Sw-motors.ru

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

Шатун — это

Шатун — это. Функции, особенности шатуна

В двигателе внутреннего сгорания шатун – это деталь кривошипно-шатунного механизма. Элемент соединяет поршни с коленчатым валом. Необходимы шатуны для передачи поступательных движений поршней и превращения этих движений во вращение коленчатого вала. В результате машина может ехать.

Конструкция

Мы уже примерно знаем, что такое шатун, и сейчас рассмотрим особенности конструкции. Деталь соединяет поршень с коленчатым валом. В процессе работы совершаются очень сложные движения. Верхняя головка шатуна выполняет возвратно-поступательные движения, нижняя часть делает круговые. Шатуны в процессе работы воспринимают очень высокие нагрузки, и это учитывается в конструкции. Смотрите на схеме шатун двигателя.

Элемент состоит из верхней головки, нижней головки, а также из силового стержня, который служит соединителем. Деталь практически полностью цельная и изготавливается из стали, чугуна, алюминиевых сплавов.

Верхняя головка

Верхняя головка шатуна – это та часть, что имеет отверстие для поршневого пальца. В это отверстие после установки поршня запрессовывают палец. Конструкция верхней головки цельная. Форма ее полностью определяется тем, как сделано крепление поршневых пальцев.

Если палец фиксированный, тогда в головке на шатуне отверстие будет иметь цилиндрическую форму. Отверстие сделано очень точно, чтобы обеспечивать нужный натяг при соединении. Натяг – это, когда размер поршневого пальца немного больше, чем размер отверстия в головке шатуна. Если палец имеет плавающую конструкцию. Тогда в головку шатуна впрессовывают биметаллические или бронзовые втулки.

Но существуют и модели ДВС с плавающим типом пальца, где нет втулок, и палец может свободно вращаться в отверстии головки шатуна, ведь отверстие в головке сделано с зазором. В этом случае к поршневому пальцу обязательно подается масло. Верхняя головка делается в виде трапеции, так как она испытывает грандиозные нагрузки. Трапеция позволяет увеличить опору в процессе работы поршней.

Нижняя головка

Она соединяется через разъемное соединение с шатунной шейкой на коленчатом валу. Деталь состоит из двух частей – верхней части и крышки. Верхняя часть представляет с шатуном единое целое. На заводе отверстие в нижней головке растачивается вместе с крышкой, каждая из них может использоваться только со своим шатуном. Крышка и шатун соединяются при помощи болтового соединения.

В нижней части имеются подшипники скольжения. Это детали, по конструкции напоминающие коренные вкладыши. Они также изготовлены из стальной ленты с антифрикционным покрытием.

Стержень

Для большинства двигателей массового рынка стержень имеет расширение к нижней головке и сделан в виде двутавровой формы. В дизельных ДВС шатун сделан более прочным и массивным, в отличие от бензиновых двигателей.

Некоторые моторы могут оснащаться шатунами и других форм. Обычно в стержне имеется внутренний канал для подачи смазки к головке. Иногда данный канал проходит и к нижней головке шатуна – это канал для подачи масла к вкладышам.

Материалы

Чтобы максимально снизить вибрации и шум, а также для повышения мощности, инженеры разрабатывают шатуны и остальные элементы двигателя авто максимального малого веса. Однако постоянное облегчение ведет к понижению прочностных характеристик. А ведь шатун – это деталь, испытывающая огромные нагрузки. Элемент должен иметь определенный запас прочности.

Для экономии и для снижения себестоимости производства, изделия для ДВС изготавливают преимущественно из чугуна методом литья. Данный подход отлично применяется бензиновых моторов. Чугун – это идеальный компромисс между ценой и прочностью.

Что касается дизелей, то все детали здесь работают под еще более серьезными нагрузками. Поэтому чугун здесь неуместен. Шатуны для дизельных ДВС производят штамповкой и горячей ковкой. Материал в данном случае – специальные легированные стали. Шатун, изготовленный методом ковки, значительно прочнее литых чугунных изделий. Но и цена значительно выше.

Как работает?

