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

Содержание

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

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

Конструкция шатуна

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

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

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

Стержень

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

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

Поршневая головка

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

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

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

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

Кривошипная головка

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

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

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

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

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

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

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

Материалы для производства шатунов

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

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

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

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

Шатун и его назначение в двигателе

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как отбалансировать шатун своими руками (видео):

Доработка шатунов двигателя ВАЗ (видео):

Как определить менять шатун или нет (видео):

Шатун двигателя

Шатуны соединяют коленчатый вал с поршнями и таким образом передают силы действия газов и силы инерции на шатунную шейку коленчатого вала. Шатун обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре. Верхняя головка шатуна со стороны поршня в направлении опоры поршневого пальца на многих современных двигателях имеет втулку ВГШ из бронзы. Шатун устанавливается на шейке кривошипа коленчатого вала посредством шатунных вкладышей. Нижняя головка шатуна имеет разъемное исполнение для монтажа на коленчатом валу. Для подачи масла к поршневому пальцу в конструкции шатуна предусматривают отверстие между верхней головкой шатуна (ВГШ) и нижней головкой шатуна (НГШ).

Шатун изготавливается из стали путем ковки или литья, причем в зависимости от нагрузки используется либо легированная, либо улучшенная сталь.

Шатуны подлежат замене, если они сломались или погнулись или если были разрушены опоры подшипников шатунов. Если остальные шатуны не повреждены, то шатуны можно заменять по отдельности, при этом рекомендуется взвесить старые шатуны и новый шатун подобрать или подогнать под вес старых шатунов.

При ремонте двигателя рекомендуется менять болты нижней головки шатуна.

 

Шатуны подлежат ОБЯЗАТЕЛЬНОЙ проверке и при необходимости замене в следующих случаях:

  • значительные повреждения шатунных вкладышей коленчатого вала
  • гидроудары в цилиндро-поршневой группе
  • существенные повреждения поршней, например, в результате превышения максимально допустимой частоты вращения
  • детонационное сгорание
  • ошибки при монтаже, например, перепутывание крышек нижней головки шатунов
  • поломки и/или повреждение поршней и гильз цилиндров

 

Конструкция шатуна:

 

Конструктивные особенности нижней головки шатуна:

«Прямой» и «косой» разъем нижней головки шатуна:

 

«Ломаный» разъем нижней головки шатуна:

«Ломаные» шатуны изначально изготавливаются в виде цельной детали, затем на них наносят насечки для разлома (металлокерамический шатун) или лазерную насечку (стальной шатун), после чего их целенаправленно ломают на две части (крекинг). Обе части свинчивают при монтаже шатуна. Благодаря наличию места разлома они точно подходят друг к другу. Из-за индивидуальной геометрии разлома, шатуны и крышки шатунов всегда должны использоваться вместе и не могут быть заменены по отдельности! Ломаные шатуны имеют преимущества в отношении прочности и точности изготовления. После монтажа поверхности разъема почти не видны. Шатуны и крышки шатунов устанавливаются с высокой точностью и благодаря этому обеспечивают оптимальную передачу силы.

«Зубчатый» разъем нижней головки шатуна:

 

Конструктивные особенности верхней головки шатуна:

«Прямая» и «трапециевидная» верхняя головка шатуна:

Шатун двигателя внутреннего сгорания

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также

ШАТУННАЯ ГРУППА Назначение шатуна ? Шатун

ШАТУННАЯ ГРУППА

Назначение шатуна ?

Шатун предназначен, для соединения поршня с кривошипом коленчатого вала и обеспечивает при рабочем ходе передачу усилия от давления газов на поршень к коленчатому валу, а при вспомогательных тактах (впуск, сжатие, выпуск), наоборот, — от коленчатого вала к поршню.

Как двигается шатун в двигателе?

При работе двигателя шатун совершает сложное движение. Он движется возвратно-поступательно вдоль оси цилиндра и качается относительно оси поршневого пальца.

Из чего состоит и изготовлен шатун?

Шатун штампуют из легированной или углеродистой стали. Он состоит из стержня двутаврового сечения, верхней головки , нижней головки и крышки.

Что делается для принудительного смазывания плавающего поршневого пальца?

В стержне шатуна принудительном смазывании плавающего поршневого пальца (в основном у дизелей) сверлится сквозное отверстие — масляный канал.

Из чего изготавливается крышка шатуна.

Крышка шатуна изготавливается из той же стали, что и шатун, и обрабатывается совместно с нижней головкой, поэтому перестановка крышки с одного шатуна на другой не допускается

Что за отверстия делают в шатуне?

Чем делают отверстия в шатуне?

В нижней головке шатуна и вкладыше делается отверстие для периодического выбрызгивания масла на зеркало цилиндра или на распределительный вал (В нижней головке шатуна и вкладыше делается отверстие для периодического выбрызгивания масла на зеркало цилиндра или на распределительный вал

Какая допустимая разница массы у шатунов ?

6 г

Для лучшей уравновешенности кривошипно-шатунного механизма разница масс шатунов не должна превышать 6 г

Что такое – поршневой палец?

Поршневой палец представляет собой толстостенную трубку с тщательно отшлифованной наружной поверхностью, проходящую через верхнюю головку шатуна и концами опирающуюся на бобышки поршня.

Из чего изготавливают шатуны?

Шатуны изготавливают из легированных или углеродистых сталей с последующей цементацией или закалкой токами высокой частоты (ТВЧ).

Зачем нужен поршневой палец?

Через поршневой палец передаются значительные усилия от поршня к шатуну

Как соединяется поршневой палец с шатуном и поршнем?

По способу соединения с шатуном и поршнем пальцы подразделяются на плавающие и на закрепленные (обычно в головке шатуна).

Какой тип поршневых пальцев распространен ?

Наибольшее распространение получили плавающие поршневые пальцы, которые свободно поворачиваются в бобышках и втулке, установленной в верхней головке шатуна.

Чем ограничивается осевое перемещение поршневого пальца

Осевое перемещение поршневого пальца ограничивается стопорными кольцами расположенными в выточках бобышек поршня.

Из за чего возможны стуки пальцев при работающем двигателе в бобышках поршня

При работающем двигателе в бобышках поршня возможны стуки пальцев из-за различных значений коэффициента линейного расширения алюминиевого сплава и стали.

Что нужно для устранения стуков пальцев при работающем двигателе?

Для устранения этого явления палец в бобышках устанавливают с натягом 0, 005. . . 0, 015 мм, нагревая поршень до температуры 80. . . 90″С, что обеспечивает поддержание нормального теплового зазора (0, 01. . . 0, 03 мм) в этом сопряжении на всех режимах работы двигателя.

Шатуны

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Для чего предназначена нижняя головка шатуна с крышкой

Главная » Статьи » Для чего предназначена нижняя головка шатуна с крышкой

Назначение и конструкция шатуна

Шатун (еще его могут называть “тяговое дышло”) – это деталь двигателя, которая соединяет поршень (через поршневой палец) с шатунной шейкой коленвала, либо движущих колес паровоза. Шатун предназначен для передачи возвратно-поступательных движений поршневой к коленвалу, либо к колесам для того, чтобы происходило преобразование во вращательные движения. Для того, чтобы не происходил износ в области шатунных шеек коленвала, между этими шейками и шатунами устанавливаются специальные вкладыши, имеющие антифрикционное покрытие.

Шатун состоит из:

1. Стержень;

2. Верхняя головка;

3. Нижняя головка.

В области верхней головки запрессовывается втулка из бронзового материала. На ней, как и во втулке, присутствуют специальные отверстия для того, чтобы происходил подвод масла в изнашиваемую поверхность на поршневом кольце. Шатунный стержень сделан в двутавровом сечении.

