Шатун в двигателе

Шатун — звено в цепи передачи возвратно-поступательного движения от поршней коленчатому валу ДВС, который преобразует линейное движение во вращательное в кривошипно-шатунном механизме.

Что такое шатун.

Шатун ДВС — это простая конструкционная механическая деталь или, как его еще называют, тяговое дышло, соединяющее поршень посредством поршневого пальца и коленвала посредством шатунной шейки. Чтобы не менять шатуны каждый раз, когда выполняют капитальный ремонт ДВС, в местах крепления используются специальный быстросъемные вкладыши (подшипники скольжения) с антифрикционными слоями.

Бывают также, по конструкционной особенности, шатуны залитые баббитом. В таких шатунах зазор регулируется выемками пластин половинками шатунов. Такие шатуны, в основном устанавливаются в компрессорах и тихоходных двигателях внутреннего сгорания.

Бывают шатуны из алюминия. Такие шатуны без защитного антифрикционного слоя и не подлежат ремонту. Устанавливаются в пусковых двигателях.

Во всех двигателях внутреннего сгорания, в которых есть поршни и коленчатый вал, устанавливаются шатуны, кроме мотора Баландина (вместо шатуна для передачи движения используется ползунок).

Из чего сделан шатун

Шатуны ДВС делаются из стали методами ковки и штамповки. Для двигателей с высокой нагрузкой, это, например, гоночные авто и боллиды, шатуны могут выполнятся литьем титанового сплава.

Для ДВС массового производства шатуны изготавливаются методом горячей штамповки из следующих среднеуглеродистых и легированных марок сталей:

1. Сталь 40. Сталь с содержанием углерода 0,4 %.
2. Сталь 45. Означает, что углерода в сплаве 0,45 %.
3. Сталь 45Г2. Шифр этой марки таков: в сплаве содержится 0,45 % углерода (С) и марганца (Mn) 2 %/
4. Сталь 40ХН. В этом легированном сплаве, помимо 0,4 % углерода, содержится хром (Cr) в объеме 1 % и никеля (Ni) в объеме 1 %.
5. Сталь 30ХМА. Это шифр жаропрочной релаксакционнстойкой стали. В составе 0,3 % С; хрома (Cr) 1%; молибдена (Mo) 1 %. Буква «А» говорит, что сплав улучшенный, прошел закалку с высоким отпуском.

Строение шатуна

Шатун ДВС состоит из:

1. верхней поршневой головки;
2. силовой стержень;
3. нижней кривошипной головки.

Верхняя головка шатуна изготавливается цельной. Это соединительный элемент с отверстием для поршневого пальца. Верхняя головка не разъемная.

Силовой стержень выполняется цельным, без соединительных частей.

Нижняя головка шатуна — это место соединения шатунной шейки коленвала ДВС. Нижняя головка разборная, соединяются шатунными болтами. Во время ремонта вместо шатунных болтов нельзя ставить обычные, так как шатунные выдерживают большую температуру и нагрузку. Испорченную резьбу на шатунных болтах не восстанавливают методом нарезки, на заводе резьбу создают методом накатки, а не нарезкой плашкой. Это означает, что при поврежденной резьбе шатунных болтов, их следует заменить, а не ремонтировать.

В нижнюю головку в посадочное место устанавливают тонкостенные вкладыши (подшипники скольжения). Подшипники для нижней головки шатуна не отличаются по конструкции от коренных вкладышей коленвала.

В некоторых шатунах имеются специальные отверстия для прохождения моторного масла к подшипнику скольжения.

Для подачи масла к верхней головке, в некоторых видах предусмотрено смазывающее отверстие. Силовой стержень дизельных двигателей более толще, массивнее.

1 — шатунный болт; 2 — крышка; 3, 4 — нижний и верхний шатунные вкладыши; 5, 8 — нижняя и верхняя головки шатуна; 6 — корончатая гайка; 7 — стержень шатуна; 9 — втулка (гильза); 10, 11 — штифты; a — канал; б, в, г — стержень, конусный поясок и головка шатунного болта; д, е — дугообразные канавки; ж, и, о — радиальные отверстия; з, м — холодильники; к, л — кольцевые канавки; н — короткая канавка; п — выемка под штифт; р — лыска.

По конструкции строение шатунов классифицируют на:

• двутавровые;
• круглые;
• ромбические.

Двутавровые используются в автомобильных двигателях внутреннего сгорания.

Круглые шатуны применяются в двигателях для судов.

Ромбические шатуны назначаются для двигателей к высокоскоростным гоночным автомобилям.

Кривошипные головки классифицируются на:

• простые;
• прицепные;
• вильчатые.

Шатуны с простыми кривошипными головками устанавливают в простые ДВС.

Шатуны с прицепными кривошипными головками используются в звездообразных и V-образных двигателях.

Шатуны с вильчатыми кривошипными головками применяются в V-образных и W-образных моторах.

Как работает шатун

Передает энергию движения шатуну в двигателе внутреннего сгорания энергия взрыва горюче-воздушной смеси в рабочей камере сгорания цилиндра. После того, как топливно-воздушная смесь воспламенилась, происходит толчок поршня от его верхней мертвой точки вниз до нижней мертвой точки поршня (в мертвых точках скорость движения равна 0). Так как поршень плотно соединен с верхней головкой шатуна поршневым пальцем, поршень толкает шатун вниз. Нижняя головка шатуна плотно закреплена на шатунной шейки коленчатого вала. Шатун при движении вниз проворачивается вокруг оси коленвала ДВС на 360 градусов и начинает обратное движение вверх. Это один цикл работы цилиндро-поршневой группы кривошипно-шатунного механизма.