Мы уже знаем, как выглядит шатун. Как он работает, узнаем далее. Главная задача элемента – взять на себя передачу тяговых усилий от поршней, движущихся поступательно к коленвалу. Таким образом, тяга превращается во вращательные движения. Процесс превращения очень быстрый.

Когда поршень находится в положении ВМТ или чуть ниже ее, то топливная смесь воспламеняется и поршень выталкивается вниз. Шатун, соединенный с поршнем, также будет двигаться вниз, заставляя коленчатый вал вращаться. Когда поршень двигателя достигнет нижней мертвой точки, за счет силы инерции коленчатый вал будет толкать шатун и поршень вверх. Данный процесс цикличный и повторяется многократно.

Заключение

Итак, мы узнали, что такое шатун. Это деталь для соединения поршней и коленчатого вала. Механизм довольно крепкий и выполняет важную функцию в работе ДВС.

Разборка ABW.BY. Молодо — зелено, или Почему оборвался шатун

Как уверяют бывалые автомеханики, любой стук рано или поздно вылезет наружу. Однако народная мудрость гласит, что в каждом правиле есть исключения. Когда на СТО своим ходом приехал автомобиль, в котором, по словам владельца, «затроил» двигатель, никто не предполагал, какая нетривиальная причина вызвала эту банальную, в общем-то, проблему.

Но перед тем как убедиться в правоте народной мудрости, есть смысл напомнить о существовании в двигателе деталей под названием «шатуны».

Их столько же, сколько в двигателе цилиндров, а в совокупности с поршнями и коленчатым валом шатуны составляют кривошипно-шатунный механизм, благодаря которому обеспечивается преобразование тепловой энергии, выделившейся при сгорании в цилиндре топлива, в механическую работу.

Шатун должен быть прочным, ведь последствия его поломки иначе чем катастрофическими и не назовешь. «Рука дружбы», показанная оборвавшимся и пробившим блок цилиндров шатуном, — одна из самых неприятных поломок, с которыми можно столкнуться при эксплуатации автомобиля. Ремонт потребует замены блока цилиндров, что в иных случаях по цене сопоставимо с заменой мотора.

Тем не менее иногда шатуны ломаются. Нередко поломке предшествует стук, а заканчивается дело показом «руки дружбы», что и стоит у истоков поговорки о стуках, которые вылезают наружу.

Стучал ли двигатель в рассматриваемом случае — об этом на СТО никто и не подумал расспросить владельца. Поскольку машина пришла своим ходом, для этого не было никаких оснований. У хозяина узнали, какие меры предпринимались для реанимации «затроившего» мотора, а когда выяснилось, что ничего не делалось вовсе, принялись решать проблему типичными для этого способами — вычислили цилиндр, который не работал, поменяли свечу зажигания, затем высоковольтный провод… Постепенно ремонтники перепробовали все, что можно, но двигатель как «троил», так и продолжал «троить».

Исчерпав варианты безразборного решения вопроса, пришли к выводу, что надо поднимать головку блока и смотреть, что делается в неработающем цилиндре. Вот тут ремонтников и поджидал сюрприз, о котором никто не догадывался.

Днище поршня в неработающем втором цилиндре мотора занимало какое-то неестественное в сравнении с днищами других поршней положение, а когда поршень тронули рукой, он и вовсе поехал вниз, пока во что-то не уперся!

Читать еще:  Двигатели какого автопроизводителя самые надежные

Тайное стало явным — между поршнем и кривошипом коленчатого вала отсутствовала жесткая связь, которая обеспечивается шатуном, стало быть, шатун был оборван. Разборку продолжили, после чего получили уже ожидаемый результат.

Но что могло привести к обрыву? Об этом говорило состояние шатунной шейки коленчатого вала — она выглядела как оплавленная, что указывало на проворачивание вкладышей.

На остальных шейках наблюдались задиры, которые предшествуют проворачиванию и выплавлению вкладышей.

Соответствующий вид имели и рабочие поверхности вкладышей. Это означало только одно — шатунные подшипники неправильно смазывались, им определенно не хватало масла.

Причин масляного голодания в подшипниковом узле может быть несколько. Например, из-за износа стали слишком большими зазоры между вкладышами и шейками коленчатого вала. В результате масло, не встречая сопротивления, начинает свободно вытекать из подшипника. Между тем масло в коренные и шатунные подшипники коленвала подается под давлением. Это необходимо для создания так называемого масляного клина, на поддержании которого основывается работа подшипников скольжения. При отсутствии давления либо его чересчур низкой величине масляный клин не создается, шейки коленвала и вкладыши начинают контактировать, что при работе двигателя ведет к прихватыванию их друг к другу, задирам, заклиниванию, выплавлению и проворачиванию вкладышей, стуку.

Давление в точках смазывания может стать также слишком низким при проблемах с масляным насосом или загрязнении масляного фильтра. Теоретически повлиять на величину давления способен перепускной клапан масляного фильтра. Однако в рассматриваемом случае все оказалось проще.

Ситуацию после дополнительных расспросов прояснил сам владелец. Выяснилось, что молодой человек купил автомобиль лишь два месяца назад. Это его первая машина, поэтому начало водительской карьеры владелец ознаменовал оттачиванием водительского мастерства и увлекательными близкими и дальними поездками в одиночку и веселыми компаниями. В одном из таких вояжей мотор застучал. Кто-то из приятелей посоветовал проверить, есть ли в двигателе масло. Оказалось, что щуп масломера сухой. Какой из этого напрашивается вывод? Раз в моторе масла нет, значит, его надо залить — не так ли?

Это было сделано, однако стук, став тише, совсем не пропал, что, впрочем, не смутило молодого водителя — он продолжал ездить, пока вскоре двигатель не «затроил». Только после этого владелец решил посетить СТО, чтобы разобраться с возникшей проблемой.

Наш вердикт

На ошибках учатся: умные — на чужих, остальные — на собственных. Но надо в очередной раз признать справедливость еще одной народной мудрости, в которой объясняется, кому везет больше всего. Согласитесь, что шатун оборвался в очень удачном месте! Оборвался бы чуть выше — изувечил бы блок. А так холодный душ после эйфории первых месяцев владения автомобилем обернулся минимально возможной из бед, которые способен натворить оборвавшийся шатун.

Шатун

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

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

Содержание

  • 1 Виды и классификация шатунов
  • 2 Условия работы и требования к шатуну
  • 3 Устройство шатуна
    • 3.1 Материал
    • 3.2 Механическая и термическая обработка
    • 3.3 Подшипники шатуна
    • 3.4 Балансировка по весу
  • 4 Отказы и неисправности
  • 5 История
  • 6 См. также
  • 7 Примечания

Виды и классификация шатунов [ | ]

Шатуны различают по форме сечения стержня шатуна:

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

Круглые обычны в судовых двигателях, по сверлению внутри подаётся смазка или охлаждение; ромбические — в гоночных моторах с большой частотой вращения, где важно улучшение аэродинамики. Простые шатуны тихоходных механизмов имеют сечение прямоугольной формы [1] .

По форме кривошипной головки шатуны бывают:

  • простые;
  • прицепные;
  • вильчатые.

Вторые характерны для звездообразных и V-образных двигателей, вильчатые применяются в некоторых V- и W-образных двигателях. Ввиду более высоких газовых сил, при равном диаметре цилиндра необходимое сечение дизельного шатуна оказывается больше, поэтому дизельные шатуны тяжелее. Шатун испытывает сложное знакопеременное нагружение и рассчитывается отдельно по каждому своему элементу [2] .

По виду подшипников в головках шатуна:

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

В нижней головки шатуна чаще всего установлен подшипник скольжения, имеющий сменный вкладыш с антифрикционным сплавом из свинцовистой бронзы (в дизелях, работающих на грязном по сере топливе), алюминиево-оловянным сплавом (чаще всего) или даже серебром (звездообразные быстроходные). Верхняя головка шатуна традиционно имеет бронзовую втулку, чаще всего со сверлением для подачи масла от подшипника нижней головки. Однако в двигателях с фиксацией поршневого пальца в шатуне (ранние модели ВАЗ) верхний шатунный подшипник отсутствует — нет ни втулки, ни роликов. Смотря по форсировке двигателя, шатуны могут иметь отверстие в кривошипной головке для подачи масла на гильзу цилиндра [3] .

Некоторые конструкции имеют подшипники качения в нижней и даже верхней головке шатуна, в этих случаях внутренняя поверхность шатуна закаливается. Такой шатун не имеет вкладышей и ремонтных размеров, при износе меняют обойму с роликами, по результатам обмеров — шатун и/или коленчатый вал. Применение — быстроходные двигатели с воздушным охлаждением, двигатели с кривошипно-камерной продувкой — то есть те, в которых труднее обеспечить достаточное количество масла под давлением. Но наибольшее распространение имеют обычные со втулками и плавающим пальцем [4] .

По виду разъема крышки шатуна:

  • разъёмы прямые;
  • косые (разъём под углом, для увеличения допустимого диаметра шейки).
  • разламываемые (разрывные) шатуны — шатун отковывается вместе с крышкой единой деталью, проходят полную механическую обработку, далее охлаждаются для повышения хрупкости, после чего крышку откалывают от шатуна по канавкам концентраторам напряжений. Таким образом соприкасающиеся поверхности шатуна и крышки точно подходят друг к другу, но шатуны и крышки не взаимозаменяемы.

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

По способу центрирования крышки:

  • по шатунным болтам;
  • по штифтам;
  • зубцам [5] ;
  • шипам с последующей мехобработкой отверстия
  • по невзаимозаменяемому хрупкому разрыву.

Условия работы и требования к шатуну [ | ]

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

  • достаточная усталостная прочность во избежание разрушения;
  • жёсткость для исключения потери устойчивости стержня при сжатии (учитывая возможные разовые перегрузки при авариях);
  • минимальная масса, для снижения динамических нагрузок на шейки коленвала и уменьшения массы противовесов, а также и маховика;
  • технологичность и простота конструкции, определяемые также возможностями станочной обработки;
  • минимальные издержки на материал, обеспечивающие однако 90% прокаливаемость сечения (либо отказ от закалки, если это невозможно на крупногабаритных двигателях) [6] .
Читать еще:  4g63 двигатель что шумит

Устройство шатуна [ | ]

Материал [ | ]

В качестве материала применяют обычно легированную (40Г, 45Г2, 40ХН, 12ХН3А, 18ХНВА, 18Х2Н4А. ) или углеродистую сталь достаточной прокаливаемости [6] : чем больше толщина сечения, тем более легированную сталь приходится применять. Для малоразмерных автомобильных двигателей обычным является применение селектированной по углероду закалённой стали; в тихоходных механизмах шатуны имеют большие сечения, и для увеличения 90 % прокаливаемости возрастающее количество легирующих элементов недопустимо увеличивает их стоимость. Поэтому шатуны судовых ДВС изготавливают из нормализованной углеродистой стали типа Ст5 (Сталь 30, 35, 40) [7] . В автомобилях ВАЗ применяют сталь 40 селект. Хромоникелевые типа 12ХН3А применяют при необходимости цементации (получения высокой твёрдости) внутреннего диаметра головок, работающих с роликовыми подшипниками. Алюминиевые шатуны встречаются в пусковых двигателях, что позволяет обходиться им без вставных вкладышей, штампованные титановые шатуны применяют на быстроходных гоночных моторах.

Механическая и термическая обработка [ | ]

Поскольку шатун работает в основном на растяжение-сжатие, а не изгиб, сердцевина его сечения должна иметь равную с поверхностными слоями прочность. Этого достигают либо сплошной прокаливаемостью за счёт ограничения толщины сечения (двутавр) с применением необходимого количества легирующих элементов (хром, никель, молибден), либо отказом от закалки с применением нормализованной стали (крупноразмерные ДВС). На материал и необходимую степень закалки может влиять выбор подшипников шатуна: так, подшипники качения требуют высокой твёрдости дорожек, и потому выбирается нужная сталь с последующей цементацией диаметра под подшипник. Шатун всегда получают штамповкой или ковкой для повышения прочности, литьё не применяется.

Для повышения усталостной прочности применяют один из двух методов: полировка поверхности, либо её наклёп путём дробеструйной обработки. На циклическую прочность шатуна влияют также радиус перехода, угол заделки верхней головки шатуна. Шатунные болты изготовляют из качественных легированных сталей, подвергают закалке с отпуском, причём принимаются все меры по повышению усталостной прочности — плавный переход от резьбы, чистая обработка поверхности, поверхностное упрочнение. Это же относится и к шатунной гайке. Ввиду этого, шатунный болт не подлежит стандартизации, и всегда уникален.

Подшипники шатуна [ | ]

Одним из вариантов служат подшипники качения (роликовые или игольчатые), в этом случае тела качения чаще всего имеют сепаратор. Это накладывает также требования по твёрдости к коленчатому валу двигателя. В случае применения вкладышей, последние удерживаются от проворота своими «усами», попадающими в паз головки [8] . Крышки подшипников в любых моделях двигателей нельзя путать между собой.

Кривошипная (мотылёвая) головка имеет установленные вкладыши, фиксирующиеся от проворачивания «усами», вставленными в пазы головки. В случае подшипника из баббита (применяются высокопрочные оловянно-свинцовые баббиты типа Б83), между половинками шатуна устанавливают пакет металлических прокладок, и по мере износа баббита их снимают при обслуживании судового дизеля. Обычные вкладыши изготовлены из сталеалюминиевой ленты (антифрикционный алюминиевый сплав, обычно содержит также олово), либо свинцовистой бронзы (имеет более высокое допустимое контактное давление) [9]

Нижний подшипник шатуна в большинстве случаев разъёмный (может быть неразъёмным только при сборном коленвале), поэтому крышка соединяется с шатуном болтами (шпильками), реже штифтами.

Шатунные болты (шпильки) должны гарантировать нераскрытие стыка кривошипной головки, при этом болт испытывает переменное напряжение, зависящее от соотношения жёсткости болта и крышки. Чем меньше жёсткость болта (выше длина, меньше сечение), тем пульсации напряжений растяжения в нём ниже. Как только произойдёт раскрытие стыка, пульсация напряжений многократно возрастает, и болты обрывает очень быстро [10] .

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

Самые простые по устройству шатуны могут не иметь вкладышей нижней головки (алюминиевые шатуны пусковых двигателей, авиадвигатели дронов, и подобные с ограниченным ресурсом).

Балансировка по весу [ | ]

Шатуны в одном двигателе подбирают по массе. Причём желательно подгонять отдельно массы верхней и нижней головки, используя для подпиливания оставленные приливы на крышке и верхней головке [11] . Однако некоторые механики предпочитают более лёгкий путь — при ремонте взвесить новые шатуны и поршни, выстроить по весу одни по возрастанию, а вторые по убыванию, потом соединить. Так масса поршневого комплекта легко и просто получается почти одинаковой [12] .

Тюнинг двигателя — Шатуны

При выборе некоторых компонентов для тюнинга двигателя, к сожалению, нет однозначных критериев. Например, оценка конструкции шатунов относительно их способности выдерживать определенный уровень мощности мажет базироваться только на опыте.

текст: Алексей Романов фото: из разных источников

Степень ответственности

Было бы неверно приписывать большую или меньшую важность выбора параметров каких-либо деталей в недрах мотора при его доработке. От всех от них зависит как конфигурация двигателя, определяющая характер строящегося агрегата и его мощностной потенциал, так и способность выдерживать нагрузки без интенсивного износа и опасности поломки.

Шатуны из общего ряда выделяются тем, что это одна из самых простых деталей внутренностей мотора. А еще тем, что поломка шатуна может повлечь покупку практически полностью нового силового агрегата. Как во всем, что связано с проектированием автомобиля, при разработке и выборе шатунов приходится решать задачу с пара-метрами, часто входящими в противоречие друг с другом. Основные среди таковых — инерция, выраженная в силах, как функция от частоты вращения двигателя, геометрии кривошипа и массы шатуна в сборе, давление в цилиндре, зависящее от настройки мотора, подачи топлива и давления наддува. Различные настройки рабочего цикла требуют не одинаковых свойств конструкции шатунов. Следует учитывать при этом и область применения автомобиля. Чрезвычайные динамические нагрузки, вызванные работой трансмиссии, к примеру, при отрыве колеса от поверхности дороги или замыкании сцепления при не соответствии скорости вращения коленвала и вала КПП (а то и вращение последнего в противоположную сторону при переключениях на подъеме в гору).

УХИЩРЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

Основные конструктивные нюансы применяемые изготовителями, направлены на снижение веса движущихся деталей недр мотора. Так конусность верхней головки, не уменьшая ее прочность, значительно снижает инерцию шатуна. На снижение веса рассчитаны углубления на упорной торцевой поверхности кривошипной головки. Конструкторы также идут на снижение габаритов последней. оставляя утолщения лишь в местах наибольшего напряжения — у поверхности контакта крышки и шатуна. Так же как и поршни. шатуны могут иметь покрытия, препятствующие прилипанию масла к их поверхности, ведь со временем масса накопившегося масляного нагара может стать существенной.

Читать еще:  Что такое lho двигатель

В значительных по величине знакопеременных усилиях, действующих на шатун во время работы двигателя, велика инерционная составляющая. Инерция собственной массы, массы поршня в сборе с кольцами и поршневым пальцем работает на разрыв при прохождении поршня ВМТ и сжимает шатун, когда поршень проходит НМТ. Инерционная нагрузка при со направленности с ней сил, приходящих через поршень от действия на него газовой среды в цилиндре, увеличивает напряжение в материале шатуна. Это происходит в конце рабочего такта и такта выпуска, а также в начале тактов впуска и сжатия. В плоскости своего качания тело шатуна работает на изгиб от тех же инерционных нагрузок и результирующих сил от давления газов на поршень. Повышать прочность за счет прибавления толщины материала схоже с бегом по кругу, ведь инерционная составляющая напрямую за-висит от массы детали. Поэтому в подавляющем большинстве случаев конструкторы отдают предпочтение двутавровому сечению стержня шатуна как наиболее подходящему с точки зрения максимальной прочности при минимальном весе.

Головки шатуна и шатунные болты

Конструкции головок немногим разнообразнее. И верхняя поршневая, и нижняя кривошипная шатунные головки, прежде всего, выполняют функцию корпусов подшипников.
Существуют, правда, два типа конструкции верхней головки шатуна, в которых не предусмотрен подшипник скольжения. Сегодня на серийных автомобилях получил наибольше распространение плавающий поршневой палец, свободно перемещающийся в тонкостенной втулке, запрессованной в шатунную головку. Как правило, материалом для втулок служит бронзовый сплав. Осевое смещение пальца во избежание повреждения зеркала цилиндра ограничивают стопорными кольцами. Плавающий палец необходимо смазывать, поэтому в поршневой головке выполняют специальные отверстия или прорези, куда попадает масло, подаваемое разбрызгиванием для смазки поршня. Часто для этой же цели служит масляный канал, просверленный в стержне шатуна. Для удешевления себестоимости производства серийных моторов поршневой палец может быть запрессован в отверстии шатуна. Плюсы при изготовлении — бронзовая втулка и подвод смазки к соединению становятся не нужными — оборачиваются очевидными недостатками в эксплуатации. Хоть отсутствие втулки и избавляет от ее проворачивания, но все-таки жестко закрепленный не вращающийся палец быстрее изнашивается.

Страдает и ремонтопригодность. В небольших предприятиях. занимающихся ремонтом моторов, может не оказаться необходимого оборудования и специалиста для установки пальцев внатяг. Крайне редко, в основном на двигателях спортивных машин, в подготовке которых сопоставимый с серийной продукцией ресурс не Служит ограничивающим фактором, применяли плавающий тип соединения поршневого пальца без втулки. O низкой себестоимости здесь говорить не приходится, поскольку этот вариант влечет за собой тщательное соблюдение состава материалов, работающих в паре трения и необходимости специальных покрытий на пальце.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Эффективность подобного решения была особенно заметна при популярном в 80-х годах форсировании силового агрегата путем повышения его оборотистости, а не увеличением момента. Такая конструкция позволяла значительно уменьшить размер верхней головки, что отражалось на снижении инерционных нагрузок на шатун. Последнее давало возможность даже отойти от двутаврового сечения стержня. Нижняя шатунная головка испытывает более высокие нагрузки в сравнении с верхней, ведь к инерции массы поршня, колец и пальца здесь прибавляется и масса само го шатуна. значительно возрастает нагрузка и вследствие геометрической погрешности в параллельности осей кривошипного подшипника и поршневого пальца. Во всех автомобильных двигателях кривошипная головка шатуна разъемная. В последнее время все большее распространение получает разъем, полученный не механической обработкой привалочных плоскостей. а разрывом заготовки.

Такой способ обеспечивает лучшую центровку вкладышей подшипника скольжения и позволяет отказаться от фиксирующих штифтов — установочных элементов, необходимых при крепеже крышки головки болтами без гаек. Болты и сами могут работать как установочный элемент, но только в конструкции крепежа болт-гайка. Но это дополнительная масса, с которой конструкторы ведут постоянную борьбу при проектировании всех компонентов автомобиля. Момент затяжки шатунных болтов оговорен производителем. Отклонение о нормы в обе стороны чревато обрывом крепежа. Причиной поломки не дотянутых болтов может стать недостаточная жесткость соединения при его самостоятельном отворачивании. У перетянутых — та же недостаточная жесткость кривошипной головки из-за вытягивания болтов. Вытягивание происходит и при соблюдении норм затяжки, по этой причине повторное использование часто оговаривается инструкцией. Когда речь идет о простом ремонте мотора, то достаточно проверить линейные размеры болтов, но в случае постройки форсированно-го двигателя лучше использовать новые.

Стержень

В подавляющем большинстве стержни шатунов имеют двутавровое сечение. Исходя из показателей себестоимости производства, на серийных моторах применяют так называемые 1-образные шатуны. Иногда при заметном сужении стержня кверху, его классифицируют как А-образный. Полки двутавра, развернутые поперек плоскости вращения шатуна, работа-ют на изгиб, что в форсированном моторе может привести к тому, что поршень вследствие перекоса начнет задевать в области огневого пояса за стенки цилиндра. Это влечет за собой не только интенсивный износ, но и заметную потерю мощности. Полки Н-образного стержня, расположенные в плоскости вращения, работают на растяжение-сжатие. При прочих равных показателях Н-образный шатун жестче стандартного более чем в 2-З раза, но эффект от его применения проявляется при увеличении крутящего момента силового агрегата (например, от повышения давления наддува) только к 5000-6000 об/мин. Чрезмерная прочность выбранного шатуна приносит с собой не только лишний вес, но и аэродинамическое сопротивление. Последний параметр не так уж и незначителен, особенно если строящийся мотор планируется форсировать за счет увеличения оборотов коленчатого вала. Масляный туман ,мокрого» картера, да и воздух в .сухом» картере способны значительно увеличить энергозатраты на таких скоростях перемещения шатунов. Поэтому идеальная для надувного мотора Н-образная форма на высокооборотном атмосфернике с поршнями малой массы проигрывает шатунам с крестообразным стержнем, чье аэродинамическое сопротивление заметно ниже.

Проверка и подгонка

Разница в подходе к форсированному мотору несколько отличается от простого капитального ремонта. Последний может предполагать экономию на покупке новых деталей. В доработанном силовом агрегате лучше не применять восстановленные компоненты. При тюнинге двигателя не стоит и пренебрегать операциями дефектовки даже в случае покупки комплекта новых шатунов. Если опасность наличия трещин в материале при этом практически отсутствует, то проверка геометрии обязательна. Если при капитальном ремонте силового агрегата достаточно приобрести шатуны одной весовой группы, то форсировка обязывает во избежание вибраций подогнать шатуны не только по общей массе, но и по распределению ее по головкам. В случае эксплуатации аппарата на режимах максимальных оборотов, для лучшего натяга в посадке, отверстие под кривошипный подшипник целесообразно подобрать укладывающимся в нижний предел допуска, указанного производителем. А вот кардинальное изменение зазоров в подшипниках, пред-полагая, допустим, переход на масла более высокого класса, может привести к неудовлетворительной работе системы смазки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector