В зависимости от конструкции и типа системы привода конструкция шатуна может быть различной. Высота блока определяется длиной шатуна. Сам шатун можно условно разделить на несколько важных компонентов: головка кривошипа, головка поршня и шатун.
Шатун двигателя внутреннего сгорания: конструкция, назначение, из чего делают шатуны
Первые свидетельства использования шатунов относятся к концу III века нашей эры, когда на лесопильных заводах Римской империи в Иераполисе в Малой Азии использовались механизмы, похожие на современные шатуны, которые преобразовывали вращательное движение водяного колеса в поступательное движение для перемещения пилы. Подобные механизмы были также найдены при раскопках в Эфесе, относящихся к 6 веку нашей эры.
Между 1174 и 1200 годами арабский ученый и изобретатель Аль-Джазари описал машину, которая содержала шатун с коленчатым валом (кривошипно-шатунный механизм). Он использовался для подъема воды.
Кривошипы и шатуны широко использовались в машиностроении начиная с XVI века, о чем свидетельствуют трактаты того времени: работа Агостино Рамелли «Разнообразные и искусственные машины» 1588 года, в которой приведено восемнадцать примеров. Количество примеров увеличивается в «Theatrum Machinarum Novum» Георга Андреаса Бёклера, который включает до 45 различных машин.
Условия работы и требования к шатуну править | править код
В современных высокоскоростных двигателях шатун подвергается миллиардам различных нагрузок (это количество зависит от скорости и срока службы двигателя внутреннего сгорания). Применяются следующие требования
- Достаточная усталостная прочность для предотвращения поломки,
- Жесткость, позволяющая избежать потери устойчивости сердечника при сжатии (с учетом возможных разовых перегрузок в случае аварии).
- Минимальная масса для снижения динамической нагрузки на оси коленчатого вала и минимизации массы противовесов и маховика,
- Изготавливаемость и простота производства, также основанные на возможностях механической обработки,
- Минимальные материальные затраты, хотя возможна закалка 90% сечения (или полное отсутствие закалки, если это невозможно для больших двигателей).
Правильный выбор Q-фактора
Важно обратить внимание на правильный выбор Q-фактора. Это позволяет велосипедисту повысить эффективность своих усилий на 4%. Это мера расстояния между плоскостями, в которых вращаются коленчатые валы.
Максимальное давление на ногу может быть оказано, когда направление прилагаемой силы составляет 90 градусов к поверхности. Если ноги велосипедиста расположены близко друг к другу, коленным суставам может быть трудно выдержать длительную нагрузку. Конечно, строение ног у людей разное. При изготовлении велосипедов невозможно учесть особенности телосложения человека. Но спортсмены, которые используют велосипед профессионально, могут сами определить Q-фактор. Следует отметить, что горные велосипеды обычно имеют более высокий Q-фактор.
Это мера расстояния между плоскостями, в которых вращаются кривошипы. Максимальное давление на ногу может быть оказано, когда направление прилагаемой силы составляет 90 градусов к поверхности. Если ноги велосипедиста расположены близко друг к другу, коленным суставам будет трудно справиться с длительной нагрузкой. Конечно, строение ног у людей разное. При изготовлении велосипедов невозможно учесть особенности телосложения человека. Но спортсмены, которые используют велосипед профессионально, могут сами определить Q-фактор. Следует отметить, что горные велосипеды обычно имеют более высокий Q-фактор.
Когда двигатель работает, коленчатый вал получает большую нагрузку, так как выполняет самую тяжелую работу. Шатун передает мощность двигателя на колеса автомобиля, обеспечивая крутящий момент, необходимый для движения. Это происходит за счет возвратно-поступательного движения коленчатого вала и поршня.
Из чего состоит шатун?
В верхней части шатун неразделен, а нижняя часть разделена для размещения коленчатого вала. Подшипник между шатуном и коленчатым валом имеет решающее значение — он должен быть очень высокого качества и выдерживать огромные нагрузки.
Из чего делают шатуны?
Как правило, для системы шатунов используются различные материалы. Они изготавливаются из легированной стали, алюминия и титана.
Однако шатуны обычно изготавливаются из стальных сплавов, таких как 42CrMo4, 43CrMo4, 44csr4, C-70, EN-8D, SAE1141 и им подобных. Шатуны обычно изготавливаются из легированной стали. Алюминий и титан, с другой стороны, уже используются для шатунов в спортивных автомобилях, где главными требованиями являются прочность и легкость.
Смеси материалов также иногда используются для шатунов — обычно алюминий и титан смешиваются для получения высокопрочного сплава.
Как правильно покупать шатуны?
Выбрать шатун относительно просто, если вы знаете марку и модель двигателя (а еще лучше — номер детали). Однако шатуны следует приобретать только у производителей оригинального оборудования и, желательно, только у авторизованных дилеров. Проблема заключается в том, что замена умершего шатуна требует полной разборки двигателя, а некачественные шатуны могут не только заставить повторить дорогостоящую разборку/переборку двигателя, но и привести к еще более дорогостоящим последствиям.
Хотя шатун требует высокой точности и прочности при изготовлении, он является относительно недорогим автомобильным компонентом. И здесь действует эмпирическое правило: чем больше шатун (и, соответственно, двигатель), тем он дороже.
Для большинства российских автомобилей шатун стоит около 700-1200 рублей (один шатун, не комплект), для иномарок (причем цена самого автомобиля не сильно коррелирует со стоимостью шатуна) около 1000-3000 рублей. Для КАМАЗа — от 4000 до 7000 рублей, для иностранных грузовиков — от 5000 до 15000 рублей.
Хотя все двигатели имеют одинаковые шатуны, их конструкция везде разная. Прежде всего, это зависит от типа двигателя: бензиновый или дизельный. Также имеет значение, является ли двигатель V-образным или рядным.
Типы шатунов
На велосипедах используются различные шатуны.
Наиболее распространенными являются:
- Цельные узлы состоят из одной части шатуна и ползуна. Они считаются устаревшими и уступают многим другим. Установленные на дешевых велосипедах, они прочные, надежные и жесткие. Недостатком является то, что его невозможно обслуживать.
- Двусторонняя система была введена очень давно, но также долгое время считалась устаревшей. В последнее время многие производители представили шатуны с двойным шарниром. В этой конструкции вал втулки запрессован в шатун. Шатуны фиксируются с помощью клина и сквозного болта.
- Система из трех частей присутствует почти во всех современных велосипедах. Они состоят из трех частей: двух шатунов и нижней оси.
Последний вариант является дорогостоящим, но при необходимости все детали можно заменить.
Способы крепления на валу каретки
Существуют различные возможности крепления к оси тележки.
Наиболее распространенными являются:
- Клиновой болт используется уже давно и встречается исключительно на детских велосипедах.
- Оси с квадратным концом используются уже давно. Этот вариант очень распространен, и клин имеет квадратное сечение. Затяжка производится с помощью болта или гайки. Для повышения надежности соединения можно использовать специальную пластиковую пылезащитную крышку.
- Шестигранный конец также имеет специальную фаску. Для обеспечения зацепления можно использовать шатун.
- Метод щелевого соединения. Этот стандарт называется OctaLink. Вал каретки имеет сквозное отверстие и затягивается большим банджо-болтом. Следует помнить, что здесь нельзя использовать обычный съемник.
Тип крепления влияет на срок службы узла. Он также определяет, какой демонтажный инструмент необходим при сборке.
Как заменить шатун?
Замену этого компонента можно выполнить самостоятельно.
Инструкции следующие:
- Сначала место контакта следует обработать раствором WD-40. Он должен разрыхлить грязь и ржавчину, облегчая разборку.
- Вал съемника должен быть меньше диаметра квадранта. В противном случае существует риск того, что нить оборвется.
- Крепежный винт выкручивается.
- Экстрактор вкручивается в шатун до упора.
- Винт экстрактора следует затягивать осторожно, чтобы не повредить резьбу.
Это довольно простая процедура, но будьте осторожны при ее выполнении, так как есть риск сорвать резьбу. 2.
2. найдите метки, указывающие на то, в каком цилиндре находится шатун и в каком направлении должна быть установлена крышка шатуна. Если вы не можете найти разметку, сделайте ее сами (обычно она есть, поэтому будьте внимательны).
Стержень шатуна
Стержень имеет двутавровое сечение и может быть крестообразным, круглым, прямоугольным или Н-образным. В стержне имеется канал для смазки подшипника.
Головка поршня выполнена в виде кольца. Кольцо вставляется с превышением размера и служит в качестве посадочного места для подшипника. Гильза изготовлена из биметаллического сплава с добавлением олова или свинца. Он также может быть изготовлен из меди. Головка поршня имеет другую конструкцию и способ крепления. Чтобы минимизировать вес шатуна, некоторые модели двигателей изготавливаются с трапециевидной головкой.
Соединение с коленчатым валом осуществляется с помощью головки коленчатого вала. Обычно она разделена. Соединение между нижней частью головки и шатуном осуществляется с помощью винтов. В редких случаях вместо винтов используются соединения с помощью бандажей или булавок. Существует два типа соединений: прямые и диагональные. Последний обычно используется для двигателей с V-образным расположением поршней.
Для противодействия поперечным силам поверхность головки кривошипа профилирована. Соединение может быть как с прямоугольными выступами, так и зубчатым. Наиболее распространенным современным методом соединения является контролируемое разделение. Он также известен как разъемный соединитель. Этот тип соединения обеспечивает наивысшую степень связи между деталями.
Толщина головки блока цилиндров определяет длину блока цилиндров. Это особенно актуально для двигателей W и V. Толщина основания картера двигателя Audi W12, например, составляет 13 мм.
В картере находится подшипник, состоящий из двух вкладышей. Они в свою очередь могут состоять из 2, 3, 4 или даже 5 слоев. Чаще всего используются вкладыши с двумя или тремя слоями. Двухслойная футеровка состоит из металлической пластины со специальным антифрикционным покрытием.
При трехслойной футеровке между сталью и антифрикционным слоем находится изоляционный слой.
Когда двигатель работает, коленчатый вал получает большую нагрузку, так как выполняет самую тяжелую работу. Шатун передает мощность двигателя на колеса автомобиля, обеспечивая крутящий момент, необходимый для движения. Это происходит за счет возвратно-поступательного движения коленчатого вала и поршня.
Хотя все двигатели имеют одинаковые шатуны, их конструкция везде разная. Прежде всего, это зависит от типа двигателя: бензиновый или дизельный. Также имеет значение, является ли двигатель V-образным или рядным.
Для улучшения эксплуатационных характеристик и снижения веса конструкторы пытаются сделать шатуны более легкими, сохраняя или даже увеличивая их первоначальную прочность. Проблема, однако, заключается в том, что шатуны для дизельных двигателей, например, всегда тяжелее, чем шатуны для бензиновых двигателей. Это связано с принципом работы двигателя внутреннего сгорания.
Определение поломки шатуна и пути решения проблемы
Ремонт шатунов не является сложной задачей. Однако если он сломается, это может привести к очень печальным последствиям. Поэтому важно распознать неисправность этого компонента и знать, как быстро его отремонтировать.
Первым признаком дефекта является стук в двигателе. Однако многие люди принимают его за звук распределительного вала, клапана или другого компонента двигателя. Стук шатунов трудно спутать с другими звуками. Это похоже на частые и громкие удары молотком.
Чтобы проверить, какой цилиндр неисправен, попробуйте снять провода с крышки барабана, но делайте это по порядку. Если вы отсоедините один из проводов, шум в двигателе уменьшится — это означает, что неисправность находится именно в этом цилиндре.
Это немного сложнее сделать на двигателях с топливными форсунками. Для преобразования с чипом необходимо снять чип с катушки зажигания и таким образом отключить правый цилиндр.
Определив, какой цилиндр неисправен, снимите двигатель и проверьте все шатуны. Если окажется, что помимо сломанного шатуна в двигателе он еще и погнут, то проблема может возникнуть из-за того, что одна сторона поршня испытывает большее трение, а другая пропускает масло, что впоследствии приведет к образованию нагара.
Обнаружить погнутый шатун очень просто. Для этого вам понадобится ровная поверхность и наждачная бумага. Проведите бумагой по поверхности и потрите каждый шатун с поршневой коронкой. Если шатун прямой, поверхность верхней головки будет равномерно блестящей. Однако если шатун кривой, поверхность не будет равномерно отполирована. Если шатун искривлен, его также необходимо заменить.
Существует несколько ситуаций, в которых необходимо заменить шатун:
- Шатун деформирован.
- В верхней или нижней части головы имеется щель.
Каковы возможные причины поломки шатуна в двигателе? Очень просто!
- Убедитесь, что уровень масла достаточен.
- Замените фильтр, не позволяйте ему загрязняться.
- Заменяйте масло каждые 7-12 000 км.
Прежде чем приступить к восстановлению шатунов двигателя, необходимо внимательно осмотреть все шатуны и проверить, какие из них можно отремонтировать, а какие необходимо заменить.
Для качественного и правильного ремонта шатуна желательно использовать специальное оборудование; если у вас нет такого оборудования, лучше доверить работу профессионалам.
Чтобы привести ваш шатун в идеальное заводское состояние, необходимо сначала отшлифовать верхнюю крышку. Слой, который вы удаляете, должен быть минимальным. После работы установите крышку шарнира в исходное положение и затяните винты.
Во-вторых, обратите внимание, что головка не должна открываться больше установленного диаметра. Чтобы не допустить превышения допустимого значения, сверление следует выполнять на специальном станке.
В-третьих, зазор под поршневым пальцем в головке цилиндра может увеличиться после повторного открытия шатуна. Это можно устранить, заменив медную гильзу и подогнав ее под необходимый диаметр.
Шатун — звено в цепи возвратно-поступательного движения от поршней к коленчатому валу двигателя внутреннего сгорания, преобразующее линейное движение во вращательное движение коленчатого вала.
Что такое шатун.
Шатун ДВС — это простой механический компонент или, как его еще называют, тяговый кривошип, который соединяет поршень с роторами шатуна через поршневой палец и коленчатый вал.
Есть также шатуны, заполненные баббитом. В этих шатунах зазор регулируется путем нанесения насечек на пластины на полпути вверх по шатуну. Этот тип шатуна в основном используется в нагнетателях и низкоскоростных двигателях внутреннего сгорания.
Шатуны также доступны в алюминиевом исполнении. Шатуны не имеют противоскользящего покрытия и не подлежат ремонту. Они устанавливаются в пускателях.
Все двигатели внутреннего сгорания с поршнями и коленчатыми валами оснащены шатунами, за исключением двигателя Баландина (вместо шатуна для передачи движения используется ползун).