Как стучит шатун

Для обеспечения вибраций близкой к нулю, шатуны изготавливаются как можно легкими. Облегчение веса может уменьшить прочность. Поэтому конструкторы ищут золотую середину.

В этом видео показано, как стучит шатун автомобиля Сузуки.

В этом видео показывается стук в работе мотора Ваз 2199 и как проверить стучат ли шатуна ДВС.

Если новые шатуны ДВС приходят по заказу в цельном виде, то их надо сломать. Ниже, на видео показано, как сломать новый шатун для Шевроле.

crank555 ›
Блог ›
Шатун автомобиля.

🔧 Шатун автомобиля.
+ сохрани пост к себе на стену.

• Шатун образует важное звено между поршнем и коленчатым валом, преобразуя поступательное движение первого во вращательное движение последнего.

• В двигателе шатун подвергается воздействию значительных переменных нагрузок, изменяющихся от растяжения к сжатию. Поэтому он должен быть прочным, жестким и легким. Шатуны изготавливаются из стали литьем или горячей штамповкой. На спортивных автомобилях могут устанавливаться шатуны из титанового сплава.

• Конструкция шатуна различается в зависимости от типа двигателя и его компоновочной схемы. Длина шатуна во многом определяет высоту двигателя. Шатун условно разделяется на три части: стержень, поршневую и кривошипную головки.

• Стержень шатуна имеет, как правило, двутавровое сечение. Встречаются шатуны с круглым, прямоугольным, крестообразным, Н-образным сечением стержня. Для подачи масла к подшипнику поршневой головки в стержне шатуна выполнен канал.

• Поршневая головка представляет собой цельную проушину, в которую с натягом установлена втулка – подшипник скольжения для вращения поршневого пальца. Втулка изготавливается бронзовой или биметаллической (сталь со свинцом, оловом). vk.com/autoclub_in Устройство поршневой головки определяется размером поршневого пальца и способом его крепления. Для снижения массы шатуна и уменьшения нагрузки на поршневой палец на некоторых двигателях используются шатуны с трапециевидной формой поршневой головки.

• Кривошипная головка обеспечивает соединение шатуна с коленчатым валом. На большинстве двигателей кривошипная головка выполняется разъемной, что обусловлено технологией сборки ДВС. Нижняя часть головки (крышка) соединяется с шатуном с помощью болтов. Реже используется штифтовое или бандажное соединение частей кривошипной головки. Разъем может быть прямым (перпендикулярный оси стержня) или косым (под углом к оси стержня). Косой разъем применяется, в основном, на V-образных двигателях и позволяет сделать блок двигателя более компактным.

• Для противодействия поперечным силам стыковые поверхности кривошипной головки выполняются профилированными. Различают зубчатое, замковое (прямоугольные выступы) соединение. Самым популярным в настоящее время является соединение частей головки, полученное способом контролированного раскалывания, т.н. сплит-разъем. Разлом обеспечивает высокую точность стыковки частей.

• Толщина кривошипной головки определяет длину блока цилиндров. Особенно это актуально для V- и W-образных двигателей. К примеру, толщина нижней головки шатуна двигателя W12 от Audi составляет всего 13 мм.

• В кривошипной головке размещается шатунный подшипник, состоящий из двух вкладышей. Вкладыши изготавливаются многослойными – двух-, трех-, четырех- и даже пятислойными. Самые ходовые двух- и трехслойные вкладыши. Двухслойный вкладыш представляет собой стальную основу, на которую нанесено антифрикционное покрытие. В трехслойном вкладыше стальную основу и антифрикционный слой разделяет изоляционная прокладка.

ШТОК ПОРШНЯ

Смотреть что такое «ШТОК ПОРШНЯ» в других словарях:

• шток поршня — — Тематики энергетика в целом EN piston rod … Справочник технического переводчика

• Шток (технич.) — Шток (нем. Stock, буквально ‒ палка, ствол), стержень круглого сечения, соединяющий поршень с ползуном (крейцкопфом) в поршневых машинах (насосах, компрессорах, паровых двигателях, некоторых двигателях внутреннего сгорания и т.д.) или в… … Большая советская энциклопедия

• шток — а; м. 1. Геол. Крупная масса горной породы или полезного ископаемого неправильной цилиндрической формы. Ш. каменной соли. Гранитный ш. 2. Техн. Деталь поршневой машины, соединяющая поршень с ползуном. Ш. воздушного насоса. ◁ Штоковый … Энциклопедический словарь

• ШТОК (стержень) — ШТОК, обычно цилиндрический стержень (сплошной или полый) для соединения поршня с ползуном, напр. в паровой машине, поршневом насосе … Энциклопедический словарь

• ШТОК — обычно цилиндрический стержень (сплошной или полый) для соединения поршня с ползуном, напр. в паровой машине, поршневом насосе … Большой Энциклопедический словарь

• Шток — I (нем. Stock, буквально палка, ствол) стержень круглого сечения, соединяющий Поршень с ползуном (Крейцкопфом) в поршневых машинах (насосах, компрессорах, паровых двигателях, некоторых двигателях внутреннего сгорания и т.д.) или в… … Большая советская энциклопедия

• ШТОК — (нем. Stock, букв. палка, ствол) 1) деталь машин, обычно в виде цилиндрич. стержня, например в паровой машине, поршневом насосе; служит для соединения поршня с ползуном. 2) Крупная масса горной породы или полезного ископаемого неправильной… … Большой энциклопедический политехнический словарь

• ШТОК — 1. Немецкий спортивныйавтоматический пистолет . 2. Элемент автоматического огнестрельногооружия, выполняющий функции газового поршня, действующего под напором пороховых газов на затвор … Энциклопедия вооружений

• комбинированная нагрузка на шток — 3.6 комбинированная нагрузка на шток: Алгебраическая сумма нагрузки подаваемого газа и силы инерции на палец крейцкопфа. Примечание Нагрузка от давления газа это сила, являющаяся результатом дифференциального давления газа, действующего на… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Шприцы — инструменты для дозированного введения в ткани организма жидких лекарственных средств, отсасывания экссудатов и других жидкостей, а также для промывания полостей. Шприц представляет собой ручной поршневой насос, состоящий из цилиндра, поршня и… … Медицинская энциклопедия

Поршень является первой деталью движущего механизма, непосредственно воспринимающей усилие пара и передающей это усилие поршневому штоку и далее шатунному механизму.

Поршень отливается обычно из стали (ст. л.-1), соответствующей ОСТ 791. Поршни паровозов «ФД» и «ИС»-отлиты из стали с добавлением марганца-до О,850/0. Для уплотнения поршня в цилиндре делаются упругие кольца в количестве трех штук для перегретого и двух штук для насыщенного пара. В США иногда применяют и для перегретого пара два кольца, но улучшенной конструкции, обеспечивающей нужную герметичность.

Основными требованиями, предъявляемыми к поршню, являются минимальный вес (необходимо для улучшения уравновешивания паровоза), герметичное отделение одной полости цилиндра от другой и простота конструкции.

Диск поршня делается постепенно увеличивающейся к ступице толщины и таким образом приближается к форме тела равного сопротивления изгибу. Диск может быть плоским или лучше коническим, так как в первом случае возникаютбольшие изгибающие диск усилия; во втором-диск оказывается более жестким, материал его работает с «меньшим напряжением на изгиб. В паровозах в огромном большинстве случаев применяются конические диски, так как они при одинаковой прочности легче плоских.

Закрепление поршня на штоке должно быть очень надежным, так как усилие пара, действующее попеременно на обе стороны поршня, то стремится стащить поршень со штока, то насадить на него.

Поршень одевается, на цилиндрическую или на коническую заточку (конус штока Vis)- В обоих случаях посадка производится под прессом. В первом случае существенно упрощается обработка соединяемых деталей, так как нужно выдержать лишь натяг под запрессовку. Во втором случае нужна значительно большая точность обработки.

В зависимости от материала цилиндров и от выбранного типа поршневого штока устройство поршня может быть различно.

На фиг. 324 показано устройство поршня со штоком паровоза сер. «Эу». Пор-шерь удерживается на месте как трением за счет натяга при запрессовке, так и буртом штока и гайкой, навернутой на выступающую за пределы поршня нарезанную часть штока. От самоотвертывания гайка предохраняется заклепкой, пропущенной насквозь через гайку и шток. Диаметр поршня на 5 мм меньше диаметра цилиндра.

В передней части штока (материал ст.-5) имеется контр-шток, служащий для поддержания поршня и штока (поршень «Эу» с кольцами и штоком весит около 250 кг).

Конец штока, у крейцкопфа, всегда имеет небольшую коничность (1/15) для надежного заклинивания во втулку крейцкопфа. Удерживается шток в крейцкопфе клином (ст.-5, прежде ст.-2 с цементацией), отверстие для которого про-‘ далбливается (или фрезеруется) в хвостовике штока.

Поршневые кольца на.наших старых паровозах применяются почти исключительно прямоугольного сечения. Замок кольца делается или простой Z-образ-ный, или лучше с добавочной бронзовой пластинкой, как показано на фиг. 325. В этом случае концевые части по длине кольца не имеют больших ослаблений (как это имеет место при Z-образных замках), облегчающих поломки колец.

Рассматриваемая конструкция поршня с кольцами и штока является типовой для многих наших старых паровозов. .

Мощные паровозы имеют поршни и штоки иного устройства. Необходимость упростить конструкцию узла «поршень со штоком» в целях увеличения надежности работы паровоза побудила отказаться от применения контр-штоков. Это мероприятие в значительной степени изменило устройство не только рассматриваемого узла, но и деталей самих цилиндров. Здесь передняя крышка выполняется глухой, т. е. получает очень простую форму; сальник крышки, причиняющий много хлопот в эксплуатации паровоза из-за пропуска пара,-оказывается ненужным, стоимость крышки значительно уменьшается.

Попутно отметим, что при отсутствии контр-штока уменьшается вес возвратно-движущихся масс; это улучшает уравновешивание паровоза, удешевляется шток; общая длина изделия значительно уменьшается. Значительное удешевление объясняется в первую очередь простотой отковки короткого штока и затем- обработки.

Контр-шток йа наших старых паровозах делается, как известно, для поддержания тяжелого поршня на в е с у и устранения в связи с этим быстрого истирания уплотнительных колец и овализации самого цилиндра. Между тем это «подвешенное» состояние поршня имеет место не всегда (изношенные кольца и сальники). Иногда поршень нажимает на стенку цилиндра не только своим весом, но и за счет неправильно собранных сальников с изношенными деталями.

Конструкция поршня с кольцами системы Штарева и со штоком паровозов сер. «ФД» выпуска до 1935 г. показана на фиг. 326.

Поршень составной конструкции: обод чугунный, диск-стальной (ст. л.-1). Внешний диаметр обода лишь на 2 мм меньше диаметра цилиндра, и поэтому поршневые кольца оказываются вовсе разгруженными от нажатия на них тяжелого поршня (215 кг) и штока (164 кг). Таким образом поршень лежитна нижней стенке цилиндра своим широким ободом. Снизу на 1/4 окружности диск поршня шире чем на остальной части. Достигается это относительное уши-рение снятием с боков на верхних трех четвертях обода больших фасок (фрезеровкой) шириной 18 мм (фиг. 326). Ширина обода_внизу равна уже не 136 мм,

как это имеется в верхней части, а около 155 мм (небольшие закругления внешних углов обода остаются для уменьшения соскребания смазки с рабочей поверхности цилиндра).

Кроме того, увеличение размеров трущейся поверхности поршня достигает ся значительным уменьшением разницы между диаметром цилиндра и обода поршня. Если в наших старых конструкциях диаметр поршня делается на 4-6 мм меньше диаметра цилиндра, то здесь зазор уменьшается до 2-2,5 мм по диаметру. Такой малый зазор обусловливает значительное увеличение длины дуги, по которой поршень соприкасается с цилиндром, как это иллюстрируется схемой фиг. 326 а, где в утрированном виде показаны два случая-поршня значительно меньшего диаметра по сравнению с цилиндром и поршня диаметра, почти равного диаметру цилиндра. Уже через небольшой отрезок времени во втором случае опорная поверхность имеет очень большую ширину (по дуге), и дальнейшее нарастание износа (овализация цилиндра) происходит чрезвычайно медленно.

Обод приклепывается к диску посредством ряда заклепок и является здесь сменной деталью.

Что касается поршневых колец, то обычные прямоугольные одинарные кольца страдают недостаточной эластичностью; упругость кольца сильно зависит от износа самих колец и стенок цилиндра (или втулки последнего). Первоначальное нажатие колец на стенки цилиндра по мере небольшого нарастания износа падает, и.] начинается все больший и больший пропуск пара. Значительно лучшими являются двойные кольца-с дополнительным внутренним кольцом.

Фиг. 325;

Кольца по сист. Штарева, показанные на фиг. 326, имеют именно такое устройство, при чем для уменьшения пропуска пара верхним рабочим кольцом оно сделано в свою очередь разрезным в вертикальной плоскости. Стыки колец не располагаются один против другого. Все три кольца делаются разрезными с простейшими прямыми прорезами-замками. Такая форма замка обеспечивает наиболее надежную работу колец, не имеющих местных ослаблений. Замки располагаются под углом 120° друг к другу. В последнее время тов. Штарев еще более улучшил свои кольца, применив стальное внутреннее кольцо и одинарное верхнее чугунное кольцо.

Кольца обычно изготовляются из чугуна марки ч. л.-2; такой материал не вполне обеспечивает достаточно устойчивую работу колец. В США для изготовления колец применяют несколько более твердый чугун или специальный чугун фультонит, о котором сказано в гл. III этой части курса. Вообще говоря, кольца работают в более тяжелых условиях чем втулка, так как каждый участок поверхности последней «истирается» только в то время, когда но нему проходит кольцо. Сами же кольца находятся непрерывно в работе и во все время движения паровоза работают на истирание (за исключением, конечно, момента прохождения мертвых точек).

Подчеркиваем, что большой разницы в твердости материалов колец и втулки все же быть не должно. Наилучшие результаты получаются при кольцах с твер достью на 10-15 единиц по Бринелю большей, чем твердость втулок. Значительно лучшим и принятым в современном мощном паровозостроении для отливки колец является специальный чугун состава: углерод_общий 3,0

Фиг. 326.Фиг. 326а.

ч-3,5%, углерод химически связанный 0,7-^-0,9%, марганец0,75+0,95%, кремний 1,2+1,8%, фосфор 0,5 + 0,6%, сера не более 0,10%, хром 0,5+0,8%, никель не менее 0,15%. Твердость по Бринелю такой чугун имеет 190 + 230 единиц.

Недостатком рассмотренного составного поршня является значительный вес последнего. Действительно, чугунный обод должен быть очень массивным, работая в цилиндрах с давлением пара около ХЪатм. Стыковой фланец обода с диском, где фактически имеется двойная толщина стенки, также утяжеляет такой «наборный» поршень. Поэтому во многих паровозах, и в особенности в быстроходных пассажирских, где уменьшение веса возвратно-поступательно движущихся масс является чрезвычайно желательным для лучшего уравновешивания паровоза, приходится отказываться от этой громоздкой конструкции.

За последние несколько лет в США получили большое распространение так называемые «секционные» двойные кольца1, имеющие увеличенную ширину опорной поверхности на цилиндр и воспринимающие на себя вес поршня. Последний оказывается возможным изготовлять целиком из литой стали и иметь при этом значительную экономию в весе (до 50 кг для диаметров 650-700 мм).

Такие секционные кольца, с успехом примененные на паровозах сер. «ТА» и «ТБ «, получают распространение и на наших мощных паровозах сер. «ИС» и «ФД».

Фиг. 327.

На фиг. 327 показан поршень диаметром 787 мм (31″) одного американского паровоза, снабженный такими секционными кольцами. Вполне удовлетворительная герметичность таких колец позволяет американцам ставить их в количестве двух штук на поршень, хотя для паровозов сер. «ФД» и «ИС» ^запроектирована постановка трех колец.

Каждое кольцо состоит из двух половин Г-образной формы, увеличивающей опорную ширину кольца и значительно уменьшающей таким образом напряж-ние на износ (удельное давление). Каждая из половин разрезана (или разломана на специальном приспособлении) на пять частей-секций; таким образом кольцо собственной упругости, конечно, не имеет. В стыковых поверхностях смежных половин проточены канавки, в которые при сборке кольца закладывается стальной изогнутый прут, изготовленный из хромо-ванадиевой стали, работающий как пружина (хром 0,9%, ванадий 0,25%). Прут прижимает отдельные секции к стенке цилиндра. Нажатие секций равномерное; оно сохраняется и (почти без уменьшения) при износе опорных поверхностей колец последние оказываются долговечными

Для устранения пропуска пара через стыки секций такого двойного кольца,

1 Эти кольца иногда у нас называются «Paeking ring», что в переводе на русский язык значит «уплотняющее кольцо»; такое название, конечно, отнюдь не раскрывает сущности их устройства.

а также для устранения случаев поломки секций пружиной (при совпадении замка пружины со стыками секций), все три элемента-две половины кольца и пружина-имеют фиксированное взаимное расположение стыков. Достигается это постановкой поперечного штырька пружины (у одного из ее концов) и пропуском этого штырька в глухие отверстия, образованные в плоскости соприкосновения обеих пловин кольца. Все детали располагаются так, чтобы замки отдельных секций были размещены в шахматном порядке, а гнезда для штырька пружины не совпадали со стыками секций. Собранное кольцо может провертыватьсяв ручье поршня, но отдельные части кольца не могут иметь взаимных перемещений.

Фиг. 328;

На фиг. 328 показан поршень со штоком серийных паровозов сер. «ФД> последних выпусков. Кольца — секционные; на фиг. 328а показаны профиль обода и ручьи, а также и сечение кольца и пружина-прут. В работе эти кольца себя зарекомендовали; обращено лишь внимание Ворошилов-градского завода на необходимость улучшения стали, идущей для изготовления пружины-прута,рабо-тающего в тяжелых температурных условиях.

Отсутствие контр-штока позволяет применить новые способы предохранить гайку от отвертывания. Здесь оказывается возможным отказаться от постановки заклепки, ослабляющей сечение штока внутри гайки, а для законтривания последней применить расклепку торца штока или обварку гайки непосредственно на штоке.

Фиг. 328а.

Следует все же отметить, что у серийных паровозов сер. «ФД» от приварки гайки отказались, заменив ее постановкою штифта й=16 мм, проходящего сквозь гайку и шток и расклепываемого на концах.

В целях значительного уменьшения веса штока в быстроходных пассажирских паровозах применяют вместо сплошных штоков, откованных, как обычно, из ст.-5 или легированной (ванадиевая, никелевая сталь),-п о л ы е штоки с диаметром отверстия, равным, примерно, половине наружного диаметра штока. Такие штоки поставлены и на паровозах сер. «ИС». Материал-высокосортная никелевая сталь.

Технологический процесс изготовления полого штока значительно усложняется, так как по концам штока, где будут расположены ступица поршня и втулка крейцкопфа, необходимо иметь усиленное сечение штока. Дальше мы увидим, что и в целом сплошном штоке наиболее напряженно работающим участком штока является, поперечное сечение хвостовика штока по отверстию для клина. Ясно, что простое сверление цилиндрической дыры сделало бы заведомо негодным весь шток.

Поэтому приходится дважды посылать заготовку штока в кузницу и дважды в механическую мастерскую. На фиг. 329 показаны стадии изготовления штока. Сначала кузница дает полуфабрикат в виде вытянутой болванки с утолщениями на концах. Механическая мастерская грубо обтачивает болванку и просверливает ее пушечным сверлом, после чего кузница, нагревая концы заготовки, осторожно обжимает их, постепенно уменьшая диаметр отверстия по концам и доводя его до 8-\2мм, необходимых для контроля. Наконец, механическая мастерская окончательно обтачивает шток.

Что касается закрепления штока во втулке крейцкопфа, то здесь, как и раньше, применяется клиновое соединение.

Клин делается с наклоном в пределах 1/20-1/25, так как такая величина наклона обеспечивает достаточное «самоторможение» клина, хотя отдельные случаи ослабления клина все же изредка имеют место. Во избежание ослабления клина лучше наклон делать не больше 1/25; от выскакивания клин следует предохранять разводной чекой, пропущенной через клин в узком его конце.

Для возможности постановки и выемки клина он располагается наклонно, под углом в 45-60° к горизонтали.

Фиг. 329.

⇐ | Прочая арматура цилиндров || Конструкции паровозов || Расчет на прочность поршня и штока | ⇒

Шатун

Не следует путать с Кривошип. О медведях-шатунах см. Бурый медведь#Образ жизни и питание. Шатун поршня паровой машины

Шату́н (англ. connecting rod) (устар. тяговое дышло) — деталь, соединяющая поршень (посредством поршневого пальца) и шатунную шейку коленчатого вала или движущих колёс паровоза. Служит для передачи газовых сил возвратно-поступательно движущегося поршня к вращающемуся коленчатому валу.

Шатун как элемент, необходимый для соединения поршня с коленчатым валом, применяется во всех существующих поршневых двигателях, за исключением двигателя Баландина, где усилие на вал передаётся не шатунным, а ползунным механизмом, а также шайбовых двигателях.

Виды и классификация шатунов

Шатуны различают по форме сечения стержня шатуна:

• двутавровые I-образные и H-образные (в зависимости от соотношению длин полок и перемычки двутавра);
• прямоугольные;
• круглые;
• трубчатые;
• ромбические.

Круглые обычны в судовых двигателях, по сверлению внутри подаётся смазка или охлаждение; ромбические — в гоночных моторах с большой частотой вращения, где важно улучшение аэродинамики. Простые шатуны тихоходных механизмов имеют сечение прямоугольной формы.

Прицепные шатуны звездообразного двигателя BMW 132

По форме кривошипной головки шатуны бывают:

• простые;
• прицепные;
• вильчатые.

Вторые характерны для звездообразных и V-образных двигателей, вильчатые применяются в некоторых V- и W-образных двигателях. Ввиду более высоких газовых сил, при равном диаметре цилиндра необходимое сечение дизельного шатуна оказывается больше, поэтому дизельные шатуны тяжелее. Шатун испытывает сложное знакопеременное нагружение и рассчитывается отдельно по каждому своему элементу.

По виду подшипников в головках шатуна:

• скольжения (втулки, вкладыши);
• качения (шариковые, роликовые, игольчатые);
• с неподвижным пальцем (шарнир в бобышках поршня).

В нижней головки шатуна чаще всего установлен подшипник скольжения, имеющий сменный вкладыш с антифрикционным сплавом из свинцовистой бронзы (в дизелях, работающих на грязном по сере топливе), алюминиево-оловянным сплавом (чаще всего) или даже серебром (звездообразные быстроходные). Верхняя головка шатуна традиционно имеет бронзовую втулку, чаще всего со сверлением для подачи масла от подшипника нижней головки. Однако в двигателях с фиксацией поршневого пальца в шатуне (ранние модели ВАЗ) верхний шатунный подшипник отсутствует — нет ни втулки, ни роликов. Смотря по форсировке двигателя, шатуны могут иметь отверстие в кривошипной головке для подачи масла на гильзу цилиндра.

Некоторые конструкции имеют подшипники качения в нижней и даже верхней головке шатуна, в этих случаях внутренняя поверхность шатуна закаливается. Такой шатун не имеет вкладышей и ремонтных размеров, при износе меняют обойму с роликами, по результатам обмеров — шатун и/или коленчатый вал. Применение — быстроходные двигатели с воздушным охлаждением, двигатели с кривошипно-камерной продувкой — то есть те, в которых труднее обеспечить достаточное количество масла под давлением. Но наибольшее распространение имеют обычные со втулками и плавающим пальцем.

Анимация работы шатунов

По виду разъема крышки шатуна:

• разъёмы прямые;
• косые (разъём под углом, для увеличения допустимого диаметра шейки).
• разламываемые (разрывные) шатуны — головку получают раскалыванием после глубокого охлаждения. Этим достигается максимальная точность при минимальной себестоимости;

Половинки нижней головки шатуна должны точно, без сдвига прилегать друг другу. Соединение головок — болтовое. В ранних конструкциях шатунные гайки фиксировались отгибными шайбами или проволокой.

По способу центрирования крышки:

• по шатунным болтам;
• по штифтам;
• зубцам ;
• шипам с последующей мехобработкой отверстия
• по невзаимозаменяемому хрупкому разрыву.

Условия работы и требования к шатуну

Шатун в современных быстроходных двигателях миллиарды раз воспринимает переменные напряжения (это число зависит от быстроходности и ресурса ДВС). К нему предъявляются требования:

• достаточная усталостная прочность во избежание разрушения;
• жёсткость для исключения потери устойчивости стержня при сжатии (учитывая возможные разовые перегрузки при авариях);
• минимальная масса, для снижения динамических нагрузок на шейки коленвала и уменьшения массы противовесов, а также и маховика;
• технологичность и простота конструкции, определяемые также возможностями станочной обработки;
• минимальные издержки на материал, обеспечивающие однако 90% прокаливаемость сечения (либо отказ от закалки, если это невозможно на крупногабаритных двигателях).

Устройство шатуна

В случае применения вкладышей, последние удерживаются от проворота своими «усами», попадающими в паз головки. Крышки подшипников в любых моделях двигателей нельзя путать между собой.

На циклическую прочность шатуна влияет радиус перехода, угол заделки верхней головки шатуна, а также качество поверхности всей детали. Для создания сжимающих напряжений шатуны часто подвергают дробеструйной обработке (после объёмной закалки и отпуска), авиационные обычно полировали.

В качестве материала применяют обычно легированную (40Г, 45Г2, 40ХН, 12ХН3А, 18ХНВА, 18Х2Н4А,…) или углеродистую сталь достаточной прокаливаемости: чем больше толщина сечения, тем более легированную сталь приходится применять. Для малоразмерных автомобильных двигателей обычным является применение селектированной по углероду закалённой стали; в тихоходных механизмах шатуны имеют большие сечения, и для увеличения 90 % прокаливаемости возрастающее количество легирующих элементов недопустимо увеличивает их стоимость. Поэтому шатуны судовых ДВС изготавливают из нормализованной углеродистой стали типа Ст5 (Сталь 30, 35, 40). В автомобилях ВАЗ применяют сталь 40 селект. Хромоникелевые типа 12ХН3А применяют при необходимости цементации (получения высокой твёрдости) внутреннего диаметра головок, работающих с роликовыми подшипниками.

Алюминиевые шатуны встречаются в пусковых двигателях, что позволяет обходиться им без вставных вкладышей, штампованные титановые шатуны применяют на быстроходных гоночных моторах.

Шатуны в одном двигателе подбирают по массе. Причём желательно подгонять отдельно массы верхней и нижней головки, используя для подпиливания оставленные приливы на крышке и верхней головке. Однако некоторые механики предпочитают более лёгкий путь — при ремонте взвесить новые шатуны и поршни, выстроить по весу одни по возрастанию, а вторые по убыванию, потом соединить. Так масса поршневого комплекта легко и просто получается почти одинаковой.

Нижний подшипник шатуна в большинстве случаев разъёмный (может быть неразъёмным только при сборном коленвале), поэтому крышка соединяется с шатуном болтами (шпильками), реже штифтами. Шатунные болты изготовляют из качественных легированных сталей, подвергают закалке с отпуском, причём принимаются все меры по повышению усталостной прочности — плавный переход от резьбы, чистая обработка поверхности, поверхностное упрочнение. Это же относится и к шатунной гайке. Ввиду этого, шатунный болт не подлежит стандартизации, и всегда уникален.

Шатунные болты (шпильки) должны гарантировать нераскрытие стыка кривошипной головки, при этом болт испытывает переменное напряжение, зависящее от соотношения жёсткости болта и крышки. Чем меньше жёсткость болта (выше длина, меньше сечение), тем пульсации напряжений растяжения в нём ниже. Как только произойдёт раскрытие стыка, пульсация напряжений возрастает в несколько раз, и болты обрывает очень быстро.

Кривошипная (мотылёвая) головка имеет установленные вкладыши, фиксирующиеся от проворачивания «усами», вставленными в пазы головки. В случае подшипника из баббита (применяются высокопрочные оловянно-свинцовые баббиты типа Б83), между половинками шатуна устанавливают пакет металлических прокладок, и по мере износа баббита их снимают при обслуживании судового дизеля. Если же шатун имеет подшипники качения, то они могут быть насыпными (иглы), либо иметь обойму для роликов (современное решение). Обычные вкладаши изготовлены из сталеалюминиевой ленты (антифрикционный алюминиевый сплав, обычно содержит также олово), либо свинцовистой бронзы (имеет более высокое допустимое контактное давление).

Разрушение шатуна при гидроударе.

Верхняя головка шатуна в большинстве случаев имеет свёртную бронзовую втулку с отверстием для смазки. После запрессовки втулку разворачивают в размер пальца, обеспечивая нужную чистоту поверхности. Поскольку скорость вращения поршневого пальца невелика, долговечность узла во многих случаях обеспечивается при небольшом диаметре пальца и смазки разбрызгиванием.

Отказы и неисправности

Нехарактерная крученая деформация шатуна

Неисправности носят в основном износный характер. Ремонт верхней головки требуется редко, ресурс втулки достигает полного ресурса двигателя.

Однако, возможны катастрофические повреждения от гидроудара либо соударения поршня с головкой при попадании в камеру предметов. Стержень шатуна при этом также часто изгибается.

История

Шатун в ножном приводе прялки

Самое раннее свидетельство применения шатунов датируется концом 3-го века н. э., когда в Римской империи на лесопилках в Иераполе, Малая Азия, были применены механизмы, похожие на современные шатуны-преобразователи вращательного движения водяного колеса в поступательное для привода пилы. Аналогичные механизмы были также обнаружены при раскопках в Эфесе, которые датируются VI веком н. э.

Между 1174 и 1200 гг. арабский ученый и изобретатель Аль-Джазари описал машину, конструкция которой включала шатун с коленчатым валом (кривошипно-шатунный механизм). Предназначалась такая машина для подъёма воды.

В конструкциях машин кривошипы и шатуны обильно используются с XVI века, о чём свидетельствуют трактаты того времени: Агостино Рамелли The Diverse and Artifactitious Machines 1588 года, где изображены восемнадцать примеров. Число примеров растет в работе Theatrum Machinarum Novum от Георга Андреаса Бёклера, в которой присутствует до 45 различных машин.

См. также

В Викисловаре есть статья «шатун»

• Кривошипно-шатунный механизм
• Кривошип
• Крейцкопф
• Поршневой палец

Примечания

1. Administrator. Шатуны. azbukadvs.ru. Дата обращения 20 февраля 2018.
2. . www.ngpedia.ru. Дата обращения 20 февраля 2018.
3. Кривошипно-шатунный механизм | Конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания. www.stroitelstvo-new.ru. Дата обращения 20 февраля 2018.
4. Шатун двигателя внутреннего сгорания: конструкция, назначение, из чего делают шатуны (рус.), Автодромо — автоновости, тест-драйвы, обзоры, статьи, каталог авто и автосалонов, покупка и продажа автомобилей (18 апреля 2016). Дата обращения 20 февраля 2018.
5. . sinref.ru. Дата обращения 20 февраля 2018.
6. 1 2 Шатун и детали шатунной группы.. k-a-t.ru. Дата обращения 22 июня 2019.
7. Ремонт шатуннопоршневой группы Камаз. autoruk.ru. Дата обращения 20 февраля 2018.
8. Administrator. Шатуны. vdvizhke.ru. Дата обращения 20 февраля 2018.
9. Контент / Руководство / Поршни и шатуны — ВАЗ — ремонт, обслуживание, тюнинг. vazik.ru. Дата обращения 20 февраля 2018.
10. Балансировка шатунов и коленвала. — Форум Клуба PATRIOT 4×4 (англ.). www.patriot4x4.ru. Дата обращения 20 февраля 2018.
11. Шатунные болты — Моряк. seaspirit.ru. Дата обращения 22 июня 2019.
12. Свинцовистая бронза — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2. www.ngpedia.ru. Дата обращения 22 июня 2019.
13. Что такое шатун и как он работает? (рус.). Дата обращения 19 февраля 2018.

Для улучшения этой статьи желательно:

• Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.
• Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
• Викифицировать статью.

Пожалуйста, после исправления проблемы исключите её из списка параметров. После устранения всех недостатков этот шаблон может быть удалён любым участником.

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.

Что такое шатун — изучаем вместе

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.

Шатун автомобильного двигателя соединяет поршень двигателя и коленчатый вал. Его предназначение состоит в том, чтобы передавать во время работы усилие от вала на поршень и в обратном направлении. Во время рабочего процесса шатун совершает очень сложные движения. Верхняя головка вместе с поршнем делает возвратно-поступательные движения, а нижняя головка – круговые. При этих движениях на шатун действуют высокие нагрузки, так что его конструкция должна выдерживать высокие нагрузки. Конструкция шатуна предусматривает такие составляющие:

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, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

Рассмотрим конструкционные особенности шатуна поршня, из чего его изготавливают, а также основные неисправности и способы их профилактики.

Конструкция шатуна

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

Шатун состоит из следующих элементов:

Поршневая головка

Поршневая (верхняя) головка представляет собой цельную неразборную конструкцию, а ее соединение с поршнем обеспечивает поршневой палец. Он может быть плавающим или фиксированным.

В первом случае в верхнюю головку помещаются бронзовые или биметаллические втулки. Но существуют модификации ДВС, где этих втулок нет, поэтому палец благодаря зазору свободно двигается в отверстии головки шатуна. Для того, чтобы данная деталь нормально функционировала, ей требуется достаточное количество смазки.

Фиксированные пальцы вставляются в цилиндрическое отверстие. Оно изготовлено с высокой точностью, а его диаметр меньше, чем у поршневого пальца. Благодаря этому обеспечивается необходимый уровень натяга.

Ввиду того, что на верхнюю головку действуют очень высокие нагрузки она имеет трапециевидную форму, благодаря чему увеличивается опорная поверхность при работе поршня.

Кривошипная головка

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

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

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

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

Подобное покрытие может наноситься как на заводе-изготовителе, так и в домашних условиях при замене некоторых компонентов двигателя. Например, для таких задач подойдет антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Помимо подшипников скольжения его можно использовать для юбок поршней, коренных подшипников коленвала, втулок пальцев, распредвалов и дроссельных заслонок.

MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:

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

• Повышает КПД двигателя

• Снижает трение и износ

• Защищает от задира в режиме масляного голодания и при холодном пуске двигателя

• Снижает расход топлива

• Уменьшает шум

• Отверждается при комнатной температуре

Совместно с покрытием рекомендуется использовать очиститель-активатор той же марки. Он не только убирает разнородные загрязнения с поверхностей, но и образует пленку, улучшающую адгезию покрытия с основанием.

Силовой стержень

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

Особенностью шатунов является то, что все они должны иметь одинаковый вес. В противном случае усилятся вибрации при работе силового агрегата. Это относится не только к шатуну, но и к но и обеим головкам детали.

Чтобы сделать их массу одинаковой для начала изделия взвешиваются на очень точных весах, а затем масса деталей подгоняется по самому легкому шатуну. Для этого с бобышек на головках детали и стержне снимают часть металла.

Из чего изготавливают шатуны?

Каждый производитель должен решить две задачи: уменьшить вес деталей КШМ и снизить производственные затраты. Но ввиду того, что на шатуны в процессе работы действуют высокие нагрузки, уменьшение их массы может пагубно отразиться на прочности изделий.

При массовом производстве шатуны изготавливают из специального чугуна методом литься. Это позволяет создать практически идеальное соотношение между прочностью и стоимостью детали. Такой метод подходит при производстве бензиновых двигателей.

В дизельных ДВС детали испытывают более высокие нагрузки, поэтому для производства поршней метод литья неуместен. Шатуны для агрегатов, работающих на тяжелом топливе изготавливают методом горячей ковки или горячей штамповки из легированной стали. Получаемые детали гораздо более прочные, чем литые, но их производство более затратное.

В двигателях мощных автомобилей и спорткаров используются шатуны из титановых и алюминиевых сплавов. Это позволяет снизить вес ДВС и увеличить его оборотистость. Вес алюминиевых и титановых шатунов на 50 % меньше, чем у стальных и чугунных.

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

Почему шатуны выходят из строя?

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

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

Выходу из строя также подвержены подшипники нижней головки вследствие недостаточного смазывания. Определить такую неисправность можно посредством замятия вкладышей, удлинения шатунных болтов, темно-синего окраса шатунной головки и темных вкладышей. Но, если смазывание было достаточным, то причиной поломки может быть разрушение или износ самих подшипников.

К причинам выхода из строя шатуна также относится недостаточный уровень масла в двигателе, засорение масляного фильтра, несвоевременная замена масла в ДВС, загрязнение цилиндра абразивами и посторонними предметами, потеря маслом характеристик.

Ремонт шатунов

Шатуны ремонтируются в тех случаях, когда:

• Деформирован стержень

• Изношен зазор в верхней головке цилиндра

• Изношена поверхность и зазор в нижней части головки

Перед началом работ деталь тщательно осматривается, измеряется ее овал и диаметр, зазоры в верхней и нижней части шатуна при помощи нутрометра.

Если все показатели в норме, то замена шатуна не понадобится. При деформации стержня отверстия головок непараллельны, что приводит к перекосу цилиндра. Об этом свидетельствует повышенная шумность ДВС при работе на холостом ходу, а также происходит износ коленвала, головки шатуна, поршня и стенок цилиндра. Еще одним методом проверки шатуна на деформацию является раскачка детали, установленной на специальной проверочной плите.

После всех измерений можно приступать к ремонту. Его качество зависит от хорошего спецоборудования.

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

Расточка отверстия головки производится исходя из требуемого размера. Для этих целей используют расточный или универсальный станок. После этой операции выполняется хонингование.

Если зазор под поршневой палец увеличен, нужно заменить бронзовую втулку под верхнюю головку. Новая деталь примет нужный размер. Очень важно, чтобы отверстия головки и втулки совместились, так как масло, которое выходит из поршня, не попадет на поршневой палец.

Шатунные вкладыши рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.

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

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

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

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

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

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

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

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

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