Шатун из чего состоит – Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

Содержание

Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

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

Конструкция шатуна

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

Шатун состоит из следующих элементов:


Поршневая головка

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

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

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

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

Кривошипная головка


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

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

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

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

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

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

MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:

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

  • Снижает трение и износ

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

  • Снижает расход топлива

  • Уменьшает шум

  • Отверждается при комнатной температуре

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


Силовой стержень

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

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

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

Из чего изготавливают шатуны?

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

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

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

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

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

Почему шатуны выходят из строя?

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

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

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

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

Ремонт шатунов

Шатуны ремонтируются в тех случаях, когда:

  • Деформирован стержень

  • Изношен зазор в верхней головке цилиндра

  • Изношена поверхность и зазор в нижней части головки

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


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

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

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

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

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

Шатунные вкладыши рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.

atf.ru

Из чего состоит шатун


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:

motorpuls.ru

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.

autodromo.ru

Устройство и работа шатуна двигателя

При работе двигателя шатун принимает на себя большую нагрузку т.к. совершает самую тяжёлую работу. Шатун передаёт мощность двигателя на колёса автомобиля, тем самым обеспечивая их необходимым крутящим моментом для движения. Делает он это благодаря возвратно-поступательному движению коленчатого вала и поршня.

Несмотря на то, что на всех двигателях шатуны выполняют одну и ту же работу — устроены они везде по разному. В первую очередь это зависит от типа двигателя: бензиновый или дизельный. Так же немаловажную роль играет компоновка двигателя: V-образная или рядная.

Для улучшения работы и снижения веса конструкторы стараются видоизменять шатуны и делать их более лёгкими, при этом сохраняя или даже увеличивая их заводскую прочность. Однако, проблема заключается в том, что, например, для дизельных двигателей шатуны всегда будут тяжелее, чем для бензиновых. Это обусловлено принципом работы самого ДВС.

Теперь давайте разберёмся из каких же составляющих состоит шатун двигателя внутреннего сгорания. В нём есть 3 основные детали: верхняя головка, стержень, нижняя головка. Верхняя головка имеет меньший диаметр и соединяется со стержнем поршневым пальцем. Соединение головки большего диаметра (кривошипной) происходит с помощью шейки коленчатого вала. Так у шатуна есть крышка, которая расположена в нижней головке и болты, закрепляющие её.

Подшипники скольжения очень тонкие и через отверстие в коленвале, которые сделаны на шатунных шейках, на них подаётся масло, под давлением создаётся масляная плёнка, в результате чего происходит скольжение между частицами масла.

Следующая важная деталь, о которой следует рассказать — это поршень. Он принимает на себя давление газов и дальше передаёт это усилие через шатун на коленчатый вал. В целом поршень — очень сложная техническая деталь, выполненная из алюминиевого сплава. Поршень должен быть очень прочным и лёгким, при этом при высоких температурах он не должен расширяться.

Диаметр поршня имеет немного меньший диаметр, чем цилиндр. Сделано это для того чтобы между стенками могло проходить масло и при этом не было трения металла об металл.

Поршневые кольца устанавливаются в специальные канавки в поршне и служат для уплотнения поршня с цилиндром. Сами кольца могут быть компрессионными и маслосъёмными. Компрессионных колец обычно два и они не дают газам прорываться, а маслосъёмное кольцо снимает масло со стенок цилиндров. Диаметр колец немного больше диаметра цилиндра, для лучшего уплотнения.

Определение поломки шатуна и пути решения проблемы

Ремонт шатунов двигателя — работа не сложная. Хотя при поломке последствия могут быть очень плачевными, поэтому важно уметь определять поломку этой детали и пути быстрого ремонта.

Первый признак поломки — стук в двигателе. Но многие могут спутать его со звукам распредвала, клапана или других элементов двигателя. Перепутать стук шатунов двигателя с другими звуками очень сложно. Он очень сильно похож на частый и громкий стук молотка.

Для того чтобы проверить в каком цилиндре поломка нужно попробовать снять провода с крышки трамблёра, но делать это нужно последовательно. Сняв один из проводов звук в двигателе уменьшится — это значит, что поломка скрыта именно в этом цилиндре.

На инжекторных двигателях сделать это немного сложнее. На модификации с фишками, нужно снять фишку с катушки зажигания, тем самым отключив нужный цилиндр.

После того как вы определили в каком цилиндре поломка — разберите двигатель и проверьте все шатуны. Если окажется что помимо сломанного шатуна в двигателе есть ещё и гнутые, то проблема может возникнуть в том, что с одной стороны поршень будет испытывать большее трение, а с другой пропускать масло, что впоследствии приведёт к образованию нагара.

Определить гнутый шатун очень просто. Для этого вам понадобится плоская поверхность и наждачная бумага. Натяните бумагу на поверхность и потрите об неё каждый шатун поршневой головкой. Если шатун ровный, то поверхность верхней головки будет равномерно блестящая. Если же шатун кривой, то поверхность будет блестеть не равномерно. В случае если шатун кривой — его так же следует заменить.

Менять шатун нужно в нескольких случаях:

  • Деформирован стержень
  • Появились зазоры в верхней или нижней части головки

Какие же могут быть причины обрыва шатуна в двигателе? Очень просто!

  1. Поддерживайте достаточный уровень масла
  2. Меняйте фильтр, не допускайте его загрязнения
  3. Меняйте масло каждые 7-12 тыс км

Перед началом восстановления шатунов двигателявнимательно осмотрите все шатуны и проверьте какие из них можно отремонтировать, а какие следует заменить.

Чтобы хорошо и правильно отремонтировать шатун, желательно использовать специализированное оборудование, если у вас такого оборудования нет, то лучше доверить дело профессионалам.

Во-первых, для того чтобы привести нижний шатун в идеальное заводское состояние — вам нужно обточить крышку головки. Слой, который вы снимите, должен быть минимальным. После проведения операции установить головку в прежнее положение и затяните болты.

Во-вторых, помните, что нельзя растачивать головку больше установленного диаметра. Для того чтобы не превысить допустимое значение — расточку следует выполнять на специализированном станке.

В-третьих, после расточки шатуна может увеличиться зазор под поршневым пальцем в головке. Для решения этой проблемы нужно заменить бронзовую втулку, после чего она примет требуемый диаметр.

avtodvigateli.com

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.

autopribor.ru

 

«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

piter-at.ru

Шатун из чего состоит — АвтоТоп

При работе двигателя шатун принимает на себя большую нагрузку т.к. совершает самую тяжёлую работу. Шатун передаёт мощность двигателя на колёса автомобиля, тем самым обеспечивая их необходимым крутящим моментом для движения. Делает он это благодаря возвратно-поступательному движению коленчатого вала и поршня.

Несмотря на то, что на всех двигателях шатуны выполняют одну и ту же работу — устроены они везде по разному. В первую очередь это зависит от типа двигателя: бензиновый или дизельный. Так же немаловажную роль играет компоновка двигателя: V-образная или рядная.

Для улучшения работы и снижения веса конструкторы стараются видоизменять шатуны и делать их более лёгкими, при этом сохраняя или даже увеличивая их заводскую прочность. Однако, проблема заключается в том, что, например, для дизельных двигателей шатуны всегда будут тяжелее, чем для бензиновых. Это обусловлено принципом работы самого ДВС.

Теперь давайте разберёмся из каких же составляющих состоит шатун двигателя внутреннего сгорания. В нём есть 3 основные детали: верхняя головка, стержень, нижняя головка. Верхняя головка имеет меньший диаметр и соединяется со стержнем поршневым пальцем. Соединение головки большего диаметра (кривошипной) происходит с помощью шейки коленчатого вала. Так у шатуна есть крышка, которая расположена в нижней головке и болты, закрепляющие её.

Подшипники скольжения очень тонкие и через отверстие в коленвале, которые сделаны на шатунных шейках, на них подаётся масло, под давлением создаётся масляная плёнка, в результате чего происходит скольжение между частицами масла.

Следующая важная деталь, о которой следует рассказать — это поршень. Он принимает на себя давление газов и дальше передаёт это усилие через шатун на коленчатый вал. В целом поршень — очень сложная техническая деталь, выполненная из алюминиевого сплава. Поршень должен быть очень прочным и лёгким, при этом при высоких температурах он не должен расширяться.

Диаметр поршня имеет немного меньший диаметр, чем цилиндр. Сделано это для того чтобы между стенками могло проходить масло и при этом не было трения металла об металл.

Поршневые кольца устанавливаются в специальные канавки в поршне и служат для уплотнения поршня с цилиндром. Сами кольца могут быть компрессионными и маслосъёмными. Компрессионных колец обычно два и они не дают газам прорываться, а маслосъёмное кольцо снимает масло со стенок цилиндров. Диаметр колец немного больше диаметра цилиндра, для лучшего уплотнения.

Определение поломки шатуна и пути решения проблемы

Ремонт шатунов двигателя — работа не сложная. Хотя при поломке последствия могут быть очень плачевными, поэтому важно уметь определять поломку этой детали и пути быстрого ремонта.

Первый признак поломки — стук в двигателе. Но многие могут спутать его со звукам распредвала, клапана или других элементов двигателя. Перепутать стук шатунов двигателя с другими звуками очень сложно. Он очень сильно похож на частый и громкий стук молотка.

Для того чтобы проверить в каком цилиндре поломка нужно попробовать снять провода с крышки трамблёра, но делать это нужно последовательно. Сняв один из проводов звук в двигателе уменьшится — это значит, что поломка скрыта именно в этом цилиндре.

На инжекторных двигателях сделать это немного сложнее. На модификации с фишками, нужно снять фишку с катушки зажигания, тем самым отключив нужный цилиндр.

После того как вы определили в каком цилиндре поломка — разберите двигатель и проверьте все шатуны. Если окажется что помимо сломанного шатуна в двигателе есть ещё и гнутые, то проблема может возникнуть в том, что с одной стороны поршень будет испытывать большее трение, а с другой пропускать масло, что впоследствии приведёт к образованию нагара.

Определить гнутый шатун очень просто. Для этого вам понадобится плоская поверхность и наждачная бумага. Натяните бумагу на поверхность и потрите об неё каждый шатун поршневой головкой. Если шатун ровный, то поверхность верхней головки будет равномерно блестящая. Если же шатун кривой, то поверхность будет блестеть не равномерно. В случае если шатун кривой — его так же следует заменить.

Менять шатун нужно в нескольких случаях:

  • Деформирован стержень
  • Появились зазоры в верхней или нижней части головки

Какие же могут быть причины обрыва шатуна в двигателе? Очень просто!

  1. Поддерживайте достаточный уровень масла
  2. Меняйте фильтр, не допускайте его загрязнения
  3. Меняйте масло каждые 7-12 тыс км

Перед началом восстановления шатунов двигателявнимательно осмотрите все шатуны и проверьте какие из них можно отремонтировать, а какие следует заменить.

Чтобы хорошо и правильно отремонтировать шатун, желательно использовать специализированное оборудование, если у вас такого оборудования нет, то лучше доверить дело профессионалам.

Во-первых, для того чтобы привести нижний шатун в идеальное заводское состояние — вам нужно обточить крышку головки. Слой, который вы снимите, должен быть минимальным. После проведения операции установить головку в прежнее положение и затяните болты.

Во-вторых, помните, что нельзя растачивать головку больше установленного диаметра. Для того чтобы не превысить допустимое значение — расточку следует выполнять на специализированном станке.

В-третьих, после расточки шатуна может увеличиться зазор под поршневым пальцем в головке. Для решения этой проблемы нужно заменить бронзовую втулку, после чего она примет требуемый диаметр.

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

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

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

1. Конструкция шатуна.

1. Верхняя головка шатуна (поршневая головка).

2. Нижняя головка шатуна (кривошипная).

3. Силовой стержень, соединяющий головки шатуна.

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

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

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

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

2. Стержень шатуна.

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

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

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

3. Материалы, из которых изготавливаются шатуны.

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

Из чего делают шатун?

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

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

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

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

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

4. Установка шатуна.

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

Как снять шатун?

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

Этапы снятия шатунно-поршневой группы:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2. С помощью поршневого пальца соединить поршень с шатуном.

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

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

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

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

7. Шатун выровнять относительно шейки коленвала.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как отбалансировать шатун своими руками (видео):

Как определить менять шатун или нет (видео):

avtotop.info

Назначение и конструкция шатунов.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 16Следующая ⇒

Механизм движения служит для передачи энергии расширяющих газов на коленчатый вал дизеля, т.е. для преобразования поступательного движения поршня во вращательное вала.

В тронковых двигателях это осуществляется с помощью шатуна, соединяющего поршень с кривошипом коленвала.

Материал шатунов- углеродистая и легированная сталь.

Способ изготовления- ковка или штамповка.

Шатун состоит из трех основных частей- верхней головки, стержня (штока) и

нижней (мотылевой) головки

 

 

Разъемная нижняя головка шатуна.

1 вкладыши мотылевые

2,3 нижняя головка шатуна(мотыль).

 

1 верхняя головка шатуна. 2 вкладыши мотылевые. 3 корончатая гайка шатунного болта. 4 шатунный болт. 5 втулка головного подшипника. 6 Крышка нижней головки шатуна (мотыля). 7 шплинт гайки шатунного болта. 8 стопорный штифт шатунного болта.

Стержень шатуна может иметь сечения-круглые и двутавровые. В середине стержня делается отверстие для подвода масла от нижнего подшипника к головному на смазку поршневого пальца ,если предусмотренно конструкцией, охлаждение поршня. В маломощных ДВС иногда от не делают, но имеются отверстия в в верхней головке шатуна для смазки пальца от разбрызгивания масла в картере.

в двс средней и большой мощности нижнюю головку делают отъемной, которая крепится к пятке стержня шатуна шатунными болтами (рисунок слева) или отдельными специальными болтами( рисунок справа).

На корпусе нижней головки ставят заводской номер и номер цилиндра.

Для увеличения площади вкладышей и снижения на них удельной нагрузки для высоконагруженных ДВС нижнюю головку делают с косым разъемом ( для обеспечения условий монтажа в цилиндр).

 

В современных двс затяжку шатунных болтов проводят гидравлическим приспособлением- специальным домкратом определенным давлением растягивается шпилька, от руки воротком закручивается круглая гайка и снимается давление гидравлического домкрата. Откручивание происходит в обратном порядке.

 

Как известно, кроме рядного расположения цилиндров на водном транспорте широко применяются V-образные двигателя различной мощности. В этих двигателях встречаются различные схемы компановки расположения цилиндров и, соответственно, расположения и присоединения шатунов к кривошипу коленчатого вала.

Схемы соединения шатунов V-образных двигателей.

 

 

Слева направо-

1. Шатуны левого и правого ряда цилиндров чередуются и установлены каждый на отдельной мотылевой шейке.

2. Шатуны левого и правого ряда установлены на одной мотылевой шейке,но каждый конструктивно имеет свою нижнюю головку.

3. Шатун правого ряда(основной) имеет прицепной шатун.

Судовые дизели мощностью, как правило, более 4000л.с., делают 2-х тактными и крейцкопфными. В такой конструкции поршень имеет шток, который соединяется с крейцкопфом,- механизмом, который скользит по направляющим упорам. К нему же крепится шатун верхней головкой шатуна.

Такие двигатели выше чем тронковые. Однако их преимущество в том, что боковая сила давления газов не воспринимается поверхностью втулки цилиндра, а воспринимается крейцкопфом, что увеличивает значительно срок службы цилиндро-поршневой группы. Подпоршневое пространство у таких ДВС отделено специальным сальником от картера и часто используется как продувочный насос (дополнительный механический наддув).

 

Шатунные болты

Шатунные болты тихоходных двигателей (например, двухтактных) изготовляют из углеродистых (стали 35, 40, 45 и др.), а также хромоникелевых среднеуглеродистых сталей. Для изготовления шатунных болтов быстроходных двигателей используют высокопрочные хромоникельмолибденовые (или вольфрамовые) и хромо-никель-молибдено-ванадиевые стали 40ХН2МА, 40Х2Н2МА, 38ХНЗМА, 36Х2Н2МФА. Шатунные болты автомобильных и тракторных двигателей изготовляют из сталей 40Х, 45Х, ЗОХМА, 35ХМ и др. Болты должны заходить в отверстие плотно, гайка по резьбе двигается без заеданий, легко. Часто один болт имеет средний, центрующий половинки подшипника, если нижняя головка отъемная то второй болт имеет центрующий поясок вверху-центрует пятку шатуна и верхнюю половину подшипника. Затяжка болтов должна проводится динамометрическим ключом для исключения перетяжки, что может привести к разрыву болта во время работы ДВС. Корончатая гайка должна быть после затяжки зашплинтована.

Шатунные подшипники быстроходных ДВС часто соединяются болтами или шпильками и стопорятся специальными пастами.

Шатунные вкладыши.

 

Конструктивно шатунные вкладыши мало чем отличаются от рамовых. На некоторых дизелях они взаимозаменяемы с рамовыми.

От проворачивания имеют *усики*, которые заходят в постель вкладыша, но может быть вырез в торцах вкладыша для стопорения шатунным болтом. Затягиваются вкладыши с натягом 0.1-0.3 мм. В верхнем вкладыше, имеющем наибольшую нагрузку распределительную канавку для масла, как правило, не делают.

На старых моделях судовых дизелей антифрикционный слой из баббита, залитого в корпус нижнего подшипника. Перед установкой такой подшипник требует дополнительной шабровки (подгонки прилегания по шейке вала). Между половинками вставлялись специальные калиброванные прокладки из фольги для регулировки масляного зазора.

На современных судовых ДВС применяются трехслойные вкладыши, выдерживающие большие нагрузки, но требующие качественного смазочного масла.

Такие вкладыши не требуют подгонки при установке, запрещено замерять зазор щупом (только индикатором или обмером), и устанавливать прокладки для регулировки зазора.

Сквозь белый металл просвечивается медный слой более 50 % по площади-вкладыши требуют замены.

 

 

 

Ответить на следующие вопросы:

 

1. какое назначение поршня?

 

2. что такое составной поршень?

 

3. от чего зависит форма днища поршня.?

 

4. каково назначение и конструкции поршневых колец?

 

5 какова цель и способы охлаждения поршней?

 

6. назначение и конструкции, способы крепления поршневого пальца?

 

7. назначение и конструкции шатунов.

 

8. назначение и конструкции шатунных болтов.

 

 

Тема 1.5 2012 Коленчатый вал ДВС. Крутильные колебания и демпферы,

Маховики.

Поступательное движение поршня при помощи кривошипно –шатунного механизма превращается во вращательное движение коленчатого вала. В рамовых (коренных) шейках коленвал вращается под действием сил газов в процессе сгорания топлива, действующих на поршень ,шатун и на кривошип коленвала.

Изготавливают коленвалы ковкой или штамповкой, цельными или составными (для мощных дизелей.). Для повышения износоустойчивости шеек их обычно подвергают поверхностной закалке ТВЧ.

Материал коленчатых валов:

1— углеродистая сталь 35,40,50,35Г,45Г ( для МОД и СОД средней мощности.

2— Легированная сталь 40ХН, 40ХНВА и др. ( для ВОД и мощных СОД).

3— Высокопрочный модифицированный чугун со сферическим графитом

Конструктивно коленвал состоит из:

1—- рамовая (коренная шейка.

2—- щека кривошипа ( другие названия- колено,мотыль).

3—- шейка кривошипа.

Щеки вала могут быть прямоугольной ,овальной и круглой формы. Две щеки и шейка образуют кривошип, число которых соответствует числу цилиндров дизеля. Во избежание концентрации напряжений переход от шейки к щеке делается строго по определенному радиусу и называется галтелью. В рамовой и шатунной шейке имеются сквозные отверстия, которые соединяются между собой каналом в щеке. Тем самым обеспечивается подвод масла к шатунному, затем к головному подшипнику

Угол заклинки кривошипов и порядок вспышек в цилиндрах выбирается из условий наибольшей равномерности вращающего момента, уравновешивания ,равномерной нагрузки на рамовые подшипники и зависит от количества цилиндров дизеля. Для 4-х тактного ДВС угол заклинки равен =720\Z, для 2-х тактного 360\z,

Где z- число цилиндров.

На щеках коленвала часто устанавливают противовесы для компенсации влияния сил инерций. Коленвалы небольших размеров изготовляют вместе с противовесами, затем подвергают баллансировке ( высверлен металл). На коленвалах больших размеров устанавливают съемные противовесы закрепленные на болтах.

Кормовой конец коленвала имеет фланец, к которому крепится маховик на призонных болтах, и потребитель (валопровод, генератор и т.д.). Носовой конец используется для привода навешенных механизмов ( насосы систем охлаждения и смазки, навесной компрессор и т.д.), для этого на нем установлена приводная шестерня. Иногда на носовом конце устанавливают муфту отбора мощности- устройство позволяющее подключать, когда необходимо, еще один дополнительный потребитель (например ходовой электрогенератор, пожарный насос и т.д.).

Чтобы предотвратить просачивание масла после концевого рамового подшипника находится маслосбрасывающий гребень. В месте выхода коленвала из двигателя устанавливают сальниковое уплотнение ( монжету или войлочное уплотняющее кольцо). У нереверсивных двигателей предусматривается на валу со стороны концевого подшипника перед сальником маслосгонная резьба.

 

Маховик

Маховик или так называемое маховое колесо, представляет собой устройство из массивного диска (тяжелое колесо), расположенное на валу двигателя. Основное назначение маховика заключается в накапливании кинетической энергии движения. С помощью этой накопленной энергии он выводит поршни из мертвых точек и создает равномерность вращения коленчатого вала.

Маховик изготавливают путем отливки из чугуна. При стартерном запуске ДВС на обод маховика напрессовывают зубчатый венец (изготовленный из стали), который вращается вместе с маховиком и используется при пуске двигателя от шестерни стартера. Габариты маховика определяют допустимыми отклонениями от номинальной частоты вращения кинетической энергии, которую маховик должен отдать машине в заданное время.

. Энергия, которая аккумулируется маховиком, соответствует пропорциям его массе и квадрату скорости её вращения. Так как скорость больше, чем больше удаление массы от оси вращения маховика, ему обычно придают форму колеса с массивным ободом.

По окружности маховика наносится градуировка 360 град., котороя используется для регулировочных работ ( согласование распредвала с коленвалом, проверка и регулировка фаз газораспределения, угла опережения подачи топлива, угол открытия воздушного пускового клапана.). со стороны маховика снимается полезная мощность двигателя, т.е. к нему подключаются потребители энергии ДВС.

 

Демпферы (гасители крутильных колебаний)

Демпфер служит для ограничения напряжений , возникающих в коленчатом вале и валопроводе в результате резонанса крутильных собственных и вынужденных ( частоты вспышек в цилиндрах) колебаний. По конструкции существуют два типа демпферов:

1.. Жидкостные— энергия крутильных колебаний переходит в тепловую энергию жидкости (обычно селиконового масла). В корпусе демпфера находится свободно установленный обод (маховик гасителя). Зазоры между корпусом и ободом заполнены густым селиконовым маслом. Во время резонанса обод не успевает за корпусом, жидкость его задерживает и нагревается- тем самым уменьшаются значения напряжений в валах.

2.. в механическом демпфере масса установлена в корпусе на пружинах- энергия крутильных колебаний во время резонанса переходит в энергию пружин.

Резонанс собственных и вынужденных колебаний может наступить только на определенных оборотах. Такие обороты называются критическими. Если эти обороты находятся в зоне рабочих оборотов двигателя, то на тахометре их выделяют красным сектором-работать на критических оборотах запрещено и нужно их быстро проходить. Работа ДВС на критических оборотах характеризуется сильной вибрацией двигателя, валопровода и может привести к поломке коленвала или валопровода.

 

Упорный подшипник

Количество рамовых шеек на одну больше числа цилиндров. Для исключения осевого смещения коленвала один из рамовых подшипников выполняет роль упорного и имеет специальные боковые бурты с антифрикционным сплавом. В некоторых дизелях роль упорного подшипника выполняют специальные упорные полукольца и устанавливаются в одном из рамовых подшипников.

 

 

. В главных дизелях при прямой передаче мощности на винт иногда на коленчатом валу отковывается специальный упорный гребень для упорного подшипника с дополнительной рамовой шейкой- первой от маховика. Встроенный упорный подшипник ( подшипник Митчелла) работает как подшипник скольжения за счет специальных сегментов с антифрикционным сплавом, прижимаемые по комплекту с обоих сторон гребня (переднего и заднего хода), которые передают упор винта на фундаментную раму и далее на судовой фундамент дизеля. В мощных силовых установках упорный подшипник устанавливается в отдельном корпусе на промежуточном валу. В редукторах при небольшой мощности иногда применяют роликовые упорные подшипники.

 

УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК

а\ —неправильная кромка. б\— правильная подрезанная кромка сегмента

 

слева- подшипник Митчелла сегменты

справа- роликовый подшипник подшипника Митчелла

 

Тема 1.6 2012 механизм газораспределения, агрегаты продувки, газовыпускной тракт

 

Механизм газораспределения служит для управления процессами впуска воздуха в цилиндр и выпуска отработавших газов. В 4 –х тактных дизелях состоит из впускных и выпускных клапанов и механизма их привода. В 2-х тактных дизелях в зависимости от типа продувки газораспределение осуществляется поршнем открытием и закрытием продувочных и выпускных окон во втулке цилиндров(петлевая продувка), или с применением выпускного клапана (прямоточно- клапанная продувка).

В 4-х тактных двигателях

(рис а) всасывающий клапан открывается до прихода поршня в ВМТ (угол а) и закрывается после НМТ ( вращение по часовой стрелке). Это делается для лучшего наполнения цилиндра воздухом . В двигателях с высоким наддувом он может закрываться в НМТ. Далее следует такт сжатия , подача топлива в конце такта и процесс сгорания топлива. После прохождения ВМТ поршень под действием давления газов от сгоревшего топлива движется к НМТ, совершая полезную работу. Не доходя до НМТ открывается выпускной клапан ,с целью сброса давления в цилиндре, при движении поршня к ВМТ удаляются газы из цилиндра.

Углы открытия и закрытия клапанов газораспределения относительно мертвых точек называются фазами газораспределения.

От величины фаз газораспределения зависит качество очистки цилиндра от остаточных газов и наполнение его свежим зарядом воздуха.

Сумма углов открытия всасывающего клапана и закрытия выпускного( оба клапана открыты, но находятся в движении) называется углом перекрытия клапанов.

В 4-х тактных ДВС применяются две схемы привода клапанов газораспределения: с нижним расположением распредвала и с верхним.

 

Классическая схема привода клапанов с нижним расположением распределительного вала.

1..Коленвал 2.. Распредвал с кулачными шайбами

3.. клапан 4.. возвратная пружина клапана

5.. коромысло клапана 6,7.. винт с гайкой регулировки теплового зазора 8.. штанга 9.. толкатель привода

10.. шестерня распредвала 11,12.. Промежуточные шестерни 13.. ведущая шестерня коленвала.

 

При вращении распредвала кулачок, набегая на толкатель через штангу и коромысло воздействует на шток клапана, открывая его. Закрытие клапана происходит под действием пружины.

 

В 4-х тактных двс частота вращения распределительного вала ровно в два раза меньше частоты вращения коленвала ( за 2 оборота коленвала по одному разу открываются каждый клапан).

 




infopedia.su

Назначение: устройство деталей шатунно-поршневой группы

 

Поршень

 

В двухтактном двигателе поршень играет роль золотника. Движения его не равномерные. Материал, из которого изготавливают поршень – это алюминиевый сплав или легированный чугун, который используется в низко-оборотных двигателях.

 

Требования к поршням:

  • Малое значение коэффициента линейного расширения
  • При нагреве незначительное снижение прочности
  • Невысокая стоимость

Устройство поршня

 

Особенности геометрии поршня в том, что диаметр головки меньше диаметра юбки, а юбка имеет конусно – эллиптическую,  или эллиптическую форму.

 

Особенности конструкций элементов поршня:

 

Днище внутри имеет ребра жесткости. Форма днища для М – 412 плоская или выпуклая, для дизеля выпуклая, а для двухтактных дизелей  — с козырьком.

 

Головка поршня может иметь вставки из чугуна. В головке могут быть отверстия для масло-съемных колец. Бывает, в верхней части головки делают канавку, чтобы улучшить тепло-отвод от днища к верхнему кольцу.

 

Юбка поршня. Для уменьшения вероятности заклинивания поршня, на юбке делаются вертикальные разрезы, кроме ДВС с малым диаметром. Величина эллиптичности юбки 0,15- 0,29 мм, а величина конусности 0,02 – 0,04 мм.

 

Бобышки

 

Если смотреть со стороны радиатора, бобышки выполнены со смещением влево. Внутри бобышки делается отверстие с канавками для стопорных колец.

 

Установка поршня в цилиндр: поршни должны быть равного веса, разрез на юбке поршня ставится по левую сторону АТС.

 

Поршневые кольца

 

Число поршневых колец зависит от типа ДВС и от угловой скорости коленчатого вала. Диаметр кольца больше диаметра поршня, но кольцо устанавливается в поршне, благодаря упругим свойствам и зазору в замке, который должен составлять 0,15 – 0,55 мм.

 

Для повышения износостойкости колец  выполняется хромировка или обработка молибденом. Также перспективным является изготовление колец в виде литой пружины из стали, или в виде набора колец из стали.

 

Поршневые кольца обеспечивают шарнирное соединение поршня. Конструкция поршневых пальцев – это полая трубка, которая делается из стали.

 

При осевом смещении пальцы стопорятся кольцами. Из-за разницы температурного расширения поршня и пальцев, возможен стук в двигателе, т.к. возникает зазор. Поэтому, чтобы это избежать, необходимо поршень нагреть до 70- 80 градусов перед запрессовкой.

 

Масло-съемные кольца

 

Масло в цилиндр попадает из-за разности давлений в цилиндре и картере в момент впуска. Масло-съемные кольца изготавливают из чугуна и стали.

 

Конструкция:

  • радиальный расширитель,
  • осевой расширитель

Преимущества составных колец  в приспособленности к искаженной форме цилиндра при износе. При установке масло-съемное кольцо должно иметь зазор между кольцом и наковкой по высоте < 0.08 мм, встык 0,2 — 0,5 мм, а замки соседних колец должны быть смещены на угол 180 градусов.

 

Шатун

 

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Состоит шатун из верхней и нижней головки, и стержня. Разъем нижней шатунной головки называется крышкой. Крышки с разных шатунов не взаимозаменяемы.

 

Коленчатый вал

 

Коленчатый вал служит для передачи усилия от поршня к трансмиссии. Основные элементы коленчатого вала – это  шатунные, коренные шейки, противовесы и щеки.

 

Полно-опорным называют коленчатый вал,  у которого  коренные шейки есть между каждыми шатунными шейками. В задней части коленчатого вала ставится фланец крепления маховика, а в передней выделяют носок.

 

Щеками называются места перехода от коренной шейки к шейке шатунной.

 

Противовесы на коленчатом вале устанавливают для улучшения динамических качеств.

 

Внутри шатунной шейки находится полость для очистки масла. У многих двигателей на носке коленчатого вала выполнена резьба для установки храповика. Шестерня привода распределительного вала устанавливается на переднем конце коленчатого вала.

 

Маховик

 

Маховик служит для накапливания энергии, которая необходима для совершения  вспомогательных тактов и для уравновешивания работы ДВС. Маховик крепится к задней части коленчатого вала в определенном положении. Для запуска двигателя от электростартера, на маховике выполняется зубчатый венец. А также маховик является частью механизма сцепления.

 

portalvaz.ru

Шатун двигателя

Категория:

   Устройство и работа двигателя

Публикация:

   Шатун двигателя

Читать далее:



Шатун двигателя

Шатун передает усилие от поршня на коленчатый вал и вместе с валом преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала. Основными элементами шатуна (рис. 39, а) являются стержень, верхняя и нижняя головки.

Шатун изготовляют из углеродистой или специальной стали путем штамповки нагретых заготовок, после чего подвергают его механической и термической обработке (закалке и отпуску).

Стержень шатуна для увеличения прочности имеет двутавровое сечение. В случае принудительной смазки поршневого пальца в стержне шатуна высверливают канал.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Верхняя головка шатуна предназначена для установки поршневого пальца, соединяющего шатун с поршнем. При плавающем пальце головку изготовляют цельной и в нее запрессовывают одну или две бронзовые втулки. Для смазки трущейся поверхности в головке и втулках сделаны отверстия.

Нижняя головка шатуна служит для соединения его с шатунной шейкой коленчатого вала. Для возможности сборки с валом нижнюю головку шатуна делают разъемной. Крышку крепят к шатуну двумя шатунными болтами, изготовленными из специальной стали. Чтобы избежать ослабления крепления, гайки шатунных болтов стопорят при помощи шплинтов или стопорными шайбами.

Для уменьшения трения в соединении и износа шейки коленчатого вала в нижнюю головку шатуна устанавливают шатунный подшипник, выполненный в виде двух тонкостенных стальных вкладышей, залитых особым, снижающим трение антифрикционным сплавом — баббитом. Внутренняя поверхность вкладышей очень точно подогнана по шейкам вала и плотно охватывает их по всей поверхности.

От проворачивания и сдвигания вкладыши фиксируются в головке шатуна отогнутыми усиками 8, входящими в соответствующие пазы головки.

В случае применения тонкостенных вкладышей, точно охватывающих шейки вала с необходимым зазором и имеющих незначительную усадку антифрикционного слоя при длительной работе вследствие очень малой его толщины, обеспечивается высокая долговечность подшипника и шейки вала без существенных износов. Кроме того, при наличии вкладышей упрощается ремонт шатунных подшипников.

При небольшом износе шатунной шейки вала вкладыши заменяют вкладышами несколько большего размера без перешлифовки шейки вала, что облегчает и ускоряет ремонт; при большом износе шейки вала шлифуют и ставят в шатуны вкладыши соответствующего ремонтного размера.

Основание вкладышей изготовляют из малоуглеродистой стальной ленты толщиной 1—2 мм, на которую наплавляют тонкий слой баббита толщиной 0,2-0,4 мм.

Наибольшее применение имеет баббит на свинцовой основе с добавлением примесей, повышающих его качества. Так, широко применяется баббит марки СОС-6-6, содержащий5,5—-6,5% сурьмы, 5,5—6,5% олова, остальное свинец.

Такие вкладыши получили название биметаллических.

В целях дальнейшего повышения долговечности подшипников за последние годы стали применять триметаллические тонкостенные вкладыши. В таких вкладышах между стальным основанием и наружным слоем баббита имеется металлокерамический подслой, полученный путем спекания со стальным основанием медно-никелевого порошка при высокой температуре. В качестве антифрикционного сплава также применяют баббит СОС-6-6, который при заливке такой ленты проникает в поры ме-таллокерамического подслоя и очень прочно соединяется с основанием вкладыша. Это позволяет применять еще более тонкий слой баббита (0,1 мм), не опасаясь его выкрашивания под действием повышенной нагрузки, что значительно повысило долговечность таких подшипников.

В двигателях с V-об-разным расположением цилиндров нижние головки шатунов двух цилиндров, расположенных в одной поперечной плоскости, соединяют с одной общей шатунной шейкой вала. Это ограничивает ширину вкладышей шатунного подшипника, вследствие чего нагрузка на него возрастает. Для получения необходимой долговечности шатунных подшипников в V-образных двигателях начинают применять антифрикционные сплавы, обладающие еще большей нагрузочной способностью. Так, в двигателях ГАЗ для этой цели применяют алюминиевый сплав, содержащий 20% олова и 1% меди. Этот сплав наносится на стальную ленту основания вкладыша путем раскатки.

В дизелях шатуны делают особенно прочными и жесткими, так как они передают значительно большие усилия, чем шатуны в карбюраторных двигателях. Ввиду увеличения размеров нижней головки шатуна для возможности его выемки через цилиндр, нижняя головка в некоторых дизелях (четырехтактные дизели ЯМЗ) имеет косой разъем с ребристой поверхностью соприкосновения крышки с шатуном, что разгружает шатунные болты от возникающего на крышке бокового усилия. Стальные вкладыши шатунных подшипников у дизелей заливают свинцовистой бронзой, выдерживающей без разрушения большие нагрузки, чем баббит. Применяют также стале-алюминиевые вкладыши, изготовленные из биметаллической ленты, у которой со стальным основанием прочно соединен антифрикционный слой из алюминиево-сурмянисто-медного сплава АСМ.

Для обеспечения хорошей уравновешенности двигателя шатуны, так же как и поршневую группу, для данного двигателя подбирают одинакового веса и с соответствующим распределением веса между нижней и верхней головками. Чтобы правильно собрать шатун с поршнем и установить его в двигателе в надлежащем положении, на шатуне делают соответствующие метки. На нижней головке шатуна и на крышке обычно выбивают порядковый номер шатуна.

Рис. 1. Конструкция шатунов

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом.

Основными частями шатуна являются верхняя головка, стержень и нижняя головка.

Шатун испытывает большие нагрузки, меняющиеся по величине и направлению. Он подвергается сжатию, изгибу и растяжению. Чтобы выдержать такие нагрузки, шатун должен быть прочным и жестким, а также легким для уменьшения сил инерции.

Шатун штампуется из стали; стержень его имеет двутавровое сечение для увеличения прочности.

Шатун совершает сложное движение: верхняя головка вместе с поршнем движется возвратно-поступательно, поворачиваясь на некоторый угол относительно, пальца или вместе с пальцем относительно бобышек поршня; нижняя головка вращается вместе с шатунной шейкой коленчатого вала, а стержень шатуна совершает колебательное движение. В верхнюю головку шатуна запрессовывают одну или две бронзовые втулки шатуны дизелей ЯАЗ-М204 и ЯМЗ-236). Масло для смазки пальца подается через отверстие (шатуны двигателей М-21) или в кольцевое пространство между втулками. Подачу масла по каналу к поршневому пальцу дозирует втулка, запрессованная в нижнюю головку шатуна.

Длина верхней головки шатуна должна быть несколько меньше, чем расстояние между бобышками, чтобы верхняя головка не терлась о бобышки.

Нижняя головка шатуна шарнирно соединяет шатун с кривошипом коленчатого вала. В большинстве случаев ее делают разъемной в плоскости, перпендикулярной к оси шатуна. Иногда плоскость разъема располагают под углом к оси шатуна. Необходимость в разъеме ниягаей головки шатуна под углом возникает тогда, когда шатунные шейки коленчатого вала имеют большой диаметр. В этом случае нижняя головка шатуна получается значительных размеров, что затрудняет или делает невозможным монтаж и демонтаж поршня вместе с шатуном через цилиндр двигателя.

У V-образных двигателей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 шатуны установлены попарно на одной шатунной шейке коленчатого вала.

Крышка нижней головки присоединяется к шатуну двумя болтами с корончатыми (двигатели М-21 и ЗИЛ-130) или обыкновенными гайками, которые шплинтуют. Самоотвертыванию гайки препятствует специальная штампованная контргайка (двигатель ГАЗ-53А).

Нижнюю головку шатуна и крышку растачивают вместе для получения отверстия правильной цилиндрической формы; в полученное отверстие устанавливают подшипник скольжения. Поэтому крышку нельзя перевертывать или переставлять на другие шатуны. На шатунах и крышках с одной стороны ставят соответственно номера и метки (двигатель ГАЗ-53А).

Обычно нижнюю головку шатуна делают симметричной по отношению к оси стержня; при этом износ шатунных шеек коленчатого вала получается более равномерным. На двигателях ГАЗ-53А и ГАЗ-13 нижняя головка шатуна несимметрична относительно оси стержня, вследствие чего шатунные шейки коленчатого вала изнашиваются несколько неравномерно по длине. Применение на двигателе несимметричных шатунов позволяет уменьшить длину коленчатого вала, так как при этом сокращается расстояние между цилиндрами и, следовательно, уменьшается общая длина двигателя.

В нижней головке шатуна всех двигателей ГАЗ и двигателя ЗИЛ-130 имеется отверстие диаметром 1,5 мм для прохода масла.

На большинстве автомобильных двигателей в нижние головки шатунов устанавливаются подшипники скольжения, состоящие из двух накладышей — верхнего и нижнего. Взаимозаменяемые тонкостенные вкладыши изготовляют из стальной ленты, залитой антифрикционным сплавом (свинцовистой бронзой или баббитом СОС-6-6). Антифрикционные сплавы уменьшают потери на трение и износ шатунных шеек коленчатого вала.

Если шатунные подшипники работают при высокой температуре и испытывают большие нагрузки, то в качестве антифрикционного сплава применяют свинцовистую бронзу (дизели ЯАЗ-М204, ЯМЗ-236 и др.). Свинцовистая бронза хуже прирабатывается к шейкам вала; кроме того, она окисляется при применении обычных масел без присадок.

Рис. 1. Шатун двигателя ГАЗ-бЗА:
1 — нижний вкладыш; 2 — верхний вкладыш; 3 — отверстие для масла; 4 — усик

Рис. 2. Шатунные вкладыши:
1 — гайка; 2 — болт; 3 — отверстие для масла; 4 — стержень шатуна; о — бронзовая втулка; 6 — отверстие для подачи масла к поршневому пальцу; 7 — верхняя головка шатуна; 8 — номер шатуна. 9 — нижняя головка шатуна; 10 — крышка нижней головки шатуна; 11 — контр-гайка; 12 — метка

Шатунные подшипники у большинства современных карбюраторных двигателей заливают баббитом СОС-6-6, содержащим 6% сурьмы, 6% олова и остальное свинец.

В последнее время стали применяться трехслойные вкладыши (например, на двигателях ГАЗ-53А и ЗИЛ-130), представляющие собой стальную ленту, на которую нанесен медно-никелевый подслой, а затем баббит СОС-6-6.

Во время эксплуатации двигателя вкладыши изнашиваются, их заменяют новыми следующего ремонтного размера.

Шатунный вкладыш имеет отверстие. При совпадении этого отверстия с отверстиями в шатунной шейке вала и в нижней головке шатуна на кулачки распределительного вала и зеркало цилиндра подается пульсирующий поток масла.

От осевого смещения и проворачивания шатунные подшипники удерживаются в своих гнездах усиками, которые входят в специальные пазы, расположенные на одной стороне шатуна.

Рекламные предложения:


Читать далее: Коленчатый вал двигателя

Категория: — Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум


stroy-technics.ru

Шатуны

Шатун служит связующим звеном между поршнем и кривошипом коленчатого вала. Так как поршень совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, а коленчатый вал — вращательное, то шатун совершает сложное движение и подвергается действию знакопеременных, носящих ударный характер нагрузок от газовых сил и сил инерции.

Шатуны автомобильных массовых двигателей изготовляют мето­дом горячей штамповки из среднеуглеродистых сталей марок: 40, 45, марганцевистой 45Г2, а в особенно напряженных двигателях из хромо-никеле­вой 40ХН, хромо-молибдено­вой улучшенной ЗОХМА и дру­гих легированных качествен­ных сталей.

Общий вид шатуна в сборе с поршнем и элементы его конструкции показаны на рис. 1. Основными элемен­тами шатуна являются: стер­жень 4, верхняя 14 и ниж­няя 8 головки. В комплект шатуна входят также: под­шипниковая втулка 13 верх­ней головки, вкладыши 12 нижней головки, шатунные болты 7 с гайками 11 и шплин­тами 10.

 

 

Рис.  1.   Шатунно-поршневая   группа в сборе с гильзой цилиндра; элементы конструкции шатуна:

1 — поршень; 2 — гильза цилиндра; 3 — уплотнительные резиновые кольца; 4 — стер­жень шатуна; 5 — запорное кольцо; б — порш­невой палец; 7 — шатунный болт; 8 — нижняя головка шатуна; 9— крышка нижней головки шатуна; 10 — шплинт; 11 — гайка шатунного болта; 12 — вкладыши нижней головки шату­на; 13 — втулка верхней головки шатуна; 14 — верхняя   головка  шатуна

Стержень шатуна, подвер­женный продольному изгибу, чаще всего имеет двутавровое сечение, но применяют иногда крестообразные, круглые, трубчатые и Другие профили (рис. 2). Наиболее рациональными являются двутавровые стержни, обладающие большой жесткостью при малом весе. Крестообразные профили нуждаются в более развитых головках шатуна, что приводит к переутяжелению его. Круглые профили отличаются простой геометрией, но требуют повышенного качества механической обработки, так как наличие у них следов обработки приводит к увеличению местной концентра­ции напряжений и возможной поломке шатуна.

Для массового автомобильного производства удобными и наибо­лее приемлемыми являются стержни двутаврового сечения. Пло­щадь поперечного сечения стержня обычно имеет переменную величину, причем минимальное сечение находится у верхней голов­ки 14, а максимальное — у нижней головки 8 (см. рис. 1). Это обеспечивает необходимую плавность перехода от стержня к ниж­ней головке и способствует повышению общей жесткости шатуна. С этой же целью и для уменьшения габаритов и веса шатунов

 

Рис. 2. Профили стержня шатуна: а) двутавровый; б) крестообразный; в) трубчатый;   г) круглый

в быстроходных двигателях автомобильного типа обе головки, как правило, отковываются за одно целое со стержнем.

Верхняя головка обычно имеет форму, близкую к цилиндриче­ской, но особенности ее конструкции в каждом конкретном случае

 

Рис. 3. Верхняя головка шатуна

выбираются в зависимости от методов фиксации поршневого пальца и его смазки. Если поршневой палец закрепляется в поршневой головке шатуна, то ее делают с разрезом, как показано на рис. 3, а. Под действием стяжного болта стенки головки несколько деформируются и обеспечивают глухую затяжку поршневого паль­ца. Головка при этом не работает на износ и выполняется с относи­тельно небольшой длиной, равной примерно ширине наружной полки стержня шатуна. С точки зрения выполнения монтажно-демонтажных работ предпочтительнее боковые разрезы, но использование их приводит к определенному увели­чению размеров и веса головкиу Верхние головки с креплением в них поршневых пальцев применялись на шатунах старых моделей рядных двигателей ЗИЛ, например, на 5 и 101 моделях.

При других методах фиксации поршневых пальцев в верхнюю головку шатуна в качестве подшипника запрессовывают втулки из оловянистой бронзы с толщиной стенок от 0,8 до 2,5 мм (см. рис. 3, б, в, г). Тонкостенные втулки изготовляют свертными из листовой бронзы и обрабатывают под заданный размер поршне­вого пальца после запрессовки в головку шатуна. Свертные втулки применяют на всех двигателях автомобилей ГАЗ, ЗИЛ-130, МЗМА и др.

Втулки верхней головки шатунов смазывают разбрызгиванием или под давлением. В автомобильных двигателях широкое распро­странение получила смазка разбрызгиванием. Капельки масла при такой простейшей системе смазки попадают в головку через одно или несколько больших с широкими фасками на входе масло-улавливающих отверстий (см. рис. 3, б) или через глубокую прорезь, сделанную фрезой со стороны, противоположной стержню. Подачу масла под давлением применяют только в двигателях, рабо­тающих с повышенной нагрузкой на поршневые пальцы. Масло подводится из общей системы смазки через канал, просверленный в стержне шатуна (см. рис. 3, б), или по специальной трубке, уста­навливаемой на стержне шатуна. Смазка под давлением применяется в двух- и четырехтактных дизелях ЯМЗ.

Двухтактные дизели ЯМЗ, работающие со струйным охлажде­нием днища поршней, имеют на верхней головке шатуна специаль­ные форсунки для подачи и распыливания масла (см. рис. 3, г). Малая головка шатуна снабжается здесь двумя толстостенными литыми бронзовыми втулками, между которыми образуется коль­цевой канал для подвода масла к форсунке-распылителю из канала в стержне шатуна. Для более равномерного распределения смазоч­ного масла на поверхностях трения втулок нарезаются спираль­ные канавки, а дозирование масла осуществляют с помощью калиб­рованного отверстия в пробочке 5, которую запрессовывают в канал стержня шатуна, как показано на рис. 4, б.

Нижние головки шатунов двигателей автомобильного и трак­торного типов обычно делают разъемными, с упрочняющими прили­вами и ребрами жесткости. Типичная конструкция разъемной голов­ки показана на рис. 1. Основная ее половина откована совместно со стержнем 4, а отъемная половина 9, называемая крышкой ниж­ней головки, или просто крышкой шатуна, скрепляется с основной двумя шатунными болтами 7. Иногда крышка крепится четырьмя и даже шестью болтами или шпильками. Отверстие в большой головке шатуна обрабатывают в собранном состоянии с крышкой (см. рис. 4), поэтому ее нельзя переставлять на другой шатун или изменять принятое положение на 180° относительно шатуна, с которым она была спарена до расточки. Чтобы предотвратить возможную путаницу на основной половине головки и на крышке, у плоскости их разъема выбивают порядковые номера, соответ­ствующие номеру цилиндра. При сборке кривошипно-шатунного механизма надо следить за правильной постановкой шатунов на ме­сто, строго руководствуясь инструкцией завода-изготовителя.

 

Рис. 4. Нижняя головка шатуна:

а) с прямым разъемом; б) с косым разъемом; 1 — половина головки, отковы­ваемая совместно со стержнем 7; 2 — крышка головки; 3 — болт шатуна; 4 — треугольные шлицы; 5 — втулочка с калиброванным отверстием; 6 — канал в стержне для подвода масла к поршневому пальцу

Для двигателей автомобильного типа с характерной совместной отливкой цилиндра и картера в одном блоке и Ессбще при наличии блок-картерной отливки остова двигателя желательно, чтсбы боль­шая головка шатуна свободно проходила через цилиндры и не за­трудняла выполнение монтажно-демонтажных работ. Когда габа­риты этой головки развиты так, что она не проходит в отверстие цилиндровой гильзы 2 (см. рис. 1), то комплект шатуна в сборе с поршнем 1 (см. рис. 1) можно свободно установить на место только при снятом коленчатом вале, что создает крайние неудобства при ремонте (Иногда поршень без уплотнительных колец, но собранный с шатуном удается просунуть за смонтированный коленчатый вал и вставить его в цилиндр со стороны картера (или, наоборот, вынуть из цилиндра через картер), а потом завершать сборку поршневой группы и шатуна, затрачивая на все это непроизводительно много времени). Поэтому развитые нижние головки выполняют с косым разъемом, как сделано это в дизеле ЯМЗ-236 (см. рис. 4, б).

Плоскость косого разъема головки обычно располагают под углом 45° к продольной оси стержня шатуна (в отдельных случаях возможен угол разъема 30 или 60°). Габариты таких головок после удаления крышки резко уменьшаются. При косом разъеме крышки чаще всего крепятся болтами, которые ввертываются в основную

половину головки. Реже для этой цели применяют шпильки. В отли­чие от нормальных разъемов, выполняемых под углом 90° к оси стержня шатуна (см. рис. 4, а), косые разъемы головок (см. рис. 4, б) позволяют несколько разгружать шатунные болты от разрывающих усилий, а возникающие при этом боковые усилия воспринимаются буртиками крышки или треугольными шлицами, сделанными на стыкующихся поверхностях головки. У разъемов (нормальных или косых), а также под опорными плоскостями шатунных болтов и гаек стенки нижней головки обычно снабжают упрочняющими приливами и утолщениями.

В головках автомобильных шатунов с нормальной плоскостью разъема в подавляющем большинстве случаев шатунные болты одновременно являются установочными, точно фиксирующими поло­жение крышки относительно шатуна. Такие болты и отверстия под них в головке обрабатывают с высокой чистотой и точностью, как установочные штифты или втулки. Шатунные болты или шпиль­ки являются исключительно ответственными деталями. Обрыв их связан с аварийными последствиями, поэтому они изготовляются из высококачественных легированных сталей с плавными перехо­дами между элементами конструкции и подвергаются термообра­ботке. Стержни болтов выполняются иногда с проточками в местах перехода к резьбовой части и около головок. Проточки делают без подрезов с диаметром, равным примерно внутреннему диаметру резьбы болта (см. рис. 1 и 4).

Шатунные болты и гайки к ним у ЗИЛ-130 и некоторых других автомобильных двигателей изготовляются из хромо-никелевой ста­ли марки 40ХН. Применяются для этих целей также стали 40Х, 35ХМА и аналогичные им материалы.

Чтобы предотвратить возможное проворачивание шатунных болтов при затягивании гаек, их головки делают с вертикальным срезом, а в зоне сопряжения кривошипной головки шатуна со стерж­нем выфрезеровывают площадки или углубления с вертикальным уступом, удерживающим болты от проворачивания (см. рис. 1 и 4). В тракторных и других двигателях шатунные болты фикси­руются иногда специальными штифтами. С целью уменьшения габаритов и веса головки шатунов болты размещают по возмож­ности ближе к отверстиям под вкладыши. Допускаются даже небольшие выемки в стенках вкладышей, предназначенные для прохода шатунных болтов. Затяжка шатунных болтов строго нор­мируется и контролируется с помощью специальных динамометри­ческих ключей. Так, в двигателях ЗМЗ-66, ЗМЗ-21 момент затяжки составляет 6,8—7,5 кГ·м (≈68—75 н-м), в двигателе ЗИЛ-130 — 7—8кГ·м (≈70—80 н-м), а в двигателях ЯМЗ — 16—18 кГ·м (≈160—180 н-м). После затяжки корончатые гайки тщательно шплинтуются, а обычные (без прорезей под шплинты) фиксируются каким-либо другим способом (специальными контргайками, отштам­пованными из тонкой листовой стали, замковыми шайбами и т. д.).

Чрезмерная затяжка шатунных болтов или шпилек недопустима, гак как может привести к опасной вытяжке у них резьбы.

Нижние головки шатунов автомобильных двигателей обычно снабжаются подшипниками скольжения, для которых применяют сплавы, обладающие высокими антифрикционными свойствами и необходимой механической стойкостью. Только в редких случаях применяют подшипники качения, причем наружными и внутрен­ними обоймами (кольцами) для их роликов служат сама головка шатуна и шейка вала. Головка в этих случаях делается неразъем­ной, а коленчатый вал — составным или разборным. Так как вместе с изношенным роликовым подшипником приходится иногда заменять весь шатунно-кривошипный узел, то широкое применение подшипники качения находят лишь в сравнительно дешевых двига­телях мотоциклетного типа.

Из антифрикционных подшипниковых сплавов в двигателях внутреннего сгорания чаще всего применяют баббиты на оловянной или свинцовой основах, алюминиевые высокооловянистые сплавы и свинцовистую бронзу. На оловянной основе в автомобильных двигателях применяют сплав баббит Б-83, содержащий 83% олова. Это качественный, но довольно дорогой подшипниковый сплав. Более дешевым является сплав на свинцовой основе СОС-6-6, содержащий по 5—6% сурьмы и олова, остальное — свинец. Его называют также малосурьмянистым сплавом. Он обладает хоро­шими антифрикционными и механическими свойствами, стоек против коррозии, отлично прирабатывается и по сравнению со спла­вом Б-83 способствует меньшему износу шеек коленчатого вала. Сплав СОС-6-6 применяется для большинства отечественных карбю­раторных двигателей (ЗИЛ, МЗМА и др.). В двигателях с повы­шенными нагрузками па шатунные подшипники применяют высокооловянистый алюминиевый сплав, содержащий 20% олова, 1% меди, остальное — алюминий. Такой сплав используется, напри­мер, для подшипников V-образных двигателей ЗМЗ-53, ЗМЗ-66 и др.

Для шатунных подшипников дизелей, работающих с особенно высокими нагрузками, применяют свинцовистую бронзу Бр.С-30, содержащую 30% свинца. Как подшипниковый материал, свинцо­вистая бронза обладает повышенными механическими свойствами, но сравнительно плохо прирабатывается и подвержена коррозии под воздействием кислотных соединений, накапливающихся в мас­ле. При использовании свинцовистой бронзы картерное масло должно содержать поэтому специальные присадки, предохраняю­щие подшипники от разрушения.

В старых моделях двигателей антифрикционный сплав зали­вали непосредственно по основному металлу головки, как говори­лось «по телу». Заливка по телу не оказывала заметного влияния на габариты и вес головки. Хорошо обеспечивала отвод тепла от шатунной шейки вала, но так как толщина слоя заливки состав­ляла более 1 мм, то в процессе работы вместе с износом сказывалась заметная усадка антифрикционного сплава, вследствие чего отно­сительно быстро увеличивались зазоры в подшипниках и возни­кали стуки. Чтобы устранить или предупредить стуки подшипни­ков, их периодически приходилось подтягивать, т. е. устранять излишне большие зазоры за счет уменьшения числа тонких латун­ных прокладок, которые с этой целью (около 5 штук) ставились в разъем нижней головки шатуна.

Метод заливки по телу в современных быстроходных транспорт­ных двигателях не применяется. Нижние головки их снабжаются сменными взаимозаменяемыми вкладышами, форма которых точно соответствует цилиндру, состоящему из двух половин (полуколец). Общий вид вкладышей показан на рис. 1. Два вкладыша 12, поставленные в головку, образуют ее подшипник. Вкладыши имеют стальную, реже бронзовую, основу, с нанесенным на пей слоем антифрикционного сплава. Различают вкладыши толстостен­ные и тонкостенные. Вкладыши несколько увеличивают габариты и вес нижней головки шатуна, особенно толстостенные, имеющие толщину стенок более 3—4 мм. Поэтому последние применяются только для сравнительно тихоходных двигателей.

Шатуны быстроходных автомобильных двигателей, как правило, снабжаются тонкостенными вкладышами, выполненными из сталь­ной ленты толщиной 1,5—2,0 мм, покрытой антифрикционным сплавом, слой которого составляет всего 0,2—0,4 мм. Такие двух­слойные вкладыши называются биметаллическими. Они применяют­ся на большинстве отечественных карбюраторных двигателей. В настоящее время получили распространение трехслойные так называемые триметаллические тонкостенные вкладыши, у которых на стальную ленту сначала наносится подслой, а потом уже анти­фрикционный сплав. Триметаллические вкладыши толщиной 2 мм применяются, например, для шатунов двигателя ЗИЛ-130. На сталь­ную ленту таких вкладышей наносится медно-никелевый подслой, покрытый малосурьмянистым сплавом СОС-6-6. Трехслойные вкла­дыши применяются также для шатунных подшипников дизелей. Слой свинцовистой бронзы, толщина которого обычно составляет 0t3—0,7 мм, сверху покрывают еще тонким слоем свинцово-оловянистого сплава, что улучшает прирабатываемость вкладышей и пре­дохраняет их от коррозии. Трехслойные вкладыши допускают большие удельные давления на подшипники, чем биметаллические.

Гнездам под вкладыши и самим вкладышам придают строго цилиндрическую форму, а поверхности их обрабатывают с высокой точностью и чистотой, обеспечивая полную взаимозаменяемость для данного двигателя, что значительно упрощает ремонт. Под­шипники с тонкостенными вкладышами не нуждаются в периоди­ческой подтяжке, так как имеют малую толщину антифрикционного слоя, не дающего усадки. Они ставятся без регулировочных про­кладок, а изношенные заменяются новым комплектом.

С целью получения надежного прилегания вкладышей и улучшения их контакта со стенками головки шатуна они изготовляются так, чтобы при затягивании шатунных болтов обеспечивался неболь­шой гарантированный натяг. От проворачивания тонкостенные вкладыши удерживаются фиксирующим усом, который отгибается у одной из кромок вкладыша. Фиксирующий ус входит в специаль­ную пазовую канавку, выфрезерованную в стенке головки у разъема (см. рис. 4). Вкладыши с толщиной стенок 3 мм и более толстые, фиксируются штифтами (дизели В-2, ЯМЗ-204 и др.).

Шатунные подшипниковые вкладыши современных автомобиль­ных двигателей смазываются маслом, поступающим под давлением через сверление в кривошипе из общей системы смазки двигателя. Для поддержания давления в смазочном слое и увеличения его несущей способности рабочую поверхность шатунных вкладышей рекомендуется выполнять без маслораспределительных дуговых или продольных сквозных канавок. Диаметральный зазор между вкладышами и шатунной шейкой вала обычно составляет 0 025— 0,08 мм.

В тронковых двигателях внутреннего сгорания применяют шатуны двух типов: одинарные и сочлененные.

Одинарные шатуны, конструкция которых подробно рассмат­ривалась выше, получили большое распространение. Они приме­няются во всех однорядных двигателях и широко используются в двухрядных автомобильных двигателях. В последнем случае на каждую кривошипную шейку вала рядом друг с другом устанав­ливают два обычных одинарных шатуна. Вследствие этого один ряд цилиндров смещается относительно другого вдоль оси вала на величину, равную ширине нижней головки шатуна. Чтобы уменьшить такое смещение цилиндров, нижнюю головку изготов­ляют с возможно меньшей шириной, а иногда шатуны выполняют с асимметричным стержнем. Так, в V-образных двигателях автомо­билей ГАЗ-53, ГАЗ-66 стержни шатунов смещены относитель­но оси симметрии нижних головок на 1 мм. Смещение осей цилин­дров левого блока относительно правого составляет в них 24 мм.

Использование обычных одинарных шатунов в двухрядных дви­гателях приводит к увеличению длины шатунной шейки вала и общей длины двигателя, но в целом такая конструкция является самой простой и экономически целесообразной. Шатуны имеют одинаковую конструкцию, создаются и одинаковые условия работы для всех цилиндров двигателя. Шатуны можно полностью унифи­цировать также с шатунами однорядных двигателей.

Сочлененные шатунные узлы представляют единую конструк­цию, состоящую из двух спаренных между собой шатунов. Их обыч­но используют в многорядных двигателях. По характерным призна­кам конструкции различают вильчатые, или центральные, и кон­струкции с прицепным шатуном (рис. 5).

 


Рис. 5. Сочлененные шатуны: а) вильчатой конструкции, б) с прицепным шатуном

У вильчатых шатунов (см. рис. 5, а), используемых иногда в двухрядных двигателях, оси больших головок совпадают с осью шейки вала, в связи с чем их называют также центральными. Большая головка главного шатуна 1 имеет вильчатую конструкцию; а головка вспомогательного шатуна 2 устанавливается в развилку главного шатуна. Его называют поэтому внутренним, или средним, шатуном. Оба шатуна имеют разъемные нижние головки и снаб­жаются общими для них вкладышами 3, которые от проворачивания чаще всего фиксируются штифтами, расположенными в крышках 4 вильчатой головки. У зафиксированных таким образом вкладышей внутренняя поверхность, соприкасающаяся с шейкой вала, пол­ностью покрывается антифрикционным сплавом, а наружная — только в средней части, т. е. в зоне размещения вспомогательного шатуна. Если вкладыши не фиксируются от проворачивания, то поверхности их с обеих сторон полностью покрываются анти­фрикционным сплавом. В этом случае вкладыши изнашиваются более равномерно.

Центральные шатуны обеспечивают одинаковую величину хода поршней во всех цилиндрах V-образного двигателя, как и обычные одинарные шатуны. Однако комплект их довольно сложен в про­изводстве, а вилке не всегда удается придать нужную жест­кость.

Конструкции с прицепным шатуном проще в производстве и обладают надежной жесткостью. Примером такой конструкции может служить шатунный узел дизеля В-2, показанный на рис. 5, б. Он состоит из главного 1 и вспомогательного прицепного 3 шатунов. Главный шатун имеет верхнюю головку и двутавровый стержень обычной конструкции. Нижняя его головка снабжена тонкостен­ными вкладышами, залитыми свинцовистой бронзой, и выполнена с косым разъемом относительно стержня главного шатуна; иначе ее нельзя скомпоновать, так как под углом 67° к оси стержня на ней размещают две проушины 4, предназначенные для крепления при­цепного шатуна 3. Крышка главного шатуна крепится шестью шпильками 6, завернутыми в тело шатуна, причем от возможного проворачивания они фиксируются штифтами 5.

Прицепной шатун 3 имеет двутавровое сечение стержня; обе головки его неразъемны и поскольку условия их работы аналогич­ны, то они снабжены бронзовыми подшипниковыми втулками. Сочленение прицепного шатуна с главным осуществляется при помощи полого пальца 2, закрепленного в проушинах 4.

В конструкциях V-образных двигателей с прицепным шатуном последний располагают относительно стержня главного шатуна справа по вращению вала, чтобы уменьшить боковое давление на стенки цилиндра. Если при этом угол между осями отверстий в проушинах крепления прицепного шатуна и стержня главного шатуна больше угла развала между осями цилиндров, то ход порш­ня прицепного шатуна будет больше хода поршня главного шатуна.

Объясняется это тем, что нижняя головка прицепного шатуна опи­сывает не окружность, как головка главного шатуна, а эллипс, большая ось которого совпадает с направлением оси цилиндра, поэтому у поршня прицепного шатуна 5 > 2г, где 5 — величина хода поршня, а г — радиус кривошипа. Например, у дизеля В-2 оси цилиндров расположены под углом 60°, а оси отверстий в про­ушинах 4 пальца нижней (большой) головки прицепного шатуна и стержня главного шатуна — под углом 67°, вследствие чего раз­ница в величине хода поршней составляет в нем 6,7 мм.

Сочлененные шатуны с прицепивши и особенно с вильчатыми конструкциями кривошипных готовок вследствие относительной их сложности в двухрядных автомобильных двигателях применяют­ся очень редко. Наоборот, использование прицепных шатунов в звездообразных двигателях является необходимостью. Большая (нижняя) головка главного шатуна в звездообразных двигателях выполняется неразъемной.

При сборке автомобильных и других быстроходных двигателей шатуны подбирают из условий, чтобы комплект их имел минималь­ную разницу в весе. Так, в двигателях автомобилей «Волга», ГАЗ-66 и ряде других верхняя и нижняя головки шатунов подгоняются по весу с отклонением ±2 г, т. е. в пределах 4 г (≈0,04 н). Следо­вательно, общая разница в весе шатунов не превышает у них 8 г (≈0,08 н). Лишний металл обычно снимают с бобышэк-приливов, крышки шатуна и верхней головки. При отсутствии у верхней головки специального прилива вес подгоняют обтачиванием ее с обе­их сторон, как, например, в двигателе ЗМЗ-21.

Отклонения от весовых показателей, принятых для шатунно-поршневой группы, не допускаются, так как это нарушает уравно­вешенность двигателя.

 

  Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.


Newer news items:

Older news items:


azbukadvs.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о