Что в двигателе называют шатуны - Автомобильный журнал
Arskama.ru

Автомобильный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что в двигателе называют шатуны

Что в двигателе называют шатуны

Шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и шарнир-но соединен с этими деталями. При работе шатун совершает сложное движение в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, и подвергается воздействию высоких газовых и инерционных сил. Шатун должен обладать высокой прочностью, по возможности малой массой, но одновременно достаточной жесткостью, обеспечивающей стабильность формы и размеров, в частности отверстий под подшипники. В зависимости от типа кривошипно-шатунного механизма и расположения цилиндров можно выделить шатуны рядного типа двигателей с тронковым механизмом; шатуны прицепного типа многорядных двигателей (V-, W- и звездообразных); шатуны двигателей с крейцкопфным механизмом.

На рис. 1, а показана конструкция шатуна двигателя рядного типа, применяемая также и в V-образных двигателях с установленными на одной шатунной шейке коленчатого вала шатунами. В последнем случае приходится смещать левый и правый ряды цилиндров между собой в направлении оси коленчатого вала, что усложняет конструкцию корпуса и механизма передач.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Основными элементами шатуна являются: верхняя (или поршневая) головка/с запрессованной втулкой, в которой перемещается палец; стержень, соединяющий верхнюю головку с нижней (или кривошипной) головкой. С помощью нижней головки и ее крышки шатун соединен с шатунной шейкой коленчатого вала.

Верхнюю головку шатуна делают обычно неразъемной цилиндрической формы. В нее запрессовывают бронзовую втулку; в некоторых конструкциях применяют игольчатые подшипники. Для более рационального распределения нагрузки между бобышками поршня и шатуном верхняя головка часто имеет коническую форму сечения в плоскости оси отверстия под палец, для смазывания которого предусмотрены отверстия 8. Верхнюю головку помимо круглой делают и овальной формы.

Стержень шатуна испытывает осевую и поперечную нагрузки и имеет обычно двутавровое поперечное сечение, хорошо работающее на изгиб в плоскости качания шатуна. Во многих случаях для подачи масла к подшипнику верхней (поршневой) головки шатуна и поршню в теле шатуна на всю длину стержня просверливают канал. В этом случае предусматривается утолщение стенки, соединяющей полки двутавра. Возможны и другие формы сечения стержня (в частности, круглая с отверстием).

Нижнюю головку шатуна делают разъемной; ее габариты должны позволять вынимать поршень с шатуном, как правило, через цилиндр, что определяется условиями сборки двигателя. После установки поршня с шатуном в двигатель к нижней головке крепят ее крышку с помощью шатунных болтов и гаек. По конструкции нижние (кривошипные) головки шатунов отличаются большим разнообразием. Наиболее проста показанная на рис. 1, а плоскосимметричная конструкция. Стремление увеличить диаметр коренных шеек коленчатого вала при форсировании двигателей приводит к уменьшению толщины нижней головки в месте разъема. В связи с этим, а также для обеспечения возможности выемки шатуна через цилиндр широкое распространение получили шатуны с косым разъемом нижней головки (рис. 1, б), у которых стык по условиям прочности расположен под углом 42…50° к оси стержня шатуна. Для восприятия срезывающих сил в плоскости стыка применяют зубчатое (шлицевое) соединение с заданной плотностью прилегания.

В большинстве современных двигателей внутреннего сгорания применяют подшипники скольжения (рис. 2), выполненные в виде разрезных стальных вкладышей, залитых по поверхности, обращенной к шейке коленчатого вала, слоем антифрикционного материала (баббитом, свинцовистой бронзой, сплавом на основе алюминия, кадмия и др.).

В автомобильных и тракторных двигателях применяют тонкостенные вкладыши, устанавливаемые с натягом в расточку нижней головки шатуна (в случае коренных подшипников коленчатого вала — в расточку коренных опор). От осевого смещения и проворачивания под действием сил трения вкладыши удерживаются усиками, входящими в пазы.

В многорядных и звездообразных двигателях применяют шатуны прицепного типа (рис. 3). В этом случае к главному шатуну шарнирно с помощью проушин и пальцев присоединяют соответствующее число (в зависимости от числа рядов цилиндров двигателя) прицепных шатунов. Шатун прицепного типа проще главного по конструкции. Смещение относительно шатунной шейки вала оси сочленения главного и прицепного шатунов делает кинематику поршней боковых цилиндров несколько отличной от кинематики поршня главного цилиндра (обычно в этом случае требуется обеспечение равенства степеней сжатия по всем цилиндрам).

Наибольшим разнообразием отличаются шатуны V-образных двигателей. Компактность двигателя по длине при обеспечении рациональных размеров вдоль образующей подшипников коленчатого вала обеспечивается применением конструкции с шатуном прицепного типа. На рис. 4 показан вариант соединения нижней крышки с кривошипной головкой главного шатуна шпильками-штифтами, работающими на срез. В головку шатуна прицепного типа вставлена втулка, образующая вместе с закрепленным в главном шатуне пальцем подшипник скольжения. Иногда для повышения несущей способности подшипника шатуна осуществляют жесткое соединение шатуна прицепного типа с пальцем, обеспечивая подвижность последнего в проушинах кривошипной головки главного шатуна.

Идентичность кинематики поршней обоих рядов цилиндров V-образного двигателя обеспечивается применением центрально-сочлененных шатунов. Недостатком такой конструкции является относительно низкая жесткость кривошипных головок. Раздвоенная головка вильчатого шатуна сложна по форме, а ее элементы подвержены повышенным изгибным нагрузкам. Вильчатые шатуны отличаются расположением полок стержня по отношению к головкам.

В отличие от тронковых двигателей шатуны крейцкопфных двигателей имеют разъемные верхнюю (крейцкопфную) и нижнюю, называемую в судовых дизелях мотылевой, головки.

На рис. 5 представлена конструкция шатуна и крейцкопфа с двусторонним и односторонним ползунами. Верхняя головка шатуна имеет вильчатую форму и соединена через поперечину с ползуном, опоры которого (башмаки), покрытые слоем баббита, перемещаются по специальным направляющим. Смазывание ползунов осуществляется через поперечины. Ползуны и поперечины изготовляют из стали, при этом на поперечины идет более качественная, легированная сталь.

Стержни шатунов крейцкопфных двигателей стальные, точеные, круглого сечения. Для регулирования степени сжатия двигателя между стержнем шатуна и его отъемной нижней (мотылевой) головкой ставят прокладки.

Для соединения разъемных головок шатунов всех типов в подавляющем большинстве случаев применяют шатунные болты.

Сила предварительной затяжки болтов должна обеспечить плотность стыка при длительной работе соединения. Шатунные болты изготовляют из высококачественных сталей и тщательно обрабатывают.

Коленчатый вал

Коленчатый вал является наиболее напряженной деталью, трудоемкой в изготовлении. При работе вал нагружается переменными силами и моментами, подвержен крутильным, изгибным и продольным колебаниям, которые при неблагоприятных условиях (резонансные и близкие к ним режимы работы) могут существенно увеличить напряжения в вале от основных газовых и инерционных усилий. Шейки вала под действием трения подвержены износу. Поэтому коленчатый вал должен обладать высокой прочностью, жесткостью и износостойкостью.

Основным элементом коленчатого вала является колено, состоящее из коренной, шатунной шеек и щек. Последние могут быть выполнены как одно целое с противовесами для уравновешивания моментов, центробежных и инерционных сил; часто противовесы выполняют отдельно и крепят к щекам болтами. Современные двигатели имеют, как правило, полноопорные коленчатые валы. Число и взаимное расположение колен зависят от числа цилиндров, их расположения и тактности двигателя.

При этом важны равномерность вспышек по цилиндрам двигателя, а также уравновешенность сил и моментов инерции. Так, вал V-образного восьмицилиндрового четырехтактного автомобильного дизеля (рис. 6) имеет крестообразную форму, что при угле развала цилиндров 90° обеспечивает равномерное чередование вспышек.

На переднем конце вала располагают шкив привода вентилятора и генератора, зубчатое колесо привода масляного насоса, масляный отражатель. Часто на переднем конце вала, совершающем наибольшие по амплитуде отклонения при крутильных колебаниях, устанавливают специальные гасители колебаний. Они поглощают энергию колебаний, подводимую к валу двигателя извне, благодаря трению между элементами гасителя и тем самым уменьшают амплитуду колебаний. На рис. 7 показаны различные конструкции гасителей колебаний.

В настоящее время наиболее широко применяют гасители колебаний жидкостного трения, у которых равномерно вращающийся при работе двигателя маховик помещен в герметичный корпус, заполненный кремнийорганической жидкостью (силиконом). При колебаниях стенки корпуса перемещаются относительно равномерно вращающегося маховика, вовлекая в движение слои силикона и совершая работу трения.

Уменьшить опасность крутильных колебаний можно также созданием инерционных реактивных моментов в определенном сечении вала. Для этого в соответствующем месте устанавливают гасители колебаний маятникового или упругомассового типа.

Передний конец коленчатого вала уплотняют резиновым сальником, располагая его в специальной крышке. Уплотнение заднего конца коленчатого вала осуществляется также с помощью маслоотражателя и сальника; иногда применяют маслосгонную резьбу по направлению, обратному вращению вала. Вал вращается в коренных подшипниках, состоящих из двух тонкостенных стальных разрезных вкладышей, залитых, как и шатунные вкладыши, антифрикционным сплавом. Вкладыши устанавливают в расточках картера и в специальных подвесках, соединенных с картером шпильками. От осевых перемещений, возникающих вследствие применения косозубых шестерен, усилий в сцеплении и т. д. вал удерживается кольцами вкладыша, поверхность которых, обращенная к опорному поясу щеки коленчатого вала, покрыта антифрикционным сплавом.

Читать еще:  Холостой ход двигателя блок управления

Место положения упорного подшипника по длине вала может быть различным и зависит от компоновки двигателя. Подшипники вала смазываются под давлением; при этом смазочный материал подводится к коренным опорам, а затем по масляным полостям в коленах подается на шатунные шейки. Специальные грязезащитные полости в шейках коленчатого вала служат для улавливания частиц металла, нагара и других механических примесей и тем самым улучшают условия работы подшипников.

В тепловозных и среднеоборотных судовых двигателях применяются также цельные коленчатые валы. В крупных малооборотных судовых дизелях вследствие чрезвычайно больших габаритов и массы применяют составные коленчатые валы, состоящие из отдельных шеек, и отлитых из стали щек, соединенных между собой запрессовкой с натягом.

Иногда шатунную шейку и щеки отливают как одно целое, и вал в этом случае называют полусоставным.

Коленчатые валы изготовляют ковкой и штамповкой из стали, а также литьем из специального высокопрочного чугуна. При получении литых валов существенно сокращаются затраты на механическую обработку при обеспечении рациональных геометрических форм элементов вала, но литые валы уступают по прочности штампованным.

Гидравлический удар в поршневой машине

Гидравлический удар. Общие сведения.

Гидравлическим ударом называется явление, происходящее в двигателях внутреннего сгорания при попадании в рабочую камеру значительного количества жидкости. Как известно, цикл работы поршневого четырехтактного ДВС состоит из 4-х тактов: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. На такте сжатия происходит сжатие газообразной топливовоздушной смеси (или воздуха у ДВС с впрыском в камеру сгорания). Газы, как известно, значительно изменяют свой объем при изменении давления. Жидкость изменяет свой объем в настолько малой степени, что ее считают практически несжимаемой. Если на такте сжатия в рабочей камере оказалась значительное количество жидкости, то поршень не сможет дойти до верхней мертвой точки и остановится.

Разрушение деталей двигателя происходит в том случае, когда действующие на них нагрузки превышают допустимые по условиям прочности. Нагруженность деталей двигателя при попадании в рабочую камеру жидкости будет зависеть от количества жидкости, рабочего объема цилиндра и степени сжатия, частоты вращения коленчатого вала в момент гидроудара и других факторов.

Отношение количества жидкости, попавшей в рабочую камеру к объему камеры сгорания при нахождении поршня в верхней мертвой точке, позволяет оценить положение поршня в момент его остановки при гидроударе и возможность остановки поршня.

Определим объем рабочей камеры ДВС при нахождении поршня в верхней мертвой точке для четырехцилиндрового двигателя, рабочим объемом 1,6 литра со степенью сжатия ε=10. Рабочий объем одного цилиндра будет Vp=1,6/4=0,4л. Объем рабочей камеры при нахождении поршня в верхней мертвой точке (минимальный объем) составит 44 мл.

Попадание в рабочую камеру значительно меньшего количества жидкости не вызовет гидроудар. Несжимаемая жидкость просто-напросто увеличит степень сжатия (воздух все равно присутствует) и затем удалится в выпускную систему на такте выпуска. Если же в рабочую камеру попадет жидкости больше, то поршень не сможет дойти до ВМТ, так как упрется в жидкость.

