарушить границы зерен между исходными молекулами и привести к разрушению через несколько минут или лет после первой установки стержня в двигатель. Это вопрос удачи и того, каким издевательствам подвергнется неисправный стержень.

Самым слабым звеном стандартной кованой штанги, за очень немногими исключениями, является система крепления. Стержневой болт обычно является наиболее маргинальным компонентом. Простой переход от стандартных болтов к качественным заменителям послепродажного обслуживания может повысить срок службы на 50 процентов.Просто не забудьте изменить размер шатуна, чтобы восстановить концентричность каждый раз, когда болты удаляются. Стандартные кованые стальные стержни — это экономичный выбор, который должен выдерживать одну лошадиную силу на кубический дюйм с качественными крепежными элементами и в два раза превышать номинальную мощность, если балки отполированы.

Внимание к деталям и лучший исходный материал — основные преимущества кованых стальных стержней вторичного рынка. Хотя процесс ковки во многом такой же, стержни вторичного рынка обычно изготавливаются из высокоуглеродистой стали SAE, такой как 4340, 4140 и 4330, которая намного превосходит низкоуглеродистую сталь серии 51, используемую в большинстве кованых стержней оригинального оборудования.Система сертификации SAE определяет чистоту металла посредством микроскопического исследования, в ходе которого вычисляется содержание фосфора и серы, размер отдельных зерен и другие ключевые показатели. Используя сертифицированный SAE материал, производители (и пользователи) кованых стержней вторичного рынка могут быть уверены, что скрытые примеси не прячутся глубоко внутри молекул, снижая прочность.

Большинство кованых стержней вторичного рынка нуждаются в особом уходе во время критических операций механической обработки. Одно это может буквально сделать или сломать шатун.Предположение, что заботливые руки обеспечили более строгие допуски и точность готового продукта, является верным. Обычно не тяжелее стандартных шатунов, кованые шатуны вторичного рынка уже оснащены крепежными элементами премиум-класса и должны быть включены в любой узел уличного и полосового двигателя, который будет работать со скоростью более 6500 об / мин со штатным ходом или 5500 об / мин с увеличенным ходом. Цены продолжают падать, и сейчас доступно больше приложений, чем когда-либо. Нет никаких оправданий, чтобы не подняться.

Стальные стержни из настоящих заготовок довольно редко встречаются на современном рынке.Производство начинается, когда грубые формы вырезаются пламенем из листа кованой высокоуглеродистой стали высшего качества (обычно SAE 4340), а затем подвергаются чистовой механической обработке в соответствии с требуемыми окончательными спецификациями. Подобно вырезанию выкройки из листа ткани, производители получают выгоду от настоящих стержней из заготовок, поскольку они избавляют от необходимости делать дорогие штампы для ковки. Эти штампы могут стоить от 35 000 до 45 000 долларов за пару, и может потребоваться несколько штук, чтобы обеспечить широкий диапазон форм и размеров, необходимых для всех различных применений в галактике хот-родов. Напротив, размеры и физические характеристики настоящего стержня из заготовки ограничены только размером листа, из которого он будет вырезаться.

Несмотря на то, что процесс прокатки, при котором создается пластина из исходного материала, обеспечивает равномерный продольный поток зерен с превосходными свойствами молекулярного связывания для выдающейся прочности, у него есть один незначительный недостаток. В настоящих стержнях из заготовок отсутствует круговой поток зерен, присущий большому концу стержней из кованой стали. Вместо этого продольный поток зерна продолжается без помех через плечевую и колпачковую секции.Это действительно снижает прочность, но отраслевые эксперты говорят, что это незначительная проблема и в худшем случае она приводит к 15-процентному снижению предельной кольцевой прочности отверстия подшипника.

Положительным моментом является то, что настоящие стержни из заготовок по своей природе не имеют повреждений поверхности, вызванных процессом ковки. Полностью обработанный стержень-заготовка имеет первичный высококачественный материал однородного состава на всем пути от сердечника до внешней поверхности. Это делает его более устойчивым к образованию трещин, деталь, которая более чем компенсирует упрямый поток зерна на шатуне.

