Устройство шатуна двигателя: Шатун двигателя: устройство, предназначение

Шатун двигателя: устройство, предназначение

При работе двигателя шатун принимает на себя большую нагрузку т.к. совершает самую тяжёлую работу. Шатун передаёт мощность двигателя на колёса автомобиля, тем самым обеспечивая их необходимым крутящим моментом для движения. Делает он это благодаря возвратно-поступательному движению коленчатого вала и поршня.

Несмотря на то, что на всех двигателях шатуны выполняют одну и ту же работу — устроены они везде по разному. В первую очередь это зависит от типа двигателя: бензиновый или дизельный. Так же немаловажную роль играет компоновка двигателя: V-образная или рядная.

Для улучшения работы и снижения веса конструкторы стараются видоизменять шатуны и делать их более лёгкими, при этом сохраняя или даже увеличивая их заводскую прочность. Однако, проблема заключается в том, что, например, для дизельных двигателей шатуны всегда будут тяжелее, чем для бензиновых. Это обусловлено принципом работы самого ДВС.

Теперь давайте разберёмся из каких же составляющих состоит шатун двигателя внутреннего сгорания. В нём есть 3 основные детали: верхняя головка, стержень, нижняя головка. Верхняя головка имеет меньший диаметр и соединяется со стержнем поршневым пальцем. Соединение головки большего диаметра (кривошипной) происходит с помощью шейки коленчатого вала. Так у шатуна есть крышка, которая расположена в нижней головке и болты, закрепляющие её.

Подшипники скольжения очень тонкие и через отверстие в коленвале, которые сделаны на шатунных шейках, на них подаётся масло, под давлением создаётся масляная плёнка, в результате чего происходит скольжение между частицами масла.

Следующая важная деталь, о которой следует рассказать — это поршень. Он принимает на себя давление газов и дальше передаёт это усилие через шатун на коленчатый вал. В целом поршень — очень сложная техническая деталь, выполненная из алюминиевого сплава. Поршень должен быть очень прочным и лёгким, при этом при высоких температурах он не должен расширяться.

Диаметр поршня имеет немного меньший диаметр, чем цилиндр. Сделано это для того чтобы между стенками могло проходить масло и при этом не было трения металла об металл.

Поршневые кольца устанавливаются в специальные канавки в поршне и служат для уплотнения поршня с цилиндром. Сами кольца могут быть компрессионными и маслосъёмными. Компрессионных колец обычно два и они не дают газам прорываться, а маслосъёмное кольцо снимает масло со стенок цилиндров. Диаметр колец немного больше диаметра цилиндра, для лучшего уплотнения.

Определение поломки шатуна и пути решения проблемы

Ремонт шатунов двигателя — работа не сложная. Хотя при поломке последствия могут быть очень плачевными, поэтому важно уметь определять поломку этой детали и пути быстрого ремонта.

Первый признак поломки — стук в двигателе. Но многие могут спутать его со звукам распредвала, клапана или других элементов двигателя. Перепутать стук шатунов двигателя с другими звуками очень сложно. Он очень сильно похож на частый и громкий стук молотка.

Для того чтобы проверить в каком цилиндре поломка нужно попробовать снять провода с крышки трамблёра, но делать это нужно последовательно. Сняв один из проводов звук в двигателе уменьшится — это значит, что поломка скрыта именно в этом цилиндре.

На инжекторных двигателях сделать это немного сложнее. На модификации с фишками, нужно снять фишку с катушки зажигания, тем самым отключив нужный цилиндр.

После того как вы определили в каком цилиндре поломка — разберите двигатель и проверьте все шатуны. Если окажется что помимо сломанного шатуна в двигателе есть ещё и гнутые, то проблема может возникнуть в том, что с одной стороны поршень будет испытывать большее трение, а с другой пропускать масло, что впоследствии приведёт к образованию нагара.

Определить гнутый шатун очень просто. Для этого вам понадобится плоская поверхность и наждачная бумага. Натяните бумагу на поверхность и потрите об неё каждый шатун поршневой головкой. Если шатун ровный, то поверхность верхней головки будет равномерно блестящая. Если же шатун кривой, то поверхность будет блестеть не равномерно. В случае если шатун кривой — его так же следует заменить.

Менять шатун нужно в нескольких случаях:

• Деформирован стержень
• Появились зазоры в верхней или нижней части головки

Какие же могут быть причины обрыва шатуна в двигателе? Очень просто!

1. Поддерживайте достаточный уровень масла
2. Меняйте фильтр, не допускайте его загрязнения
3. Меняйте масло каждые 7-12 тыс км

Перед началом восстановления шатунов двигателявнимательно осмотрите все шатуны и проверьте какие из них можно отремонтировать, а какие следует заменить.

Чтобы хорошо и правильно отремонтировать шатун, желательно использовать специализированное оборудование, если у вас такого оборудования нет, то лучше доверить дело профессионалам.

Во-первых, для того чтобы привести нижний шатун в идеальное заводское состояние — вам нужно обточить крышку головки. Слой, который вы снимите, должен быть минимальным. После проведения операции установить головку в прежнее положение и затяните болты.

Во-вторых, помните, что нельзя растачивать головку больше установленного диаметра. Для того чтобы не превысить допустимое значение — расточку следует выполнять на специализированном станке.

В-третьих, после расточки шатуна может увеличиться зазор под поршневым пальцем в головке. Для решения этой проблемы нужно заменить бронзовую втулку, после чего она примет требуемый диаметр.

Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

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

Конструкция шатуна

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

Шатун поршня состоит из следующих элементов.

Поршневая головка

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

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

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

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

Кривошипная головка

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

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

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

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

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

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

MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:

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

• Повышает КПД двигателя

• Снижает трение и износ

• Защищает детали от задиров в режиме масляного голодания

• Снижает расход топлива

• Отверждается при комнатной температуре

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

Силовой стержень

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

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

Из чего изготавливают шатуны?

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

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

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

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

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

Почему шатуны выходят из строя?

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

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

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

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

Ремонт шатунов

Шатуны нуждаются в ремонте, если наблюдаются:

• Деформация стержня

• Износ зазора в верхней головке цилиндра

• Износ поверхности и зазора в нижней части головки

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

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

После проведения всех необходимых измерений приступают к ремонту.

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

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

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

Шатунные вкладыши и юбки поршней рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.

Устройство шатуна — как он устроен?

Известно ли вам, что шатун представляет собой одну из наиболее древних деталей, которые находили применение еще в деревянных механизмах? Невероятно, но первые известнейшие шатуны приводились в эксплуатацию будучи в составе римской лесопилки третьего века, а именно в ее приводе. Как они работали? Уже в то время шатун использовался для того, чтобы превратить вращение колеса, которое двигалось с помощью водного потока, в возвратно-поступательное движение производимое пилой.

Сочетание коленчатого вала и шатуна впервые наблюдалось в построении водяного насоса двенадцатого тысячелетия, которую, в свое время изобрел величайший арабский инженер Аль-Джазари. Во времена эпохи Возрождения в Италии, общественность узнала о так называемой конструкции водяного насоса, использующей шатун, из полотна художника Пизонелло. Построение «шатун — коленчатый вал» полностью приняло современный вид уже в шестнадцатом столетии. Как свидетельствует трактат «Theatrum Machinarum Novum» 1588 года, автором которого является Георг Андреас Боклер,с того времени такая конструкция стала общепринятой, ведь на его страницах описывается не менее 45 машин, которые были построены с использованием этой незаурядной детали.

Мы уже писали о построении шатуна ранее, в данной статье мы предлагаем вам разобраться в том, по какому принципу работает шатун, а также какими особенностями использования и ремонта обладает эта специфическая деталь. Что ж, приступим.

1. Принцип работы шатуна

Если говорить о шатуне бензинового движка, то принцип работы данной детали можно условно поделить на четыре такта:

1. Впуск. При движении поршня к низу, открывается клапан впуска и при этом из карбюратора в цилиндр поступает топливная смесь. Во время достижения поршнем нижней позиции, происходит закрытие клапана впуска. Дабы реакция прошла успешно понадобится совсем небольшая доля топливной смеси, а именно бензина.

2. Сжатие. На этот раз поршень проделывает движение вверх и в этот момент топливная смесь начинает сжиматься. В то время, когда поршню не хватает всего несколько миллиметров до достижения верхней пиковой точки, топливо, сжатое поршнем, воспламеняется с помощью свечи.

3. Рабочий ход или же расширение. После того, как горючее воспламеняется, оно сгорает и происходит быстрое расширение горячих газов, которые способны толкать поршень вниз. В это время оба клапана находятся в закрытом состоянии.

4. Выпуск. Следуя инерции коленвал продолжает вращаться, а в это время поршень поднимается наверх. В это же самое время происходит отворение выпускного клапана. В выхлопную трубу выходят отработавшие газы. В момент достижения поршнем верхней мертвой точки происходит затворение выпускного клапана.

Именно таким образом и происходит своеобразная реакция воздуха и топливной смеси. На данный момент двигатель находится в полной готовности к следующему циклу. Нужно обратить внимание на то, что движение, осуществляемое при сгорании топлива, является поворотным, в тот момент, как поршень движется по прямой линии. В движке, линейное движение поршня способно трансформироваться во вращательное движение коленчатым валом. Благодаря такому ходу, колеса автомобиля и приводятся в движение. Теперь давайте рассмотрим особенности эксплуатации, а также ремонта шатунов.

2. Особенности в правилах использования и ремонта шатуна

Как ни странно, шатуны, не образовывающие ни на одном из концов пары трения, подвергаются дефектам и поломкам очень даже часто. По всему, проблема поломки шатунов кроется не в трении, которое практически отсутствует (если не учитывать трение боковой головки и щеки коленвала), а именно в больших нагрузках и высоких температурных показателях. Причем, если говорить о разнонаправленной нагрузке, она может достигнуть нескольких тонн, или даже несколько десятков тонн.

Так уж устроен шатун, он поочередно то сжимается, то проходит растяжение на протяжении одного оборота коленвала, то есть одного полного цикла. Как правило, если вы услышали стук шатунных вкладышей, вы можете произвести подмену только одних вкладышей, хотя если перегреть движок или проворачивание вкладышей, возможно, что шатун деформируется и понесет некоторое искривление. Дабы провести оценку параллельности осей отверстия головок между собой или понять искривлен ли шатун или нет, специалисты советуют проводить измерения с помощью специальных приспособлений.

Каждый автолюбитель должен помнить, что после проворачивания вкладышей диаметр отверстия нижней головки, как правило, увеличивается, поэтому он должен восстановиться до начального размера, предусмотренного заводом. Что для этого нужно сделать? Во-первых, нужно провести опускание крышки шатуна на незначительную величину, которую, как правило, вымеривают в микронах — около 0,05-0,1 мм.

Важно учитывать тот факт, что если отверстие понесло сильные повреждения, то крышку, как правило, надо шлифовать, а если не сильные, то ее нужно фрезеровать. Как правило, после того как отверстие занизят, оно может потерять форму и его просто необходимо будет растачивать. Вместе с возвращением формы расточка, восстановится до заводского размера и отверстие. Для проделывания данной операции используют непосредственно специфический расточный станок предназначенный для детали. Если такого в арсенале нет, тогда квалифицированный токарь может проделать ту же операцию при использовании специально предназначенной оснастки на универсальном токарно-фрезеровочном станке.

Стенки отверстия после расточки доводятся до идеального положения хонингованием. Такую же процедуру проделывают и со стенками цилиндров при капремонте блока.

Как правило, все современные двигатели принадлежат к категории высокофорсированных, судя по тому, что современные автомобилестроители берут курс на увеличение отдачи без увеличения рабочего объема. Данная «тенденция» предполагает применение различных агрегатов (например, турбонагнетателей), которые могут позволить повышение степени сжатия при резервации объема.

Вся проблема в том, что на все детали, в том числе и на шатуны, при форсировке «падает» сильная нагрузка. Учитывая этот факт, можно сказать, что при малейшей неисправности в работе системы смазки, может быть нарушена работа шатунов. Более того, при значительном перегреве и больших нагрузках непосредственно в структуре металла, вошедшего в основу шатуна, могут произойти пагубные изменения, да такие, которые либо вообще не подлежат ремонту, либо исправление которых «влетит вам в копеечку». В таком случае единственным правильным решением станет замена поврежденных шатунов новыми деталями.

Также, при перегреве нижней головки шатуна подвергаются перегреву и шатунные болты. Таким образом прочность последних падает и дабы предотвратить неприятную ситуацию из обрывом болта, нужно произвести немедленную замену болтов на новые. Важно напомнить, что некоторые двигатели просто не потребуют при ремонте обработку плоскости разъема. Для них будет достаточно расточить в ремонтный размер отверстие под соответствующие ремонтные вкладыши.

С другой стороны, такие марки двигателей как Opel, Ford, BMW имеют в своем арсенале так называемый «колотый» стык крышки с шатуном, производимый в результате хрупкого излома. Такая система препятствует ремонту нижней головки традиционными, обычными методами.

В свою очередь, на некоторых моделях моторов Volvo, Mazda, Alfa Romeo стык крышки с шатуном изготовлен со шлицами. Такие шатуны поддаются ремонту, но занижение «шлицевой» поверхности перед ремонтом является очень трудоемкой работой. Если же натяга в верхней головке шатуна недостаточно для фиксации пальца, наиболее подходящим и , можно сказать, единственным способом ремонтных работ является эксплуатация пальца с увеличенным диаметром. В такой же способ можно произвести восстановление зазора в отверстии не меняя втулки.

После того, как произведен ремонт, благодаря снятию металла нижняя головка шатуна сбрасывает вес, и становится намного легче. Нелишней работой будет хорошая проверка, а возможно, и подгонка шатунов по массе в тот момент , если припуск при обработке был значительным и отличался для одного комплекта шатунов. Если брать во внимание отечественные движки, то для таких моторов подгонка массы становится обязательной опцией. Конечно же надо учитывать нестабильное качество изготовления. Как правило, такая работа требует внимательности и аккуратности, впрочем, как и все ремонтные работы по отношению к шатунам.

Одной из самых впечатляющих поломок двигателя является образование дыры, пробитой в блоке цилиндров вылетевшим наружу шатуном. В итоге, важно также помнить, что во избежание деформации шатуна категорически запрещается зажимать шатун за стержень. Как уже упоминалось, отверстие нижней головки можно измерить нутрометром с точностью до 0,01 мм. Как показывает практика, эллипсность или, как принято называть в народе, овальность отверстия не должна заходить за отметку в 0,02 мм.

Важно также помнить, что есть такие шатуны, у которых в результате заклинивания и проворачивания вкладыша имеются круговые риски на поверхности отверстия нижней головки. При этом диаметр отверстия находится по-прежнему в допуске. Ремонт таких шатунов производится в обязательном порядке, исходя из того факта, что на поврежденной поверхности ухудшается тепловой контакт с вкладышем и его охлаждение, а также происходит уменьшение натяга вкладышей в отверстии.

Как правило, это грозит быстрым выходом подшипника из строя. Если, после тщательного осмотра, вы обнаружили, что отверстие нижней головки шатуна явно износилось, то вам следует, для начала, определить уровень износа, при этом сравнив размер изношенного отверстия с неизношенным или справочными данными. Во время проведения измерений вам нужно помнить, что, как правило, величина износа наиболее заметна у краев отверстия. Именно величина износа является исходными данными при ремонте шатуна.

3. Способы ремонта шатунов

Как уже упоминалось, довольно частым дефектом шатуна является износ отверстия верхней головки шатуна, в которое и вставляется так называемый «плавающий палец». Для того, чтобы определить для себя, ровным или разбитым является отверстие, нужно использовать исключительно нутрометр, исходя из того, что величины износа достаточно незначительны и визуальный осмотр не даст никаких результатов. Для того чтобы провести оценку деформации, а именно причины несоосности, шатун предположительно кладут на проверочную плиту, которая является исключительно ровной поверхностью.

В том случае, если шатун имеет разную ширину головок, измерение становится более проблематичным, особенно если головки не имеют общей плоскости. Решить такую трудную задачу здесь можно только воспользовавшись плитками, которые подкладываются под одну из головок, либо воспользовавшись специальными приборами. Такие приборы, которые способны определить деформацию шатунов, могут вымерять непараллельное положение осей отверстий нижней и верхней головок.

Точность измерения таких приборов не хуже 0,005+0,010 мм на 100 мм длины. Наиболее значительная деформация (непараллельность осей) шатунов, как правило, не должна превышать половины рабочего зазора в цилиндре на диаметре цилиндра. Что это значит? Так, при зазоре в цилиндре порядка 0,04+0,05 мм максимальная деформация должна быть порядка меньше 0,020+0,025 мм на длине (плече), которая равняется диаметру цилиндра.

Если вы провели измерения, и оказалось что ваш шатун имеет деформацию в двух плоскостях, не спешите паниковать. Вы можете исправить эту проблему в три этапа приведенные ниже. Итак, если шатун деформировался в двух плоскостях, плюс произошло скручивание стержня, вам нужно выполнить ряд таких операций:

1. Произведение подготовительной правки в плоскости, которая рассположена параллельно до отверстий. Опоры на плоскость проводятся через подкладки у нижней и верхней головок, а усилие от домкрата призводится между подкладками.

2. Далее производим вращение шатуна. Для шатуна, который входит в состав преимущественного числа бензиновых двигателей эту незаурядную операцию можно с легкостью проделать в тисках воспользовавшись рычагом, имеющим показатели длины в 0,5+1,0 м

3. Завершающая правка в плоскости, которая находится параллельно отверстиям. Это, наверное, и будет самой нелегкой и скрупулёзной операцией. Поэтому, если вы готовы потратить на нее достаточное количество времени, можете приступать. Прежде чем приступить к основной работе, проверьте шатун: перед данной операцией он зачастую имеет смещение нижней и верхней головок. Как правило. после правки смещения просматривается явное искривление нижней или верхней головки в плоскости, параллельной отверстиям. Устранить такое искривление можно воспользовавшись изгибом стержня у соответствующей головки.

Как правило, полное завершение правки проводится с помощью метода последовательных приближений с диагностикой шатуна на плите с использованием щупов или воспользовавшись измерительным приспособлением. Во время выполнения операции важно помнить, что вначале деформация в нужную вам сторону немного больше чем вам потребуется, а затем произойдет незначительная деформация в противоположную форму.

Если пренебрегать этим правилом, то в процессе эксплуатации двигателя шатуну грозит деформация на 0,1+0,3 мм за счет остаточных напряжений. Благодаря простейшему приспособлению с помощью которого происходит измерение деформации шатунов, также можно исправить небольшие деформации шатуна. Однако важно помнить, что вероятность точной правки с контролем по боковым плоскостям довольно невелика, она составляет где-то около ±0,05+0,06 мм на длине 100 мм.

Также нужно принять во внимание тот факт, какая из боковых плоскостей непосредственно является базовой для отверстий. Как правило, обе плоскости не должны обязательно быть базовыми. Благодаря контролю деформации всех существующих шатунов двигателя можно установить это. После произведения правки, специалисты советуют обработать шатун термическим способом, дабы снизить остаточные напряжение. Проделать процедуру термообработки можно в печи или духовом шкафу.

Выдерживать шатун следует при температурных показателях в 180+200°С (охлаждение с печью) должна быть 3+4 часа. Проделывание правки данным способом характеризируется точностью, которая, как правило, не превышает 0,02 мм на диаметре отверстия нижней головки шатуна (40+60 мм). Вся «фишка» в том, что даже если предположить себе такую ситуацию, в которой правка шатуна произвелась очень точно, вы не сможете это измерить не воспользовавшись специальным измерительным оборудованием. Поэтому, исходя из такой позиции, точность правки шатуна напрямую зависит от имеющегося специального измерительного устройства.

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 двигателя внутреннего сгорания

Шатун — деталь, которая передает усилие от поршня к коленчатому валу двигателя. Также через шатун поршень получает обратное инерционное движение. Шатун служит для передачи возвратно-поступательного движения поршня к коленчатому валу двигателя.

Движение шатуна отличается сложностью. Шатун имеет две головки, одна из которых соединена с поршнем, а другая прикрепляется к коленчатому валу. Верхняя головка движется аналогично поршню, то есть совершает возвратно-поступательное движение. Нижняя головка шатуна совершает круговое движение вместе с шейкой коленчатого вала.

Шатун позволяет эффективно реализовать преобразование возвратно-поступательного движения в движение вращательное.  Для выполнения этой функции шатун получает шарнирное соединение как с самим поршнем, так и с коленчатым валом ДВС. Наиболее часто шатуны выполнены из стали. Методом их изготовления становится штамповка или ковка. Для высокофорсированных ДВС спортивных авто и другой специализированной техники шатуны могут отливать из титанового сплава.

Шатун конструктивно имеет верхнюю (поршневую) головку,  силовой стержень и нижнюю (кривошипную) головку. Верхняя головка шатуна цельная, служит местом установки поршневого пальца. Конструкция верхней головки напрямую зависит от того, каким способом будет закреплен поршневой палец.

Поршневой палец может быть как фиксированным, так и плавающим. Фиксированный палец означает, что верхняя головка шатуна получает цилиндрическое отверстие, которое изготавливается с особой точностью для обеспечения строго определенного натяга в месте соединения с поршневым пальцем.

Плавающий палец подразумевает возможное наличие запрессованных в отверстие втулок, а также может вращаться в верхней головке шатуна и в бобышках поршня. Силовой стержень шатуна отличается тем, что имеет характерное сечение, называемое двутавровым. Указанный силовой стержень расширяется к нижней части.

Нижняя головка шатуна имеет разборную конструкцию. Сама головка также делится на две части. Верхняя часть выполнена единым целым с шатуном, а нижняя называется крышкой нижней головки шатуна. Такая особенность конструкции нижней головки шатуна позволяет реализовать  эффективное соединение шатуна с шейкой коленвала. Крышка шатуна присоединяется к шатуну специальными направляющими болтами и гайками.

Шатунные болты находятся под большой нагрузкой в процессе работы ДВС, а также определяют правильное положение самой крышки шатуна. Указанные болты наиболее часто запрессованы в шатун, а гайки затянуты динамометрическим ключом.

Для достижения высочайшей точности в месте соединения двух составных частей нижней головки шатуна используется метод контролируемого раскалывания. Данная современная технология позволяет добиться идеальной поверхности для последующей максимальной плотности и точности прилегания крышки шатуна и нижней головки в месте излома.

Читайте также

блок, цилиндр, поршень, поршневые кольца и шатун

Для будущего автомобильного механика, диагноста устройство двигателя автомобиля является одной из ключевых тем. Именно двигатель обеспечивает транспортное средство энергией, которая нужна для его движения. 

Чаще всего механизм запуска устройства двигателя автомобиля возможен за счёт применения бензина или дизеля (дизельного топлива). Сгораемое внутри мотора топливо продуцирует тепло, что приводит к увеличению температуры газов внутри цилиндра двигателя и росту давления газов. Подвижные части двигателя под их влиянием вступают в работу, и тепловая энергия преображается в механическую.

Базовые части двигателя

Чтобы хорошо понимать устройство двигателя автомобиля, важно разбираться, что из себя представляет блок, цилиндр, поршень, поршневые кольца и шатун.

Блок 

Металлическую основу мотора, остов называют блоком. Это корпусная деталь. Именно к блоку крепятся механизмы и отдельные части мотора и его систем.

Иногда можно встретиться с термином «блок», иногда – с терминами «блок двигателя», «блок цилиндров». Всё это одно и тоже.
Блок двигателя берёт на себя серьёзные нагрузки. Поэтому контроль качества при его изготовлении должен быть предельно высок. Огромное внимание уделяется как материалу, так и уровню точности изготовления детали. Для производства используются высокоточные станки.

Раньше блоки изготавливали из перлитного чугуна с легирующими добавками. Популярность чугуна при изготовлении блоков легко объяснима тем, что материал износостоек, стабилен по своим свойствам, малочувствителен к перегреву, адаптивен к ремонту. Сейчас некоторые производители также выпускают блоки из алюминиевого, магниевого сплава. В этом случае есть выигрыш, связанный с весом мотора. Это очень актуально для блоков моторов спорткаров.

Цилиндр 

Рядом с понятием «блок» стоит понятие «цилиндр». Под цилиндром подразумевается цилиндрическое отверстие, высверленное в блоке.  То есть это рабочая камера объёмного вытеснения.

Уплотнение верхней стороны цилиндра обеспечивает головка. Именно в ней находятся: 

• Клапаны. Обеспечивают (в процессе открытия-закрытия) поступление в цилиндр воздуха, топливовоздушной смеси. Также среди функций клапанов обеспечивают очистку камеры сгорания цилиндра от отработавших (выхлопных) газов. Закрытие клапанов и удержание их в таком состоянии обеспечивают клапанные пружины.
• Распредвалы (элементы привода клапанов). От них зависит то, как открываются клапаны, сколько времени они находятся в открытом состоянии
• Механизмы привода клапанов. Функция идентична. И, как видно, из названия – это привод клапанов. Но сами механизмы могут быть разными. Всё зависит от мотора: например, бензиновый, дизельный.

Цилиндр играет роль направляющего для поршня.

Поршень, поршневые кольца и шатун

Цилиндрическая деталь или совокупность деталей, которая преобразует энергию горения топливо в механическую энергию, называется поршнем.

В проточках на боковой поверхности поршня вставлены поршневые кольца. Благодаря им между поршнем и стенкой цилиндра создаётся уплотнение. Задача поршневых колец заключается в создании барьера для перетекания из камеры сгорания в картер коленчатого вала газов.

Среди задач поршня:

• Оказание силового воздействия на шатун.
• Отвод тепла от камеры сгорания.
• Герметизация камеры сгорания.

Подвижное соединение между поршнем и коленчатым валом обеспечивает шатун. Именно шатун передаёт силу движущегося поршня к вращающемуся коленчатому валу.

Коленчатый вал 

Коленчатый вал – это важная составляющая кривошипно-шатунного механизма. Кривошип коленчатого вала создает возвратно-поступательное движение поршня через шатун (подвижный элемент), то есть возвратно-поступательное движение поршня превращается в крутящий момент. Физически коленвал расположен в нижней части двигателя. Снизу коленвал прикрыт картером – самой внушительной неподвижной и полой частью двигателя, закреплённой на блоке сбоку. Визуально картер напоминает поддон.

Конструкция коленчатого вала состоит из несколько шеек (коренных и шатунных). Они соединены щеками, соединенных между собой щеками. Место перехода от шейки к щеке всегда является самым нагруженным у коленвала.

На коленчатый вал приходятся переменные нагрузки от сил давления газов.
Для того, чтобы не возникало осевых перемещений коленчатого вала, используется упорный подшипник скольжения. Он устанавливается на одной из шеек (средней или крайней).

Несколько важных терминов, касающихся устройства двигателя автомобиля

Камера сгорания –замкнутое пространство, где осуществляется воспламенение и горение топливовоздушной смеси. Сверху камера сгорания ограничена нижней поверхностью головки цилиндра, сбоку – стенками цилиндра, снизу –днищем поршня.
Толкатели клапанов, подъёмники –промежуточное звено, необходимое для передачи движения от распределительного вала к остальным частям механизма привода клапанов.
Коромысла (рокеры). Детали двигателя, функции которых заключаются в передаче движения от распределительного вала к клапанам.

Маховик. Деталь, ответственная за обеспечение равномерного вращения коленчатого вала. На цилиндрической устанавливается зубчатый венец. Он помогает провести пуск электростартера.

На схеме представлено расположение основных частей двигателя при рассмотрении его со стороны его задней части. На фланце коленчатого вала видны отверстия под болты, с помощью которых к фланцу крепится маховик с зубчатым венцом, или платина привода гидравлического трансформатора автоматической трансмиссии. Источник: Ford.

Автомобильные двигатели

Большинство двигателей автомобилей многоцилиндровые. Это значит при работе используется два или несколько цилиндров и два или несколько поршней.  

Автопром выпускает машины с 2-; 3-; 4-; 5-; 6; 8-; 10- и 12-цилиндровыми двигателями. 
Чем больше цилиндров у мотора, тем больше возможностей для увеличения мощности двигателя. Если нужен двигатель, предназначенный для езды по бездорожью либо машина, развивающая сверхвысокие скорости, актуально именно устройство двигателя автомобиля, ориентированное на большое количество цилиндров. Устройство двигателя с большим количеством цилиндров обеспечивает отличную равномерность вращения коленчатого вала, ведь угол поворота коленчатого вала при 10, 12 цилиндрах – очень небольшой.

Но у 2-х цилиндровых двигателей есть другое преимущество: самые лучшие показатели топливной эффективности.

Циклы двигателя

Устройство двигателя автомобиля всегда рассматривается в купе с его рабочим циклом.
Физически цикл – это периодически повторяющиеся процессы в каждом его цилиндре. Достаточно подробно разница между работой четырёхтактного и двухтактного двигателя отражена в нашей статье о двигателе внутреннего сгорания.

Сегодня мы остановимся на работе четырёхтактных моторов. Именно по четырёхтактному циклу работает большинство современных автодвигателей. Хотя сам принцип двигателя был изобретён Николаусом Отто в 19-м веке.

Поршень четырёхтактного двигателя совершает нисходящее и восходящее движение. Эта работа укладывается в один оборот коленчатого вала. При втором обороте коленчатого вала вновь повторяют эти движения.

1. Такт впуска (всасывания). Поступление в цилиндр двигателя свежего заряда: воздуха- от дизельного мотора бензинового двигателя с прямым вспрыском или топливовоздушной смеси, от газово-топливного двигателя, мотора с распределенным или центральным впрыском топлива, или газо-топливные двигатели). В результате разрежения, созданного поршнем, перепад давления между давлением в цилиндре и давление окружающего воздуха, заряд втягивается непосредственно в цилиндр.

2. Такт сжатия. Шатун толкает поршень. Поршень сжимает газообразный свежий заряд в цилиндре. Устройство дизельного двигателя настроено на то, чтобы температура сжатых газов должна достигла температуры воспламенения топлива. Если же речь идёт об устройстве газо-топливного, бензинового двигателя температура в конце такта сжатия достигать температуры воспламенения топлива не должна. Воспламенение производится от электроискрового разряда свечи зажигания.

3. Такт рабочего хода. Температура газов в цилиндре снижается, энергия горящих газов преобразуется в механическую энергию.

4. Такт выпуска отработавших газов. Поршень движется снизувверх. Отработавшие газы выходят из цилиндра через выпускной клапан.

Устройство двигателя автомобиля устроено так, что четыре такта повторяются циклично. Посредством маховика механическая энергия превращается во вращательное движение коленвала.

Модульное обучение автоосновам доступно при изучении электронных программ по профессиям. Удобный дистанционный формат обучения.

Шатун двигателя внутреннего сгорания | ЖЕЛЕЗНЫЙ-КОНЬ.РФ

Шатун не только воспринимает от поршня силу давления газов при рабочем ходе и передаёт её коленчатому валу, но и перемещает поршень при вспомогательных процессах. Шатун совершает сложное плоскопараллельное движение: движется вдоль цилиндра возвратно-поступательно, а также качается относительно оси поршневого пальца. Воспринятая поршнем сила давления газов сжимает шатун в процессе рабочего хода и в конце такта сжатия, в то время как инерционные нагрузки стремятся оторвать поршень от коленчатого вала и растягивают его. Помимо этого, знакопеременное качательное движение формирует силу инерции, которая изгибает шатун в плоскости его качания.

Конструктивное исполнение шатуна и применяемые для его изготовления материалы должны обеспечивать максимальную жёсткость при минимальных массогабаритных характеристиках. К основным элементам шатуна относятся: поршневая (верхняя) головка (2) [рис. 1], стержень (5) шатуна, кривошипная (нижняя) головка (6).

Рис. 1. Шатун с поршнем. Дизельный двигатель Д-240.

1) – Отверстие в верхней головке шатуна;

2) – Верхняя головка шатуна;

3) – Поршневой палец;

4) – Втулка;

5) – Стержень шатуна;

6) – Нижняя головка шатуна;

7) – Вкладыши;

8) – Крышка нижней головки шатуна;

9) – Гайка;

10) – Стопорная шайба;

11) – Болт.

Конструкция верхней головки шатуна определяется не только габаритами поршневого пальца, который соединяет шатун с поршнем, но и способом крепления данного пальца в поршне. Широкое распространение в автомобильных и тракторных двигателях нашли неразъёмные верхние головки с плавающими поршневыми пальцами. В поршневые головки запрессовываются (с некоторым натягом) бронзовые либо биметаллические втулки. Отличные результаты даёт использование биметаллических втулок из стальной трубы либо полосы с плакированным слоем (толщина 0,3-0,5 мм) бронзы БрОФ 6,5-0,15.

Верхняя головка шатуна имеет длину меньше на 2-4 мм, чем расстояние между торцами бобышек поршня, за счёт чего исключается возможность трения головки шатуна о бобышки поршня. Расположенное в верхней головке шатуна, а также в его втулке отверстие (1) предназначено для подвода к поверхности поршневого пальца масла. Данные отверстия для смазывания поршневых пальцев предусмотрены в шатунах двигателей ЗМЗ-53, ЗИЛ-130 и прочих.

Сечение стержней шатунов автомобильных и тракторных двигателей – двутавровое. С целью обеспечения равнопрочности шатуна (4) по длине прочность сечения увеличивается от верхней головки к нижней [рис. 2]. Как правило, стержень шатуна симметричен относительно продольной оси кривошипной (нижней) головки (двигатели Д-240, А-01, ЗИЛ-130, А-41, Д-144). В отдельных случаях он смещён по отношению к кривошипной головке, за счёт чего обеспечивается уменьшение расстояния между осями цилиндров, а также длины двигателя (при двухпролётных валах). Асимметричные стержни шатунов применяются в двигателях СМД-60, ЗМЗ-53, ЯМЗ.

Рис. 2. Кривошипно-шатунный механизм дизельного двигателя СМД.

1) – Шкив коленчатого вала;

2) – Шестерня привода масляного насоса;

3) – Коленчатый вал;

4) – Шатун;

5) – Втулка верхней головки шатуна;

6) – Поршень;

7) – Стопорное кольцо;

8) – Поршневой палец;

9) – Расширитель;

10) – Поршневое маслосъёмное кольцо;

11) – Поршневые компрессионные кольца;

12) – Вкладыши коренных подшипников;

13) – Упорные полукольца;

14) – Маховик коленчатого вала;

15) – Гайка;

16) – Фланец крепления маховика;

17) – Маслоотражатель;

18) – Шестерня привода газораспределения;

19) – Масляная полость шатунной шейки;

20) – Шатунный болт;

21) – Крышка нижней головки шатуна;

22) – Вкладыш шатунного подшипника;

23) – Противовес;

24) – Маслоотражатель.

В стержнях шатунов дизельных двигателей (А-41, Д-144, А-01М, СМД-60, ЯМЗ) выполнен канал (5) [рис. 3, а)] для подвода смазки от нижней головки шатуна непосредственно к поршневому пальцу. Поступающее по сверлению в стержне шатуна масло (применительно к двигателям Д-160 и Д-144) также используется для охлаждения днища поршня.

Рис. 3. Поршень двигателя внутреннего сгорания.

а) – Поршень дизельного двигателя А-41;

1) – Днище поршня;

2) – Камера сгорания;

3) – Уплотняющая часть поршня;

4) – Юбка (направляющая часть) поршня;

5) – Канал в стержне шатуна;

6) – Шатун;

7) – Втулка верхней головки шатуна;

8) – Бобышка поршня;

9) – Канавка для маслосъёмного кольца;

10) – Поршневой палец;

11) – Стопорное кольцо;

12) – Канавки для компрессионных колец;

13) – Кольцевая канавка;

14) – Отверстие для стока масла;

б) – Головки поршней;

1) – Д-21А1, Д-144;

2) – А-41, СМД-60, А-01, двигателей семейства КамАЗ и ЯМЗ;

3) – Д-160, Д-240;

в) – Поршень бензинового двигателя ЗМЗ-53.

Кривошипная (нижняя) головка шатуна является его наиболее сложным конструктивным элементом. Помимо высокой жёсткости для надёжной работы шатунных вкладышей она также должна иметь минимальные массогабаритные характеристики (для снижения инерционных сил), плавные переходы (чтобы избежать концентрации напряжений) и обеспечивать возможность монтажа/демонтажа шатуна через цилиндр двигателя. Широкое распространение получили шатуны, имеющие кривошипную головку с прямым плоским разъёмом под прямым углом (90 градусов) к главной оси шатуна [рис. 4, а)]. Данные шатуны устанавливаются в двигатели ЗМЗ-54, КамАЗ, ЗИЛ-130, Д-240 и прочие.

Рис. 4. Конструктивные схемы нижних головок шатунов.

а) – Головка шатуна с прямым плоским разъёмом;

б) – Головка шатуна с косым разъёмом;

в) – Головка шатуна с фиксацией крышки треугольными шлицами;

г) – Головка шатуна с фиксацией крышки призонными штифтами;

д) – Схема для определения распрямления вкладыша;

е) – Схема для определения выступания вкладыша;

D_n – Диаметр постели;

2u_o – Суммарное распрямление;

Т – Сжимающая сила;

Δh – Выступание;

R – Нагрузка на торец вкладыша;

ж) – Шатунный вкладыш:

1) – Плоскость разъёма;

2) – Внутренняя поверхность вкладыша;

3) – Наружная цилиндрическая поверхность вкладыша;

4) – Торец вкладыша;

5) – Фиксирующий ус;

6) – Основа вкладыша;

7) – Промежуточный технологический слой;

8) – Скос;

9) – Антифрикционное покрытие;

10) – Смазочное отверстие;

S – Толщина вкладыша;

f – Глубина скоса;

k – Высота скоса;

α – Угол расположения смазочного отверстия.

В нижней головке шатунов бензиновых двигателей ЗМЗ-53 и ЗИЛ-130 имеется небольшое отверстие, которое отвечает за периодическое фонтанирование масла, подводимого к шатунному подшипнику. Данное масло смазывает не только зеркало цилиндра, но и кулачки распределительного вала, а также толкатели.

В некоторых двигателях, имеющих увеличенные размеры шатунной шейки, кривошипные головки выполняются с косым разъёмом с целью удобства демонтажа. Плоскость разъёма располагается под углом 55 градусов к главной оси шатуна. В данном случае стыковые поверхности [рис. 4, б) и в)] изготавливают не только плоскими (дизельный двигатель СМД-60), но и шлицевыми (дизельные двигатели А-01, ЯМЗ, А-41).

Шатуны современных двигателей выполняются из углеродистых либо легированных сталей посредством горячей штамповки с дальнейшей механической обработкой рабочих поверхностей. Чтобы достичь высоких прочностных характеристик шатуны подвергаются термообработке (нормализация, закалка, отпуск). Также широкое применение в обработке поверхностей шатунов нашла дробеструйная обработка, цель которой – повышение усталостной прочности.

Кривошипная головка шатуна изготавливается разъёмной для возможности соединения её с коленчатым валом. Съёмная часть данной головки называется крышкой и выполняется из того же материала, что и сам шатун. Верхняя часть кривошипной головки и крышка обрабатываются совместно, вследствие чего перестановка крышки с одного шатуна на другой запрещена. Поверхности обеих половин кривошипной головки шатуна имеют одинаковые номера либо метки спаренности, используя которые производят соединение крышки с шатуном и шатуна с поршнем соответствующего цилиндра.

17*

Похожие материалы:

Сборка и установка поршня и шатуна — ЭнергоТехСтрой, Челябинск

Разбор и сборка пускового двигателя П-23У

Сборка поршня и шатуна

Для запрессовки втулки 9 (см. рис. 130) нагрейте шатун 15 до температуры 353…363 К (80…90°С). Запрессуйте втулку заподлицо с торцами головки шатуна. Втулку для запрессовки можно охладить до 223 К (—50 °С).

Нагрейте поршень до температуры 343…363 К (70…90°С). Смажьте моторным маслом поршневой палец и втулку шатуна. Соберите поршень с шатуном., протолкнув легкими ударами медного молотка поршневой палец. Палец должен входить от усилия не более 30 Н (3 кгс).

Запрессуйте с обеих сторон поршня заглушку 12 поршневого пальца. При выступании заглушек над поверхностью поршня опилите их.

Установите в канавки специальными щипцами последовательно маслосбрасывающее 13 и три компрессионных 14 кольца фаской к днищу поршня. Расположите стыки колец под углом 120° относительно друг друга. Установите в шатун и крышку нижней головки шатуна верхний 32 и нижний 31 вкладыши по ранее нанесенным меткам.

Установка поршня и шатуна

Удалите нагар с верхней части поверхности цилиндров. Протрите цилиндры и шатунные шейки коленчатого вала 29 льняной салфеткой.

Смажьте моторным маслом шатунные шейки вала, вкладыши шатунов и крышек, цилиндры блока, поршни и шатунные болты. Установите по ранее нанесенным меткам поршни с шатунами в цилиндры, пользуясь для направления колец приспособлением. Шатун с меткой «1» должен быть установлен в первый цилиндр, с меткой «2» — во второй. Поршни перед установкой подбирайте соответственно размерным группам цилиндров.

Заведите шатун с болтами 16 нижней головки на шатунную шейку коленчатого вала. Установите крышку по ранее нанесенным меткам. Крышку с шатуном собирайте так, чтобы пазы под усики вкладышей находились с одной стороны. Закрепите крышку к шатуну, навернув на шатунные болты гайки 30.

Момент затяжки гаек 68,6 … 88,2 Н/м (7… 9 кгс/м). Допускается увеличение момента затяжки до 107,8 Н/м (11 кгс/м) для совмещения ближайшей прорези в гайке с отверстием в шатунном болте. Зашплинтуйте гайки, отогнув один конец шплинта на торец болта, другой на грань гайки.

Шатун должен перемещаться вдоль шейки вала от усилия руки.

Закройте крышкой люк поддона блока и установите на блок головку цилиндров.

Назначение шатуна

Шатуны используются во многих ситуациях, чаще всего в двигателях автомобилей. Шатуны соединяют коленчатый вал с поршнями и необходимы для правильной работы двигателя внутреннего сгорания. Назначение соединительного стержня — обеспечить движение жидкости между поршнями и коленчатым валом.

Приложения

Шатуны широко используются в транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания.Во всех легковых и грузовых автомобилях, использующих этот тип двигателя, используются шатуны. В сельскохозяйственном оборудовании, таком как тракторы и комбайны, также используются шатуны. Даже в строительной технике, такой как бульдозеры, используются двигатели внутреннего сгорания, поэтому требуются шатуны.

Факты

Все шатуны для автомобильного использования должны быть легкими, но достаточно прочными, чтобы выдерживать и передавать тягу от поршней на коленчатый вал двигателя. Отверстия на обоих концах шатуна обработаны так, чтобы они идеально соединялись с поршнями и коленчатым валом.Шатуны доступны в различных размерах и из различных материалов, идеально подходящих для определенных ситуаций.

Поставщики

В настоящее время существует несколько производителей различных типов шатунов. Windsor — компания, специализирующаяся на производстве и продаже всех типов шатунов. Omkar Motors — еще одна компания, которая производит детали двигателей, включая шатуны. В основном они занимаются запасными частями для новых моделей автомобилей, в том числе производимых Chevrolet, Hyundai, Ford, Toyota и Mitsubishi.Соединительные стержни из стеклопластика производят шатуны, которые используются во многих гоночных двигателях по всему миру.

Материалы

Есть несколько материалов, которые обычно используются при создании шатунов. Шатуны обычно выковывают из легированной стали. Стержни, изготовленные по этому методу, способны выдерживать очень большие нагрузки без скручивания, щелчков и изгибов. Алюминий и титан — это материалы, которые также используются в производстве шатунов для высокопроизводительных транспортных средств.

Предупреждения

Поскольку двигатель внутреннего сгорания зависит от правильного функционирования его шатунов, крайне важно, чтобы шатун был изготовлен надлежащим образом из качественного материала. На всех шатунах должны быть указаны крутящие моменты. Шатун с ненадлежащими характеристиками крутящего момента может выйти из строя и вызвать серьезное повреждение двигателя внутреннего сгорания.

Типы шатунов | На главную

Кейт Аллен Обновлено 21 июля 2017 г.

Шатуны, которые чаще всего используются в автомобильных двигателях, обычно используются в двигателях внутреннего сгорания.Шатуны соединяют поршни с коленчатым валом и обеспечивают движение жидкости между ними. В сельхозтехнике, легковых и грузовых автомобилях, строительной технике и любом другом типе транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания используются шатуны определенного типа.

Кованые

Шатуны характеризуются процессом, используемым при их производстве. Процесс изготовления кованых шатунов заключается в формовании зерна выбранного материала, такого как стальной сплав, в заданной форме стержня.Производители используют различные типы стальных сплавов, включая сталь 4340 или хромоникелевый сплав. Сплав никель / хром увеличивает прочность шатуна, не делая готовый продукт хрупким.

Литые стержни

Литые стержни обычно выбирают производители оригинального оборудования, поскольку они выдерживают нагрузку стандартного двигателя и менее дороги в производстве. Литые шатуны имеют заметный шов посередине, который отличает его от кованого.Не используйте литые стержни в приложениях с высокой мощностью, более 450 и 6000 об / мин.

Металлический порошок

Другой выбор производителей оригинального оборудования — шатун из порошкового металла. Порошковая смесь металла прессуется в форму и нагревается при высоких температурах, чтобы расплавить смесь в твердую форму. Обработка металлических стержней из порошкового металла не требуется, поскольку они выходят из формы в основном в виде готового продукта. Эти стержни дешевле в производстве, чем стальные, и прочнее, чем литые.

Заготовка

Шатуны из заготовок обычно используются для гоночных автомобилей высокого класса. Стержни для заготовок изготавливаются из цельного куска стали или алюминия, они легче, прочнее и долговечнее, чем другие типы. Некоторые штанги для заготовок имеют особую конструкцию, которая снижает риск образования напряжений и облегчает проникновение в естественную структуру материала заготовки.

Шатун | Tractor & Construction Plant Wiki

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

В поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением шатун или шатун соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом.Вместе с кривошипом они образуют простой механизм, преобразующий линейное движение во вращательное движение.

Шатуны также могут преобразовывать вращательное движение в поступательное. Исторически до появления двигателей они впервые использовались для привода механизмов от водяных колес.

Поскольку шатун является жестким, он может передавать либо толчок, либо тягу, и, таким образом, стержень может вращать кривошип через обе половины оборота, то есть толкание поршня и толкание поршня.Раньше механизмы, например цепи, можно было только тянуть. В некоторых двухтактных двигателях требуется только толкать шатун.

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

История

Схема лесопилки римского Иераполиса, самого раннего известного станка, сочетающего шатун с кривошипом. ^[1]

Самые ранние свидетельства наличия соединительной тяги относятся к римской лесопилке Хиераполиса в конце 3 века нашей эры. Он также появляется в 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 указывает на то, что он все еще не полностью понимал концепцию преобразования энергии. ^[4]

В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства — хотя и неправильно поняты — составные кривошип и шатун найдены в альбомах для рисования Такколы. ^[5] Звуковое представление вовлеченного движения показывает художника Пизанелло (ум. 1455), который показал поршневой насос с приводом от него. от водяного колеса и приводится в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. ^[5]

К 16 веку свидетельства кривошипов и шатунов в технологических трактатах и ​​произведениях искусства Европы эпохи Возрождения становятся многочисленными; Одна только книга Агостино Рамелли «Разнообразные и искусственные машины » 1588 года представляет восемнадцать примеров, число, которое в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера возрастает до 45 различных машин. ^[6]

Паровые двигатели

Балочный двигатель с двумя шатунами (почти вертикальными) между горизонтальной балкой и кривошипами маховика

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

Крейцкопф стационарного парового двигателя: шток поршня слева, шатун справа

После этого паровые двигатели обычно имеют двойное действие: их внутреннее давление действует по очереди с каждой стороны поршня.Для этого требуется уплотнение вокруг штока поршня, и поэтому шарнир между поршнем и шатуном расположен снаружи цилиндра в большом блоке подшипников скольжения, называемом крейцкопфом.

Стержни паровоза, большая изогнутая штанга является шатуном.

В паровозе кривошипные штифты обычно устанавливаются непосредственно на одной или нескольких парах ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые коренными стержнями ( в практике США ), проходят между шатунными шейками и крейцкопфами, где они соединяются с поршневыми штоками.Крейцкопфы или направляющие ствола также используются в больших дизельных двигателях, изготовленных для морских перевозок. Подобные стержни между ведущими колесами называются стяжными стержнями ( в британской практике ).

Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное сечение, но на небольших локомотивах иногда используются стержни морского типа с круглым сечением. Стивен Левин, который строил как локомотивы, так и судовые двигатели, часто использовал круглые стержни.Модель A4 Pacifics от Гресли, такая как Mallard , имела шатун из легированной стали с перегородкой толщиной всего 3/8 дюйма.

На пароходах Western Rivers шатуны правильно называются « питманов» , а иногда неправильно называются «рычагами».

Двигатели внутреннего сгорания

Отказ шатуна — одна из самых частых причин катастрофического отказа двигателя.

В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны чаще всего изготавливаются из стали для серийных двигателей, но могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов T6-2024 и T651-7075 ^{[ необходима ссылка ]} (для легкости и способности для поглощения высоких ударов за счет долговечности) или титана (для сочетания легкости с прочностью, при более высокой стоимости) для двигателей с высокими рабочими характеристиками или чугуна для таких применений, как мотороллеры.Они не закреплены жестко на обоих концах, поэтому угол между шатуном и поршнем может изменяться по мере того, как шток перемещается вверх и вниз и вращается вокруг коленчатого вала. Шатуны, особенно в гоночных двигателях, могут называться стержнями «заготовки», если они выточены из цельной металлической заготовки (то есть выкованы до грубой формы), а не отливаются. Кованая сталь имеет лучшее внутреннее зерно. структура для прочности.

Малый конец прикрепляется к поршневому пальцу, поршневому пальцу или пальцу кисти, который в настоящее время чаще всего запрессовывается в шатун, но может поворачиваться в поршне, как «плавающий палец кисти».Головка шатуна соединяется с шейкой подшипника на ходу кривошипа, в большинстве двигателей, работающих на сменных вкладышах подшипника, доступ к которым осуществляется через болты шатуна , которые удерживают «крышку» подшипника на головке шатуна. Обычно в подшипнике и большом конце шатуна просверливается точечное отверстие, так что смазывающее моторное масло под давлением разбрызгивается на упорную сторону стенки цилиндра для смазывания хода поршней и поршневых колец. Большинство небольших двухтактных двигателей и некоторые одноцилиндровые четырехтактные двигатели избегают необходимости в насосной системе смазки за счет использования вместо этого подшипника качения, однако это требует, чтобы коленчатый вал был раздвинут, а затем снова вместе, чтобы заменить соединительный элемент. стержень.

Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, фактически растягиваясь и сжимаясь при каждом обороте, и нагрузка увеличивается в квадрате увеличения частоты вращения двигателя. Отказ шатуна, обычно называемый «выбросом шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, поскольку часто сломанный стержень проходит через боковую часть картера, что приводит к неисправности двигателя; это может произойти в результате усталости рядом с физическим дефектом штока, нарушения смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или из-за выхода из строя болтов штока из-за дефекта или неправильной затяжки.Повторное использование стержневых болтов является обычной практикой, если болты соответствуют спецификациям производителя. Несмотря на то, что такие сбои часто возникают на телевизионных соревнованиях по автомобильным соревнованиям, на серийных автомобилях при повседневной эксплуатации такие сбои довольно редки. Это связано с тем, что производимые автозапчасти имеют гораздо больший коэффициент безопасности и часто более систематический контроль качества.

При создании двигателя с высокими рабочими характеристиками большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжений с помощью таких методов, как шлифование краев стержня до гладкого радиуса, дробеструйное упрочнение для создания сжимающих поверхностных напряжений (для предотвращения образования трещин), балансировка всех узлов шатуна / поршня на один и тот же вес и магнафлюкс, чтобы выявить в противном случае небольшие трещины, которые могут привести к выходу штока 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, «крышки» шатуна не могут быть взаимозаменяемыми между шатунами, и при восстановлении двигателя необходимо следить за тем, чтобы крышки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на крышке подшипника обычно тиснится соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.

Последние двигатели, такие как двигатель Ford объемом 4,6 литра и двигатель Chrysler объемом 2,0 литра, имеют шатуны, изготовленные с использованием порошковой металлургии, что позволяет более точно контролировать размер и вес при меньшем количестве механической обработки и меньшем количестве 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.

Основным источником износа двигателя является боковое усилие, действующее на поршень через шатун со стороны коленчатого вала, что обычно приводит к изнашиванию цилиндра, придавая ему овальное поперечное сечение, а не круглое, что делает невозможным правильное уплотнение поршневых колец. стенки цилиндров. 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 поршня, обеспечивающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.

Соединительные стержни

Шарнирно-сочлененные шатуны

Многоцилиндровые многорядные двигатели, такие как V12, имеют мало места для многих шатунных шейек на ограниченной длине коленчатого вала. Это трудный для решения компромисс, и его последствия часто приводили к отказу двигателей (Sunbeam Arab, Rolls-Royce Vulture).

Самым простым решением, почти универсальным для двигателей дорожных автомобилей, является использование простых стержней, в которых цилиндры с обоих сторон имеют общую цапфу.Это требует, чтобы стержневые подшипники были на уже , что увеличивает нагрузку на подшипник и увеличивает риск выхода из строя высокопроизводительного двигателя. Это также означает, что противоположные цилиндры не совсем выровнены друг с другом.

В некоторых типах двигателей используются стержни ведущий / ведомый, а не простой тип, показанный на рисунке выше. Ведущий шток несет один или несколько кольцевых штифтов, к которым болтами прикреплены большие концы ведомых штанг гораздо меньшего размера на других цилиндрах. В некоторых конструкциях V-образных двигателей используется шток ведущий / ведомый для каждой пары противоположных цилиндров.Недостатком этого является то, что ход вспомогательного стержня немного короче главного, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе, что катастрофически для арабского Sunbeam.

Штанги радиальных авиационных двигателей BMW 132

Радиальные двигатели обычно имеют главный шток для одного цилиндра и несколько рабочих штоков для всех остальных цилиндров в одном ряду.

Вилка и штанги лопастей

Обычное решение для высокопроизводительных авиадвигателей — вилка шатуна.Один стержень разделен на две части на большом конце, а другой утончен, чтобы поместиться в эту вилку. Журнал по-прежнему разделяется между цилиндрами. В легендарном двигателе Rolls-Royce Merlin использовался этот стиль «вилки и лезвия».

См. Также

Банкноты

1. ↑ ^{1.0 1.1} Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161:

   Из-за открытий, сделанных в Эфесе и Герасе, изобретение кривошипа и шатунной системы пришлось изменить с 13-го на 6-й век; Теперь рельеф Иераполя переносит его еще на три столетия назад, что подтверждает, что каменные пилорамы с водяной тягой действительно использовались, когда Авзоний писал свою «Мозеллу».

2. ↑ Ахмад И Хасан. «Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине».
3. ↑
4. ↑ White, Jr. 1962, стр. 170:

   Однако то, что аль-Джазари не совсем понял значение кривошипа для соединения возвратно-поступательного движения с вращательным движением, показано его чрезвычайно сложным насосом, приводимым в действие посредством зубчатого колеса, эксцентрично установленного на его оси.

5. ↑ ^{5,0 5,1} Уайт, мл. 1962 г., стр.113
6. ↑ White, Jr. 1962, стр. 172

Источники

Внешние ссылки

Шатун | History Wiki

Файл: Поршень и шатун.jpg Поршень

(вверху) и шатун типичного автомобильного двигателя (масштаб в сантиметрах)

В поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением шатун или шатун соединяет поршень с кривошип или коленчатый вал.

История []

Свидетельства наличия шатуна появляются на лесопилке в Иераполе (Малая Азия) в конце III века.Он также появляется на двух лесопильных заводах VI века, раскопанных в Эфесе, Малая Азия, и Герасе, Иордания. ^[1]

В Китае кривошипно-шатунный механизм появился в 5-м веке, а в 6-м веке — кривошипно-шатунный механизм с поршневым штоком. ^[2]

Где-то между 1174 и 1206 годами арабский изобретатель и инженер Аль-Джазари изобрел машину, которая впервые включала шатун с коленчатым валом, чтобы перекачивать воду как часть водоподъемной машины. ^{[3] [4]}

Двигатели внутреннего сгорания []

Файл: Диаграмма четырехтактного двигателя .jpg

Компоненты типичного четырехтактного поршневого двигателя DOHC. (E) Выпускной распредвал, (I) Впускной распределительный вал, (S) Свеча зажигания, (V) Клапаны, (P) Поршень, (R) Шатун, (C) Коленчатый вал, (W) Водяная рубашка для потока охлаждающей жидкости.

Файл: Неисправный поршень и шатун.jpg

Отказ шатуна — одна из наиболее частых причин катастрофического отказа двигателя.

В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны чаще всего изготавливаются из стали для серийных двигателей, но могут быть из алюминия (для легкости и способности поглощать высокие удары за счет долговечности) или титана (для комбинации прочности и легкости за счет доступности) для двигателей с высокими рабочими характеристиками или из чугуна для таких применений, как мотороллеры. Они не закреплены жестко на обоих концах, поэтому угол между шатуном и поршнем может изменяться по мере того, как шток перемещается вверх и вниз и вращается вокруг коленчатого вала.Шатуны, особенно в гоночных двигателях, можно назвать стержнями «заготовок», если они изготовлены из цельной металлической заготовки, а не отливаются.

Малый наконечник прикрепляется к поршневому пальцу, поршневому пальцу (обычный британский термин) или наручному пальцу, который в настоящее время чаще всего запрессовывается в шатун, но может поворачиваться в поршне, конструкция «плавающего наручного пальца» . Головка шатуна соединяется с шейкой подшипника на ходу кривошипа, работая на сменных вкладышах подшипника, доступных через болты шатуна , которые удерживают «крышку» подшипника на головке шатуна; Обычно в подшипнике и большом конце шатуна просверливается точечное отверстие, так что смазывающее моторное масло под давлением брызгает на упорную сторону стенки цилиндра для смазывания хода поршней и поршневых колец.

Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, представленной поршнем, фактически растягиваясь и сжимаясь при каждом обороте, и нагрузка увеличивается до третьей степени с увеличением частоты вращения двигателя. Отказ шатуна, обычно называемый «выбросом шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, поскольку часто сломанный стержень проходит через боковую часть картера, что приводит к неисправности двигателя; это может быть результатом усталости рядом с физическим дефектом штока, нарушения смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или из-за выхода из строя болтов штока из-за дефекта, неправильной затяжки или повторного использования уже использованных (подвергнутых нагрузке) болтов, если это не так. рекомендуемые.Несмотря на то, что такие сбои часто возникают на телевизионных соревнованиях по автомобильным соревнованиям, на серийных автомобилях при повседневной эксплуатации такие сбои довольно редки. Это связано с тем, что производимые автозапчасти имеют гораздо больший коэффициент безопасности и часто более систематический контроль качества.

При создании двигателя с высокими рабочими характеристиками большое внимание уделяется шатунам, устранению концентраторов напряжений с помощью таких методов, как шлифование краев стержня до гладкого радиуса, дробеструйное упрочнение для создания сжимающих поверхностных напряжений (для предотвращения образования трещин), уравновешивание всех узлов шатуна / поршня на одинаковый вес и магнафлюкс, чтобы выявить в противном случае небольшие трещины, которые могут привести к выходу штока из строя под напряжением.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, «крышки» шатунов не являются взаимозаменяемыми между шатунами, и при восстановлении двигателя необходимо следить за тем, чтобы крышки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на крышке подшипника обычно тиснится соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.

Последние двигатели, такие как двигатель Ford объемом 4,6 литра и двигатель Chrysler объемом 2,0 литра, имеют шатуны, изготовленные с использованием порошковой металлургии, что позволяет более точно контролировать размер и вес при меньшем количестве механической обработки и меньшем количестве 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.

Основным источником износа двигателя является боковая сила, прикладываемая к поршню через шатун коленчатым валом, которая обычно изнашивает цилиндр, приобретая овальное поперечное сечение, а не круглое, что делает невозможным правильное уплотнение поршневых колец относительно вала. стенки цилиндров. 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 представляет собой фиксированное число, определяемое 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.

Составные стержни []

Многоцилиндровые многорядные двигатели, такие как V-12, имеют мало места для многих шатунных шейек на ограниченной длине коленчатого вала. Это трудный для решения компромисс, и его последствия часто приводили к отказу двигателей (Sunbeam Arab, Rolls-Royce Vulture).

Самым простым решением, почти универсальным для двигателей дорожных автомобилей, является использование простых стержней, в которых цилиндры с обоих сторон имеют общую цапфу. Это требует, чтобы стержневые подшипники были на уже , что увеличивает нагрузку на подшипник и увеличивает риск выхода из строя высокопроизводительного двигателя.Это также означает, что противоположные цилиндры не совсем выровнены друг с другом.

Файл: Renault 190HP conrods fig5.jpg

Шарнирно-сочлененные шатуны в авиадвигателе времен Первой мировой войны

В некоторых типах двигателей используются ведущие / ведомые стержни, а не простой тип, показанный на рисунке выше. Ведущий шток несет один или несколько кольцевых штифтов, к которым болтами прикреплены большие концы ведомых штанг гораздо меньшего размера на других цилиндрах. Радиальные двигатели обычно имеют главный шток для одного цилиндра и подчиненные штоки для всех других цилиндров в том же ряду.В некоторых конструкциях V-образных двигателей используется шток ведущий / ведомый для каждой пары противоположных цилиндров. Недостатком этого является то, что ход вспомогательного стержня немного короче главного, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе, что катастрофически для арабского Sunbeam.

Обычным решением для высокопроизводительных авиадвигателей является «раздвоенный» шатун. Один стержень разделен на две части на большом конце, а другой утончен, чтобы поместиться в эту вилку. Журнал по-прежнему разделяется между цилиндрами.Rolls-Royce Merlin использовал этот стиль «вилки и лезвия».

Паровые двигатели []

Файл: 60163 Шатуны Tornado.jpg

60163 Шатуны Tornado

В паровозах кривошипные штифты обычно устанавливаются непосредственно на одной или нескольких парах ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые коренными стержнями ( в практике США ), проходят между шатунными шейками и крейцкопфами, где они соединяются с поршневыми штоками.Крейцкопфы или направляющие ствола также используются в больших дизельных двигателях, изготовленных для морских перевозок. Подобные стержни между ведущими колесами называются стяжными стержнями ( в британской практике ).

Шатуны небольших паровозов обычно имеют прямоугольное сечение, но на небольших локомотивах иногда используются стержни морского типа с круглым сечением. Стивен Левин, который строил как локомотивы, так и судовые двигатели, часто использовал круглые стержни.У компании Gresley A4 Pacifics, такой как Mallard, был шатун из легированной стали с перегородкой толщиной всего 3/8 дюйма.

На пароходах Western Rivers шатуны правильно называются « питманов» , а иногда неправильно называются «рычагами».

Примечания []

1. ↑ Ritti, Grewe & Kessener 2007, стр. 161
2. ↑ Джозеф Нидхэм (1975), «История и человеческие ценности: китайский взгляд на мировую науку и технологию», Философия и социальные действия II (1-2): 1-33 [4], http: / / citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.122.293&rep=rep1&type=pdf#page=12, получено 13 марта 2010 г.
3. ↑ Ахмад И Хасан, Система кривошипно-шатун в непрерывно вращающейся машине
4. ↑ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, стр. 41, ISBN 1435850661

Источники []

• Ритти, Туллия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф водяной каменной пилы на саркофаге в Иераполе и его последствия», Журнал римской археологии 20 : 138–163

См. Также []

• Детали паровоза

Внешние ссылки []

Тепловые двигатели Двигатель Карно Флюидайн Газовая турбина Горячий воздух Джет Двигатель Фото-Карно Поршень Беспоршневые (роторные) Трубка Рийке Ракета Сплит-одиночный Пар (возвратно-поступательный) Турбина паровая Стирлинг Термоакустический Номер Биля Западный номер Хронология развития технологий тепловых двигателей Термодинамический цикл

Компоненты, системы и терминология авиационных поршневых двигателей Поршневые двигатели Механические компоненты Распредвал Шатун Шатун Коленчатый вал Цилиндр Головка блока цилиндров Палец поршневой Толкатель гидравлический Коренной подшипник Кольцо обтуратора Масляный насос Поршень Кольцо поршневое Тарельчатый клапан Толкатель Коромысло Рукавный клапан Толкатель Электрические компоненты Генератор Разряд конденсатора зажигания Двойное зажигание Генератор Электронный впрыск топлива Система зажигания Магнето Свеча зажигания Стартер Терминология С воздушным охлаждением Запуск авиационного двигателя Диаметр отверстия Степень сжатия Мертвая точка Объем двигателя Двигатель четырехтактный Мощность Опережение зажигания Давление в коллекторе Среднее эффективное давление Безнаддувный Monosoupape Распредвал верхний Верхний клапан Роторный двигатель Амортизатор Ход Межремонтное время Двигатель двухтактный Распределение фаз Объемный КПД Пропеллеры Компоненты Редуктор частоты вращения воздушного винта Пропеллерный регулятор Вертушка Терминология Автооперь Шаг лезвия Противоположное вращение Постоянная скорость Противовращение Винт для ятагана Винт однолопастный Переменный шаг Инструменты двигателя Тахометр Измеритель Hobbs Панель сигнализатора EFIS EICAS Самописец полетных данных Стеклянная кабина Органы управления двигателем Нагрев карбюратора Дроссельная заслонка Топливно-впускная система Avgas Карбюратор Впрыск топлива Газоколонка Впускной коллектор Интеркулер Карбюратор давления Нагнетатель Турбокомпрессор Другие системы Вспомогательная силовая установка Стартер Coffman Гидравлическая система Система защиты от льда Запуск с отдачей

Патенты и заявки на патенты на коленчатый вал и шатун (класс 123/197.4)

Номер патента: 8967112

Резюме: Коленчатый вал включает первую, вторую, третью и четвертую коренные шейки, каждая из которых соосно расположена вдоль оси коленчатого вала. Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой шатунные шейки параллельны оси коленчатого вала и радиально смещены от оси коленчатого вала.Первый шатун включает в себя первый противовес и соединяет первую основную шейку и первый шатун. Третье плечо кривошипа включает в себя второй противовес и соединяет вторую шейку кривошипа и вторую основную шейку. Седьмое плечо кривошипа включает в себя третий противовес и соединяет третью основную шейку и пятый шатун. Девятый шатун включает четвертый противовес и соединяет шестой шатун и четвертую основную шейку. Первый, второй, третий и четвертый противовесы являются единственными противовесами коленчатого вала.

Тип: Грант

Зарегистрирован: 16 ноября 2012 г.

Дата патента: 3 марта 2015 г.

Цессионарий: GM Global Technology Operations LLC

Изобретателей: Дейл Эдвард Мурриш, Дональд Дж.Перелла, Кейт Харт

Восстановленные шатуны — Capital Reman Exchange

Все шатуны Capital Reman Exchange очищаются, подвергаются магнитной плавке, а затем подвергаются механической обработке до O.E.M. спецификации и отточены до стандартного диаметра оригинального оборудования для равномерного распределения нагрузки на системы шатунных подшипников. Новые втулки установлены и обработаны во все втулки штоков.Каждый модернизированный шатун тщательно проверяется на предмет изгиба и скручивания. Возможность обрабатывать восстановленные шатуны — это уникальная услуга, которая дает нам возможность собирать собственные блоки цилиндров. Наше современное оборудование, в том числе оборудование Sunnen и Berco, дает нам лучшие готовые восстановленные шатуны на рынке. На все шатуны предоставляется гарантия 1 год без ограничения пробега.

Почему выходят из строя шатуны

В большинстве случаев восстановленные детали шатуна не «выбрасываются» с места, а разрушаются конструктивно.Шатуны сконструированы таким образом, чтобы выдерживать экстремальные нагрузки, температуру двигателя и давления, однако ни один восстановленный шатун не прослужит вечно. Два типичных ремонта двигателя, необходимых для ремонта сломанного шатуна, связаны либо с головкой блока цилиндров, либо с самим блоком двигателя. Если шатун двигателя ломается, когда поршень движется вверх, физика «энергии движения» обычно заклинивает поршень в головку блока цилиндров, вызывая значительные повреждения. Если поршень опускается, а модернизированный шатун ломается, быстро движущийся поршень проделает зияющее отверстие прямо через блок цилиндров.

Важно выбрать восстановленные шатуны вместо бывших в употреблении шатунов. Мы приводим восстановленные детали шатуна в соответствие со спецификациями производителей оригинального оборудования по сравнению с бывшими в употреблении шатунами, которые просто ремонтируются как можно лучше.

Восстановленные шатуны и бывшие в употреблении шатуны

Мы предоставляем анализ стоимости восстановленных шатунов по сравнению с отраслевыми стандартами, а также цены на новые шатуны. Мы верим в предварительные и справедливые цены на все наши детали шатунов для дизельных двигателей без скрытых затрат или наценок.

Мы всегда производим восстановленные детали шатунов в соответствии со спецификациями производителей оригинального оборудования. Это означает, что восстановленный шатун полностью модернизируется до нового качества. В некоторых случаях шатун модернизируется до лучшего, чем новый, с использованием новейших технологий, чем было доступно в предыдущем шатуне. Все наши шатуны модернизируются, а не ремонтируются. Мы не просто «ремонтируем», мы восстанавливаем модернизированный шатун в соответствии с теми же стандартами, по которым он был протестирован в день отправки с завода.

Наш восстановленный процесс шатуна

Краткое описание процесса восстановления со всеми полученными шатунами reman:

1. Шатун двигателя очищен
2. Шатуны двигателя осмотрены
3. Контроль качества определяет, подходят ли шатуны для процесса восстановления
4. Шатуны двигателя имеют магнитный флюс
5. Шатуны обработаны в соответствии со спецификациями OEM
6 Шатуны доведены до нужного стандартного диаметра
7.Шатуны проверены на равномерное распределение и нагрузку на системы подшипников шатуна
8. Установлены новые втулки
9. Втулки обработаны на всех щеточных стержнях
10. Шатун двигателя проверяется на изгиб и скручивание
11. Sunnen and Berco машинное оборудование улучшает модернизированный шатун
12. Контроль качества выполняет внутренний и внешний осмотр всего дизельного шатуна перед отгрузкой

В дополнение к вышеуказанным 12 шагам наши точные стандарты контроля качества обеспечивают восстановление межцентрового баланса в восстановленном шатуне, проверка щеток поршневого пальца, изменение их размера и их полная замена, измерения между поршнями отверстие и кривошип повторно взяты для обеспечения надлежащей структурной целостности.Наконец, в большинстве случаев мы поставляем новые податливые болты и новый крутящий момент вместе с заказом. См. Ниже полный процесс контроля качества наших восстановленных деталей шатуна.

Краткое описание нашей полностью реконструируемой 16-точечной шатуна

Полная поломка процесса восстановления штоков двигателя выглядит следующим образом:

Первым шагом при восстановлении шатуна является осмотр всей детали на предмет структурных повреждений и существующей целостности. Мы проверяем основной кабан и малый кабан на предмет царапин и трещин, а также измеряем прямолинейность шатуна двигателя и внутренних компонентов.Проверяем все гайки и резьбу на предмет повреждений и износа. Мы производим магнафлюкс всех наших восстановленных шатунов. Документируем и отмечаем поврежденные участки. Также тщательно осматриваем дальнюю балку дизельного шатуна. Если в основной балке обнаружены трещины, мы считаем ее непригодной для восстановления. Наши процессы инспекции и контроля качества являются одними из самых строгих в отрасли. Мы являемся механическим цехом уровня ISO9001 и должны соблюдать строгие правила восстановления шатунов.

Во-вторых разбираем все компоненты восстановленного шатуна. Снимаем колпачок со стержня и готовим к чистке. Очень важно отметить каждую деталь, чтобы обеспечить правильную сборку. Каждая крышка и стержень отмечены в соответствующем наборе.

Третий этап — протравливание шатуна двигателя. Мы выгравировали номер сотрудника и дату по юлианскому календарю на крышке и поверхности шатуна. Это необходимо для того, чтобы мы могли отслеживать, какие работы по восстановлению были выполнены на восстановленном шатуне и каким из наших специалистов по стержням двигателя.

Четвертым этапом восстановления шатуна дизеля является дальнейшая проверка болтов. Мы проверяем каждый болт на структурную целостность и документируем наши выводы.

Пятый этап — дробеструйная обработка шатунов. Наша машина для дробеструйной обработки шатунов очищает и укрепляет модернизированный шатун, в результате чего поверхность металла становится более плотной. Обычно мы сначала производим дробеструйную очистку колпачков и лопастей, а затем полностью очищаем шатун от дробеструйной обработки.Дробеструйная обработка металлической поверхности приводит к ее пластическому растеканию, что приводит к изменению элементных свойств поверхности. Процесс дробеструйной обработки деталей шатуна снимает напряжения, возникающие во время первоначального изготовления или шлифования металлической детали. Также очень важно уменьшить нагрузку на детали шатунного подшипника на месте. Если шатунные подшипники изношены, это вызывает нагрузку на другие жизненно важные компоненты. В процессе эти отрицательные напряжения заменяются положительными сжимающими напряжениями в восстановленных шатунах.В зависимости от материала, используемого в шатунном шатуне, геометрия в процессе дробеструйного упрочнения шатуна может увеличить общий усталостный ресурс восстановленного шатуна до 1000%. Тип дробеструйного материала, интенсивность, качество, охват дробеструйной обработки — все это влияет на эффективность процесса упрочнения.

Шестой этап в процессе восстановления шатуна двигателя — это снятие и утилизация втулки пальца. Эти детали в модернизированном шатуне снимаются с помощью пресса.

Седьмой этап — шлифование / фрезерование стержней двигателя. Мы шлифуем или фрезеруем восстановленный шатун до диаметра крышки от 0,001 до 0,005 дюйма в соответствии со спецификациями OEM. Важно, чтобы отверстие было полностью круглым. Большинство старых шатунов скручены и изношены. Путем шлифовки шатун двигателя восстанавливается до оригинального качества. Процесс шлифования — это то, где мы преуспеваем больше всего. Наши шлифовальные машины — одни из лучших в мире. Владелец компании старательно ищет лучших в мире машинистов.Это их талант, смешанный с нашей программой наставничества, которая позволяет выпускать высококлассных станков, которые создают лучшие отремонтированные шатуны, которые можно купить за деньги.

Восемь ступеней для удаления заусенцев с шатуна двигателя. После завершения процесса шлифования детали очищаются от заусенцев специальным ленточным шлифовальным инструментом для удаления острых кромок. Острые кромки и дефекты шлифования будут отвергнуты, если их не обработать.

Девятый этап заключается в повторной сборке всех готовых деталей в восстановленный шатун в соответствии со спецификациями и правилами OEM.

Десятый этап — заточить отверстие в корпусе в соответствии со спецификациями OEM. С помощью хонинговального станка мы вносим очень точные изменения, чтобы сделать подвижные части в штоках двигателя очень гладкими. Все движущиеся части модернизированного шатуна должны скользить друг через друга с небольшой погрешностью.

Одиннадцатый этап восстановления шатуна дизельного двигателя — это прессование новых втулок пальцев. Все конические стержни нагреваются для установки втулок. По сути, это означает, что при нагревании стержней выражается принцип теплового расширения.Металл расширяется, и втулки пальцев вставляются. Когда металл вокруг втулки штифта остынет, достигается идеальная посадка.

Двенадцатый этап заключается в заточении втулки пальца в соответствии со спецификациями изготовителя оборудования по межцентровому расстоянию. Здесь очень небольшая погрешность. Малое и большое отверстие должны быть точно отцентрованы друг относительно друга. Например, точные радиусы каждого отверстия должны быть синхронизированы друг с другом. Если центральные точки будут отклонены даже немного, весь шатун дизеля выйдет из строя.

Тринадцатый этап — это окончательная проверка законченной работы на всех стержнях двигателей. Наш отдел контроля качества использует инструменты тестирования, отличные от инструментов наших механиков, чтобы мы могли получить точный независимый анализ выполняемой работы. Мы сверяем все размеры с базами данных спецификаций шатунов двигателей для восстановителей. Мы также проверяем все размеры в соответствии со спецификациями OEM. См. Ниже контрольный список контроля качества восстановленных шатунов.

Четырнадцатый этап — полировка восстановленного шатуна. Полируем восстановленный шатун диском Scotch Brite. Важно отшлифовать шатуны, оставшиеся после ремонта, чтобы еще больше сгладить микроскопические дефекты.

Пятнадцатый этап — это нанесение на восстановленные шатуны состава Cosmoline. Cosmoline — давний химикат для защиты от ржавчины. Cosmoline используется уже почти сто лет и был популярен во время Второй мировой войны.Покрытие является антикоррозийным средством MIL-C-11796C класса 3. Использование cosmoline предохраняет восстановленные шатуны от ржавчины во время длительных заграничных поездок или в местах с высокой влажностью.

Шестнадцатый и последний этап — мы упаковываем восстановленные детали шатуна и отправляем их. После отгрузки мы проверяем содержание заказа на работу и подаем все записи формы претензии по гарантии, перечисленные в заказе.

Процесс контроля качества для любого шатуна двигателя

Процесс контроля качества восстановленных шатунов выглядит следующим образом:

1.Тяговое задание и стержни двигателя
1a. Осмотрите набор для обработки
1b. Проверьте большой и маленький концы
1c. Перегретые участки
1г. Dings
1e. Прямолинейность
2. Проверьте спецификации в наряде на работу
3. Проверьте настройку калибраторов круглого сечения
4. Проверьте калибры и первую деталь после шлифования
5. После завершения хонингования проверьте размеры и диаметр
6. Проверьте калибр малого диаметра
7. Проверьте межцентровое расстояние и размер пальца на запястье
8. Проверьте диапазон крутящего момента
9.Проверьте калибры и первую деталь после втулки Окончательная версия
10. Проверьте оформление документов
11. Осмотрите упаковку
12. Подтвердите состояние восстановленных шатунов и передайте их на отгрузку

Программа гарантии на 1 год

ВОССТАНОВЛЕННЫЕ РАСПРЕДВАЛЫЕ ВАЛЫ, ПОДЪЕМНИКИ / ПОДЪЕМНИКИ, СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ШТОКИ, КОЛЕНЧАТЫЕ ВАЛЫ, ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРОВ, БЛОКИ ЦИЛИНДРОВ, ДВИГАТЕЛИ
Capital Reman Exchange, LLC предоставляет неограниченную гарантию на восстановленные материалы в течение 12 месяцев и отсутствие дефектов в восстановленных материалах в течение 12 месяцев. миль, из которых первые 6 месяцев будут включать запчасти и ремонт.Во вторые 6 месяцев будут включены запасные части или компоненты, новые или восстановленные в соответствии со спецификациями OEM. Прочтите всю гарантийную программу здесь.

Свяжитесь с торговым представителем Capital Reman сегодня для получения дополнительной информации о шатунах!

Позвоните в Capital Reman Exchange сегодня по телефону 1-844-239-8101 для немедленного обслуживания продаж или прочтите нашу страницу часто задаваемых вопросов, чтобы узнать больше.

Технология шатуна: кованые и стальные стержни

Возможно, ни одна часть двигателя не подвергается такому стрессу, как шатуны.Разработанные для передачи линейного движения и энергии, производимой в камере сгорания, во вращательное движение коленчатого вала, шатуны также служат ключевым компонентом в управлении теми же событиями и изменяют долговечность и срок службы двигателя.

«Комплект стержней должен быть адаптирован к двигателю и потребностям клиента», — говорит Керри Новак из Crower.

Комплект стержней должен быть адаптирован к двигателю и потребностям клиента. -Керри Новак, Crower

Несмотря на то, что для изготовления шатунов используются разные материалы, это обсуждение будет сосредоточено на стали, особенно на заготовке и кованой стали 4340.За советом экспертов мы связались с некоторыми из ведущих представителей удилищной промышленности, в том числе с Новаком из Кроуэра, Дэвидом Личем из Lunati, Аланом Дэвисом из Eagle Specialty Products и Майклом Токарчиком из Мэнли. Мы также обратились к Брайану Нилену из Late Model Engines за дополнительной информацией.

Понимание напряжений в стержнях

Шатуны подвергаются как сжимающим, так и растягивающим усилиям в течение 720 градусов четырехтактного цикла сгорания. На такте сжатия давление внутри цилиндра увеличивается, давя на шток.В зависимости от степени сжатия вашего двигателя, сумматоров мощности и т. Д. Это давление может расти быстро и круто.

Степень сжатия, давление наддува, угол опережения зажигания, перекрытие распределительных валов, мощность, крутящий момент, частота вращения двигателя и многие другие факторы влияют на нагрузку на шатуны.

На стороне сгорания стержень должен выдерживать резкое и резкое изменение направления в дополнение к давлению, создаваемому горящими и расширяющимися газами сгорания. Эту нагрузку на шток можно рассчитать, умножив площадь отверстия (квадрат радиуса отверстия, умноженный на пи) на давление в цилиндре.Например, отверстие диаметром 4 дюйма будет иметь площадь поверхности 12,566 дюйма. При давлении в камере 1000 фунтов на квадратный дюйм совокупное давление на стержень в этой точке сгорания будет 12566 фунтов на квадратный дюйм. И не забывайте, что свеча сработает непосредственно перед тем, как поршень достигнет верхней мертвой точки, что означает, что шток все еще находится на подъеме, поскольку горючая смесь воспламеняется, что еще больше увеличивает давление в цилиндре, которое шток должен преодолевать.

Эта точка цикла сгорания также поднимает проблему преждевременного зажигания, детонации и пропусков зажигания.Зная, что давление в цилиндре увеличивается после воспламенения топливовоздушной смеси, предварительное зажигание увеличивает нагрузку на шток раньше, дополнительно нагружая его сжимающей силой. Если событие предварительного воспламенения является сильным или достаточно частым, стержень может быть перегружен сверх его предела.

Двутавровая балка и двутавровая балка

Стержни с двутавровой балкой

были созданы по необходимости во время Второй мировой войны, когда произошли отказы стержней в самолетах-истребителях, когда летчики-истребители союзников использовали закись азота для увеличения скорости отрыва во время собачьих боев.

Есть постоянные споры о том, что лучше, двутавровая балка или двутавровая штанга. Стержни двутавровых балок обычно более жесткие и могут лучше распределять нагрузки и сжимающие силы, приложенные к ним. Они могут быть идеальными для низкооборотных двигателей с сумматорами мощности. У этой улучшенной силы есть компромиссы. Стержни двутавровой балки могут быть тяжелее, иногда на 100 граммов больше, чем сопоставимая двутавровая балка, и требуют большего зазора, что следует учитывать при использовании кривошипов толкателя и кулачков большого диаметра. Они также требуют дополнительной обработки в процессе производства, что увеличивает их расходы.

Стержни двутавровой балки

могут снизить вес и обеспечить дополнительный зазор при небольшом снижении прочности. Эта потеря прочности минимальна в стержнях двутавровой балки высокого класса, если используемые материалы такие же, как у сопоставимой двутавровой балки. В конструкцию можно добавить дополнительный материал для дальнейшего усиления двутавровой балки, но в некоторых случаях это может приблизить общий вес к аналогичной двутавровой балке. Двутавровые балки обычно предпочтительны для приложений с более высокими оборотами.

Учитывая напряжение этих событий, можно было предположить, что такт выпуска будет легче всего на шатуне.Цель состоит в том, чтобы просто переместить поршень, чтобы протолкнуть отработанные газы через открытый выпускной клапан. Это, по сути, самое опасное время во всем процессе сгорания для шатуна. Как объясняет Майкл Токарчик из Manley: «Причина, по которой в этом цикле не происходит буферизации давления в цилиндре». Во многих распределительных валах, имеющих хотя бы некоторые типы перекрытия впускных и выпускных клапанов, отсутствует демпфирующее давление, замедляющее поршень.

Когда кривошип снова совершает поворот через верхнюю мертвую точку, инерционные силы продолжают приводить поршень в движение вверх.Это конец такта выпуска и начало такта впуска. В этот момент стержень подвергается растягивающему напряжению. Большой конец должен совпадать с кривошипом и начинать движение в обратном направлении, в то время как меньший конец должен оставаться с поршнем и продолжать движение вверх. По словам Токарчика, именно здесь Мэнли видит больше всего отказов в шатунах.

Во время всех этих изменений направления оба конца штока находятся под напряжением, что в конечном итоге может привести к овальному отверстию подшипников или полному выходу из строя.

Производственный процесс

Сегодня для изготовления высокопроизводительных шатунов используются два производственных процесса: ковка и заготовка. Оба процесса имеют уникальные плюсы и минусы, и оба позволяют получить очень прочный готовый продукт при использовании качественных производственных процессов и материалов.

Ковка

Ковка — это производственный процесс, в котором используются штампы инструментов, воздействие высоких температур и давления. Матрица по сути является негативом стержня, похожим на пресс-форму.Заготовка из металла нагревается до температуры, при которой она становится ковкой, а затем вдавливается в матрицу с помощью высокого давления, часто называемого ударным воздействием. Металл принимает форму необработанного шатуна, который затем поступает на окончательную обработку. Это включает в себя обрезку и калибровку стержня для торцевой крышки, сверление отверстий для болтов стержня и запрессовку втулок. Стержни также могут быть сняты напряжения, подвергнуты термообработке и точно настроены на нужный вес.

Слева: необработанная поковка от Eagle Specialty Products перед окончательной обработкой.Справа: Готовый кованый стержень с двутавровой балкой Eagle, готовый к отправке.

Выравнивание зерен является ключевым фактором прочности кованых стержней. «Процесс горячей штамповки также сжимает и правильно выравнивает зернистую структуру металла для повышения прочности», — поясняет Lunati’s Leach.

«Кованая деталь прессуется таким образом, чтобы волокна металла были выровнены, чтобы лучше выдерживать нагрузки, которым они подвергаются», — повторяет Дэвис из Eagle, добавляя, что шерсть вокруг большого конца стержень дополнительно увеличивает его общую прочность.

Возможно, самый большой недостаток кованых стержней — это первоначальная стоимость производства. Производство штампов может стоить десятки тысяч долларов, причем для каждой конструкции требуется специальный штамп. Эти матрицы со временем изнашиваются и подлежат замене. Для внесения изменений в конструкцию требуется либо новая матрица, либо изменение процесса окончательной обработки. Хотя ковка обеспечивает повышенную прочность, она также лучше всего подходит для крупносерийного производства, позволяющего компании добиться рентабельности инвестиций.

Заготовка

Шатуны для заготовок изготовлены из цельного куска плоской кованой стали.Они проектируются с использованием компьютерной программы типа CAD, а затем индивидуально вырезаются из материала заготовки с помощью водяной струи или другого станка с ЧПУ.

«Вы можете изготовить шатун в соответствии с условиями применения, то есть шатуны можно адаптировать к конкретным потребностям каждого двигателя», — говорит Новак. Благодаря такой гибкости, небо буквально является пределом того, что можно спроектировать и произвести.

Слева: бланк стержня Crower Billet. Справа: Готовый стержень двутавровой балки Crower.

Поскольку процесс производства стержней-заготовок не зависит от переоборудования инструментов или новых штампов, конструкции можно легко изменить, чтобы учесть изменения в требованиях к прочности, весу, длине стержня, диаметру кривошипа и пальца, смазке и т. Д.

«Мы можем взять удочку из нашей конструкции Maxi-Light, которая может выдерживать 450 лошадиных сил, и, используя эту базовую удочку в качестве чертежа, спроектировать удочку, которая может иметь такие же размеры, специально адаптированные для приложений, которые вырабатывают более 2000 лошадиных сил», — говорит Новак.

Гибкость производства штанг для заготовок позволяет производить все, от штанги для мотоциклов до высокопроизводительных двигателей V8 и даже высокопроизводительных дизельных двигателей для больших буровых установок.

Такие быстрые производственные возможности позволяют производителям стержней для заготовок изготавливать стержни для снегохода или мотоцикла, вплоть до дизельного двигателя большой установки на одном и том же оборудовании.

Обратной стороной заготовки по сравнению с поковкой является зернистая структура прутка. Поскольку стержень для заготовки вырезается из плоской стали, зерно не закручивается и не течет вокруг большого конца стержня, как в кованых изделиях. При использовании стержня для заготовки зерно остается прямым или вертикальным по всей длине стержня.

Поскольку прутковые заготовки часто производятся небольшими партиями или в нестандартных конфигурациях, может потребоваться больше времени на создание дизайна, настройку станка и окончательную чистовую обработку. Из-за дополнительных трудозатрат и меньшего производственного цикла заготовки стержней могут быть дороже, чем кованые стержни из того же материала.

Материалы

Прочность прутка в кованой или заготовке во многом определяется используемыми материалами. Когда дело доходит до дрэг-рейсинга и уличных гонок, производители двигателей сделали сталь предпочтительным материалом для большинства применений.

Почему сталь

Не вся легированная сталь 4340 одинакова. Поэтому очень важно знать сталелитейный завод, точный сплав материала и иметь дело только с самыми уважаемыми поставщиками металла. -Дэвид Лич, Лунати

Раньше в двигателях с высокими оборотами использовался алюминий или другие экзотические материалы для придания стержням высокой прочности и легкого веса.Однако по мере роста затрат и развития конструкции двигателей строители вернулись к производству стали.

Брайан Нилен из Late Model Engines (LME) объясняет: «Вес под булавкой на запястье не так важен, как вес над ней». Это лишь одна из причин, по которой многие гонщики и производители двигателей возвращаются к стали. Стоимость, долговечность и долговечность — вот некоторые из других.

Еще один важный фактор — клиренс. В высокоскоростных гоночных двигателях, таких как Pro Stock, стабильность клапанного механизма становится все более важной.Правила Pro Stock допускают больший диаметр распредвала, а кулачки с большим отверстием обеспечивают более высокий подъем клапана в дополнение к повышению жесткости и устойчивости клапанного механизма. Дополнительный материал, необходимый для алюминиевых стержней, часто влияет на зазоры между стержнем и распределительным валом. Благодаря использованию высокопрочного стального стержня можно без помех использовать большие отверстия для кулачков.

Использование высококачественной стали 4340 обязательно для обеспечения максимально прочного шатуна.

Наиболее распространенным типом стали, используемой для высокопроизводительных шатунов, является хромомолибденовая сталь 4340.4340 имеет предел прочности на разрыв 145 000 фунтов на квадратный дюйм. Его твердость, пластичность и другие свойства будут варьироваться в зависимости от применяемой термической обработки. 4340 также может называться сталью авиационного или авиационного качества.

Весь процесс производства стали также определяет прочность этих материалов. Простое обозначение стали 4340 не обязательно означает, что два поставщика стали производят конечный продукт в соответствии с одними и теми же стандартами или с использованием одинаковых процессов.

«Не вся легированная сталь 4340 одинакова», — говорит Лич.«Поэтому очень важно знать сталелитейный завод, точный сплав материала и иметь дело только с самыми уважаемыми поставщиками металла».

Качественные болты шатуна также имеют решающее значение для прочности шатуна.

Термическая обработка, волочение, твердость, пластичность и структура зерна — все это играет жизненно важную роль в качестве стали, тем самым влияя на конечные характеристики шатуна.

Болты тяги

Все производители стержней подчеркивают важность болтов для стержней.Ни один другой крепеж в автомобиле не подвергается такому напряжению, как болт тяги.

«Назначение болта штока — сохранить круглое отверстие и поддерживать надлежащую предварительную нагрузку на стыке корпуса и крышки — в верхней мертвой точке во время такта выпуска», — говорит Токарчик из Мэнли.

Это момент, когда стержневой болт подвергается наибольшей нагрузке и часто случаются отказы стержневого болта. Как объяснялось ранее, такт сгорания создает нагрузку на болты штока, но инерционные события, происходящие в верхней мертвой точке во время такта выпуска, могут привести к большим потерям.

Строители должны следовать инструкциям производителя стержневых болтов при установке.

«Существует множество изобретений для стержневых болтов, а некоторые производители двигателей даже разработали свои собственные. Дело в том, что вы должны придерживаться того, что рекомендует производитель стержневого болта для смазки и процедуры затяжки, и не отклоняться от этого », — говорит Дэвис.

Выбор стержня

Выбор подходящего шатуна для вашего применения так же важен, как и выбор правильного распределительного вала.Это также связано с процессом, в котором вы должны знать несколько вещей о своей комбинации, прежде чем принимать решение. Проконсультируйтесь с изготовителем двигателя и его производителем.

«Когда мы проектируем кованую деталь, мы хотим сделать ее достаточно прочной, чтобы выдержать то, что, как мы ожидаем, будут использовать наши клиенты. Он также должен быть достаточно легким, чтобы работать в нужном диапазоне оборотов », — говорит Дэвис.

Есть несколько факторов, которые, по мнению опрошенных, следует учитывать при выборе штанг.Помимо основных характеристик двигателя, таких как ход и рабочий объем, вам также необходимо знать следующее:

В конце концов, если ваши компоненты не достигают тех уровней мощности, которые они видят, не имеет значения, кто ваш производитель двигателей. -Брайан Нилен, LME

• Масса поршневого пакета (поршень с кольцами)
• Рабочие об / мин
• Мощность
• Момент
• Тип блока
• Материал кривошипа
• Степень сжатия
• Головки
• Характеристики кулачка
• Масса автомобиля
• Передаточное число

Выбор стержня в конечном итоге сводится к тому, чтобы полагаться на производителя и производителя двигателя, которые предоставят надлежащий комплект для конкретного применения двигателя.Нилен говорит нам: «В конце концов, если ваши компоненты не соответствуют тем уровням мощности, которые они видят, не имеет значения, кто ваш производитель двигателей».