С точки разрушения деталей двигателя важны силы, которые будут действовать на детали. Гидроудар происходит на такте сжатия, при котором поршень движется за счет вращения от энергии коленчатого вала. Источником силы на поршне, пытающимся сжать несжимаемую жидкость будет инерционная сила вращения КВ (коленчатого вала), маховика и/или соединенных с ними элементов трансмиссии (плюс масса автомобиля, энергия которого передается через колеса в трансмиссию, и далее). Поршень, совершающий возвратно-поступательные движения соединен с КВ посредством кривошипно-шатунного механизма. Рассмотрим кинематику движения поршня. Допустим, что коленчатый вал вращается равномерно. При этом скорость движения поршня будет меняться от 0 до максимальной скорости Vпmax в середине хода поршня (которая будет равна скорости поступательного движения шатунной шейки коленчатого вала Vпmax=Vшш). Скорость поршня будет зависеть от угла поворота КВ: Vп=Vшш*sin(φ).

Однако, разрушение деталей двигателя при гидроударе происходит не за счет высокой скорости движения поршня на такте сжатия. Даже наоборот. Скорость движения поршня обратно пропорциональна силе, которая может быть приложена к поршню от шатуна.

На графике представлена зависимость силы, которая может быть передана поршню посредством кривошипно-шатунного механизма от коленчатого вала при постоянном на нем моменте. Вблизи мервых (0; 0,5; 1 на графике) точек значительному угловому перемещению КВ соответствует очень малое перемещение поршня. Даже малый момент коленчатого вала способен вызвать на поршне значительную силу. Но при работе двигателя эта сила (на такте сжатия) ограничивается той силой, что необходимо приложить к поршню для сжатия топливовоздушной смеси. Максимальная нагрузка при работе двигателя на элементы кривошипно-шатунного механизма и цилиндро-поршневой группы будет действовать при сгорании топлива в тот момент, когда давление в цилиндре достигнет максимальной величины. Для бензиновых двигателей значения давлений доходят до 50 МПа (500 атмосфер), для дизельных — до 200 МПа (2000 атмосфер). При гидравлическом ударе давления и нагрузки превосходят эти, допустимые по условиям прочности деталей нагрузки.

Последствия гидроудара. Экспертиза причины разрушения деталей двигателя.

С точки зрения разрушения деталей двигателя важно, продолжал ли двигатель работать после того, как погнулся шатун или нет. Если двигатель продолжил работу с погнутым шатуном, то при последующих после гидроудара оборотах коленчатого вала возможно:

— Соударение деформированного шатуна о нижнюю часть цилиндра. На некоторых современных двигателях минимальный зазор в этом месте настолько мал, что даже небольшой изгиб шатуна приводит к соударению, в результате чего происходит разрушение шатуна и повреждение поверхности цилиндра. При дальнейшей работе с разрушенным шатуном двигатель получает значительные повреждения.

— При деформации шатуна уменьшается расстояние между осями его головок. Уменьшается длинна шатуна, что приводит к соударению поршня о противовесы коленчатого вала при подходе к нижней мертвой точке. Минимальный зазор в данном месте на современных двигателях достаточно мал.

Вышеуказанные разрушения по причине погнутого шатуна сопровождаются значительным шумом. Но бывают случаи когда после гидроудара двигатель продолжает работать и не имеет внешних признаков неисправностей. Действительно, небольшая деформация шатуна не выдаст себя какими-то внешними проявлениями. Однако работа двигателя с деформированным шатуном недопустима по следующим причинам:

— При деформации шатуна нарушается параллельность осей его шеек. То есть нарушается параллельность поршневого пальца и шатунной шейки (и оси) коленчатого вала. В итоге поршень ходит с перекосом, шатун относительно шатунной шейки также перекошен — имеется односторонний износ шатунного вкладыша.

— При работе погнутого шатуна в его теле возникают изгибающие напряжения. В итоге велика вероятность образования на теле шатуна усталостной трещины, в результате произойдет разрушение шатуна и последующее разрушение деталей двигателя при взаимодействии вращающегося коленчатого вала с обломками шатуна и «освободившимся» поршнем.

С точки зрения экспертизы двигателя транспортной машины следует разделять гидроудар, произошедший вследствие попадание в рабочую камеру жидкостей из обслуживающих систем силовой установки (топливо, масло системы смазки, охлаждающая жидкость) и гидроудар произошедший по причине попадания воды через систему питания воздухом. В первом случае необходимо исследование причин разгерметизации системы, жидкость из которой попала в рабочую камеру в недопустимом количестве. Второй случай (попадание воды через воздухозаборник) связан с недопустимой эксплуатацией автомобиля, если автомобиль не является транспортной машиной повышенной и высокой проходимости. При попадании через воздухозаборник вода проходит через воздушный фильтр и последующие элементы системы питания воздухом. Соответственно, если двигатель при гидроударе остановился, то в воздушном фильтре и далее по системе питания воздухом будет присутствовать вода.

Отдельного рассмотрения заслуживает гидравлический удар, который вызвал лишь небольшую деформацию шатуна, после которой двигатель продолжал эксплуатироваться. Как было сказано выше, деформированный при гидроударе шатун работает не на растяжение-сжатие, как ровный, а в нем возникают еще и изгибающие напряжения. В итоге при эксплуатации двигателя с таким шатуном произойдет усталостный излом шатуна. При дальнейших оборотах коленчатого вала его взаимодействие с обломками шатуна и освободившимся поршнем вызовет значительные повреждения двигателя. Сам изогнутый шатун при этом повреждается до такой степени, что практически невозможно определить его форму до разрушения. Однако, отличить двигатель в котором ранее произошел гидроудар возможно. При работе двигателя через систему питания воздухом проходит большое количество воздуха, которое высушило воздушный фильтр и остальные элементы системы питания воздухом, соответственно воды и ее следов в впускном тракте такого двигателя не будет. Но есть другие признаки:

Читать еще:  Двигатель z14xep расход масла

Если фильтр бумажный, попадание воды и последующее ее испарение вызовет характерную деформацию и коробление гофр. Если такое удалось найти, практически можно исследование закончить и объявить причину поломки найденной. К сожалению, многие современные моторы комплектуются фильтрами из синтетики, которая на воду никак не реагирует. Тогда следов воды не будет нигде, и придется искать другие верные признаки гидроудара.

В цилиндре над местом, где верхнее кольцо останавливается в ВМТ (верхняя мертвая точка поршня), всегда есть нагар. Поскольку деформированный шатун укорачивается, поршень в положении ВМТ опускается ниже своего прежнего нормального положения. При смещении поршня ширина кромки нагара ступенчато увеличивается, что хорошо заметно и невооруженным глазом, а величину расширения кромки нагара можно замерить обычной линейкой. Даже после обрыва деформированного шатуна ширина кромки нагара легко укажет, что пока шатун был «жив», его длина была меньше положенной.

При гидроударе нередко вода попадает не в один, а несколько цилиндров. В соответствии с этим повреждения могут получить несколько шатунов, из которых сломается первым самый гнутый. Тогда остальные легко проверить «на глаз» — если шатун испытал гидроудар, его стержень после потери устойчивости будет иметь вид характерной «змейки» в плоскости качания.

Когда гнется шатун, оси его отверстий теряют строгую параллельность. Перекос осей, обычно измеряемый сотыми долями миллиметра, после гидроудара настолько велик, что нередко виден даже «на глаз». Очевидно, тогда поршень начинает работать в цилиндре с перекосом. Это классический случай, признаки которого хорошо известны. У поршня на юбке будет заметно пятно контакта характерной диагональной формы. Также на поршне появится дополнительное контактное пятно, расположенное выше поршневого пальца, в то время как противоположная зона огневого пояса, наоборот, будет покрыта большим слоем нагара.

На цилиндре, в котором работал деформированный шатун, будут ответные поршню следы: в верхней части цилиндра в месте касания поршня поясок нагара будет стерт, его кромка будет неровной, возможно, с рисками от нештатного касания поршня. Иногда ниже на цилиндре появляются также характерные блестящие следы.

После деформации шатуна вкладыши также начнут работать с перекосом. На них появятся следы «диагонального» износа — блестящие полоски по краям.

Осаженный на несколько миллиметров шатун и уменьшенная степень сжатия — достаточные основания для уменьшения количества поступающего в данный цилиндр воздуха. Однако форсунка подает топливо в данный цилиндр в том же количестве, что и другие форсунки в соседние цилиндры. Кроме того, с искривленным шатуном и поршневые кольца работают с перекосом. В результате топливовоздушная смесь в цилиндре с укороченным шатуном станет богаче, а нагара на стенки камеры сгорания осядет больше. Это легко увидеть после демонтажа головки блока цилиндров — более темный цвет нагара на стенках цилиндра, «схватившего» гидроудар, скажет сам за себя.

По этим признакам определяется, имел ли быть место в прошлом гидроудар на двигателе, разрушение которого произошло позже.

В ходе проведения независимой автотехнической экспертизы специалисты должны установить все факты и на основании их уже принимать решения о характере гидроудара, а именно производственный или эксплуатационный.

Жидкости и пути их попадания в рабочую камеру ДВС

Рассмотрим основные пути попадания жидкостей в рабочую камеру ДВС:

— Попадание охлаждающей жидкости через негерметичную прокладку головки блока цилиндров. При запущенном двигателе такое практически невозможно, а вот при стоянке, когда избыточное давление из рабочей камеры уходит, вполне возможно затекание жидкости в надпоршневое пространство. При прокрутке двигателя стартером при запуске происходит гидроудар. Подобный дефект прокладки ГБЦ заметно сказывается на работоспособности системы охлаждения двигателя.

— Попадание топлива в рабочую камеру через негерметичную топливную форсунку. Данные случаи встречаются крайне редко.

— Попадание жидкости из системы смазки двигателя . Масло может попасть в рабочую камеру двигателя через разрушенное уплотнение турбокомпрессора.

Перечисленные выше причины гидроудара являются следствием негерметичности систем охлаждения, питания топливом и смазки. Как правило, до гидроудара, данные неисправности оказывают заметное влияние на работоспособность двигателя и его систем.

Большинство случаев гидравлического удара происходит совсем по другой причине:

— Попадание воды (либо других жидкостей) через систему питания воздухом. Вода попадает в систему из окружающей среды через воздухозаборник вместе со всасываемым воздухом.

Данное явление происходит при преодолении водных преград. Это может быть как брод, в котором воздухозаборник погрузился под воду, так и переезд лужи на высокой скорости, при котором брызги попали в воздухозаборник.

По английски гидроудар будет Hydrolock

Возможен ли гидравлический удар прокручивая стартером дизельный двигатель, который уже хватанул воды?
Скорее, пострадает сам стартер, вернее бендикс — он сломается первым, как самая слабая деталь, и начнет прокручиваться.

Из-за меньшего объема камеры сгорания и отсутствия в большинстве моторов дросселирования воздуха дизели «держат гидроудар» гораздо хуже бензиновых двигателей. Образно говоря, дизель сразу отправится в нокаут.

Если вы понимаете, что гидроудар вот вот может произойти (например, пошла волна перед капотом, при прохождении брода) лучшим решением, будет экстренная остановка двигателя. Потом можно будет проделать процедуру, показанную в видео.

Шатун поршня: конструкция, причины неисправности, ремонт

  1. Конструкция шатуна
  2. Конструкционные материалы для шатунов
  3. Причины поломки
  4. Способы ремонта шатуна

Шатун поршня обеспечивает передачу энергии от поршня к коленчатому валу. Первое применение таких деталей датируется концом III века н.э. Устройства, похожие на современные шатуны использовались на лесопилках в Малой Азии, принадлежавшей Римской империи. Они служили для преобразования вращательного движения водяного колеса в поступательно для привода пилы. Подобные конструкции были обнаружены при раскопках в Эфесе, которые датируются VI веком н.э.

Конструкция шатуна

Шатун в процессе работы совершает 2 вида движения – круговые, в месте соединения нижней головки с коленвалом, и возвратно-поступательные, в месте соединения верхней головки и поршня. При эксплуатации двигателя на данную деталь постоянно воздействуют высокие нагрузки.

В шатун входят следующие элементы:

  • Верхняя головка (поршневая)
  • Нижняя головка (кривошипная)
  • Силовой стержень

Поршневая головка

Поршневой палец соединяет верхнюю головку с поршнем. Сама головка представляет собой цельную неразборную конструкцию. Палец может быть плавающим и фиксированным.

В первом случае в верхнюю головку пальца впрессовываются бронзовые или биметаллические втулки. Но это относится не ко всем двигателям. Существуют модификации, где этих втулок нет, а сам палец свободно вращается в отверстии головки шатуна благодаря зазору. Для обеспечения работоспособности подобной детали важно обеспечить смазывание поршневого пальца.

Для установки фиксированных пальцев в головке шатуна проделывается отверстие цилиндрической формы, изготовленное с очень высокой точностью. Диаметр этого отверстия меньше, чем диаметр поршневого пальца. Благодаря этому обеспечивается необходимый натяг при соединении двух деталей.

Верхняя головка шатуна имеет форму трапеции. Это позволяет увеличить опорную площадь поверхности при работе поршня и снизить разрушительное воздействие очень высоких нагрузок.

Кривошипная головка

Кривошипная головка служит для соединения шатуна и коленвала. В большинстве шатунов этот элемент разъемный, что обусловлено методом сборки двигателя. Крышка головки фиксируется на шатуне болтами, но в некоторых случаях для этих целей используют штифты или бандажное крепление.