Полностью обработанная кованая сталь

Полностью обработанные кованые стальные стержни, которые обычно ошибочно принимают за стержни из заготовок, полностью соответствуют своему названию. Проще говоря, это кованые стержни премиум-класса, которые обрабатываются высокотехнологичным душем и бритьем. Процесс механической обработки устраняет нежелательные дефекты поверхности и позволяет улучшить форму для повышения прочности и/или уменьшения массы.

До появления в течение последних 15 лет легкодоступного станочного оборудования с ЧПУ удаление материала приходилось выполнять на ручных станках с большими затратами.В сочетании со стоимостью необходимых ковочных штампов основное исключительное преимущество кованых стержней (выделенный поток зерна шатуна) не считалось стоящим дополнительных затрат, поэтому большинство производителей высокого класса придерживались настоящих стержней из заготовок. Но со снижением производственных затрат, которое стало возможным благодаря автоматизированным рабочим станциям с ЧПУ, экономика изменилась, и стало возможным сочетать преимущества поковки с первозданно обработанной поверхностью, похожей на заготовку, в одном и том же стержне. Это действительно лучшее из обоих миров, и по этой причине полностью обработанные стержни из кованой стали являются лучшим выбором для прочности, когда снижение веса возвратно-поступательного узла не является основной целью.Это отличный выбор для любого высокопроизводительного применения, за исключением Top Fuel.

Алюминиевые стержни изготавливаются методом ковки или могут быть вырезаны из листа алюминиевой пластины в виде заготовок. Алюминиевые стержни, как правило, на 25 процентов легче стальных, и по этой причине они очень популярны среди гонщиков, стремящихся снизить массу возвратно-поступательного узла. Более легкие возвратно-поступательные части требуют меньше энергии для приведения в движение, что позволяет приложить больше силы сгорания к колесам. Меньшая возвратно-поступательная масса также позволяет двигателю быстрее набирать обороты коленчатого вала для более быстрого роста оборотов после каждого переключения на повышенную передачу, чтобы удерживать двигатель на пике кривой мощности. Это хорошая новость.

Недостатком является то, что алюминий имеет гораздо более короткий усталостный срок службы, чем сталь, возможно, в десять раз меньше в условиях гонок. Это означает, что вам придется измерять растяжение и заменять подозрительные стержни через регулярные промежутки времени, чтобы не допустить возможного катастрофического отказа. Как долго они будут идти? Это зависит от того, насколько сильно они загружены и злоупотребляют ли ими.Мы все слышали истории о хот-роддерах, проехавших 100 000 миль по улицам с помощью комплекта алюминиевых стержней. Может быть. Но факт остается фактом: алюминий имеет тенденцию затвердевать при использовании. Возвращаясь к аналогии с вешалкой, если вы продолжите ее крутить, она сломается. Это закалка, и алюминиевая вешалка не может выдерживать такое же напряжение почти так же долго, как гипотетическая стальная вешалка.

Еще одна проблема заключается в том, что алюминиевые стержни должны быть физически больше, потому что предел прочности на растяжение примерно вдвое меньше, чем у хорошего стального стержня.Дополнительный объем часто вызывает проблемы с зазором внутри картера, особенно когда они раскачиваются из-за поворотной рукоятки. Некоторые пользователи алюминиевых стержней злоупотребляют ими, даже не подозревая об этом. Холодный двигатель необходимо тщательно прогреть, потому что скорость расширения алюминия в два раза выше, чем у стали. Разница в расширении между стальной шатунной шейкой и алюминиевой большой головкой может ограничивать зазор масляной пленки до тех пор, пока температура всех деталей не стабилизируется. Откройте дроссельную заслонку на холодном двигателе, и вы, возможно, увидите подшипники с вращающимся стержнем или что-то похуже.

Алюминиевые стержни могут выдерживать большую мощность. Вы захотите уточнить детали у производителя, но можно с уверенностью сказать, что 2 лошадиные силы на кубический дюйм — это только начало. Что ж, ошибитесь в сторону осторожности и скажите, что алюминиевые стержни лучше всего подходят для двигателей, предназначенных только для гонок, где регулярный осмотр может предотвратить потенциальные проблемы.

Огромная пачка наличных прожгла дыру в кошельке? Тогда вы захотите узнать, что титановые стержни обладают самым высоким соотношением прочности и массы из всех.Хорошо спроектированный титановый стержень примерно на 20 процентов легче аналогичного стального стержня. Титан — самый распространенный элемент в земной коре, но он должен быть сплавлен с другими металлами, прежде чем он приобретет свойства, необходимые для изготовления шатунов. Самый распространенный сплав называется Титан 6-4, потому что он содержит 6 процентов алюминия и 4 процента ванадия для улучшения обрабатываемости.

Подобно стальным и алюминиевым стержням, титановые стержни можно выковать или вырезать из заготовки. При наличии выбора титановые стержни наиболее долговечны при изготовлении методом ковки.Это связано с тем, что размер зерна даже самого лучшего титана аэрокосмического класса меньше, чем у стали. По шкале зернистости в стиле Рихтера, где оценка 6 в два раза плотнее, чем оценка 5, титан имеет оценку от 5 до 6, в то время как высокоуглеродистая сталь обладает гораздо большей связностью, оценивая ее до 9. Чтобы компенсировать возможный отрицательный влияние на прочность, полностью обработанный кованый титановый стержень является лучшим типом благодаря улучшенной структуре зерна вокруг шатуна по сравнению с вырезанным настоящим титановым стержнем из заготовки.

Хотя необработанный титан стоит в пять раз дороже необработанной углеродистой стали, средняя розничная стоимость комплекта титановых стержней лишь примерно в два раза превышает стоимость стали. Повышенная потребительская стоимость отражает тот факт, что титан становится липким при механической обработке и требует специальных инструментов и более медленных скоростей подачи. Титан расширяется примерно с той же скоростью, что и сталь, и устойчив к деформационному упрочнению, поэтому вы можете без проблем ездить на нем в своем уличном автомобиле, пока ваша жена никогда не увидит счет по кредитной карте. Так где же действительно сияют титановые стержни? В любых тотальных гонках, где приблизительное 15-процентное снижение предельной прочности на растяжение является приемлемым компромиссом для приблизительного 20-процентного снижения веса шатуна.Что касается предельной мощности, знайте, что они используются во всем, от двигателей NASCAR со скоростью вращения 9000 об/мин до нескольких двигателей Top Fuel мощностью 6000 л.с. (хотя большинство команд используют алюминий). При правильном общении между вами и производителем они справятся со всем, что вы можете им предложить. Только не поцарапайте их! Титан очень чувствителен к зазубринам.

Шатун двс: Шатун ДВС: строение, прочность, материал, назначение

Ремонт шатунов двигателя

Ремонт шатунов двигателя на примере ДВС ЯМЗ согласно технологии

Ремонт шатунов двигателя: дефектовка шатуна

Ремонт шатунов двигателя: втулка верхней головки шатуна

Ремонт шатунов двигателя: нижняя головка шатуна

История возникновения / изобретения шатунов

Шатуны в паровых двигателях

Шатуны в двигателях внутреннего сгорания

61500030009 Шатун ДВС в сборе SHAANXI

Отзывы о товаре 61500030009 Шатун ДВС в сборе SHAANXI

Написать отзыв о товаре

Похожие товары

Шатуны двигателе — Энциклопедия по машиностроению XXL

Ремонт и восстановление шатунов двигателя автомобиля

В двигателях внутреннего сгорания применяется великое разнообразие шатунов

Для большинства шатунов различными производителями выпускаются втулки ВГШ

Ремонт шатуна не предусмотрен?

Особенности ремонта шатуна

Полную информацию по ремонту шатунов вы можете получить по телефонам: +7 (495) 777-68- 39

Дефектовка шатунов

Шатуны поршневого двигателя

(PDF) Исследование деформации шатуна при взаимодействии поршня с жидкостью в цилиндре ДВС

Microsoft Word — окончательная версия mmse (1)

Соединительный стержень

История

Паровые двигатели

Двигатели внутреннего сгорания

Составные стержни

Источники

Внешние ссылки

Кинематика и динамический анализ поршнево-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания

Конструкция одноцилиндрового двигателя для снижения вибрации на основе уравновешивающего вала

4.1. Балансовый метод возвратно-поступательной силы инерции для ДВС

4.2. Конструкция балансирного вала

4.4. Анализ снижения вибрации балансирного вала

Шатуны — Технологии — Выбор шатунов

Добавить комментарий Отменить ответ