Нижняя шатунная головка приходится разъемной. Съемную часть шатунной нижней головки называют шатунной крышкой. Она крепится на шатун при помощи 2 болтов с лысками. Лыски нужны для того, чтобы не давать проворачиваться болтам. Под скользящие подшипники на нижней шатунной головке, как и в крышке, делается расточка, поэтому шатунные крышки считаются невзаимозаменяемыми. Для того, чтобы обеспечить наиболее правильную комплектацию относительно деталей, на них выбиваются специальные порядковые номера. В области шатунной крышки и на теле самого шатуна присутствуют некоторые пазы, в них входят вкладышные выступы. Шатунный и коренной подшипник выглядит как тонкостенный вкладыш, у которого рабочий слой выполнен из свинцовой бронзы. В области верхнего вкладыша оборудовано небольшое отверстие для обеспечения возможности подвода масла, а также оборудована небольшая канавка, через которую распределяется масло. Вкладыши, расположенные на верхних и нижних коренных подшипниках, считаются не взаимозаменяемыми. Чтобы предотвратить смещения и проворачивания этих вкладышей, а также некоторых осевых перемещений, оборудованы специальные выступы, усики. В том случае, когда необходимо произвести ремонт блока, шатунов и коленвала, существует перечень различных размеров вкладышей.

Конструкция шатуна:

По своей конструкции шатун выполнен из: нижняя разъемная головка, верхняя неразъемная головка и стальной стержень. Верхняя головка размещена на поршневом пальце, за счет чего и соединяется с поршнем. Две половинки нижней шатунной головки помещены в область шатунной шейки коленвала и соединяются между собой за счет стяжных болтов, гайки которых шплинтуются после затяжки. Для того, чтобы трение деталей, как и износ их, был минимальным, в верхнюю шатунную головку вставляется бронзовая втулка. В нижнюю шатунную головку вставляются тонкостенные вкладыши, которые являются подшипниками скольжения. Во внутреннюю поверхность вкладышей заливается баббит (это сплав свинца с оловом).

Шатун выполняет роль соединения поршня с шатунной шейкой коленвала, а также служит для того, чтобы передавать усилие от поршня в область коленчатого вала при его рабочем ходу, также для перемещения поршня при подготовительном такте.

Читайте также:
Поделиться ссылочкой:

Устройство шатуна

Шатун необходим для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилия от поршня к коленчатому валу. Шатун штампуется из стали.

Для повышения прочности шатуна его подвергают дробеструйной обработке.

Устройство шатуна:

1)      верхней головки 1;

2)      стержня 3;

3)      нижней головки 4 (с крышкой 6).

В верхней головке запрессовывается бронзовая втулка 2 . Во втулке и верхней головке шатуна есть специальные отверстия для подвода масла к изнашиваемой поверхности поршневого пальца. А стержень шатуна выполнен в двутавровом сечении.

Нижняя головка шатуна разъемная. Съемная часть нижней головки шатуна называется крышкой шатуна. Крепится крышка к шатуну с помощью двух болтов с лысками (которые служат для того чтобы болты не проворачивались). Под подшипники скользящего типа 5 (вкладыши) в нижней головке шатуна и крышке в сборе выполняется расточка, в связи с этим крышки шатунов являются невзаимозаменяемыми. Для обеспечения правильной комплектации деталей на них выбиты порядковые номера. На теле и крышке шатуна есть специальные пазы в которые входят выступы на вкладышах. Шатунные и коренные  подшипники представляют собой тонкостенные вкладыши с рабочим слоем из свинцовой бронзы. В верхнем вкладыше есть отверстие для подвода масла и специальная канавка по которой масло распределяется. Вкладыши верхних и нижних коренных подшипников не взаимозаменяемы. Для предотвращения смещений и проворачиваний вкладышей, а также осевых смещений выполнены выступы усики. В случае необходимости ремонта блока, коленчатого вала и шатунов создан перечень ремонтных размеров вкладышей.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Запрессовка поршневых пальцев из шатуна

2. Выпрессовка поршневых пальцев из шатуна3. Ремонт шатуна современного двигателя грузового автомобиля

4. Звуки неисправностей двигателя (стуки двигателя)

5. Признаки и причины неисправностей двигателя автомобиля

6. Как проводится диагностика двигателя автомобиля

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Нижняя головка шатуна выполнена СЃ косым разъемом для возможности установки Рё снятия шатуна через цилиндр двигателя. Крышку нижней головки крепят РґРІСѓРјСЏ болтами разной длины, которые фиксируют стопорными шайбами. Длинный болт является призонным, определяющим положение крышки относительно шатуна.  [1]

Нижняя головка шатуна имеет РєРѕСЃРѕР№ разъем, РІ котором устанавливают биметаллические вкладыши СЃ антифрикционным слоем РёР· алюминиевого сплава. Р’ крышке шатуна запрессованы штифты, обеспечивающие совпадение боковых плоскостей крышки Рё тела шатуна.  [3]

Нижняя головка шатуна имеет РєРѕСЃРѕР№ разъем, РІ котором устанавливают биметаллические вкладыши СЃ антифрикционным слоем РёР· алюминиевого сплава. Затягивают шатунные болты через боковые РѕРєРЅР° блок-картера. Р’ крышке шатуна запрессованы штифты, обеспечивающие совпадение боковых плоскостей крышки Рё тела шатуна.  [4]

Нижняя головка шатуна разъемная, стальные вкладыши головки залиты свинцовистой Р±СЂРѕРЅР·РѕР№. Крышка нижней головки крепится Рє шатуну РґРІСѓРјСЏ болтами.  [5]

Нижняя головка шатуна разъемная, крышка нижней головки крепится Рє шатуну РґРІСѓРјСЏ болтами.  [6]

Нижняя головка шатуна отъемная, выполнена РІ РІРёРґРµ стальной штамповки РёР· РґРІСѓС… половин. Стальные вкладыши нижней головки залиты баббитом. Нижняя головка крепится Рє шатуну РґРІСѓРјСЏ болтами.  [7]

Нижняя головка шатуна разъемная, крышк i нижней головки крепится Рє шатуну четырьмя болтами. Стальные вкладыши нижней головки шатуна залиты баббитом.  [8]

Нижняя головка шатуна состоит РёР· РґРІСѓС… частей ( фиг. РџСЂРё больших размерах головки, для возможности выемки шатуна через цилиндр, стык между частями головки приходится делать косым ( фиг.  [9]

Нижняя головка шатуна обычно имеет вкладыш, залитый антифрикционным металлом. Самую головку шатуна очень редко заливают антифрикционным металлом. Безусловно, правильнее применять конструкцию СЃРѕ вкладышем, так как РїСЂРё этом облегчается его замена Рё представляется возможность иметь вкладыш РІ запасе.  [10]

Нижняя головка шатуна ( СЂРёСЃ. 39) РїРѕ условиям ее монтажа, как правило, делается разъемной Рё имеет размеры, позволяющие-вынимать поршень СЃ шатуном через цилиндр. Разъем головки обычно располагают РІ плоскости РѕСЃРё шатунной шейки. Р’ судовых Рё стационарных тихоходных двигателях нижнюю головку шатуна часто выполняют РЅРµ только разъемной, РЅРѕ Рё отъемной ( СЂРёСЃ. 39, Р±), состоящей РёР· РґРІСѓС… половин, которые соединяются между СЃРѕР±РѕР№ Рё СЃ шатуном болтами. Между верхней половиной головки Рё шатуном ставится стальная прокладка. Р�зменяя толщину этой прокладки, можно изменять длину шатуна, Р° следовательно, регулировать степень сжатия.  [12]

Нижняя головка шатуна вместе СЃ коленчатым валом совершает вращательное движение, преобразуя таким образом прямолинейное перемещение поршня РІРѕ вращательное движение коленчатого вала.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

Конструкция шатуна

Шатун двигателя внутреннего сгорания соединяет поршень двигателя с коленчатым валом и во время работы двигателя передаёт все усилия от поршня на коленчатый вал и, наоборот, от коленчатого вала к поршню. При этом шатун совершает достаточно сложное движение. Верхняя головка шатуна совместно с поршнем совершает возвратно-поступательное движение. А нижняя головка шатуна, совместно с шатунной шейкой коленчатого вала совершает круговое движение. На шатун воздействуют большие знакопеременные и изменяющиеся по величине усилия, вызванные давлением расширяющихся в цилиндре газов и инерцией деталей поршневой группы.

Для уменьшения вибрации и повышения максимальных оборотов двигателя, что необходимо для повышения максимальной мощности двигателя, конструкторы стремятся сделать шатун, как и все остальные детали, совершающие возвратно-поступательное движение, как можно легче. Но это стремление вступает в противоречие с необходимостью обеспечения прочности шатуна, работающего под воздействием больших и разнообразных нагрузок. Кроме этого в массовом производстве большое значение имеет себестоимость материалов, из которых изготавливаются шатуны, и стоимость изготовления самого шатуна. Как и везде в технике, принятие технического решения, это постоянный выбор наиболее приемлемого компромисса для данных условий.

Шатун состоит из двух головок и соединяющего их силового стержня. Верхняя головка шатуна (поршневая), меньшего размера, через поршневой палец соединяется с поршнем, а нижняя головка шатуна (кривошипная) соединяется с шатунной шейкой коленчатого вала.

Верхняя (поршневая) головка шатуна неразъёмная. Её конструкция зависит от способа крепления поршневого пальца. Если двигатель имеет фиксированный поршневой палец, верхняя головка шатуна имеет цилиндрическое отверстие, изготовленное с высокой точностью и обеспечивающее установленный натяг (0,015 ? 0,040 мм) в соединении с поршневым пальцем.

Соединением с натягом называется такое соединение, при котором диаметр вала, вставляемого в отверстие несколько больше внутреннего диаметра отверстия. Существует несколько методов сборки таких соединений – запрессовка при помощи пресса, нагрев детали с отверстием или, наоборот, сильное охлаждение вала.

Если поршневой палец плавающего типа, в верхнюю головку шатуна запрессовываются бронзовые или биметаллические втулки, изготовленные из стали с залитым во втулку тонким слоем бронзы. Но существуют двигатели с плавающим пальцем в верхней головке шатуна, в которой отсутствует втулка. В этом случае поршневой палец вращается непосредственно в отверстии верхней головки шатуна. Плавающий поршневой палец устанавливается в верхней головке шатуна с установленным зазором (0,015 ? 0,020 мм). Для смазывания плавающего поршневого пальца в верхней головке шатуна может быть сделано отверстие, через которое масло из внутренней полости поршня подаётся к поршневому пальцу.

Поскольку нагрузки на нижнюю часть поршневой головки шатуна значительно ниже, чем на верхнюю часть верхняя головка шатуна форсированных двигателей делается в виде трапеции, что увеличивает опорную поверхность пальца во время рабочего хода поршня.

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

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

Не пытайтесь исправить повреждённую резьбу болта при помощи плашки. Резьба шатунных болтов изготовляется методом накатки, а не нарезки.

Различные типы болтов крепления крышки шатуна.

На некоторых болтах видны места, предназначенные для центровки крышки шатуна

Для правильной установки крышки шатуна центрирование крышки также может осуществляться при помощи направляющих втулок или направляющих штифтов.

В нижнюю головку шатуна вставляются тонкостенные вкладыши подшипников скольжения. По своей конструкции эти вкладыши практически не отличаются от вкладышей коренных подшипников коленчатого вала. Вкладыши подшипника нижней головки шатуна изготавливаются из тонкой стальной ленты, внутренняя поверхность которой залита специальным сплавом, обладающим высокими антифрикционными свойствами и обладающим высоким сопротивлением износу. Для каждого типа двигателя существуют различные типы антифрикционных сплавов, обладающих различными свойствами. Есть сплавы, которые легко притираются, но не обладают достаточной сопротивляемостью ударным нагрузкам, есть сплавы, которые наоборот обладают способностью выдерживать высокие ударные нагрузки, но имеют более низкие другие технические характеристики. По этому при ремонте двигателя необходимо использовать вкладыши подходящие не только по размеру, но и по материалу из которого изготовлены вкладыши.

Тонкостенные вкладыши нижней головки шатуна изготавливаются номинального и несколько ремонтных размеров, под шатунную шейку коленчатого вала с уменьшенным, после необходимого ремонта, диаметром. Это позволяет при ремонте двигателя производить перешлифовку изношенных шеек коленчатого вала под следующий ремонтный размер, что удешевляет стоимость ремонта двигателя, поскольку стоимость перешлифовки коленчатого вала, меньше стоимости нового вала.

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

Антифрикционный материал имеет высокую износостойкость только в условиях работы с достаточной смазкой. Масло в подшипник нижней головки шатуна поступает из отверстия в шатунной шейке коленчатого вала. Некоторые шатуны имеют специальные дренажные отверстия, позволяющие регулировать прохождение масла через подшипник. Это необходимо потому, что масло кроме своей основной функции – смазка трущихся поверхностей, ещё служит для охлаждения этих поверхностей.

Всегда необходимо точно выдерживать зазор в подшипнике шатуна. Наиболее точным измерением зазора является метод с применением специальной измерительной пластмассовой проволоки. Измерение зазора в шатунных подшипниках ничем не отличается от измерения зазора в коренных подшипника. Способ измерения зазора в коренных подшипниках коленчатого вала описан в главе «Коленчатый вал».

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

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

Для уменьшения вибраций двигателя необходимо чтобы все шатуны двигателя имели одинаковый вес, более того должен быть одинаковым не только общий вес каждого шатуна, но и вес каждой верхней и каждой нижней головки шатуна. Для взвешивания каждой головки шатуна применяются точные (электронные) весы со специальным приспособлением (установочной скалкой).

Сначала взвешиваются все шатуны двигателя, и результаты взвешивания записываются в специальную таблицу с отдельным указанием веса нижней и верхней головок каждого шатуна. Подгонка веса осуществляется по самому лёгкому шатуну, за счёт аккуратного снятия части металла со специальных наплывов (бобышек), расположенных на верхней головке шатуна и на крышке нижней головки. Иногда наплывы в нижней части шатуна расположены не на крышке нижней головки, а на стержне шатуна чуть выше нижней головки в месте нахождения центра тяжести шатуна.

Стрелками отмечены бобышки, с которых снимается часть металла при подгонке веса шатунов одного двигателя

Материалы, из которых изготавливаются шатуны

С целью уменьшения себестоимости производства шатуны массовых двигателей изготавливаются методом литья из специального чугуна, что в полнее обеспечивает требования двигателей работающих на бензине. Шатуны высоконагруженных двигателей, особенно дизельных двигателей с наддувом, изготавливаются методом горячей штамповки (ковки) из специальных легированных сталей. Кованые шатуны прочнее литых, но дороже в изготовлении. Кованый шатун легко отличить от литого по боковому шву. Боковой шов кованого шва широкий, а литого узкий.

Шатуны некоторых современных двигателей изготавливаются методом спекания из порошковых металлов, такие шатуны обладают более высокой прочностью. Линия соединения нижней головки такого шатуна с крышкой шатуна имеет неровный колотый разъём, поскольку отделение крышки от шатуна происходи методом разлома. В этом случае обеспечивается наиболее точная установка крышки относительно шатуна.

Для уменьшения веса, что необходимо для обеспечения повышения оборотов двигателя, шатуны двигателей дорогих спортивных автомобилей, где цена материала не имеет большого значения, изготавливаются из алюминиевых или титановых сплавов. Шатун, изготовленный из титановых или алюминиевых сплавов весит меньше чем стальной шатун на 50%.

Особенно высокие требования предъявляются к материалам, из которых изготавливаются болты крепления крышки головки шатуна. Обычно они изготавливаются из высоколегированных сталей обладающих очень высоким пределом текучести превышающий этот показатель 2 ? 3 раза по сравнению с углеродистыми сталями. При ремонте некоторых высокофорсированных спортивных двигателей требуется обязательная замена болтов и гаек крепления крышки головки шатуна.

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

Довольно часто шатуны имеют деформацию, не допускающую их установку в ремонтируемый двигатель. Даже если двигатель автомобиля не подвергался аварийным неисправностям с последующим ремонтом, шатун может быть деформирован под воздействием штатных нагрузок. Тем более повышается вероятность деформации шатуна, если в результате обрыва ремня привода ГРМ, при котором от удара поршня были погнуты клапаны двигателя, если двигатель подвергся гидроудару, вследствие попадания воды в цилиндры двигателя или произошло прокручивание вкладыша и, соответственно перегрев нижней головки шатуна. Деформация шатуна может произойти из-за неправильного ремонта, когда при установке фиксированного поршневого пальца, для нагрева верхней головки шатуна использовалась газовая горелка. Отверстие нижней головки шатуна, под воздействием ударных нагрузок, может принять овальную форму при неправильном моменте затяжки болтов крепления крышки головки шатуна или вытягивания болтов крепления крышки. Поэтому проверка геометрии и, в случае необходимости, ремонт или замена шатуна являются обязательными при ремонте двигателя.

Сначала необходимо измерить диаметр, овальность и конусность отверстий верхней и нижней головок шатуна. Сделать это можно при помощи универсального нутромера, но в специализированных мастерских для этой цели может применяться специальные точные приспособления. Очень важным показателем геометрии шатуна является параллельность осей отверстий головок шатуна. Деформация стержня шатуна может привести к тому, что оси этих отверстий будут не параллельны. Это приведёт к перекосу поршня в цилиндре и, соответственно, повышенной шумности при работе двигателя, преждевременному износу поршня, стенок цилиндра, опорной поверхности нижней головки шатуна и коленчатого вала, а при сильном перекосе поршневого пальца и к разрушению поршня. Точно проверить параллельность осей отверстий шатуна можно только при помощи специальных приспособлений. К сожалению, такие приспособления часто отсутствуют даже в специализированных мастерских. А для проверки деформации стержня шатуна при помощи поверочной плиты или лекальной линейки требуется определённый опыт, да и эти, не очень удобные мерительные инструменты, бывают не во всех ремонтных предприятиях. Кроме того, на некоторых V-образных двигателях нижняя головка шатуна расположена несимметрично относительно стержня и верхней головки шатуна. И тогда проверить геометрию шатуна при помощи поверочной плиты вообще не удастся.

Стержень шатуна может иметь спиральную закрутку или осевой искривление. В любом из этих случаев ось поршневого пальца будет не параллельна оси коленчатого вала, а ось поршня будет не параллельна оси цилиндра.

Проверка наличия искривления стержня шатуна

Проверка наличия спиральной закрутки стержня шатуна

Отверстие нижней головки обычного шатуна ремонтируется (при выявленной недопустимой овальности) за счёт удаления тонкого слоя металла с сопрягаемых поверхностей крышки нижней головки и шатуна. Далее крышка устанавливается на место, при этом болты крепления крышки затягиваются установленным моментом затяжки. Отверстие растачивается и хонингуется под номинальный размер. Но при этом уменьшается расстояние между осями отверстий верхней и нижней головок шатуна. Это особенно нежелательно для дизельных двигателей, даже незначительной изменение длины шатуна может привести к изменению степени сжатия. Но если при ремонте двигателя производилась механическая обработка сопрягаемой поверхности блока цилиндров и (или) головки блока цилиндров, это может полностью устранить изменение степени сжатия. Разумеется, что этот ремонт можно сделать только в условиях специализированного предприятия.

Если при проверке выявлен недопустимый износ (увеличение диаметра) отверстия под поршневой палец в верхней головке шатуна, необходимо заменить бронзовую втулку верхней головки шатуна. Для обеспечения регламентированного техническими нормами зазора между поршневым пальцем и втулкой, после замены втулка точно развёртывается под необходимый размер диаметра. В верхней головке шатуна часто имеется отверстие, через которое масло из внутренней полости поршня поступает для смазки поршневого пальца. При установке втулки необходимо совместить отверстие в верхней головке шатуна с отверстием во втулке.

Снятие и установка шатунно-поршневой группы

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

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

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

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

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

Проведите тщательный осмотр и необходимую дефектовку всех снятых деталей.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Шатуны — обзор

10.6.3 Характеристики трения подшипников поршневого узла

Шатунные малые и большие подшипники представляют собой подшипники в поршневом узле. Они работают в суровых условиях при высоких динамических нагрузках и относительно низких скоростях шейки (например, Zhang et al. , 2004). Их моменты трения важны для точности расчета динамики поршневого узла. Сила трения поршневого пальца напрямую влияет на наклон юбки поршня.Их моменты трения необходимо включить в баланс моментов уравнений динамики поршневого узла. Их моменты трения в подшипниках могут быть рассчитаны либо с помощью упрощенного подхода с использованием эквивалентного граничного коэффициента трения, умноженного на действующую нагрузку и радиус подшипника, либо с помощью более сложного подхода, включающего уравнения трения гидродинамической смазки, представленные в предыдущем разделе.

Сухара и др. (1997) измерил трение в подшипнике втулки поршневого пальца полуплавающего поршневого пальца с запрессовкой в ​​автомобильном бензиновом двигателе.Они обнаружили, что сила трения подшипника поршневого пальца увеличивается с давлением в цилиндре во второй половине такта сжатия, такте расширения и первой половине такта выпуска. Они заметили резкий скачок силы трения при полной нагрузке сразу после ВМТ срабатывания, когда давление в цилиндре было самым высоким. Другой гораздо меньший пик произошел при угле поворота коленвала 90 ° после ВМТ срабатывания, когда шатун изменил направление. Пики силы трения указывали на характеристики граничной смазки поршневого пальца в этих областях.Сухара и др. (1997) обнаружил, что трение поршневого пальца находилось в диапазоне от 6,5% (при половинной нагрузке) до 16% (при полной нагрузке) среднего эффективного давления трения (FMEP) юбки поршня и колец, и им нельзя было пренебречь. Их результаты очень похожи на результаты аналитического моделирования, когда при моделировании предполагается граничное трение для поршневого пальца (Xin, 1999). Поршневой палец и узкий конец шатуна лишь слегка покачиваются вперед и назад. Силу трения поршневого пальца можно рассчитать, умножив нагрузку на палец на эквивалентный коэффициент трения.

Очень интересная диаграмма Стрибека была опубликована Suhara et al. (1997 г.) для подшипника поршневого пальца. Они заметили, что коэффициент трения уменьшается по мере уменьшения рабочего параметра во второй половине такта сжатия, что указывает на операцию гидродинамической смазки. Коэффициент трения резко увеличивается по мере дальнейшего уменьшения рабочего параметра в течение первой половины хода расширения, указывая на то, что подшипник поршневого пальца работает в режиме смешанной смазки.Сухара и др. (1997) полагал, что повышающийся высокий коэффициент трения с рабочим параметром во второй половине такта расширения был вызван очень тонкой масляной пленкой, которая не утолщалась при увеличении рабочего параметра. Это свидетельствовало о недостаточных поставках смазочного масла в этом регионе. Они указали, что необходимо сделать упор на усовершенствование конструкции для уменьшения трения как для режима граничной смазки в первой половине такта расширения, так и для режима масляного голодания во второй половине такта расширения.

Небольшое уменьшение шероховатости поверхности может значительно снизить трение поршневого пальца, как указано Suhara et al. (1997) в своем обширном экспериментальном исследовании различных эффектов конструкции на трение поршневого пальца. Улучшение материала подшипника втулки пальца также имеет большое влияние на снижение трения. Уменьшение зазора в подшипнике выступа поршневого пальца, например, для снижения шума, может привести к увеличению трения в режиме граничной смазки из-за более серьезных неровностей контактов, особенно при полной нагрузке и высоком давлении в цилиндре.Чрезмерное уменьшение длины поршневого пальца и толщины стенки по причине уменьшения веса может привести к значительному увеличению нагрузки на агрегат и деформации подшипника выступа пальца. Это может привести к увеличению граничного трения и износа, если не будут приняты другие конструктивные меры для противовеса (например, использование лучшего материала подшипника, уменьшение шероховатости поверхности, улучшение подачи масла).

Назначение шатуна

Шатуны используются во многих ситуациях, чаще всего в двигателях автомобилей.Шатуны соединяют коленчатый вал с поршнями и необходимы для правильной работы двигателя внутреннего сгорания. Шатун предназначен для движения жидкости между поршнями и коленчатым валом.

Применения

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

Факты

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

Поставщики

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

Материалы

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

Предупреждения

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

Что такое шатун? — Детали, функции и типы

Что такое шатун?

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

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

Предшественником шатуна является механическая связь, используемая водяными мельницами для преобразования вращательного движения водяного колеса в возвратно-поступательное движение. Чаще всего шатуны используются в двигателях внутреннего сгорания или паровых двигателях.

Детали шатуна

Ниже приведены детали шатуна:

  • Малый конец: Конец, на котором шатун прикреплен к поверхности поршневого пальца, известен как малый конец поршневого пальца. шатун.
  • Большой конец: Конец, на котором шатун прикреплен к стороне шатунной шейки, известен как большой конец шатуна.
  • Втулка подшипника: Оба конца шатуна зафиксированы втулкой подшипника.Втулка из фосфористой бронзы снабжена цельной проушиной, прикрепленной к малому концу шатуна. Большой конец прикреплен к шатунной шейке. Конец разделен на две части и опирается на вкладыш подшипника кривошипа.
  • Вкладыш подшипника: На большом конце шатуна есть вкладыш подшипника, который соединен с крышкой подшипника, он известен как вкладыш подшипника. Они состоят из двух частей, которые устанавливаются вместе на коленчатом валу. В этом положении шатун движется в обратном направлении.
  • Болт и гайка: После того, как шатун установлен с кривошипом внизу, обе стороны больших концов закрепляются несколькими болтами и гайками. Таким образом, объединив все эти компоненты, шатун готов к использованию.
  • Хвостовик: Кроме того, каждый болт и гайка используются для соединения как шатуна, так и крышки подшипника. Применяется секционная балка, известная как хвостовик. Сечение стержня может быть прямоугольным, трубчатым и круглым.
  • Палец на запястье: Поршень двигателя соединен с шатуном с помощью полой трубки из закаленной стали, называемой пальцем на запястье. Он также известен как поршневой палец. Штифт на запястье проходит через короткий конец шатуна и поворачивается на зацепленном поршне.
  • Поршень: Поршень соединяется с коленчатым валом с помощью шатуна, который обычно укорачивается до шатуна или шатуна. Назначение поршня — работать как подвижная заглушка в цилиндре, которая образует дно камеры сгорания.
  • Крышка подшипника: Вкладыш подшипника имеет регулировку на износ, но она контролирует ход, а боковой зазор позволяет правильно затянуть крышку подшипника.

Конструкция и функция шатуна

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

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

Шатун установлен на шатунной шейке коленчатого вала с помощью подшипника скольжения. Крышка шатунного подшипника прикручена к шатуну. В большинстве случаев шатун является полым или снабжен внутренним литым маслопроводом для подачи смазки на поршневой палец.

Материалы

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

  • Микролегированные стали
  • Спеченные металлы
  • Высококачественный алюминий
  • Углепластик и титан (для высокопроизводительных двигатели)

Шатуны серийного производства кованые, литые или спеченные.Кованые шатуны имеют лучшее соотношение прочности и веса и более низкую стоимость, чем спеченные шатуны. Однако изготовление штампа сравнительно дорого.

Типы шатуна

Ниже приведены типы шатунов, используемых в различных типах двигателей:

  • Шток простого типа
  • Шток вилки и лопасти
  • Главный и ведомый шток
  • Шатуны для заготовок
  • Литые стержни
  • Кованые стержни
  • Металлические стержни с механическим приводом

1.Шатуны простого типа

Шатун простого типа используется в рядных и оппозитных двигателях. Большой конец шатуна прикреплен к шатунной шейке и снабжен крышкой подшипника.

Крышка подшипника крепится болтом или шпилькой на конце шатуна. Шатун необходимо заменить в том же цилиндре и в том же относительном положении, чтобы обеспечить надлежащую посадку и балансировку.

2. Шатуны вилки и ножа

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

Эта система устраняет качающуюся пару, которая возникает, когда пары цилиндров сбалансированы вместе с коленчатым валом.

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

В этом случае стержень лопасти проходит непосредственно за пределами этой втулки, а не на шатунной шейке.Это заставляет два стержня двигаться вперед и назад, уменьшая силу, действующую на подшипник, и поверхностную скорость. Но скорость подшипника также возвратно-поступательно, а не непрерывно, что является серьезной проблемой для смазки.

3. Ведущий и ведомый стержни

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

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

4. Штанги для заготовок

Шатуны для заготовок изготавливаются из стали или алюминия. По сравнению с шатунами других типов они легче, прочнее и долговечнее.

Обычно используется в высокоскоростных транспортных средствах. Иногда его используют для уменьшения концентраций напряжений и облегчения проникновения в естественную структуру материала заготовки.

5. Литые стержни

Эти типы шатунов являются предпочтительными и разрабатываются производителями, поскольку они могут выдерживать нагрузку стандартного двигателя.

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

6. Кованые стержни

Некоторые шатуны изготавливаются методом ковки.Эти типы шатунов изготавливаются путем придания зерну материала формы конца. В зависимости от требуемых свойств материалом может быть стальной сплав или алюминий.

Обычно используемые стальные сплавы — это хром и никелевый сплав. Конечный продукт не должен быть хрупким. Следовательно, сплавы никеля или хрома увеличивают прочность шатуна.

7. Металлические шатуны с приводом

Шатуны также спроектированы из силового металла, так как это подходящий выбор для производителей.Он готовится из смеси металлического порошка, которую прессуют в форму и нагревают до высокой температуры. Эта смесь превращается в твердую форму.

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

Отказ шатуна

Во время каждого вращения коленчатого вала на шатун часто действуют большие и повторяющиеся силы: силы сдвига из-за угла между поршнем и шатунной шейкой, силы сжатия при движении поршня вниз, и растягивающие силы при движении поршня вверх.Эти силы пропорциональны квадрату частоты вращения двигателя (об / мин).

Отказ шатуна, часто называемый «выбросом штока», является одной из наиболее распространенных причин катастрофического отказа двигателя в автомобилях, часто сломанный шток проходит через боковую часть картера, что приводит к неисправности двигателя.

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

СВЯЗАННЫЕ СТОЛБЫ

Шатун: определение, функции, типы, детали, проблема

Шатун , также называемый шатун , является одной из основных частей двигателя внутреннего сгорания. Хотя он также используется в паровых двигателях, но очень важен для транспортных средств.

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом, что способствует преобразованию возвратно-поступательного движения поршня во вращение коленчатого вала.Деталь функционирует как плечо рычага, и она должна передавать сжимающие и растягивающие усилия от поршня и вращаться с обоих концов.

Сегодня мы рассмотрим определение, функции, материал, детали, работу и схему шатунов.

Определение шатуна

Шатун или шатун преобразует линейное движение вверх и вниз или возвратно-поступательное движение поршня в круговое движение коленчатого вала. Во время процесса он испытывает растяжение, компрессионный изгиб и коробление.

Прочтите Все, что вам нужно знать об автомобильных поршнях

Материалы шатуна

Шатуны обычно изготавливаются из литого алюминиевого сплава, который помогает выдерживать нагрузки, возникающие во время процесса.

При массовом производстве шатун обычно изготавливается из стали. Для высокопроизводительных применений используются заготовки, которые изготавливаются из цельной заготовки, а не отливаются или кованы.

Однако чугун можно использовать для более дешевых и низкопроизводительных применений, таких как мотороллеры.

Конструкция Номенклатура
  • A = площадь поперечного сечения шатуна.
  • L = длина шатуна.
  • C = предел текучести при сжатии.
  • Wcr = нагрузка от повреждения или изгиба.
  • Ixx = момент инерции секции относительно оси x
  • Iyy = момент инерции секции относительно оси y соответственно.
  • Kxx = радиус вращения секции вокруг оси x
  • Kyy = радиус вращения секции относительно оси y соответственно.
  • D = Диаметр поршня r = Радиус кривошипа

Детали шатуна

Шатун в двигателе внутреннего сгорания состоит из большой головки , стержня и малой головки .

Поршни соединяются с малым концом шатуна с помощью поршневого пальца или пальца, который может поворачиваться в поршне. Этот штифт обеспечивает точку поворота между поршнем и шатуном. Поршневой палец удерживается на месте пружинным зажимом или фиксатором поршневого пальца.

Шатунная часть шатуна крепится к шатунной шейке с помощью подшипника скольжения, что снижает трение. Но в некоторых двигателях меньшего размера используются подшипники, чтобы избежать необходимости смазки насоса.

Обычно в подшипнике на большом конце шатуна просверливается точечное отверстие. Это позволяет смазочному маслу закачиваться в упорную часть стенки цилиндра для смазки хода поршней и поршневых колец.

Наконец, на частях шатуна шатун может вращаться с обоих концов, так что угол между шатуном и поршнем может изменяться, когда шатун совершает возвратно-поступательное движение вокруг коленчатого вала.

Читать: Знакомство с бензиновым двигателем

Функции Conrod
  • Основная функция шатуна — создавать связь между поршнем и коленчатым валом для передачи мощности.
  • Шатун помогает подавать смазочное масло к стенкам цилиндра и поршневому пальцу или поршневому пальцу.

Типы шатуна Типы шатунов

зависят от материала, из которого они сделаны. Ниже представлены различные типы доступных шатунов:

Шатуны для заготовок: Заготовки шатунов

изготавливаются из цельного куска стали или алюминия.Он легче, прочнее и долговечнее, чем другие виды шатунов. Шатуны из заготовок обычно используются для ходовых автомобилей высокого класса.

Продукт иногда предназначен для уменьшения концентраторов напряжений и облегчения проникновения в естественную зернистость материала заготовки.

Литой стержень:

Литой стержень более предпочтителен производителями, так как он способен выдерживать нагрузку стандартного двигателя. Стоимость производства ниже, но не может использоваться в приложениях с высокой мощностью от 450 до 6000 об / мин.

Литые шатуны имеют заметный шов посередине, что отличает их от кованых.

Кованый стержень: Кованые стержни

изготавливаются путем придания зерну выбранного материала формы стержня. Материалом может быть стальной сплав или алюминий в зависимости от требуемых свойств.

Ну, производители поковок используют разные виды стальных сплавов, хрома и никелевые сплавы. Конечный продукт не должен быть ломким.Сплав никеля или хрома увеличивает прочность шатуна.

Металлический порошок: Шатун

из порошкового металла также является подходящим выбором для производителей. Он производится из металлической порошковой смеси, которую прессуют в форму и нагревают при высоких температурах. Он плавит смесь в твердую форму.

Может потребоваться легкая обработка, но продукт выходит из формы в основном в виде готового продукта. Шатуны из порошкового металла дешевле в производстве, чем стальные, и прочнее, чем литые.

Прочтите: Классификация двигателей внутреннего сгорания

Проблемы шатуна

Шатун может испытывать проблемы во время работы. Это потому, что он испытывает различные напряжения во время пребывания в камере сгорания. Некоторые из этих проблем можно исправить, а некоторые потребовали полной замены шатуна. Во время работы шток растягивается и сжимается, что может привести к его поломке. Сломанный шток может полностью повредить двигатель.Ниже приведена неисправность, возникающая на шатуне:

Усталость:

Это основная причина поломки шатуна. Часто встречается в старых двигателях. Сжатие и растяжение стержня во время процесса происходит тысячи раз в минуту. Это в конечном итоге приводит к износу детали, пока она не сломается. Отсутствие масла и наличие грязи в двигателе могут ускорить решение этой проблемы.

Новые двигатели также могут испытывать усталость в соединении, если двигатель ремонтируется.Что ж, такое бывает, когда используются дешевые запчасти или неправильные.

Гидрозамок:

Гидрозамок возникает, когда вода проникает в камеру поршня и приводит к деформации шатуна. Обычно это происходит, когда автомобиль проезжает затопленную улицу.

Небольшое количество воды в цилиндре может вызвать стук или постукивание, которые легко устранить. Однако, если в цилиндре много воды, все пространство для времени искры занято, что может привести к изгибу или разрыву штока цилиндра.

Превышение оборотов:

Превышение оборотов — это неисправность, которая возникает в новых высокопроизводительных двигателях. Если тахометр показывает красный цвет, это означает, что состояние шатуна находится под угрозой. Это связано с тем, что силы, действующие на шатун, резко возрастают при высоких оборотах.

Отказ контакта:

Поршневой палец, соединяющий шатун с поршнем, изнашивается и выходит из строя. В некоторых двигателях это приводит к катастрофическому отказу двигателя.Это когда шатун идет к блоку двигателя или когда коленчатый вал погнут.

Читайте: Типы автомобильных двигателей

В некоторых двигателях вызывает потерю мощности. В таком случае двигатель остановился сразу после поломки пальца. Есть вероятность, что двигатель спасут, иначе может произойти полная поломка.

Вот и все по артикулу «шатун». Надеюсь, вам понравилось чтение, если вы так любезно комментируете, поделитесь и порекомендуйте этот сайт другим техническим студентам.Спасибо!

Детали, типы, функции, применение

[PDF]

Из этой статьи вы узнаете, что такое шатун ? Как это работает ? его части , функции , приложения и типы шатуна . Объясняется диаграммой , а также загрузите PDF-файл этой статьи в конце.

Шатун и типы

Что такое шатун?

Шатун представляет собой соединение между поршнем и коленчатым валом.Он соединяет поршневой палец с шатунной шейкой. Малый конец шатуна соединен с поршневым пальцем, а большой конец — с кривошипным пальцем.

Назначение шатуна — преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Шатун представляет собой двутавровую балку поперечного сечения и изготовлен из кованой стали. Алюминиевый сплав также используется для шатунов. Они точно подобраны в наборах одинакового веса, чтобы обеспечить балансировку двигателя.

Чем легче шатун и поршень, тем выше результирующая мощность и меньше вибрация, потому что возвратно-поступательный вес меньше.

Шатун передает силовое усилие от поршня к шатунной шейке и, следовательно, должен быть очень прочным, жестким и как можно более легким.

Детали шатуна

Ниже приведены детали шатуна:

  1. Малый конец
  2. Большой конец
  3. Втулка
  4. Вкладыши подшипника
  5. Болт и гайка
  6. Хвостовик
  7. Штифт
  8. Поршень
  9. Подшипник колпачок

1.Малый конец

Конец, на котором шатун прикреплен к поверхности поршневого пальца, известен как малый конец шатуна.

2. Большой конец

Конец, на котором шатун прикреплен к стороне шатунной шейки, известен как большой конец шатуна.

3. Втулка подшипника

Оба конца шатуна зафиксированы втулкой подшипника. Втулка из фосфористой бронзы снабжена цельной проушиной, прикрепленной к малому концу шатуна.

Большой конец прикреплен к шатунной шейке. Конец разделен на две части и опирается на вкладыш подшипника кривошипа.

4. Вкладыш подшипника

На большом конце шатуна находится вкладыш подшипника, который соединен с крышкой подшипника, он известен как вкладыш подшипника. Они состоят из двух частей, которые устанавливаются вместе на коленчатом валу. В этом положении шатун движется в обратном направлении.

5. Болт и гайка

После того, как шатун установлен с кривошипом внизу, обе стороны больших концов закрепляются несколькими болтами и гайками.Таким образом, объединив все эти компоненты, шатун готов к использованию.

6. Хвостовик

Кроме того, каждый болт и гайка используются для соединения как шатуна, так и крышки подшипника. Применяется секционная балка, известная как хвостовик. Сечение стержня может быть прямоугольным, трубчатым и круглым.

Длина шатуна зависит от отношения (I / r)

Где

I = длина стержня или балки

r = радиус хвостовика.

7. Штифт для запястья

Поршень двигателя соединен с шатуном с помощью полой трубки из закаленной стали, называемой штифтом для запястья. Он также известен как поршневой палец. Штифт на запястье проходит через короткий конец шатуна и поворачивается на зацепленном поршне.

8. Поршень

Поршень соединяется с коленчатым валом с помощью шатуна, который обычно укорачивается до шатуна или шатуна. Назначение поршня — работать как подвижная заглушка в цилиндре, которая образует дно камеры сгорания.

9. Крышка подшипника

Вкладыш подшипника имеет регулировку на износ, но она контролирует ход, а боковой зазор позволяет правильно затянуть крышку подшипника.

Конструкция и функции шатуна

Есть два типа концевых подшипников: малый конец и большой концевой подшипник. Шатун разрезан под прямым углом к ​​его длине, как в пункте (а), или под углом, как в пункте (b), чтобы его можно было собрать на шатунной шейке. Колпачок крепится к корпусу шатуна двумя болтами и гайками.

В современных двигателях нет подшипникового металла, приваренного к отверстию большой головки, но используются отдельные вкладыши подшипников из низкоуглеродистой стали.

Корпус подшипника имеет регулировку на износ, но позволяет контролировать ход и боковой зазор, обеспечивая правильную посадку крышки подшипника. Иногда при использовании прямозубых подшипников используются тонкие металлические части, называемые голенищами.

Их можно наполнить более тонким слоем, чтобы компенсировать износ подшипника, а также для обеспечения правильного зазора в подшипнике между шатуном и коленчатым валом.Маленький конец обычно представляет собой цельную проушину, снабженную втулкой из фосфористой бронзы и винтом, закрывающим проушину вокруг штифта.

Все шатуны в двигателе должны иметь одинаковый вес, иначе может возникнуть заметная вибрация. При сборке шатуны и крышки индивидуально подобраны друг к другу. Обычно на нем есть идентификационные номера, чтобы их нельзя было перепутать, если двигатель разбирают для обслуживания.

Типы шатуна

Ниже приведены типы шатунов, используемых в различных типах двигателей:

  1. Шток простого типа
  2. Шток вилки и лопасти
  3. Главный и ведомый шток
  4. Шатуны для заготовок
  5. Литые стержни
  6. Кованые стержни
  7. Шатуны металлические приводные

1.Шатуны простого типа

Шатун простого типа используется в рядных и оппозитных двигателях. Большой конец шатуна прикреплен к шатунной шейке и снабжен крышкой подшипника.

Крышка подшипника крепится болтом или шпилькой на конце шатуна. Шатун необходимо заменить в том же цилиндре и в том же относительном положении, чтобы обеспечить надлежащую посадку и балансировку.

2. Шатуны вилки и лопастей

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

Эта система устраняет качающуюся пару, которая возникает, когда пары цилиндров сбалансированы вместе с коленчатым валом.

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

В этом случае стержень лопасти проходит непосредственно за пределами этой втулки, а не на шатунной шейке.Это заставляет два стержня двигаться вперед и назад, уменьшая силу, действующую на подшипник, и поверхностную скорость. Но скорость подшипника также возвратно-поступательно, а не непрерывно, что является серьезной проблемой для смазки.

3. Ведущий и ведомый стержни

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

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

4. Штанги для заготовок

Шатуны для заготовок изготавливаются из стали или алюминия. По сравнению с шатунами других типов они легче, прочнее и долговечнее.

Обычно используется в высокоскоростных транспортных средствах. Иногда его используют для уменьшения концентраций напряжений и облегчения проникновения в естественную структуру материала заготовки.

5. Литые стержни

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

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

6. Кованые стержни

Некоторые шатуны изготавливаются методом ковки. Эти типы шатунов изготавливаются путем принуждения крупинки материала к форме конца.В зависимости от требуемых свойств материалом может быть стальной сплав или алюминий.

Обычно используемые стальные сплавы — это хром и никелевый сплав. Конечный продукт не должен быть хрупким. Следовательно, сплавы никеля или хрома увеличивают прочность шатуна.

7. Металлические шатуны с приводом

Шатуны также изготавливаются из силового металла, так как они являются подходящим выбором для производителей. Он готовится из смеси металлического порошка, которую прессуют в форму и нагревают до высокой температуры.Эта смесь превратилась в твердую форму.

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

Неисправности шатунов

Шатун часто подвергается большим и повторяющимся усилиям во время каждого вращения коленчатого вала. Эти создаваемые силы пропорциональны скорости двигателя (об / мин). Пока шатун в коленчатом валу непрерывно работает, он может выйти из строя или сломаться.Ниже приведены неисправности шатуна:

  1. Усталость
  2. Гидрозамок
  3. Превышение оборотов
  4. Отказ пальца

1. Усталость

Усталость часто возникает из-за того, что сжатие и растяжение штока большую часть времени происходит во время процесс. В конечном итоге это приводит к износу стержня до его поломки. Недостаток масла и наличие грязи в двигателе могут усугубить эту проблему.

Это наиболее распространенный тип неисправности, который также часто встречается в старых двигателях.Если двигатель перестраивается, вы также можете испытывать усталость при добавлении нового двигателя. Ну, это случается, когда используются дешевые детали или неправильные детали.

2. Гидрозамок

Гидрозамок возникает, когда вода попадает в камеру поршня, вызывая деформацию шатуна. Это может произойти при проезде транспортных средств по затопленной дороге.

Небольшая капля воды в цилиндре может вызвать стук в двигателе. Это легко исправить. Но если в цилиндре слишком много воды, искра в течение некоторого времени будет повсюду, в результате чего шток цилиндра наклонится или сломается.

3. Перегрузка

Перегрузка — еще один вид неисправности шатуна. Это происходит в новых высокопроизводительных двигателях. Если тахометр показывает красный цвет, это означает, что положение шатуна находится в опасности. Это происходит из-за того, что силы, действующие на шатун, резко возрастают при более высоких оборотах.

4. Отказ пальца

Иногда поршневой палец также повреждается, что приводит к катастрофическому отказу двигателя. Это происходит, когда шатун входит в блок цилиндров или когда коленчатый вал погнут.

В некоторых двигателях это может вызвать большие потери мощности. Двигатель сразу останавливается, когда штифт ломается из-за этой проблемы. Есть вероятность, что двигатель уцелел, иначе может произойти полная поломка.

Применение шатунов

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

Шатуны применяются в различных двигателях автомобилей.Шатун используется во всех типах транспортных средств, таких как автомобили, грузовики и велосипеды. Кроме того, он также используется в строительной технике, такой как бульдозеры, дорожные катки (землеройные машины).

Таким образом, в современную эпоху все типы машин неизбежно зависят от поршней, шатунов и коленчатых валов. Эти компоненты необходимы для точной работы двигателя внутреннего сгорания.

Заключение

В двигатель с более длинным шатуном можно установить меньший и более легкий поршень.Преимущество этого в том, что он уменьшает переменную массу для безопасности и снижает износ компонентов. Вот и все, спасибо за чтение.

Итак, теперь я надеюсь, что вы все понимаете о шатунах . Но, если у вас все еще есть сомнения по теме «Типы шатуна », вы можете спросить в комментариях. Если вы нашли эту статью полезной, поделитесь ею со своими друзьями.

И вы также можете скачать PDF-файл этой статьи, нажав ниже.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления о наших последних статьях.Это бесплатно.

Вы можете узнать больше в нашем блоге:

  1. Что такое распределительный вал? Детали, применение, схема [PDF]
  2. Перечень деталей двигателя автомобиля (с фотографиями)
  3. Тормозная система: работа, типы, детали, конструкция.

Артикул:

FAQ

Как работает шатун?


Шатун представляет собой соединение между поршнем и коленчатым валом. Он соединяет поршневой палец с шатунной шейкой. Использование шатуна для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала

Какие части шатуна?

Шатуны состоят из таких частей, как малый конец, большой конец, втулка, вкладыш подшипника.
Болт и гайка, хвостовик, палец, поршень и крышка подшипника.

Какие бывают типы шатунов?

Ниже приведены типы шатунов, используемых в различных типах двигателей: шток простого типа
Шток вилки и лопасти, ведущий и ведомый шток, шатуны для заготовок, литые штоки, кованые штоки и приводные металлические шатуны.

Каковы применения шатуна?

Шатуны применяются в различных двигателях автомобилей. Шатун используется во всех типах транспортных средств, таких как автомобили, грузовики и велосипеды. Кроме того, он также используется в строительной технике, такой как бульдозеры, дорожные катки (землеройные машины).

Что такое шатун двигателя и зачем он нужен?

При покупке автомобиля, нового или подержанного, что является самым важным, на что вам нужно обратить внимание? Если вы составите список самых важных или наименее важных вещей, вы, вероятно, получите:

  • Двигатель
  • Коробка передач
  • Подвеска
  • Кузов

Короче говоря, двигатель можно охарактеризовать как сердце автомобиля, и вам нужно будет продолжать работать должным образом.