На шатуне можно использовать лишь ту крышку, которая была установлена на заводе. Это обусловлено тем, что она имеет определенный вес и размер, и потому не может быть заменена на другую.

Разъем головки относительно расположения стержня может быть прямым (90° к оси) или косым (под определенным углом к оси). В V-образных ДВС применяется последний вид.

В нижней части шатунной головки находятся подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Для их производства используется стальная лента, с внутренней стороны покрытая антифрикционным материалом, который обладает высокими противоизносными характеристиками. Данный слой работает исключительно при наличии моторного масла, в противном случае он быстро разрушается.

Читать еще:  Шевроле круз хэтчбек какой двигатель

Для подшипников скольжения шатунов, коренных подшипников коленвала, юбок поршней, распределительных валы, втулок пальцев, в дроссельной заслонке подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Данный материал эффективно снижает трение и износ, предотвращает заклинивание поршня в цилиндре и задир поверхностей. Он не разрушается при длительном воздействии моторного масла, предотвращает движение рывками, работает в режиме масляного голодания.

Благодаря аэрозольной упаковке с выверенными параметрами распыления нанесение покрытия не вызывает затруднений. Полимеризация материала происходит как при комнатной температуре, так и при нагреве.

Силовой стержень

Стержень шатуна имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях, в отличие от бензиновых, шатуны более прочные и массивные. В спорткарах для производства этих деталей используется алюминий, что способствует снижению массы автомобиля.

Все шатуны в двигателе должны иметь одинаковую массу. В противном случае при работе ДВС будут сильные вибрации. Это требование распространяется также на обе головки детали. Для выравнивания веса шатунов их взвешивают на очень точных весах. После этого, выбрав самый легкий шатун, подгоняют массу других деталей под него путем снятия части металла на головках детали и с бобышек на стержне.

Конструкционные материалы для шатунов

Каждый автопроизводитель стремиться снизить затраты на производство и уменьшить вес деталей кривошипно-шатунного механизма. Но, ввиду того, что при работе шатуны испытывают высокие нагрузки, уменьшение их массы может отрицательно отразиться на прочности.

Для бензиновых серийных ДВС при массовом производстве шатунов применяется метод литья из специального чугуна. При такой технологии изготовления обеспечивается идеальный баланс между себестоимостью и прочностью детали.

Шатуны для дизельных силовых агрегатов производятся методом горячей ковки или штамповки из легированной стали, так как использование литья для таких ДВС неуместно. Прочность таких изделий гораздо выше, чем у литых, но их стоимость и производство обходится дороже.

В автомобилях с форсированными ДВС и спорткарах используются шатуны из алюминиевых и титановых сплавов. Это позволяет повысить мощность двигателя и снизить его вес. Вес таких деталей на 50 % меньше, чем у стальных и чугунных шатунов.

Болты крепления крышки шатунной головки изготавливают из высоколегированной стали. В отличие от обычной углеродистой стали предел текучести такого материала в 2-3 раза выше.

Причины поломки

Износ деталей – основная причина выхода из строя шатуна. Ремонт верхней головки производится редко, а срок службы втулки эквивалентен ресурсу всего ДВС. Но существуют явления, при которых шатун может изогнуться или полностью разрушаться. Это происходит вследствие столкновения поршня с головкой блока, гидроудара или попадания в камеру абразивных веществ и посторонних предметов.

Подшипники нижней головки изнашиваются по причине неудовлетворительного смазывания. Об этом свидетельствует удлинение шатунных болтов, изменение цвета частей вкладышей (чернеют) и шатунной головки (становится темно-синей), замятие вкладышей. В случае, если смазывание обеспечивалось должным образом, причиной поломки служит разрушение или износ самих подшипников.

Причинами поломки шатуна может быть засорение фильтров, недостаточный уровень моторного масла и его несвоевременная замена, потеря маслом рабочих свойств, попадание в цилиндр загрязнений и абразивов.

Способы ремонта шатуна

Ремонт шатунов возможен в следующих случаях:

При деформации стержня

При износе зазора в верхней головке

При износе зазора и поверхности нижней части головки

Ремонтные работы начинаются с тщательного осмотра деталей. В первую очередь производится измерение овала и диаметра, зазоров в верхней и нижней части шатуна. Для этого используется нутрометр. При нормальных показателях замена шатуна не нужна. При деформации стержня отверстия головок непараллельны, в результате чего происходит перекос цилиндра, износ коленвала, головки шатуна, поршня и стенок цилиндра. Об этом свидетельствует повышение шумности ДВС при работе на высоких оборотах. Существует еще один способ проверки шатуна на деформацию – деталь устанавливается на проверочную плиту и раскачивается.

После осмотра можно производить ремонт. Качество работ напрямую зависит от точности специального оборудования.

Добиться нужного размера зазора нижнего шатуна позволяет снятие некоторого количества металла с поверхности крышки головки. Затем крышку следует установить на штатное место и зафиксировать при помощи болтов.

При расточке отверстия головки нужно учитывать заданный размер детали. Операция выполняется на расточном или универсальном станке. После этого выполняется хонингование.

При увеличенном зазоре под поршневой палец необходимо поменять бронзовую втулку под верхнюю головку. Новая деталь в процессе приработке примет нужный размер. Следует учитывать, что отверстия втулки и головки должны совместиться, иначе моторное масло, выходящее из поршня, не попадет на поршневой палец.

После расточки следует взвесить шатуны и подогнать их по массе. Для этой процедуры используется самая легкая деталь.

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

Шатуны для тюнинга двигателя

Шатуны для тюнинга двигателя

Деталь, соединяющую коленчатый вал и поршень называют – шатун. Эта деталь отвечает за преобразование возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение.

Одна из наиболее важных вещей, которую надо иметь в виду при подготовке шатунов для тюнинга двигателя — это их прямизна. Изогнутые, или даже слегка деформированные шатуны уменьшат мощность двигателя, т.к. они удерживают поршень в отверстии цилиндра под углом, увеличивая трение. Можно даже и не говорить о том, что проверка совмещения является обязательной и первоочередной операцией при сборке форсированного двигателя.

При тюниге двигателя увеличение его объема — один из лучших способов дающий наибольшую прибавку. Надо понимать, что увеличивая ход коленвала, но используя стандартные шатуны обычной длинны, поршни получают большую боковую нагрузку на юбку. Это ведет к механическим потерям. Для достижения максимального эффекта необходимо при увеличении хода коленвала увеличивать и высоту шатуна. Использование более длинных шатунов для тюнинга потребует изготовление кованных поршней с меньшей компрессионной высотой. Это вызвано тем, что используя более большой ход коленвала, более высокие шатуны вам просто не хватит высоты блока цилиндров, чтобы уместить в него стандартный поршень.

Если вы хотите достичь высоких значений эксплутационных характеристик, то очень важно пользоваться шатунами, изготовленными из лучших материалов и обработанными на лучшем оборудовании.

Избегайте восстановленных шатунов, если только они не восстановлены в мастерской с хорошей репутацией. Если нет возможности купить восстановленный шатун из надежного источника, то покупайте новый. В случае сомнений также лучше приобрести новый шатун, т. к. незначительная экономия может привести к серьезным последствиям.

Болты шатунов являются деталями, на которые часто не обращают внимания, но они очень критичны для надежности шатунных подшипников. Если болты растянулись под нагрузкой, то зажимной эффект будет уменьшен и шатун ослабит свой захват вкладышей подшипников. Правило выбора простое: покупайте самые лучшие (дорогие) шатунные болты, которые только можете найти.

Важным аспектом конструкции шатуна для тюнинга двигателя является общий вес. Большинство шатунов имеет большие балансировочные подушки на обоих концах шатуна. Эти подушки можно часто уменьшать, соответствующим образом уменьшая общий вес шатуна. Однако убедитесь, что на подушках останется достаточно много материала, т. е. что шатуны могут быть отбалансированы перед окончательной сборкой. Уменьшая балансировочные подушки и убирая, таким образом, лишний вес или полируя выступающие участки, можно уменьшить вес шатуна примерно на 10%. Это не увеличит мощности двигателя на постоянных оборотах, но улучшит реакцию на открывание дроссельной заслонки, что улучшит разгон автомобиля.

Перед тем как шатуны пойдут на «обработку», их нужно проверить на наличие поверхностных трещин. Если вы намереваетесь серьёзно обработать набор шатунов, то рекомендуется проверить их до и после обработки, для выявления возможных трещин вблизи поверхности. Для такой проверки имеется различное оборудование, и оно есть во многих мастерских. Небольшие поверхностные дефекты иногда могут быть удалены простой шлифовкой. Если же проверка выявила наличие серьезных трещин, то такой шатун нужно заменить.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector