26Авг

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

Содержание

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

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

Конструкция шатуна

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

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

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

Стержень

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

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

Поршневая головка

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

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

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

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

Кривошипная головка

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

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

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

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

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

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

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

Материалы для производства шатунов

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

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

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

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

Шатун 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 из чего состоит – АвтоТоп

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.

  • Что такое шатун – изучаем вместе
  • 1. Конструкция шатуна.
  • 2. Стержень шатуна.
  • 3. Материалы, из которых изготавливаются шатуны.
  • 4. Установка шатуна.

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

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

1. Конструкция шатуна.

1. Верхняя головка шатуна (поршневая головка).

2. Нижняя головка шатуна (кривошипная).

3. Силовой стержень, соединяющий головки шатуна.

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

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

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

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

2. Стержень шатуна.

У большинства производителей автомобилей, ориентированных на массовый рынок, стержень шатуна расширяется к его нижней головке и имеет двутавровую форму. У дизельных двигателей шатуны более массивны и прочны, чем у бензиновых двигателей.

Некоторые двигатели оснащаются шатунами и других форм, к примеру, в спортивных авто, в которых имеются алюминиевые шатуны. Обычно, стержень шатуна имеет внутренний просверленный канал для подачи масла в верхнюю головку. Иногда, этот канал также ведёт и к нижней головке, откуда масло разбрызгивается в полости цилиндра и поршня.

Все шатуны двигателя должны иметь одинаковый вес, чтобы вибрации от двигателя были минимальными. Кроме того, совпадать должен не только вес всего шатуна, но и вес верхних головок и нижних головок. Для достижения одинакового веса используют очень точные весы, а потом подгоняют вес по самому лёгкому шатуну, аккуратно снимая часть металла с бобышек (металлические наплывы на поверхности шатунов) на головках и на стержне шатуна.

3. Материалы, из которых изготавливаются шатуны.

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

Из чего делают шатун?

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

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

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

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

Большое значение имеет то, какой материал используется для производства болтов крепления крышки от шатунной головки. Для этого используют высоколегированную сталь с высоким пределом текучести (в 2-3 раза больше, чем в углеродистой стали).

4. Установка шатуна.

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

Как снять шатун?

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

Этапы снятия шатунно-поршневой группы:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2. С помощью поршневого пальца соединить поршень с шатуном.

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

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

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

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

7. Шатун выровнять относительно шейки коленвала.

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

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

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

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

Шатун является важным элементом и звеном между коленчатым валом и поршнем, и именно от него зависит преобразование поступательного движения поршня во вращательное движения вала.

Постоянные нагрузки, начиная от растяжения и заканчивая сжатием, оказывают не самое лучшее воздействие на шатун, потому к данному элементу выдвигаются самые жесткие требования. Так, шатун должен быть максимально прочным и в меру жестким, но, в то же время, вполне легким. Чаще всего он изготавливается одним из двух методов – горячей штамповкой или литьем из стали. Шатуны на спортивных моделях авто также нередко выбираются из сплава титана.

В зависимости от компоновочной схемы и типа силовой установки, конструкция шатуна может быть различной. Высота силовой установки определятся длиной шатуна. Сам шатун условно можно подразделить на несколько важных составляющих: кривошипную голову, поршневую головку и стержень.

Стержень обладает двутавровым сечением, но так бывает не всегда. В частности, встречаются шатуны с крестообразным, прямоугольным, Н-образным и круглым сечением. К подшипнику поршневой головки масло подается через канал, расположенный в стержне шатуна.

По своему виду поршневая головка напоминает цельную проушину, в которую с натягом внедрена втулка – подшипник скольжения, который обеспечивает скольжение поршневому пальцу. Втулка бывает различных видов, но чаще всего встречаются два вида – бронзовые втулки и биметаллические, в которых комбинируется несколько сплавов (к примеру, сталь и олово, или сталь и свинец). Устройство головки поршня напрямую зависит от того, каков он по своим размерам и какой способ крепления использован. В некоторых силовых установках применяются специальные шатуны, имеющие трапециевидную форму головки поршня. Это обеспечивает не только уменьшение общей массы шатуна, но и снижение нагрузки на поршневой палец.

Соединение коленчатого вала и шатуна обеспечивается кривошипной головкой. Она чаще всего создается разъемной на большей части двигателей, и это напрямую обусловлено особенностями технологии сборки ДВС. Крышка (низ головки) посредством болтов соединяется с шатуном. Бандажное и штифтовое соединение частей головки также встречается, но значительно реже. Разъем бывает двух видов – косой и прямой. Первый исполнен под углом оси стержня, а второй ей перпендикулярен. В V-образных моторах преимущественно используется косой разъем, а блок силовой установки становится за счет этого значительно компактнее.

Стыковые поверхности кривошипной головки создаются профилированными, что позволяет эффективно препятствовать воздействию поперечных сил. Выделяют несколько типов соединений, среди которых самыми популярными являются замковое и зубчатое. Но наибольшее распространение получило соединение частей способом сплит-разъема (так называют метод контролируемого раскалывания). Благодаря разлому становится возможным высочайшая степень точности стыковки различных частей.

Длина блока цилиндров определяется толщиной кривошипной головки. В особенности данное утверждение справедливо по отношению к W- и V-образным силовым установкам . Чтобы лучше понять это, достаточно отметить, что нижняя головка шатуна мотора W12, которым оснащаются популярные модели Audi, по своей толщине равна 13 мм..

Размещенный в кривошипной головке шатунный подшипник состоит из 2-х вкладышей. Данные вкладыши могут состоять из различного количества слоев, начиная от двух, и заканчивая пятью. Наиболее популярными принято считать двух и трехслойные вкладыши. Состоящий из двух слоев вкладыш в своей основе имеет прочную сталь, а на эту сталь нанесено антифрикционное специальное покрытие. Те же самые компоненты составляют и трехслойный вкладыш, но, помимо них, в него еще включается изоляционная прокладка.

Как отбалансировать шатун своими руками (видео):

Как определить менять шатун или нет (видео):

Шатун — немаловажная деталь двигателя

В этой статье разберем такую деталь двигателя автомобиля и не только, как шатун. Что это такое, какие бывают и из чего делают. Видео советы забивания пальца в шатун холодным способом.

Шатун представляет собой связующий элемент между коленчатым валом и поршнем. Его основная функция заключается в преобразовании поступательного движения поршня двигателя во вращательное движение вала.

В системе двигателя шатун является объектом периодического воздействия нагрузок с переменным действием, которые меняются от напряжения к сжиманию. Именно поэтому шатун должен обладать следующими характеристиками:

  • прочность;
  • легкость;
  • жесткость конструкции.


Поэтому данный элемент двигателя изготавливают из высококачественной стали. Метод производства: литье или горячее штампование. На автомобилях спортивного класса, а также гоночных моделях, в состав двигателя входит шатун, изготовленный из сплава титана.

Шатуны могут отличаться друг от друга в зависимости от вида двигателя, в состав которого они входят, его схемы компоновки. Размеры также могут отличаться. Как правило, они определяются высотой двигателя: чем она больше, тем больше длина шатуна.

Цена на шатуны двигателя самые разнообразные, начиная от 30-40 долларов для отечественных автомобилей и доходя отметки 100 и даже 150?200 долларов для иномарок.

Строение шатуна

Шатун имеет простое устройство, которое состоит из следующих элементов:

  • стержня;
  • поршневой головки;
  • кривошипной головки.


Стержень представляет собой составной элемент шатуна, имеющий преимущественно двутавровое сечение. Некоторые модели имеют круглое, крестообразное, Н-образное или прямоугольное сечение шатунного стержня. В стержне присутствует канал, предназначенный для транспортировки масла к подшипнику головки поршня.Поршневая головка — это проушина с цельной структурой, внутри которой расположена втулка. Втулка представляет собой скользящий подшипник, предназначенный для вращения пальца поршня. Материал изготовления втулки: бронза или сталь с оловом или свинцом. Структура поршневой головки зависит от размера поршневого пальца, а также от метода его крепления. Для того, чтобы уменьшить вес шатуна и, как следствие, нагрузку на поршневой палец, на некоторых автомобильных двигателях устанавливают шатуны с поршневой головкой в виде трапеции.

Кривошипная головка — механизм, предназначенный для соединения шатуна и коленчатого вала друг с другом. Большая часть шатунов оснащена разъемной кривошипной головкой, это объясняется способом сборки двигателя внутреннего сгорания. Крышка головки, расположенная в нижней части, прикрепляется болтами к шатуну. Иногда применяют бандажное или штифтовое крепление составных элементов головки. Разъем кривошипной головки бывает двух видов: прямой (расположен под углом 90 градусов относительно оси стержня), косой (под определенным углом к оси). Косой разъем используется для уменьшения размеров двигателя V-образной формы.


На фотографии шатун с поршнем в сборе для автомобиля Ford Mondeo 4 2.3 л

Профилированные стыковые поверхности головки обеспечивают препятствие при воздействии поперечных сил. При этом соединение может быть замковым или зубчатым. Самым современным и популярным является соединение, изготовленное методом раскалывания. Оно называется сплит-разъемом.

Внутри кривошипной головки шатуна расположен подшипник, который состоит из двух многослойных вкладышей. Количество слоев может варьироваться от двух до пяти в каждом. Наиболее широко используются вкладыши из двух и трех слоев. Двухслойный вкладыш изготовлен из стали с антифрикционной поверхностью. Трехслойный также состоит из стали, а антифрикционное покрытие разделяется специальной прокладкой.

Видео, как выбить и установить поршень на шатун ВАЗ холодным способом:

Видео советы — менять шатун или нет:

Конструкция шатуна — RacePortal.ru

 На шатун воздействуют большие знакопеременные и изменяющиеся по величине усилия, вызванные давлением расширяющихся в цилиндре газов и инерцией деталей поршневой группы. Для уменьшения вибрации и повышения максимальных оборотов двигателя, что необходимо для повышения максимальной мощности двигателя, конструкторы стремятся сделать шатун, как и все остальные детали, совершающие возвратно-поступательное движение, как можно легче. Но это стремление вступает в противоречие с необходимостью обеспечения прочности шатуна, работающего под воздействием больших и разнообразных нагрузок. Кроме этого в массовом производстве большое значение имеет себестоимость материалов, из которых изготавливаются шатуны, и стоимость изготовления самого шатуна.

 Как и везде в технике, принятие технического решения, это постоянный выбор наиболее приемлемого компромисса для данных условий. Шатун состоит из двух головок и соединяющего их силового стержня. Верхняя головка шатуна (поршневая), меньшего размера, через поршневой палец соединяется с поршнем, а нижняя головка шатуна (кривошипная) соединяется с шатунной шейкой коленчатого вала. Верхняя (поршневая) головка шатуна неразъёмная. Её конструкция зависит от способа крепления поршневого пальца. Если двигатель имеет фиксированный поршневой палец, верхняя головка шатуна имеет цилиндрическое отверстие, изготовленное с высокой точностью и обеспечивающее установленный натяг (0,015 ÷ 0,040 мм) в соединении с поршневым пальцем.

 Соединением с натягом, при котором диаметр вала, вставляемого в отверстие несколько больше внутреннего диаметра отверстия. Существует несколько методов сборки таких соединений – запрессовка при помощи пресса, нагрев детали с отверстием или, наоборот, сильное охлаждение вала. Если поршневой палец плавающего типа, в верхнюю головку шатуна запрессовываются бронзовые или биметаллические втулки, изготовленные из стали с залитым во втулку тонким слоем бронзы.

 Но существуют двигатели с плавающим пальцем в верхней головке шатуна, в которой отсутствует втулка. В этом случае поршневой палец вращается непосредственно в отверстии верхней головки шатуна. Плавающий поршневой палец устанавливается в верхней головке шатуна с установленным зазором (0,015 ÷ 0,020 мм). Для смазывания плавающего поршневого пальца в верхней головке шатуна может быть сделано отверстие, через которое масло из внутренней полости поршня подаётся к поршневому пальцу. Поскольку нагрузки на нижнюю часть поршневой головки шатуна значительно ниже, чем на верхнюю часть верхняя головка шатуна форсированных двигателей делается в виде трапеции, что увеличивает опорную поверхность пальца во время рабочего хода поршня.

 Нижняя (шатунная) головка шатуна разборная. Состоит из верхней части, изготовленной как одно целое с шатуном и крышки нижней головки. Отверстие нижней головки шатуна растачивается на заводе при установленной крышке. Поэтому крышка нижней головки может использоваться только со своим шатуном. Во время ремонта двигателя не допускается замена крышки или установка крышки обратной стороной. Перед разборкой двигателя обязательно ознакомьтесь с видом совместных меток, и с какой стороны коленчатого вала они установлены.

 Крышка шатуна соединяется с шатуном при помощи шатунных болтов. Шатунные болты работают под очень большой нагрузкой. Поскольку крышка устанавливается относительно шатуна с высокой точностью, шатунные болты чаще всего являются направляющей деталью, определяющей совместное положение крышки относительно шатуна. Для этого большинство шатунных болтов имеют центрирующие участки, позволяющие точно установить крышку головки относительно шатуна. Шатунные болты чаще всего запрессовываются в шатун, поэтому при замене шатунных болтов для их выпрессовки из шатуна может потребоваться применение пресса. Выпрессовывайте шатунные болты только в случае их необходимой замены. Никогда не заменяйте шатунные болты и гайки шатунных болтов, на болты и гайки непредназначенные для этих целей. Всегда затягивайте гайки шатунных болтов только при помощи динамометрического ключа, даже когда устанавливаете крышку для контрольного замера размеров отверстия нижней головки шатуна. При любом подозрении, что шатунный болт начал вытягиваться, замените болт с гайкой на новые. Стандартная длина болта для каждого двигателя, обычно указывается в заводском руководстве по ремонту. Не пытайтесь исправить повреждённую резьбу болта при помощи плашки. Резьба шатунных болтов изготовляется методом накатки, а не нарезки

.

 Различные типы болтов крепления крышки шатуна. На некоторых болтах видны места, предназначенные для центровки крышки шатуна Для правильной установки крышки шатуна центрирование крышки также может осуществляться при помощи направляющих втулок или направляющих штифтов.

 В нижнюю головку шатуна вставляются тонкостенные вкладыши подшипников скольжения. По своей конструкции эти вкладыши практически не отличаются от вкладышей коренных подшипников коленчатого вала. Вкладыши подшипника нижней головки шатуна изготавливаются из тонкой стальной ленты, внутренняя поверхность которой залита специальным сплавом, обладающим высокими антифрикционными свойствами и обладающим высоким сопротивлением износу. Для каждого типа двигателя существуют различные типы антифрикционных сплавов, обладающих различными свойствами. Есть сплавы, которые легко притираются, но не обладают достаточной сопротивляемостью ударным нагрузкам, есть сплавы, которые наоборот обладают способностью выдерживать высокие ударные нагрузки, но имеют более низкие другие технические характеристики. По этому при ремонте двигателя необходимо использовать вкладыши подходящие не только по размеру, но и по материалу из которого изготовлены вкладыши. Тонкостенные вкладыши нижней головки шатуна изготавливаются номинального и несколько ремонтных размеров, под шатунную шейку коленчатого вала с уменьшенным, после необходимого ремонта, диаметром. Это позволяет при ремонте двигателя производить перешлифовку изношенных шеек коленчатого вала под следующий ремонтный размер, что удешевляет стоимость ремонта двигателя, поскольку стоимость перешлифовки коленчатого вала, меньше стоимости нового вала.

 Вкладыш изготавливается в виде дуги переменного радиуса, в месте замка большего, чем диаметр посадочного отверстия. Кроме того, длина вкладыша обеспечивает небольшой выступ вкладыша над плоскостью разъёма головки шатуна, этим обеспечивается необходимый натяг, предотвращающий проворачивание вкладыша в головке. Вкладыши также имеют установочный усик, вставляемый в канавки выфрезерованные в шатуне и крышке шатуна, которые тоже предназначены для исключения проворачивания вкладыша в нижней головке шатуна. А настоящее время выпускаются двигатели, не имеющие на вкладышах подшипников установочных усиков. В таких двигателях фиксация вкладышей осуществляется только за счёт необходимого натяга в головке шатуна, обеспеченного высокой точностью изготовления деталей.

 Антифрикционный материал имеет высокую износостойкость только в условиях работы с достаточной смазкой. Масло в подшипник нижней головки шатуна поступает из отверстия в шатунной шейке коленчатого вала. Некоторые шатуны имеют специальные дренажные отверстия, позволяющие регулировать прохождение масла через подшипник. Это необходимо потому, что масло кроме своей основной функции – смазка трущихся поверхностей, ещё служит для охлаждения этих поверхностей. Всегда необходимо точно выдерживать зазор в подшипнике шатуна. Наиболее точным измерением зазора является метод с применением специальной измерительной пластмассовой проволоки. Измерение зазора в шатунных подшипниках ничем не отличается от измерения зазора в коренных подшипника.

Стержень большинства шатунов массовых двигателей имеет двутавровую форму и расширяется к нижней головке шатуна. Существуют стержни другой формы, особенно у шатунов спортивных двигателей, изготовленных из алюминиевых сплавов. Шатуны дизельных двигателей обычно более массивные и более прочные по сравнению с шатунами бензиновых двигателей.

 В некоторых двигателях стержень шатуна имеет внутри просверленный масляный канал для подачи масла к верхней головке шатуна. Иногда в верхней части нижней головки шатуна делается отверстие, из которого масло под давлением разбрызгивается во внутренней полости поршня и цилиндра.

 Для уменьшения вибраций двигателя необходимо чтобы все шатуны двигателя имели одинаковый вес, более того должен быть одинаковым не только общий вес каждого шатуна, но и вес каждой верхней и каждой нижней головки шатуна. Для взвешивания каждой головки шатуна применяются точные (электронные) весы со специальным приспособлением (установочной скалкой). Сначала взвешиваются все шатуны двигателя, и результаты взвешивания записываются в специальную таблицу с отдельным указанием веса нижней и верхней головок каждого шатуна. Подгонка веса осуществляется по самому лёгкому шатуну, за счёт аккуратного снятия части металла со специальных наплывов (бобышек), расположенных на верхней головке шатуна и на крышке нижней головки. Иногда наплывы в нижней части шатуна расположены не на крышке нижней головки, а на стержне шатуна чуть выше нижней головки в месте нахождения центра тяжести шатуна.Стрелками отмечены бобышки, с которых снимается часть металла при подгонке веса шатунов одного двигателя.

 Материалы, из которых изготавливаются шатуны с целью уменьшения себестоимости производства шатуны массовых двигателей изготавливаются методом литья из специального чугуна, что в полнее обеспечивает требования двигателей работающих на бензине. Шатуны высоконагруженных двигателей, особенно дизельных двигателей с наддувом, изготавливаются методом горячей штамповки (ковки) из специальных легированных сталей. Кованые шатуны прочнее литых, но дороже в изготовлении. Кованый шатун легко отличить от литого по боковому шву. Боковой шов кованого шва широкий, а литого узкий. Шатуны некоторых современных двигателей изготавливаются методом спекания из порошковых металлов, такие шатуны обладают более высокой прочностью. Линия соединения нижней головки такого шатуна с крышкой шатуна имеет неровный колотый разъём, поскольку отделение крышки от шатуна происходи методом разлома. В этом случае обеспечивается наиболее точная установка крышки относительно шатуна.

 Для уменьшения веса, что необходимо для обеспечения повышения оборотов двигателя, шатуны двигателей дорогих спортивных автомобилей, где цена материала не имеет большого значения, изготавливаются из алюминиевых или титановых сплавов. Шатун, изготовленный из титановых или алюминиевых сплавов весит меньше чем стальной шатун на 50%. Особенно высокие требования предъявляются к материалам, из которых изготавливаются болты крепления крышки головки шатуна. Обычно они изготавливаются из высоколегированных сталей обладающих очень высоким пределом текучести превышающий этот показатель 2 ÷ 3 раза по сравнению с углеродистыми сталями.

 При ремонте некоторых высокофорсированных спортивных двигателей требуется обязательная замена болтов и гаек крепления крышки головки шатуна.Во время ремонта двигателя многие автомеханики практически не контролируют состояние шатуна. Они уверенны, что неисправными могут быть только детали, подвергающиеся износу: поршневые кольца, сами поршни, стенки цилиндров, направляющие втулки клапанов другие трущиеся детали. А в шатуне, особенно с фиксированным поршневым пальцем, непосредственно трущихся деталей нет. Поэтому принимается, что шатун всегда исправен, и шатуны устанавливаются в ремонтируемый двигатель не только без ремонта, но и вообще без проверки их технического состояния.

 Довольно часто шатуны имеют деформацию, не допускающую их установку в ремонтируемый двигатель. Даже если двигатель автомобиля не подвергался аварийным неисправностям с последующим ремонтом, шатун может быть деформирован под воздействием штатных нагрузок. Тем более повышается вероятность деформации шатуна, если в результате обрыва ремня привода ГРМ, при котором от удара поршня были погнуты клапаны двигателя, если двигатель подвергся гидроудару, вследствие попадания воды в цилиндры двигателя или произошло прокручивание вкладыша и, соответственно перегрев нижней головки шатуна.

 Деформация шатуна может произойти из-за неправильного ремонта, когда при установке фиксированного поршневого пальца, для нагрева верхней головки шатуна использовалась газовая горелка. Отверстие нижней головки шатуна, под воздействием ударных нагрузок, может принять овальную форму при неправильном моменте затяжки болтов крепления крышки головки шатуна или вытягивания болтов крепления крышки. Поэтому проверка геометрии и, в случае необходимости, ремонт или замена шатуна являются обязательными при ремонте двигателя. Сначала необходимо измерить диаметр, овальность и конусность отверстий верхней и нижней головок шатуна. Сделать это можно при помощи универсального нутромера, но в специализированных мастерских для этой цели может применяться специальные точные приспособления

 Очень важным показателем геометрии шатуна является параллельность осей отверстий головок шатуна. Деформация стержня шатуна может привести к тому, что оси этих отверстий будут не параллельны. Это приведёт к перекосу поршня в цилиндре и, соответственно, повышенной шумности при работе двигателя, преждевременному износу поршня, стенок цилиндра, опорной поверхности нижней головки шатуна и коленчатого вала, а при сильном перекосе поршневого пальца и к разрушению поршня. Точно проверить параллельность осей отверстий шатуна можно только при помощи специальных приспособлений. К сожалению, такие приспособления часто отсутствуют даже в специализированных мастерских. А для проверки деформации стержня шатуна при помощи поверочной плиты или лекальной линейки требуется определённый опыт, да и эти, не очень удобные мерительные инструменты, бывают не во всех ремонтных предприятиях. Кроме того, на некоторых V-образных двигателях нижняя головка шатуна расположена несимметрично относительно стержня и верхней головки шатуна. И тогда проверить геометрию шатуна при помощи поверочной плиты вообще не удастся. Стержень шатуна может иметь спиральную закрутку или осевой искривление. В любом из этих случаев ось поршневого пальца будет не параллельна оси коленчатого вала, а ось поршня будет не параллельна оси цилиндра. Проверка наличия искривления стержня шатуна

Шатун и все,что нужно о нем знать.

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

Материалы для производства шатунов

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

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

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

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

Стержень шатуна

У большинства производителей автомобилей, ориентированных на массовый рынок, стержень шатуна расширяется к его нижней головке и имеет двутавровую форму. У дизельных двигателей шатуны более массивны и прочны, чем у бензиновых двигателей. Некоторые двигатели оснащаются шатунами и других форм, к примеру, в спортивных авто, в которых имеются алюминиевые шатуны. Обычно, стержень шатуна имеет внутренний просверленный канал для подачи масла в верхнюю головку.

Иногда, этот канал также ведёт и к нижней головке, откуда масло разбрызгивается в полости цилиндра и поршня. Все шатуны двигателя должны иметь одинаковый вес, чтобы вибрации от двигателя были минимальными. Кроме того, совпадать должен не только вес всего шатуна, но и вес верхних головок и нижних головок. Для достижения одинакового веса используют очень точные весы, а потом подгоняют вес по самому лёгкому шатуну, аккуратно снимая часть металла с бобышек (металлические наплывы на поверхности шатунов) на головках и на стержне шатуна.

Строение шатуна

Шатун имеет простое устройство, которое состоит из следующих элементов:

  • стержня;
  • поршневой головки;
  • кривошипной головки.

Стержень представляет собой составной элемент шатуна, имеющий преимущественно двутавровое сечение. Некоторые модели имеют круглое, крестообразное, Н-образное или прямоугольное сечение шатунного стержня. В стержне присутствует канал, предназначенный для транспортировки масла к подшипнику головки поршня. 

поршневая головка — это проушина с цельной структурой, внутри которой расположена втулка. Втулка представляет собой скользящий подшипник, предназначенный для вращения пальца поршня. Материал изготовления втулки: бронза или сталь с оловом или свинцом. Структура поршневой головки зависит от размера поршневого пальца, а также от метода его крепления. Для того, чтобы уменьшить вес шатуна и, как следствие, нагрузку на поршневой палец, на некоторых автомобильных двигателях устанавливают шатуны с поршневой головкой в виде трапеции.

Кривошипная головка — механизм, предназначенный для соединения шатуна и коленчатого вала друг с другом. Большая часть шатунов оснащена разъемной кривошипной головкой, это объясняется способом сборки двигателя внутреннего сгорания. Крышка головки, расположенная в нижней части, прикрепляется болтами к шатуну. Иногда применяют бандажное или штифтовое крепление составных элементов головки. Разъем кривошипной головки бывает двух видов: прямой (расположен под углом 90 градусов относительно оси стержня), косой (под определенным углом к оси). Косой разъем используется для уменьшения размеров двигателя V-образной формы.

Профилированные стыковые поверхности головки обеспечивают препятствие при воздействии поперечных сил. При этом соединение может быть замковым или зубчатым. Самым современным и популярным является соединение, изготовленное методом раскалывания. Оно называется сплит-разъемом.

Внутри кривошипной головки шатуна расположен подшипник, который состоит из двух многослойных вкладышей. Количество слоев может варьироваться от двух до пяти в каждом. Наиболее широко используются вкладыши из двух и трех слоев. Двухслойный вкладыш изготовлен из стали с антифрикционной поверхностью. Трехслойный также состоит из стали, а антифрикционное покрытие разделяется специальной прокладкой.

Снятие и установка шатунно-поршневой группы

Снятие

Отдельно снять шатун с двигателя не получится, это возможно сделать только в сборе с установленным на шатун поршнем в сборе с пальцем и поршневыми кольцами. В некоторых случаях можно снять шатунно-поршневую группу без снятия двигателя с автомобиля. Иногда это выгодно в целях экономии времени, но всё же для обеспечения необходимой для проведения этого ремонта чистоты, без которой качественно выполнить ремонт затруднительно, лучше подобный ремонт выполнять на снятом двигателе. Тем более, что для выполнения этого ремонта всё равно придётся снимать головку блока цилиндров и масляный поддон двигателя. А при снятии головки блока цилиндров всё равно придётся снимать или отсоединять большинство жгутов проводов и вакуумных трубок.

Перед снятием шатунно-поршневой группы, следуя указаниям Руководства по ремонту автомобиля, снимите головку блока цилиндров и масляный поддон двигателя. Как снимать шатунно-поршневую группу обычно подробно описывается в Руководстве по ремонту автомобиля. Тут даются просто некоторые замечания, которые не всегда присутствуют в руководстве.

Перед откручиванием гаек (болтов) крепления крышки шатуна определите место нахождения меток, указывающих в какой цилиндр устанавливается данный шатун с поршнем и направление установки крышки относительно шатуна. Если подобные метки не обнаружены, что бывает крайне редко, нанесите их самостоятельно удобным способом. Несмотря на то, что крышка шатуна крепится всего двумя гайками (болтами), откручивайте гайки постепенно и поочерёдно. При чем при первом ослаблении затяжки гайки гайку допускается повернуть не более чем на ¼ оборота, а лучше меньше. После откручивания гаек снимите крышку шатуна. Примете меры, исключающие падение вкладыша из крышки шатуна. Шатунные болты изготавливаются из очень прочной стали, поэтому для уменьшения вероятности повреждения полированной поверхности шатунной шейки коленчатого вала и поверхности стенок цилиндров на шатунные болты необходимо установить специальные защитные и направляющие приспособления. При отсутствии подобных приспособлений, что бывает чаще всего, наденьте на болты куски шлангов из мягкого материала подходящего диаметра.

Для извлечения поршня из цилиндра установите коленчатый вал так, чтобы ось шатунной шейки совпала с продольной осью цилиндра. Примите меры предосторожности, исключающие падение поршня в сборе с шатуном. Поддерживая поршень снизу, лёгкими ударами деревянной ручки молотка по шатуну или болтам извлеките поршень из отверстия цилиндра.

Укладывайте все снятые детали так, чтобы была возможность установки этих деталей на то место, где они стояли до снятия. Это относится также к гайкам или вкладышам, даже если принято решение о замене вкладышей. По состоянию вкладышей можно определить некоторые неисправности двигателя. Укладывайте снятые детали только на чистую поверхность.

Проведите тщательный осмотр и необходимую дефектовку всех снятых деталей.

Соедините шатун с поршнем при помощи поршневого пальца и установите на поршень поршневые кольца. Некоторые советы по установке этих деталей даны в соответствующих статьях. Одновременно соберите все шатунно-поршневые группы двигателя.

Ещё раз проверьте, что замки поршневых колец установлены в соответствии с указаниями в Руководстве, а в случае отсутствия таких указаний установите замки соответствии с рекомендациями, данными в главе «Установка поршневых колец».

Обильно смажьте поршень, поршневые кольца и стенки цилиндров чистым моторным маслом. Смажьте внутреннюю поверхность специального приспособления для сжатия поршневых колец

Установите на поршень специальное приспособление и сожмите кольца. Иногда необходимо слегка обстучать приспособление молотком с пластмассовым бойком.

Установите на болты крышки крепления шатуна защитные приспособления или наденьте на болты отрезки шлангов. Осторожно вставьте шатун в отверстие цилиндра. Шатун с поршнем допускается устанавливать только в одном направлении, обычно направление установки указывается специальной меткой на днище поршня. Опустите поршень в цилиндр, пока специальное приспособление не коснётся поверхности блока цилиндров. Прижмите приспособление к поверхности блока цилиндров и нанесите несколько очень лёгких ударов торцом деревянной ручки молотка по всей окружности верхней кромки приспособления. Прижимая приспособление к поверхности блока цилиндров, лёгкими равномерными ударами деревянной ручки молотка, переместите поршень в отверстие цилиндра.

Выровняйте шатун относительно шейки коленчатого вала. Тщательно протрите поверхность шатуна, на которую устанавливается вкладыш подшипника. Убедитесь в идеальной чистоте этой поверхности. Осторожно установите в шатун ранее подобранный для этого цилиндра верхний вкладыш шатунного подшипника. Верхний вкладыш может отличаться от нижнего отсутствием канавки для масла. Верхний или нижний вкладыш определяется для нормального положения двигателя, поскольку при установке подсоединении шатуна на снятом двигателе двигатель, чаще всего находится в перевёрнутом состоянии, верхний вкладыш будет расположен внизу.

Если повторно устанавливаются снятые при разборке вкладыши, их необходимо установить на то место, в котором они находились до снятия. Не наносите масло на постель подшипника или на наружную поверхность вкладыша. Совместите, если имеется, фиксирующий усик вкладыша с соответствующей выемкой в шатуне.

Тщательно протрите внутреннюю поверхность крышки шатуна и наружную поверхность нижнего вкладыша. Не нанося масла на вкладыш и крышку, установите нижний вкладыш в крышку шатуна. Совместите усик крышки с пазом. Нанесите обильный слой чистого моторного масла на шатунную шейку коленчатого вала и на внутренние поверхности обоих вкладышей. Некоторые производители не рекомендуют наносить масло пальцем, а предлагают пользоваться для этого только специальной маслёнкой.

Ещё раз убедитесь, что устанавливаете крышку шатуна именно этого цилиндра и устанавливаете её в правильном направлении. Установите крышку с установленным вкладышем на болты. Прижимая крышку к шатуну, закрутите гайки от руки. Затягивайте гайки в строгом соответствии с указаниями руководства. При этом обязательно используйте динамометрический ключ, и если необходимо специальный транспортир для доворота гайки на установленный угол.

В такой же последовательности установите шатунно-поршневые группы остальных цилиндров. После выполнения этой работы обязательно убедитесь в лёгкости вращения коленчатого вала.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Шатуны

Шатуны передают усилия, действующие на поршни, шатунным шейкам коленчатого вала дизеля. Они испытывают большие динамические нагрузки. Изготовлены шатуны из высококачественной легированной стали штамповкой. Если шатунная шейка коленчатого вала связана с одним поршнем (дизели Д100 и ПД1М), то шатун представляет собой фасонный стержень двутаврового сечения с верхней и нижней головками (рис. 73, а, б). Нижняя головка разъемная. Крышка шатуна 5 крепится к стержню шатунными болтами 7 из хромони-келевой стали. В средней части болты имеют пояски для центровки шатуна и крышки. Поверхность болтов должна быть полированной без каких-либо концентраторов напряжений. Головки болтов круглые с лысками для удержания от проворачивания при затяжке.

В верхнюю головку шатуна запрессована втулка 2, служащая подшипником для поршневого пальца. У дизеля ПД1М втулка 2 целиком бронзовая, а у дизелей типа Д100 она состоит из двух неразъемных втулок — наружной стальной и внутренней бронзовой. У внутренней втулки по всей поверхности прорезаны наклонные канавки, служащие для равномерного распределения масла по поверхности пальца. Втулки головок в средней части имеют кольцевую канавку и отверстия для подвода масла.

Шатунный подшипник нижней головки шатуна состоит из двух бронзовых вкладышей, залитых слоем баббита толщиной 0,5-0,7 мм. Около стыков вкладышей с одной и другой стороны выфрезерованы холодильники для создания масляного клина. Вкладыши шатунных подшипников дизелей типа Д100 невзаимозаменяемы. Вкладыш, устанавливаемый в расточку корпуса шатуна, является наиболее нагруженным и называется рабочим бесканавочным вкладышем. Его внутренняя поверхность не имеет канавки (см. рис. 73, а, вид А). По среднему сечению вкладыша с обоих концов выфрезерованы карманы, в которых просверлены отверстия, соединяющиеся с косыми каналами маслопровода шатуна. Косые каналы а соединяются с центральным каналом б в стержне шатуна.

Вкладыш, располагающийся в крышке шатуна (см. рис. 73, а, вид Б) имеет кольцевую канавку и называется нерабочим канавочным вкладышем. В центре канавки просверлено отверстие. У вкладышей дизеля 2Д100 оно служит для подачи масла к продольному каналу в шатуне и далее на смазывание втулки пальца шатуна. У этого дизеля оба вкладыша кана-вочные и они взаимозаменяемые. Опыт эксплуатации показал, что у таких вкладышей возможно возникновение полусухого трения в шатунном подшипнике, вызывающего повреждение вкладышей и задиры шеек осей. Поэтому на дизелях 1 ОД 100 менеенагруженный (нерабочий) вкладыш сделан взаимозаменяемым с вкладышами дизеля 2Д100, а рабочий выполнен бесканавочным, обладающим большей несущей способностью.

Верхняя головка шатунов дизеля типа Д100 имеет шаровую поверхность, к которой притерта ползушка, служащая для приема масла в охлаждающую полость поршня и уплотнения от утечек масла по поверхности между нею, головкой шатуна и вставкой. Шатуны нижнего и верхнего поршней дизелей Д100 невзаимозаменяемы. Нижний длиннее верхнего на 102,2 мм.

Шатунные подшипники дизеля ПД1М состоят из двух взаимозаменяемых бронзовых вкладышей, удерживаемых от осевого смещения буртами. От проворачивания вкладыши фиксируются штифтом 8, устанавливаемым в отверстие нижней половинки подшипника. Отверстие в верхнем вкладыше служит для соединения с маслопроводом стержня шатуна.

У всех дизелей шатунные вкладыши устанавливаются в постели подшипников с натягом, который должен обеспечить непроворачиваемость вкла дышей в процессе работы дизеля. Возвышение одного конца каждого вкладыша над плоскостью разъема для создания нормального натяга должно составлять 0,11-0,13 мм.

У дизелей с У-образным расположением цилиндров каждая шатунная шейка коленчатого вала воспринимает усилие сразу от двух шатунно-поршневых групп. В этом случае шатун одной шатунно-поршневой группы присоединяется непосредственно к шейке коленчатого вала и называется головным, а второй шатун шатунно-поршневой группы присоединяется к развитой головке главного шатуна и называется прицепным. Есть конструкции, когда оба шатуна присоединяются непосредственно к шейке коленчатого вала.

Соединение двух шатунов называют шатунным устройством. У дизелей типа 5Д49 оно состоит из главного 1 (см. рис. 70) и прицепного 11 шатунов. Прицепной шатун своей расточкой в нижней части опирается на палец 12 и крепится к нему двумя болтами 10, составляя единое целое. Палец 12 вставлен в проушины развитой нижней головки главного шатуна. Втулка 13, запрессованная в проушины, служит подшипником для пальца.

В верхние головки шатунов запрессованы стальные втулки 7, внутренняя поверхность которых покрыта свинцовистой бронзой. Кольцевая проточка в средней части втулок сообщается двумя отверстиями с каналами маслопровода от шейки коленчатого вала к поршню. Нижняя головка главного шатуна имеет зубчатый стык з с крышкой 15 шатуна, препятствующий поперечному смещению крышки. Крышки притянуты к головке четырьмя болтами 14, резьба которых для повышения усталостной прочности обкатана. С этой же целью внутренние поверхности головки шатуна под вкладышем упрочнены накаткой. Вкладыши 16 шатунных подшипников стальные тонкостенные, залитые свинцовистой бронзой. Наружные поверхности вкладышей покрыты тонким слоем меди для устранения фреттинг-коррозии, возникающей при взаимных микропе ремещениях соприкасающихся тел. Внутренняя поверхность вкладышей для улучшения прирабатываемости покрыта тонким слоем свинцовистого сплава. Расточка вкладышей подшипника выполнена с некоторым увеличением диаметра от середины к краям (гиперболической). Такая форма расточки создает лучшие условия для гидродинамического режима смазывания подшипника с учетом упругих деформаций шеек коленчатого вала.

Шатунные вкладыши устанавливают с натягом и их положение фиксируется штифтами, запрессованными в стержень и крышку шатуна. Для перетока масла в нижнем вкладыше имеется проточка с отверстиями, по которым масло с шатунной шейки поступает в канал д нижней крышки и перетекает к каналам стержней шатунов. Часть масла направляется по продольному каналу главного шатуна для смазывания верхней головки и охлаждения поршня, а часть масла поступает через канал е в пальце 12 прицепного шатуна к каналу г шатуна и далее на смазывание головки шатуна и охлаждение поршня шатунно-поршневой группы с прицепным шатуном.

Шатуны — ответственные и тяже-лонагруженные детали. Поэтому их поверхности упрочняют дополнительно наклепом дробью. Для обеспечения условий уравновешивания шатунно-поршневых групп детали их собираются комплектно. При переработке все детали комплекта (шатун с крышкой, болты, гайки) должны быть поставлены на свои места по меткам, иметь определенные массу и размеры. Каждый комплект должен быть промаркирован.

⇐ | Поршневые кольца | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Силы, действующие в шатунно-кривошипном механизме дизеля | ⇒

Что такое шатун? Детали, функции и типы

Что такое шатун?

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

Шатун необходим для передачи сжимающих и растягивающих усилий от поршня. В наиболее распространенной форме в двигателе внутреннего сгорания он позволяет поворачиваться на конце поршня и вращаться на конце вала.

Предшественником шатуна является механическое соединение, используемое водяными мельницами для преобразования вращательного движения водяного колеса в возвратно-поступательное движение. Шатуны чаще всего используются в двигателях внутреннего сгорания или паровых двигателях.

Детали шатуна

Ниже приведены детали шатуна:

  • Малая головка: Конец, которым шатун крепится к поверхности поршневого пальца, называется шатун.
  • Шатун: Конец, которым шатун прикрепляется к боковой шейке шатуна, известен как шатун.
  • Подшипник втулки: Оба конца шатуна закреплены подшипником втулки. К маленькому концу шатуна прикреплена втулка из фосфористой бронзы со сплошной проушиной. Большой конец прикреплен к шатунной шейке. Конец разделен на две части и опирается на вкладыш коренного подшипника.
  • Вкладыш подшипника: В большом конце шатуна находится вкладыш подшипника, который соединен с крышкой подшипника, он известен как вкладыш подшипника.Они состоят из двух частей, которые соединяются вместе на коленчатом валу. Это положение, при котором шатун перемещается в обратном направлении.
  • Болт и гайка: После установки кривошипа в нижней части шатуна обе стороны больших головок крепятся несколькими болтами и гайками. Таким образом, объединив все эти компоненты, шатун готов к использованию.
  • Хвостовик: Кроме того, каждый болт и гайка используются для соединения шатуна и крышки подшипника.И применяется секционная балка, известная как хвостовик. Сечение стержня может быть прямоугольным, трубчатым и круглым.
  • Наручный палец: Поршень двигателя соединен с шатуном с помощью полой трубы из закаленной стали, называемой наручным пальцем. Он также известен как поршневой штифт. Пальцевый палец проходит через короткий конец шатуна и поворачивается на зацепленном поршне.
  • Поршень: Поршень соединяется с коленчатым валом при помощи шатуна, который обычно укорачивается до шатуна или шатуна.Назначение поршня — работать как подвижная пробка в цилиндре, образующая дно камеры сгорания.
  • Крышка подшипника: Вкладные подшипники имеют регулировку износа, но она контролирует ход, а боковой зазор позволяет правильно затянуть крышку подшипника.

Конструкция и назначение шатуна

Шатун преобразует линейное движение поршня вверх и вниз в круговое движение коленчатого вала и поэтому подвергается растяжению, сжатию, изгибу и короблению.

Шатун создает связь между поршнем и коленчатым валом и, таким образом, передает мощность. Он преобразует линейное движение поршня вверх и вниз в круговое движение коленчатого вала и, следовательно, подвергается растяжению, сжатию, изгибу и короблению.

Шатун установлен на шатунной шейке коленчатого вала с подшипником скольжения. Крышка шатунного подшипника прикручена болтами к большой головке. В большинстве случаев шатун является полым или имеет внутренний литой масляный канал для подачи смазки на поршневой палец.

Материалы

Для получения минимального веса и высокой прочности шатуны изготавливаются из следующих материалов:

  • Микролегированные стали
  • Спеченные металлы
  • Высококачественный алюминий
  • CFRP двигателей)

Серийно выпускаемые шатуны кованые, литые или спеченные. Кованые шатуны имеют лучшее отношение прочности к весу и более низкую стоимость, чем спеченные шатуны.Однако производство штампов сравнительно дорого.

Типы шатунов

Ниже приведены типы шатунов, используемых в различных типах двигателей: шатуны

  • Кованые шатуны
  • Шатуны с приводом
  • 1. Шатуны плоские

    Шатуны плоских шатунов используются в рядных и оппозитных двигателях.Большой конец шатуна прикреплен к шатунной шейке и снабжен крышкой подшипника.

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

    2. Шатуны вилки и ножа

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

    Эта система устраняет качающуюся пару, возникающую при балансировке пар цилиндров вместе с коленчатым валом.

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

    В этом случае стержень лопасти проходит непосредственно снаружи этой втулки, а не на шатунной шейке. Это заставляет два стержня двигаться вперед и назад, что снижает усилие на подшипник и поверхностную скорость.Но скорость подшипника также является возвратно-поступательной, а не непрерывно вращающейся, что является серьезной проблемой для смазки.

    3. Ведущие и ведомые шатуны

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

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

    4. Шатуны заготовки

    Шатуны заготовки изготавливаются из стали или алюминия. По сравнению с другими типами шатунов они легче, прочнее и долговечнее.

    Обычно используется в высокоскоростных транспортных средствах. Иногда он предназначен для уменьшения концентраторов напряжения и облегчения естественного зерна материала заготовки.

    5. Литые шатуны

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

    Литые стержни требуют низких затрат на производство и не могут использоваться в приложениях с высокой мощностью. Литые стержни имеют заметный шов посередине, который отличает их от кованых.

    6. Кованые шатуны

    Некоторые шатуны изготавливаются методом ковки. Эти типы шатунов изготавливаются путем придавливания зерна материала к форме конца. В зависимости от требуемых свойств материал может быть стальным сплавом или алюминиевым.

    Обычно используемые стальные сплавы представляют собой сплавы хрома и никеля.Конечный продукт не должен быть хрупким. Следовательно, никелевые или хромовые сплавы повышают прочность шатуна.

    7. Металлические шатуны с электроприводом

    Шатуны также изготавливаются из силового металла, так как это подходящий выбор для производителей. Его готовят из смеси металлических порошков, которую прессуют в форму и нагревают до высокой температуры. Эта смесь превращается в твердую форму.

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

    Выход из строя шатуна

    При каждом вращении коленчатого вала на шатун часто воздействуют большие повторяющиеся силы: силы сдвига из-за угла между поршнем и шатунной шейкой, силы сжатия при движении поршня вниз, и растягивающие силы при движении поршня вверх. Эти силы пропорциональны квадрату скорости вращения двигателя (об/мин).

    Выход из строя шатуна, часто называемый «выбрасыванием шатуна», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, когда сломанный шатун часто пробивает стенку картера, что делает двигатель неремонтопригодным.

    Распространенными причинами выхода из строя шатуна являются разрушение при растяжении при высоких оборотах двигателя, сила удара, когда поршень ударяет по клапану (из-за проблемы с клапанным механизмом), выход из строя шатунного подшипника, обычно из-за проблем со смазкой, или неправильная установка шатуна .

    СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ

    Шатуны

    Шатун является связующим звеном, передающим усилия между поршнем и коленчатым валом. [Рисунок 1-10] 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 1-10. Шатун между поршнем и коленчатым валом.

    Существует четыре типа узлов шатуна [Рис. 1-11]:

    1. Плоский
    2. Вилка и нож
    3. Главный и шарнирный
    4. Разъемный

    Рисунок 1-11. Соединительный стержень в сборе.

    Узел основного и шарнирного стержня

    Узел основного 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 кулака 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 ведущий шток.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.[Рис. 1-12] 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.

    Рис. 1-12. Эллиптическая траектория движения поворотных пальцев в узле шарнирного стержня.

    Из-за разного угла наклона соединительных тяг и эллиптического движения поворотных пальцев все поршни не перемещаются на одинаковую величину в каждом цилиндре при заданном числе градусов поворота кривошипа.Это изменение положения поршня между цилиндрами может иметь значительное влияние на работу двигателя. Чтобы свести к минимуму влияние этих факторов на клапан и угол опережения зажигания, отверстия под цапфу во фланце главной тяги не расположены на равном расстоянии от центра шатунной шейки, тем самым в некоторой степени компенсируя влияние угловатости соединительной тяги.

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

    Пальцы поворотных кулаков

    Пальцы поворотных кулаков имеют прочную конструкцию, за исключением масляных каналов, просверленных в пальцах, которые смазывают втулки пальцев поворотных кулаков. 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 шатуны

    Плоские 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.

    Шток вилки и ножа в сборе

    Шток вилки и ножа в сборе используется в основном в двигателях V-образного типа. Вилкообразный стержень разделен на конце шатунной шейки, чтобы между зубцами можно было разместить стержень лопасти. Одинарный подшипник, состоящий из двух частей, используется на конце коленчатого вала шатуна.Этот тип шатуна мало используется в современных двигателях.

    Бортмеханик рекомендует

       

    Физика шатуна — журнал NASA Speed ​​News

    Безусловно, один из наиболее важных компонентов двигателя подвергается наибольшей нагрузке. Шатуны получают мощность от процесса сгорания и преобразуют ее во вращение коленчатого вала, что, конечно же, и заставляет все работать.

    Чем больше мощности вы хотите получить, тем больше оборотов вам требуется, тем больше нагрузка на шатуны, и это не только одно.Стержни подвергаются растягивающим, сжимающим и изгибающим нагрузкам, и заставить их выдержать все три фактора — это вопрос конструкции, материалов и производства.

    «Существует большое усилие при растяжении, сжатии и небольшом изгибе, так что это основные вещи, на которые мы обращаем внимание», — сказал Клейтон Стотерс, ведущий инженер Wiseco. «Инерционный случай также довольно тяжел для шатунов, потому что 10 000 об / мин — это большая нагрузка, поэтому мы много смотрим на растягивающую нагрузку.

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

    Нагрузка сжатия возникает, когда поршень передает нагрузку от камеры сгорания на поршневой палец, а также на шатун и коленчатый вал. Сжимающая нагрузка также возникает на такте сжатия, хотя и в меньшей степени. Шатун также испытывает напряжения изгиба, которые возрастают пропорционально частоте вращения и выходной мощности.

    «Из того, что я видел, переходы между балкой и большим концом и места перехода балки в малый конец, эти два радиуса определенно подвергаются наибольшему напряжению в большинстве случаев, которые я рассматривал», Стотерс. сказал.

    Вот где в игру вступают дизайн, материалы и производство. При разработке своих новых удилищ BoostLine компания Wiseco стремилась превзойти требования рынка. Сообщается, что шатуны BoostLine идеально подходят для форсированных приложений мощностью до 2000 лошадиных сил или для перестроенных двигателей для гонок на выносливость. Сообщается, что шатуны BoostLine имеют 60-процентное увеличение прочности на изгиб по сравнению с шатунами с двутавровой балкой.Компания провела значительное тестирование готового продукта, но также сначала с помощью анализа методом конечных элементов.

    «Конечно-элементный анализ — это, по сути, способ численного расчета напряжений в шатуне, и мы можем сделать это на компьютере, а это значит, что мы можем просмотреть множество различных деталей», — сказал Стозерс. «Мы можем изменить дизайн. Мы можем изменить нагрузку, чтобы имитировать то, что, по нашему мнению, увидит стержень. Очевидно, что нет полной замены физическим испытаниям, и смоделировать то, что стержень увидит внутри двигателя, чрезвычайно сложно, потому что происходит много всего, но нам нравится упрощать и рассматривать то, что я называю каждым случаем нагрузки в отдельности.

    Чтобы выдерживать тяжелые условия эксплуатации, инженеры Wiseco разработали стержни BoostLine с использованием японских спецификаций и использовали хромомолибденовую сталь 4340. Он кованый, что может увеличить вес, но прочность материала первоклассная.

    «При ковке вы берете материал и нагреваете его до температуры, необходимой для того, чтобы материал стал ковким, а затем прессуете его в форму с помощью большой кузнечной машины», — сказал Ник ДиБлази, глобальный менеджер по автомобильным продуктам и менеджер проектирование для Wiseco.«Это не льется. По сути, вы берете очень горячий кусок материала и разбиваете его в форме формы, и это выравнивает структуру зерна, чтобы она стала прочнее. Так что кованый кусок материала всегда будет прочнее своего цельного аналога».

    С точки зрения дизайна, три кармана на большом конце удилища BoostLine уменьшают вес в точках напряжения, где удилище было усилено. Wiseco также использует стержневые болты ARP и включает в себя инструкции по установке и смазку для резьбы с каждым комплектом.

    Wiseco рекомендует использовать для сборки двигателя датчик растяжения стержневых болтов, а не установку крутящего момента. Это растяжение, как указал Стотерс, является ключом к поддержанию зажимной силы. В целом, это примерно от 0,004 до 0,006 дюйма растяжения — примерно такой же толщины, как лист бумаги.

    «Очень важно убедиться, что трение между болтами, смазкой и самим штоком соответствует результатам испытаний, которые мы провели», — сказал Стозерс.

    В некоторых случаях шатуны весят больше, чем стандартные, но меньше в других случаях, вероятно, там, где используются заводские турбины.Стержни BoostLine являются излишними для многих двигателей, которые обычно можно увидеть на выходных НАСА. Однако для приложений с высокой мощностью или в случаях, когда надежность имеет первостепенное значение, они могут соответствовать всем требованиям. Boostline имеет номера деталей для автомобилей Chevrolet с большими и малыми блоками, двигателей GM LS, модульных двигателей Ford и двигателей Coyote, а также для популярных двигателей Honda, Mitsubishi, Nissan, Subaru, Toyota и VW.

    «Если вы собираетесь запускать двигатель в течение 24 часов, этот стержень для вас», — сказал ДиБлази.«Если бы вы действительно хотели поместить туда что-то, о чем вам не хотелось бы беспокоиться, то это то, что вы хотели бы добавить туда».

    РЕСУРСЫ

    www.wiseco.com

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

    Изображение предоставлено Wiseco

    Комплект шатунов — восстановленный

    Восстановленный комплект шатунов. Продается сразу. Без основной нагрузки.

    В комплект тяг входят:
    • Подходящие длины и веса
    • Измененные размеры и зазоры
    • Новые нерастяжимые болты тяг

    Не все восстановленные шатуны одинаковы! Если вы найдете в Интернете что-то, что кажется слишком дешевым, это потому, что они дешевые , и не в хорошем смысле.И из всех мест в вашем Vanagon, где можно срезать углы, качество шатуна — не одно!

    Дополнительные сведения на вкладке «Дополнительная информация».

    Всем известно, что шатунные болты, использовавшиеся на 2,1-литровых двигателях 1986-91 гг., были одноразовыми растягивающимися болтами. Многие люди, в том числе и мы, давным-давно усвоили это на собственном горьком опыте — построили двигатель с повторно использованными растяжными болтами и заставили его разобрать — самостоятельно — в короткие сроки. Итак, да: все наши удилища поставляются с новыми, не растягивающимися болтами, каждый раз с гарантией.

    А что с балансом? Вы слышите много шумихи по этому поводу. Что ж, VW проделал отличную работу, убедившись, что их комплекты стержней хорошо сбалансированы как друг с другом, так и встык. Мы обязательно используем только комплекты шатунов, которые вышли из одного и того же двигателя, балансируем VW, а затем проверяем, чтобы все используемые шатунные болты были одинаковыми (еще одна причина, по которой болты шатунов важны) — поэтому балансировка в конечном итоге настолько хороша, насколько ОЕМ Фольксваген. Но восстановление тяги — это гораздо больше, чем выбор правильного болта тяги.

    Самый критический зазор в поршневом двигателе находится в верхней части («маленький конец») шатуна, между втулкой поршневого пальца и поршневым пальцем на поршне. Мы говорим о десятых дюймах, так или иначе, которые могут иметь значение между удилищем, которое будет служить долго и быть тихим, и удилищем, которое будет щелкать, щелкать, щелкать, пока коровы не вернутся домой (если вам повезет), или тем, что просто развалится. Получение этого измерения точно не является тривиальным или дешевым.

    Второй наиболее важный зазор в поршневом двигателе находится на другом («большом») конце шатуна, где он соединяется с шатунной шейкой коленчатого вала, который может немного отличаться от одного коленчатого вала к другому.Лучший способ получить правильный размер — это иметь под рукой коленчатый вал, на который должен быть установлен шток, и подобрать размер штока для идеальной посадки. Именно так мы делаем это на всех двигателях, которые мы производим. Когда вы покупаете комплект удилищ от GoWesty, размер большого конца будет точно соответствовать средней спецификации. Таким образом, при условии, что ваша шейка кривошипа соответствует спецификации, зазор между штоком и шейкой будет в пределах спецификации. Мы настоятельно рекомендуем использовать Plastigage для двойной проверки, и на самом деле это обычная процедура сборки двигателя.

    И что, заряда ядра нет? В то время как мы используем восстановленные штоки OEM, точно так же, как эти, во всех наших двигателях 2200cc и 2300cc, все наши двигатели 2450cc и 2700cc получают совершенно новые шатуны из-за необходимости меньшего поршневого пальца на двигателях с более длинным ходом. Таким образом, мы получаем МНОГО хороших, бывших в употреблении стержней — вот откуда берутся сердечники. Итак, никакой основной заряд!

    Сделайте это один раз, и сделайте это правильно!

    5 Симптомы погнутого шатуна (и причины его возникновения)

    (Обновлено 10 июня 2021 г.)

    Неисправный шатун — одна из самых катастрофических форм отказа двигателя.Этот отказ обычно называют «брошенным стержнем» или «бросанием стержня».

    При выходе из строя шатуна велика вероятность того, что поршень или шатун на очень высокой скорости врежутся в блок цилиндров, повредив все на своем пути.

    Что такое шатуны?

    Шатуны являются связующим звеном между каждым поршнем и коленчатым валом в двигателе внутреннего сгорания. Когда коленчатый вал вращается, поршни очень быстро двигаются вперед и назад, подвергая шатуны огромным силам растяжения.

    Шатуны имеют подшипники, которые находятся между шатуном и коленчатым валом. Эти подшипники смазываются и предотвращают контакт металла с металлом при вращении коленчатого вала.

    Также имеется штифт, соединяющий поршень с верхней частью шатуна. Этот палец называется поршневым пальцем, поршневым пальцем или поршневым пальцем.

    Основные признаки погнутого шатуна

    Шатун должен быть прочным и долговечным, чтобы двигатель мог выжить. Если он слишком слаб, чтобы выдержать нагрузку от сгорания, то экстремальные растягивающие усилия на шатуне могут согнуть или даже сломать его.

    Это было бы очень плохо для двигателя, потому что больше не было бы тактов впуска, тактов выпуска, тактов сжатия или рабочих тактов.

    Что касается водителя, то он сможет заметить, когда это произойдет, потому что будут присутствовать некоторые очень заметные симптомы. Вот некоторые из наиболее распространенных симптомов, указывающих на неисправность шатуна.

    1) Низкое сжатие

    Если шатун слегка погнут, вы сможете ездить на нем без особых проблем.Однако цилиндр с изогнутым штоком, вероятно, будет иметь более низкую компрессию, чем другие.

    Если вас беспокоит возможность погнутости штока, вы можете начать с проверки компрессии. Если ваши значения компрессии во всех цилиндрах отличаются друг от друга примерно на 10%, ваши шатуны, вероятно, в порядке.

    Обратите внимание, что у вас может быть низкое сжатие по ряду причин. После неудовлетворительного теста на сжатие рассмотрите возможность проведения теста на утечку, чтобы сузить круг возможных вариантов.

    2) Стук двигателя (стук тяги)

    Когда двигатель включен и работает, вы можете услышать исходящий от него стук. Это будет повторяющийся стук, который становится быстрее по мере увеличения оборотов двигателя. В просторечии это называется «стук стержня».

    Звуки могут исчезнуть через некоторое время, когда масло сможет циркулировать по компонентам двигателя и смазывать их.

    3) Низкое масло или давление масла

    Если у вас плохой или неисправный шатун, ваш двигатель, вероятно, очень внезапно потеряет много масла, что может иметь разрушительные последствия для давления масла в вашем двигателе.

    На вашем двигателе может быть манометр, который сообщит вам о низком давлении масла. У вас, вероятно, есть сигнальная лампа на приборной панели, которая также сообщит вам об этом.

    Если у вас низкое давление масла, это означает, что масло плохо циркулирует в двигателе. Это может привести к перегреву двигателя, если проблема не будет решена быстро, и вы испытаете значительно больший износ двигателя, потому что он не будет должным образом смазан.

    4) Заметно погнутый или поврежденный шатун

    Если вы подозреваете, что у вас погнут или поврежден шатун на основании других симптомов, которые могут присутствовать, вам необходимо самостоятельно визуально осмотреть шатун, чтобы увидеть его состояние. является.

    Для этого потребуется разобрать двигатель, а это должен делать только опытный механик.

    5) Заклинивший двигатель

    Брошенный шток может заглохнуть и заклинить весь двигатель. Вы узнаете, что двигатель заклинило, потому что вы не можете провернуть его вручную (используя гаечный ключ на болте шкива коленчатого вала). Даже двигатель, который не запускается или не прокручивается, должен проворачиваться вручную таким образом.

    Скорее всего, если вы бросите удочку, вы это узнаете.Брошенный стержень часто сопровождается громким хлопком и вылетом металла из моторного отсека. После этого вы можете заметить огромную лужу масла под машиной и даже большую дыру в блоке.

    Причины выхода из строя шатуна

    1) Залитый двигатель

    В отличие от воздуха, жидкости на самом деле не сжимаемы. Если двигатель оснащен гидрозамком (то есть заполнен жидкостью, а не воздухом), вы рискуете погнуть шатуны, когда собираетесь заводить автомобиль.Вам нужно будет очистить двигатель, прежде чем вы сможете нормально завести автомобиль.

    2) Преждевременное зажигание или детонация

    Преждевременное зажигание и детонация — это термины, обозначающие ненормальное сгорание воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания. Топливо может сгорать преждевременно по разным причинам: накопление углерода, слишком ранний угол опережения зажигания или использование топлива со слишком низким октановым числом для автомобиля.

    Сильное преждевременное зажигание или детонация вызывают сильное давление в цилиндре, иногда большее, чем было рассчитано на двигатель.Таким образом, значительное превышение ожидаемого давления в цилиндрах может привести к катастрофическому отказу двигателя.

    3) Плохое управление двигателем

    Если вы используете запасные части двигателя, скорее всего, ваш ECU запрограммирован тюнером. Если эта мелодия слишком агрессивна для ваших условий бега или вы слишком сильно толкаете двигатель, вы можете в конечном итоге бросить удочку.

    В большинстве автомобилей требуется настройка, когда установлены определенные детали с болтами, такие как впускной, выпускной, буст-контроллер или большая турбина.Активная езда на автомобиле до того, как двигатель будет настроен с учетом нового оборудования, может сломать что-то довольно дорогое, включая шатун.

    4) Превышение оборотов двигателя

    По мере увеличения оборотов двигателя силы, воздействующие на шатуны, возрастают, поскольку поршни движутся быстрее. Если вы увеличиваете обороты двигателя выше, чем он был рассчитан, вы, вероятно, задумаетесь о покупке нового двигателя.

    Большинство двигателей предотвращают превышение оборотов двигателя и отключают подачу топлива, когда вы находитесь на красной черте или чуть выше нее.Самый простой способ увеличить обороты двигателя — это механическая коробка передач.

    Если вы переключитесь на передачу, слишком низкую для скорости, с которой вы едете, ваши обороты взлетят до небес, и ваш двигатель не сможет за ними угнаться. Это известно как «денежная смена», потому что такой тип пропущенной смены обходится очень дорого.

    5) Модификации двигателя

    Многие заводские шатуны сделаны тоньше, чем на старых автомобилях. Это делается во имя эффективности и экономии средств.Более тонкие стержни не создают проблем при уровне мощности стоковых, но стандартных стержней не всегда достаточно, если вы пытаетесь увеличить мощность.

    Если вы пытаетесь построить свой автомобиль, чтобы он ехал быстрее, убедитесь, что вы провели много исследований на форумах для вашего конкретного автомобиля, чтобы увидеть, каков типичный путь сборки для уровня мощности, который вы надеетесь получить.

    Шатун | Инжиниринг | Fandom

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

    В поршневых двигателях шатун или шатун соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом.

    Двигатели внутреннего сгорания[]

    Изготовлен из []

    В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания шатуны чаще всего изготавливаются из стали [1] для серийных двигателей, но могут быть изготовлены из алюминия [2] (для легкости и способности поглощать сильные удары за счет долговечности) или титана [3] (для сочетания прочности и легкости за счет доступности) для высокопроизводительных двигателей или из чугуна [4] для таких устройств, как мотороллеры.

    Монтажные детали[]

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

    Малая головка крепится к поршневому пальцу или поршневому пальцу, который в настоящее время чаще всего запрессовывается [5] в шатун, но может поворачиваться в поршне, конструкция «плавающего поршневого пальца». Шатун соединяется с шейкой подшипника на шатуне, работая на сменных вкладышах подшипника, доступных через болты шатуна [6] , которые удерживают «крышку» подшипника на шатуне; как правило, в подшипнике и большом конце шатуна просверлено небольшое отверстие, так что смазочное масло [7] под давлением разбрызгивается на упорную сторону стенки цилиндра для смазывания хода поршней и поршневых колец.

    Рабочий[]

    Шатун находится под огромным напряжением от возвратно-поступательной нагрузки, создаваемой поршнем, который фактически растягивается и расслабляется при каждом обороте, и нагрузка быстро увеличивается с увеличением частоты вращения двигателя.

    Ошибки[]

    Выход из строя шатуна является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, когда сломанный шатун часто проходит сквозь картер, что делает двигатель неремонтопригодным; это может быть следствием перегрева, физического дефекта штока, отсутствия смазки в подшипнике из-за неправильного обслуживания или выхода из строя болтов штока из-за дефекта, неправильной затяжки или повторного использования уже использованных (нагруженных) болтов, если они не рекомендуемые.

    Надежность[]

    К счастью, несмотря на их частое появление на телевизионных автомобильных соревнованиях, такие отказы довольно редки на серийных автомобилях при обычной повседневной езде.

    Производство[]

    При создании высокопроизводительного двигателя большое внимание уделяется шатунам, устраняя концентраторы напряжения с помощью таких методов, как шлифовка кромок шатуна до гладкого радиуса, дробеструйная обработка для снятия внутреннего напряжения, балансировка всех узлов шатун/поршень до тот же вес и Magnafluxing, чтобы выявить невидимые в противном случае небольшие трещины, которые могут привести к выходу стержня из строя под нагрузкой.Кроме того, большое внимание уделяется затяжке шатунных болтов до точного указанного значения; часто эти болты необходимо заменять, а не использовать повторно.

    Шатунный конец штока изготавливается как единое целое и разрезается или надламывается надвое для обеспечения точной посадки вокруг вкладыша шатунного подшипника. Следовательно, «крышки» шатунов не взаимозаменяемы между шатунами, и при восстановлении двигателя необходимо соблюдать осторожность, чтобы крышки разных шатунов не перепутались. Как на шатуне, так и на его крышке подшипника обычно выбит соответствующий номер позиции в блоке цилиндров.

    Более поздняя технология изготовления состоит в том, чтобы выковать стержень как единое целое из порошкового металла, что позволяет более точно контролировать размер и вес с меньшими затратами на механическую обработку и меньшим количеством избыточной массы, которая должна быть обработана для балансировки. Затем крышка отделяется от стержня в процессе разрушения, что приводит к неровной поверхности сопряжения из-за зерен порошкообразного металла. Это гарантирует, что при повторной сборке крышка будет идеально расположена по отношению к стержню, по сравнению с незначительными смещениями, которые могут возникнуть, если обе сопрягаемые поверхности плоские.

    Износ двигателя[]

    Основным источником износа двигателя является боковая сила, действующая на поршень через шатун со стороны коленчатого вала, которая обычно изнашивает цилиндр до овального [8] поперечного сечения, а не круглого, что делает невозможным правильное уплотнение поршневых колец. к стенкам цилиндра. Геометрически видно, что более длинные шатуны уменьшают величину этой боковой силы и, следовательно, приводят к увеличению срока 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 цилиндра; таким образом, для данного блока цилиндров более длинный ход, дающий больший рабочий объем и мощность двигателя, требует более короткого шатуна (или поршня с меньшей высотой сжатия), что приводит к ускоренному износу цилиндра.

    Смазка[]

    Смазка изнашиваемых поверхностей играет важную роль в износе двигателя. Поэтому используемая смазка [9] играет важную роль. Последней технологией является добавление ПТФЭ [10] к смазке в той или иной форме.

    На паровых машинах[]

    В паровозе шатунные шейки часто устанавливаются непосредственно на одну или несколько пар ведущих колес, а ось этих колес служит коленчатым валом. Шатуны, также называемые основными шатунами , проходят между шатунными шейками и подшипниками крейцкопфа, где они соединяются с поршневыми шатунами.

    См. также номенклатуру паровозов.

    типов шатунов | Главная Руководства

    Автор: Кейт Аллен Обновлено 21 июля 2017 г.

    Шатуны, которые чаще всего используются в автомобильных двигателях, обычно используются в двигателе внутреннего сгорания. Шатуны соединяют поршни с коленчатым валом и обеспечивают движение жидкости между ними. В сельскохозяйственном оборудовании, легковых и грузовых автомобилях, строительной технике и любом другом транспортном средстве с двигателем внутреннего сгорания используется какой-либо тип шатуна.

    Кованые

    Соединительные стержни типизированы по процессу, используемому для изготовления стержней. Процесс изготовления кованых шатунов заключается в придавливании зерна выбранного материала, например стального сплава, приданию стержню заданной формы. Производители используют различные типы стальных сплавов, включая сталь 4340 или сплав хрома и никеля. Никель-хромовый сплав увеличивает прочность шатуна, не делая готовое изделие хрупким.

    Литые шатуны

    Литые шатуны обычно выбирают производители оригинального оборудования, поскольку они выдерживают нагрузку стандартного двигателя и дешевле в производстве.Литые шатуны имеют заметный посередине шов, отличающий их от кованых. Не используйте литые шатуны в двигателях с высокой мощностью более 450 л.с. и 6000 об/мин.

    Порошковый металл

    Еще одним выбором производителей оригинального оборудования является соединительный стержень из порошкового металла. Порошкообразная смесь металлов прессуется в форму и нагревается при высоких температурах, чтобы расплавить смесь в твердую форму. Для стержней из порошкового металла требуется небольшая обработка, потому что они выходят из формы в основном готовым продуктом.Эти шатуны дешевле в производстве, чем стальные, и прочнее литых шатунов.