Что такое шатун двигателя?

Ни один двигатель не может работать без двигателя, а двигатель не может работать без основы. Шатун двигателя составляет основу двигателя и является одной из самых важных частей, обеспечивающих его работу. Он используется для соединения пистолета с кривошипом или коленчатым валом двигателя.

Зачем нужен хороший шатун двигателя?

Чтобы узнать, как они могут вам помочь, сначала разберитесь, как они работают.

Поршень создает толчок или тягу, которые передаются на коленчатый вал. Затем его работа заключается в преобразовании энергии, также называемой возвратно-поступательным движением, во вращательную силу. Следовательно, это приведет к вращению двигателя из-за этих важных вещей. Без них двигатель не может нормально работать.

У них есть важные функции, которые позволяют двигателю работать эффективно. Некоторые из этих функций включают:

  1. Вращение коленчатого вала.

Функция коленчатого вала заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения во вращающую силу, необходимую автомобилю. Этому способствует поршень, который толкает и передает эту преобразовательную силу на коленчатый вал. Поршень перемещается тысячу раз за минуту. Таким образом, он должен работать как можно более плавно. Всего этого не может быть без шатуна.

  1. Выдерживает давление поршня.

Во-первых, это легкий выбор для вас, который понравится вашей кошке.Двигатель вашего автомобиля испытывает сильное давление из-за нагрузки поршня. Процесс вращения также вызывает нагрев двигателя, что, в свою очередь, вызывает повышение температуры. Процесс сгорания создает большую нагрузку на шатуны. Но они созданы, чтобы выдерживать все это давление и температуру.

  1. Движение жидкости

Движение между коленчатым валом и поршнем заставляет соединительный шток обеспечивать движение жидкости. Без них не было бы механического движения между поршнем и коленчатым валом.

  1. Помощь в строительстве высокопроизводительного автомобиля

Как было сказано ранее, двигатель не может работать без шатуна. Самая важная особенность, которую следует учитывать больше всего, — это однородность формы. Есть четыре различных типа соединительных стержней. В их числе:

1) Морской тип

2) Фиксированное проектирование

3) Суставной

4) Лезвие

Выбор правильной удочки очень важен. Несмотря на то, что нет необходимости регулярно их заменять, рекомендуется регулярно проверять их на наличие повреждений или деформаций.Условия эксплуатации не всегда благоприятны, поэтому качество материала должно быть на высшем уровне.

Материал должен быть высокого качества, лучше всего из стали 4340. Алюминий — тоже хороший вариант, но инженеру или владельцу автомобиля следует остерегаться подделок. Однако определить подделку на вид непросто, одно из их качеств — легко ломается. Вот и все.

Шатуны

Шатун — это звено, которое передает силы между поршнем и коленчатым валом.[Рисунок 1-10] Шатуны должны быть достаточно прочными, чтобы оставаться жесткими под нагрузкой, и при этом быть достаточно легкими, чтобы уменьшить силы инерции, возникающие при остановке, изменении направления штока и поршня и повторном запуске в конце каждого хода.

Рисунок 1-10. Шатун между поршнем и коленчатым валом.

Существует четыре типа узлов шатуна [Рисунок 1-11]:

1. Обычный
2. Вилка и лезвие
3. Главный и шарнирно-сочлененный
4. Разъемный

Рисунок 1-11. Шатун в сборе.

Узел ведущей и шарнирно-сочлененной тяги

Узел ведущей и шарнирно-сочлененной штанг обычно используется в радиальных двигателях. В радиальном двигателе поршень одного цилиндра каждого ряда соединен с коленчатым валом с помощью ведущего штока. Все остальные поршни в ряду соединены с ведущим штоком шарнирно-сочлененными шатунами. В 18-цилиндровом двигателе, который имеет два ряда цилиндров, есть две ведущие тяги и 16 шарнирных тяг. Шарнирно-сочлененные стержни изготовлены из кованого стального сплава в форме I или H, обозначающей форму поперечного сечения.Бронзовые втулки запрессованы в отверстия на каждом конце шарнирного штока, чтобы обеспечить подшипники шарнирного пальца и поршневого пальца.

Главный стержень служит связующим звеном между поршневым пальцем и шатунной шейкой. Конец шатунной шейки или шатуна содержит подшипник шатунной шейки или ведущего стержня. Фланцы вокруг шатуна предназначены для крепления шарнирных штанг. Шарнирно-сочлененные штоки прикреплены к ведущей штанге с помощью поворотных пальцев, которые во время сборки вдавливаются в отверстия во фланцах ведущей штанги.Подшипник скольжения, обычно называемый втулкой поршневого пальца, установлен на поршневом конце ведущего штока, чтобы принять поршневой палец.

Когда используется коленчатый вал с разъемным шлицем или разъемным зажимом, используется цельный ведущий стержень. Ведущий и шарнирно-сочлененный шатуны собираются и затем устанавливаются на шатунную шейку; Затем секции коленчатого вала соединяются вместе. В двигателях, в которых используется цельный коленчатый вал, большой конец ведущей штанги разделен, как и подшипник ведущей штанги.Основная часть ведущей тяги установлена ​​на шатунной шейке; Затем крышка подшипника устанавливается на место и прикручивается к ведущей штанге. Центры шатунов не совпадают с центром шатунной шейки. Таким образом, в то время как центр шатунной шейки описывает истинную окружность для каждого оборота коленчатого вала, центры шарнирных пальцев описывают эллиптическую траекторию. [Рисунок 1-12] Эллиптические траектории симметричны относительно центральной линии, проходящей через цилиндр главной тяги. Видно, что основные диаметры эллипсов не совпадают.Таким образом, тяги имеют разную степень угла наклона относительно центра хода кривошипа.

Рисунок 1-12. Эллиптическая траектория перемещения поворотных пальцев в шарнирно-сочлененной штанге.

Из-за разной угловатости шатунов и эллиптического движения шарнирных пальцев не все поршни перемещаются на одинаковую величину в каждом цилиндре при заданном количестве градусов хода кривошипа. Это изменение положения поршня между цилиндрами может существенно повлиять на работу двигателя.Чтобы свести к минимуму влияние этих факторов на клапаны и момент зажигания, отверстия под шарнирные штифты во фланце ведущей штанги расположены не на одинаковом расстоянии от центра шатунной шейки, тем самым компенсируя до некоторой степени эффект угловатости стержня тяги.

Другой метод минимизации отрицательного воздействия на работу двигателя — использование компенсированного магнето. В этом магнето кулачок прерывателя имеет количество выступов, равное количеству цилиндров двигателя. Чтобы компенсировать изменение положения поршня из-за углового положения стержня тяги, выступы кулачка выключателя отшлифованы с неравномерным расстоянием.Это позволяет размыкать контакты прерывателя, когда поршень находится в правильном положении срабатывания зажигания.

Поворотные пальцы

Поворотные пальцы имеют прочную конструкцию, за исключением масляных каналов, просверленных в пальцах, которые смазывают втулки поворотных пальцев. Эти штифты могут быть установлены путем вдавливания в отверстия во фланцах ведущего стержня, чтобы предотвратить их проворачивание в ведущем стержне. Шарнирные пальцы также могут быть установлены со свободной посадкой, чтобы они могли проворачиваться во фланцевых отверстиях ведущей тяги, а также во втулках шарнирной тяги.Они называются полностью плавающими поворотными пальцами. При любом типе установки стопорная пластина с каждой стороны удерживает штифт поворотного кулака и предотвращает боковое смещение.

Шатуны плоского типа

Шатуны плоского типа используются в рядных и оппозитных двигателях. Конец штока, прикрепленный к шатунной шейке, снабжен крышкой и двухсекционным подшипником. Крышка подшипника удерживается на конце штока болтами или шпильками. Для обеспечения надлежащей посадки и баланса шатуны всегда следует заменять в одном и том же цилиндре и в одном и том же относительном положении.

Узел стержня вилки и ножа

Узел стержня вилки и ножа используется в основном в V-образных двигателях. Вилочный стержень разделен на конце шатунной шейки, чтобы обеспечить место для стержня лопасти между зубцами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *