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.
устройство, предназначение, поломки и ремонт
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.
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 двух случаях:
- Деформирован стержень
- Появились зазоры в верхней или нижней части головки
Причины обрыва шатуна в двигателе:
- Поддерживайте достаточный уровень масла
- Меняйте фильтр, не допускайте его загрязнения
- Меняйте масло каждые 7-12 тыс км
Перед началом восстановления шатунов двигателя внимательно 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.
youtube.com/embed/yrzSanX0qHg?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Ключевые теги: устройство автомобиля, двигательШатуны поршневого двигателя
Шатун является связующим звеном, передающим усилия между поршнем и коленчатым валом. [Рисунок 1] Шатуны должны быть достаточно прочными, чтобы оставаться жесткими под нагрузкой, и в то же время быть достаточно легкими, чтобы уменьшить силы инерции, возникающие, когда шток и поршень останавливаются, меняют направление и снова начинают движение в конце каждого хода.
| Рисунок 1. Шатун между поршнем и коленчатым валом |
Существует четыре типа шатунов в сборе [Рис. 2]:
- Обычный
- Вилка и нож
- Главный и шарнирный 900 22 Разъёмный
| Рис. 2. Узел шатуна |
Узел главного и шарнирного стержня
Узел главного и шарнирного стержня обычно используется в радиальных двигателях. В радиальном двигателе поршень в одном цилиндре в каждом ряду соединен с коленчатым валом главной тягой. Все остальные поршни в ряду соединены с главным штоком с помощью шарнирных штоков. В 18-цилиндровом двигателе с двумя рядами цилиндров имеется два главных штока и 16 шарнирных штоков. Шарнирные стержни изготовлены из кованого стального сплава I- или H-образной формы, обозначающей форму поперечного сечения.
Бронзовые втулки запрессованы в отверстия на каждом конце шарнирного стержня, чтобы обеспечить подшипники поворотного пальца и поршневого пальца.Главный шатун служит связующим звеном между поршневым пальцем и шатунной шейкой. Конец шатуна или большой конец содержит шатунный подшипник или главный шатунный подшипник. Фланцы вокруг большого конца обеспечивают крепление шарнирных стержней. Шарнирные стержни крепятся к ведущему стержню с помощью шарнирных пальцев, которые при сборке запрессовываются в отверстия во фланцах ведущего стержня. Подшипник скольжения, обычно называемый втулкой поршневого пальца, устанавливается на поршневой конец главного штока для приема поршневого пальца.
При использовании коленчатого вала с разъемными шлицами или разъемным зажимом используется цельный основной стержень. Ведущий и шарнирный шатуны собираются, а затем устанавливаются на шатунную шейку; затем секции коленчатого вала соединяются вместе. В двигателях с неразъемным коленчатым валом большой конец главного шатуна разделен, как и подшипник главного шатуна.
Основная часть ведущей тяги установлена на шатунной шейке; затем крышка подшипника устанавливается на место и прикручивается к главной тяге. Центры поворотных цапф не совпадают с центром шатунной шейки. Таким образом, в то время как центр шатунной шейки описывает истинную окружность для каждого оборота коленчатого вала, центры поворотных цапф описывают эллиптическую траекторию. [Рисунок 3] Эллиптические траектории симметричны относительно центральной линии, проходящей через главный штоковый цилиндр. Видно, что большие диаметры эллипсов не совпадают. Таким образом, тяги тяг имеют разную степень угловатости относительно центра кривошипа.
угловатость шатунов и эллиптическое движение поворотных пальцев, все поршни не двигайтесь на одинаковую величину в каждом цилиндре на заданное количество градусов поворота кривошипа. Это изменение положения поршня между цилиндрами может иметь значительное влияние на работу двигателя. Чтобы свести к минимуму влияние этих факторов на клапан и угол опережения зажигания, отверстия под цапфу во фланце главной тяги не расположены на равном расстоянии от центра шатунной шейки, тем самым в некоторой степени компенсируя влияние угловатости соединительной тяги.Другим методом сведения к минимуму неблагоприятного воздействия на работу двигателя является использование компенсированного магнето. В этом магнето кулачок прерывателя имеет количество выступов, равное количеству цилиндров двигателя. Чтобы компенсировать изменение положения поршня из-за угловатости соединительной тяги, выступы кулачка прерывателя отшлифованы с неравномерным шагом. Это позволяет контактам прерывателя размыкаться, когда поршень находится в правильном положении зажигания. Поворотные пальцыПоворотные пальцы имеют прочную конструкцию, за исключением масляных каналов, просверленных в пальцах, которые смазывают втулки поворотных пальцев. Эти штифты могут быть установлены путем вдавливания в отверстия во фланцах главного стержня, чтобы предотвратить их проворачивание в главном стержне. Штифты поворотных кулаков также могут быть установлены со свободной посадкой, чтобы они могли поворачиваться в отверстиях фланцев главного стержня, а также вращаться во втулках шарнирного стержня. Они называются полностью плавающими шарнирными пальцами. В любом типе установки стопорная пластина с каждой стороны удерживает цапфу и предотвращает боковое смещение. Плоские шатуныПлоские шатуны используются в рядных и оппозитных двигателях. Конец шатуна, прикрепленный к шатунной шейке, оснащен крышкой и подшипником, состоящим из двух частей. Крышка подшипника удерживается на конце стержня болтами или шпильками. Для обеспечения надлежащей посадки и балансировки шатуны всегда следует заменять в одном и том же цилиндре и в одном и том же относительном положении.Узел штока вилки и ножаУзел штока вилки и ножа используется в основном в двигателях V-образного типа. Вилкообразный стержень разделен на конце шатунной шейки, чтобы между зубцами можно было разместить стержень лопасти. На коленчатом конце шатуна используется одиночный двухкомпонентный подшипник. Этот тип шатуна мало используется в современных двигателях.СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ
Рабочие шатуны — двигатель Builder Magazine Шатуны являются жизненно важным связующим звеном между поршнями и коленчатым валом. Они связывают возвратно-поступательное движение поршней с вращательным движением кривошипа. Вес шатунов важен, потому что он влияет на возвратно-поступательные силы внутри двигателя. Чем легче, тем лучше, потому что меньший вес означает более быструю реакцию дроссельной заслонки и ускорение. Но еще важнее сила. Шатуны должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать всю мощность двигателя, и быть достаточно прочными, чтобы выдерживать силы натяжения, которые пытаются разорвать шатун, когда поршень достигает верхней мертвой точки на такте выпуска. Если вы строите двигатель для спринтерского автомобиля, который постоянно включает и выключает газ, сверхлегкий коленчатый вал с максимально легкими шатунами и поршнями обеспечит такие характеристики, которые лучше всего подходят для этого приложения. Но если вы строите большой рабочий объем, относительно низкие обороты, фрикционный двигатель с высокой нагрузкой, тяговый двигатель для грузовика или морской двигатель, вам нужна надежность более тяжелого кривошипа и максимально прочных шатунов. Лучший совет при выборе конкретного набора стержней — поговорить с поставщиками запчастей и спросить их, что они порекомендуют. Если вы выбираете набор удилищ строго по каталогу или описанию на веб-сайте, или вы выбираете набор исключительно по длине, весу или цене, возможно, вы делаете не лучший выбор. Вот почему несколько минут разговора по телефону с поставщиком удилищ могут быть очень ценными. Они могут порекомендовать определенный тип удилища, который вы не рассматривали, или у них могут быть какие-то новые предложения, которые еще не были добавлены в их каталог или на веб-сайт. Каталоги очень быстро устаревают, и многие веб-сайты не обновляются так часто, как должны были бы. КОНСТРУКЦИЯ ШТОКА Инженеры, проектирующие шатуны, знают, как анализировать силы, действующие на стержни. Несколько лет назад процесс проектирования включал множество проб и ошибок. Инженер проектировал конфигурацию стержня, тестировал его, пока он не сломался, а затем пытался усилить участки стержня, которые, по его мнению, были слабыми. Сегодня большая часть разработки выполняется с помощью компьютеров и сложного программного обеспечения. В настоящее время инженеры используют метод конечных элементов (МКЭ) для анализа сил сжатия и растяжения на стержне. Программное обеспечение создает 3D-изображения с цветовой кодировкой, которая указывает области наибольшего и наименьшего напряжения. Это позволяет инженеру визуализировать то, что на самом деле происходит со стержнем при различных нагрузках и скоростях. Затем он может настроить дизайн на экране своего компьютера, чтобы добавить металл там, где требуется дополнительная прочность, и удалить металл из слабонагруженных областей, где он не нужен. Один из поставщиков стержней заявил, что использование FEA на их нынешних стержнях позволило им увеличить прочность на 12–15 процентов при увеличении общего веса стержня менее чем на 2 процента. Компьютерная числовая обработка (ЧПУ) также позволяет производителям обрабатывать заготовки и поковки способами, которые ранее были слишком сложными, отнимающими слишком много времени или слишком дорогими. Это позволяет производителям предлагать более широкий выбор стержней с точки зрения длины стержня и конструкции луча. Это также позволяет им очень быстро производить удилища на заказ. Стержни бывают двух основных типов: двутавровые и двутавровые. Некоторые поставщики стержней производят только двутавровые балки, другие только двутавровые, а некоторые предлагают оба типа. Стержни двутавровой балки являются наиболее распространенными и используются для большинства стандартных шатунов, а также для рабочих стержней. Стержни двутавровой балки имеют большую плоскую поверхность, расположенную перпендикулярно (90 градусов) к боковым балкам. Боковые балки штока параллельны отверстиям на концах для поршневого пальца и шатунной шейки и обеспечивают хорошее сочетание малого веса и прочности на растяжение и сжатие. Стержни двутавровой балки могут хорошо выдерживать силы растяжения при высоких оборотах, но стержень может погнуться и выйти из строя, если сжимающие силы слишком велики. Поставщики стержней производят несколько вариантов базовой конструкции двутавровой балки. Центральная часть может быть обработана для создания зубчатого эффекта между балками, оставляя закругленную область рядом с обеими балками, что увеличивает прочность и жесткость, как галтели на шейке коленчатого вала. Стержни такого типа могут продаваться как имеющие конструкцию «овальной балки», «радиальной балки» или «параболической балки». Тяги двутавровой балки, для сравнения, обычно предназначены для двигателей, которые создают большой крутящий момент на низких оборотах. Этот тип шатуна имеет две большие плоские боковые балки, которые перпендикулярны отверстиям поршневого пальца и шейки коленчатого вала. Центральная область, которая соединяет две стороны буквы «H», обеспечивает боковую (боковую) жесткость. Этот тип конструкции может обеспечить более высокую прочность на сжатие при меньшем весе, чем сопоставимая двутавровая балка, по словам поставщиков, которые производят стержни двутавровой балки. Более 60 процентов шатунов последних моделей представляют собой двутавровые стержни из порошкового металла. Стержни из порошкового металла (ПМ) изготавливаются путем прессования порошковой стали в форме и последующего нагрева формы до температуры, при которой порошок плавится и плавится в твердую деталь. Этот метод производства позволяет отливать детали с очень жесткими допусками. Это уменьшает объем механической обработки, необходимой для отделки стержня, что снижает его стоимость. Литье порошкового металла также позволяет комбинировать ингредиенты стального сплава таким образом, который невозможен при использовании обычных методов литья металла, а готовые детали имеют меньшее внутреннее напряжение в результате процесса плавления. Специальные сплавы, которые используются для изготовления стержней из порошкового металла, позволяют «раскалывать» (отделять) крышки стержней от стержня, а не резать их. На детали наносятся насечки вдоль линии разъема стержня, а затем крышка срезается на большом прессе. Процесс растрескивания оставляет слегка неровную поверхность вдоль линии разделения между колпачком и стержнем, которая похожа на головоломку и собирается вместе только в одном направлении. Результатом является лучшее выравнивание колпачка и более прочный стержень, когда колпачок крепится к стержню болтами. Одним из недостатков стержней из порошкового металла является то, что колпачки нельзя переточить, чтобы компенсировать искривление или растяжение канала ствола. Следовательно, если отверстие штока имеет некруглую форму или изношено, шток обычно необходимо заменить, если только не доступен сменный подшипник с увеличенным наружным диаметром. Стандартные шатуны обычно рассчитаны на скорость от 5500 до 6500 об/мин и мощность от 300 до 350 лошадиных сил в двигателе V8. В четырех- или шестицилиндровом двигателе с верхним расположением распредвала шатуны могут быть рассчитаны на скорость до 7000 об/мин, но, вероятно, только на мощность от 200 до 250 лошадиных сил. Как правило, большинство стандартных шатунов могут выдерживать на 25-40 процентов больше лошадиных сил, чем немодифицированный двигатель изначально был разработан. Таким образом, для типичного бюджетного уличного двигателя или субботнего вечернего гонщика по бездорожью стандартные шатуны могут работать очень хорошо. Несмотря на это, для обеспечения надежности стержни всегда должны быть покрыты магнитным флюсом для проверки на наличие трещин. Любые заусенцы, заусенцы, зазубрины или другие дефекты по бокам стержней также должны быть зашлифованы (шлифованы вдоль, а не сбоку), чтобы устранить концентраторы напряжения, которые впоследствии могут привести к трещинам и выходу стержня из строя. Если двигатель создается для значительно более высоких оборотов, чем стандартный двигатель, или для выработки значительно большей мощности (более чем на 40–50 процентов), вероятно, потребуется модернизировать шатуны, чтобы обеспечить достаточную надежность. Для высокооборотистого двигателя хорошим выбором будет какой-нибудь более прочный стержень двутавровой балки вторичного рынка. Для двигателя с низким крутящим моментом хорошо подойдут двутавровые или более тяжелые двутавровые балки. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ШТОКОВ И ПРИМЕНЕНИЕ Большинство удилищ с высокими эксплуатационными характеристиками изготавливаются из заготовки 4340 или кованой стали. Это хромомолибденовый сплав с высокой прочностью на растяжение и сжатие. Также ведутся споры об относительных достоинствах поковок «Сделано в США» по сравнению с зарубежными поковками, изготовленными в США, или стержнями, изготовленными и обработанными за границей. Затраты на рабочую силу в Китае и других странах третьего мира намного дешевле, поэтому поставщики, которые закупают поковки и стержни у зарубежных производителей, имеют преимущества в цене. Помимо национальных и международных проблем платежного баланса, шатун, который соответствует металлургическим стандартам качества, подвергается надлежащей термообработке и точно обрабатывается в соответствии со спецификациями, является одним и тем же независимо от того, откуда он поступает или кто его изготовил. Ошибка, которую вы не должны совершать, состоит в том, чтобы использовать недорогие «экономичные» шатуны в двигателе, который действительно нуждается в наборе высококачественных шатунов. Все большее число поставщиков шатунов в настоящее время предлагают удилища с более низкими характеристиками в качестве экономичной модернизации по сравнению со стандартными шатунами для дорожных двигателей и других форм начального уровня или гонок. Большинство этих шатунов производятся за границей (в основном в Китае) и обычно продаются менее чем за 600 долларов за комплект для небольшого блока Chevy V8. Компании, которые продают эти шатуны, говорят, что их продукция идеально подходит для гонщиков, которые в противном случае не смогли бы позволить себе лучшие шатуны для своего двигателя. Следовательно, эти недорогие шатуны позволяют производителям двигателей предлагать своим клиентам больше возможностей и более доступные альтернативы для модернизации двигателя. Шатуны, изготовленные из легких титановых стержней, могут значительно уменьшить возвратно-поступательную массу двигателя для более быстрой реакции дроссельной заслонки и более высоких оборотов, но при цене до 1000 долларов или более за стержень, кто действительно может себе это позволить? Другим легким материалом, который уже давно используется для производства шатунов, является алюминий. Многие дрэг-рейсеры используют алюминиевые стержни, потому что они дешевле титановых и обеспечивают хорошее сочетание легкости и прочности. Большинство алюминиевых стержней довольно прочные и обычно намного толще, чем сопоставимые стальные стержни двутавровой балки. Дополнительная толщина может потребовать дополнительного зазора в картере, а также увеличивает аэродинамическое сопротивление и аэродинамическое сопротивление, преодоление которых при очень высоких оборотах может стоить нескольких дополнительных лошадиных сил. Хотя алюминиевые шатуны популярны в дрэг-рейсинге и других видах гонок с высокими оборотами, большинство поставщиков шатунов, с которыми мы говорили, не рекомендуют алюминиевые шатуны для дорожных двигателей. Почему? Потому что стальные стержни будут держаться намного лучше в долгосрочной перспективе, чем алюминиевые стержни. Алюминиевые стержни отлично подходят для тормозного двигателя, который сломается после 200 запусков и освежится или перестроится с помощью набора новых или отремонтированных стержней. Но для уличного применения или двигателей, которые должны работать на устойчиво высоких скоростях и нагрузках в течение длительного периода времени, стальные стержни обычно лучше. Интересно отметить, что алюминиевые стержни доступны только у нескольких поставщиков (одним из них является GRP), и по крайней мере один поставщик, который раньше предлагал алюминиевые стержни (Manley), прекратил их выпуск. Другим материалом, который используется для изготовления многих высокопроизводительных удилищ, является сталь 300M, представляющая собой модифицированную сталь 4340 с добавлением кремния и ванадия, а также большего количества углерода и молибдена. Сплав 300M на 20 процентов прочнее обычных сплавов 4340 и изначально был разработан для шасси самолетов. Теперь он используется для шатунов высокого класса. Прочность и сопротивление усталости большинства металлов также можно улучшить с помощью «криогенной» обработки после термической обработки стержней. Термическая обработка вызывает изменения в зернистой структуре стали, что увеличивает прочность и твердость, но она также может оставить остаточные напряжения, которые впоследствии могут привести к усталостному разрушению. Криогенный процесс является медленным, занимает от 36 до 72 часов в зависимости от замораживаемых частей, и его необходимо тщательно контролировать для достижения желаемых результатов. У большинства поставщиков стержней есть свои криогенные поставщики, которые обрабатывают для них стержни. Но вы также можете заморозить обычные необработанные удилища (даже стандартные), чтобы добиться тех же результатов. ПО НОМЕРАМ Другими факторами, влияющими на выбор стержней, являются длина стержня и соотношение стержней. Длина шатуна зависит от хода коленчатого вала и высоты деки блока. Легенда гонок Смоки Юник говорил, что чем длиннее удилища, тем лучше. Его логика была основана на том факте, что более длинный шатун для заданного хода позволяет поршню дольше находиться в ВМТ, прежде чем он начнет опускаться на рабочем такте. Это позволяет дольше накапливать давление в камере сгорания, прежде чем оно начнет толкать поршень вниз. Результатом обычно является более широкая и пологая кривая крутящего момента, чем у того же двигателя с более короткими шатунами. Кривые мощности и крутящего момента двигателя зависят от множества переменных, помимо длины штока. Но при прочих равных многие производители двигателей говорят, что более длинные шатуны обеспечивают более широкую кривую крутящего момента. Другие не согласны и говорят, что это не имеет значения. Поставщики стержней говорят, что единственная тенденция, которую они видят сегодня в длине стержней, заключается в том, что тенденции нет. Производители двигателей покупают столько же стержней стандартной длины, сколько и длинных стержней. Другим размером, который необходимо учитывать, является смещение штифта штока. На большинстве шатунов (кроме двигателей Chevy «LS») отверстия под пальцы немного смещены. Изменение геометрии пальца снижает нагрузку на поршневой палец и малый конец штока, когда поршень достигает ВМТ и меняет направление. Это также уменьшает качание поршня, когда он проходит ВМТ, чтобы уменьшить стук и шум поршня. Одной из новых тенденций в этой области является использование шатунов без бронзовых втулок на маленьком конце. Несколько гоночных команд используют голые удилища со специальным покрытием для повышения долговечности. Устранение втулки, говорят они, оставляет больше мяса на узком конце стержня для дополнительной прочности. Единственным недостатком является то, что посадка между стержнем и штифтом должна быть намного более точной, а штифт запястья должен иметь износостойкое покрытие для предотвращения износа и истирания. Кроме того, если отверстие для штифта изношено или имеет некруглую форму, шток и поршень должны быть подвергнуты механической обработке для установки штифта немного большего диаметра. |
Если шатун сломается, чаще всего он выходит из строя в ВМТ на такте выпуска, чем в любой другой точке своего хода. Следовательно, вес поршня и максимальные обороты двигателя являются более важными факторами, которые следует учитывать, чем мощность двигателя при выборе набора шатунов.
На самом деле, некоторые поставщики удилищ говорят, что большинство удилищ, которые они продают сегодня, являются удочками, изготовленными по индивидуальному заказу, а не удилищами стандартных размеров со склада.
Таким образом, чтобы выдерживать более высокие нагрузки, двутавровую балку можно сделать толще, шире и/или обработать особым образом для повышения прочности.
Вот почему шатуны с двутавровой балкой часто рекомендуются для двигателей с высоким крутящим моментом, которые развивают большую мощность при низких оборотах (менее 6000 об/мин). Конечно, стержень двутавровой балки также может быть усилен, чтобы выдерживать практически любую нагрузку, но обычно это требует увеличения толщины и веса стержня и/или использования более прочного сплава.
Стержни PM также могут быть на 20 процентов легче, чем аналогичные стержни из кованой стали. Только один поставщик удилищ на вторичном рынке (Howwards Cams) в настоящее время предлагает удилища из порошкового металла.
Дробеструйная обработка также рекомендуется для повышения сопротивления усталости. Когда дробь попадает в поверхность, она слегка сжимает металл и фактически снимает напряжения, которые могут привести к растрескиванию и разрушению стержня.
Тем не менее, следует предупредить, что все сплавы стали «4340» не обязательно одинаковы. Термическая обработка может различаться, и это повлияет на свойства стали. Некоторые производители удилищ также модифицируют сплав, добавляя собственные запатентованные ингредиенты для повышения прочности и сопротивления усталости. Несколько поставщиков стержней заявили, что сталь 4340, которую используют некоторые производители морских стержней, не соответствует стандартам качества Американского общества металлов и не так хороша, как они утверждают.
Двигатель не заметит разницы. Таким образом, пока поставщик удилищ поддерживает свой продукт своим брендом и репутацией, дебаты «иностранные против отечественных» удилищ не должны иметь значения.
Тем не менее, для больших гонщиков или действительно требовательных приложений такие удилища не будут правильным выбором. Вы хотели бы использовать набор первоклассных удилищ, способных выдерживать самые высокие нагрузки.
Один поставщик удилищ сказал, что титан стал «обтаниумом» для среднего гонщика.
Для стержней также требуется установочный штифт, чтобы подшипники не вращались, потому что отверстия растягиваются больше, чем стальной стержень. Также сам стержень может растягиваться и увеличиваться в длину при высоких оборотах. Это означает, что в двигатель должен быть встроен дополнительный зазор, чтобы поршни не ударялись о головки.
При замораживании деталей до минус 300 градусов мороза в специальном оборудовании, использующем жидкий азот, снимаются остаточные напряжения. Сверхнизкие температуры также вызывают дополнительные изменения в металле, которые помогают деталям служить дольше и меньше нагреваться. Вот почему криогенная заморозка используется для всего: от деталей двигателей до инструментальной стали, аэрокосмической техники и даже стволов орудий.
Если вы переходите на коленчатый вал с более длинным ходом, вам, очевидно, понадобятся шатуны с меньшей общей длиной. Тем не менее, замена поршней на поршни с более высоким расположением поршневого пальца может позволить вам использовать более длинные штоки.
оборотистый Chevy с передаточным числом 1,9).