Mio-tech-service.ru

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

Шатун в двигателе характеристики

Шатун двигателя в вопросах и ответах

Основной задачей шатуна является передача возвратно-поступательного движения от поршня к вращательному движению коленчатого вала. Таким образом, шатун фактически преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное. Также, как и его омоним — медведь-шатун в лесу, шатун в двигателе является самым крепким и сильным «зверем».

Как работает шатун?

Шатун (отмечен жёлтым) передаёт возвратно-поступательное движение от поршня (отмечен синим) к коленвалу (отмечен зелёным)

Как уже было отмечено выше, шатун берёт на себя задачу передачи тягового усилия от поршня, который движется вверх-вниз, к коленчатому валу, преобразовывая тягу во вращательную. Происходит это очень просто. В то время, когда поршень находится в верхней мёртвой точке — точнее, чуть ниже её, происходит воспламенение топлива и воздуха в камере сгорания над поршнем, и в результате взрыва поршень выталкивается вниз. Шатун, прикреплённый сверху к поршню, также движется вниз, заставляя крутиться коленчатый вал. Когда поршень достигает нижней точки, по инерции коленвал толкает шатун и вместе с ним поршень вверх.

Из чего состоит шатун?

Верхняя часть шатуна единая и неразрывная, а нижняя — разъединяется для того, чтобы шатун был одет на коленчатый вал. Очень важную роль играет подшипник между шатуном и коленчатым валом — он должен быть выполнен очень качественно и выдерживать колоссальные нагрузки.

Из чего делают шатуны?

Как правило, существует несколько материалов, которые используются при создании шатунной системы. Это легированная сталь, алюминий и титан.

Но чаще всего шатуны изготавливаются из стальных сплавов, таких как 42CrMo4, 43CrMo4, 44csr4, C-70, EN-8D, SAE1141 и подобные. Шатуны обычно штампуются из стального сплава. А вот алюминий и титан уже используются при изготовлении шатунов для спортивных автомобилей, где важна высочайшая прочность и лёгкость.

Также иногда для изготовления шатуна используют смеси материалов — обычно те же алюминий и титан смешивают вместе, чтобы получить высокопрочный сплав.

Как правильно покупать шатуны?

Выбор шатуна — довольно простая задача, Вам просто нужно знать марку и модель двигателя (или, ещё лучше, код запчасти). Однако, шатуны следует покупать только оригинальные и лучше только у авторизованных дилеров. Проблема здесь в том, что при замене вышедших из строя шатунов двигатель полностью разбирается, а некачественные шатуны могут не только заставить повторить недешёвый процесс разборки/сборки мотора, но и привести к более дорогостоящим последствиям.

Сколько стоит шатун?

Несмотря на требовательность к точности, прочности при производстве, шатун — относительно недорогая запчасть автомобиля. И здесь работает закономерность — чем крупнее шатун (и, соответственно, двигатель), тем он дороже.

Для большинства российских легковых автомобилей шатун стоит около 700-1200 рублей (один шатун, не комплект), для иномарок (причём, цена на сам автомобиль не сильно коррелирует со стоимостью шатуна) около 1000-3000 рублей. Для КамАЗа — от 4000 до 7000 рублей, для грузовых автомобилей иностранного производства — от 5000 до 15000 рублей.

шатун I

Морфологические и синтаксические свойства

Существительное, неодушевлённое, мужской род, 2-е склонение (тип склонения 1b по классификации А. А. Зализняка).

Корень: -шат-; суффикс: -ун .

Произношение

Семантические свойства

Значение

Синонимы

Антонимы

Гиперонимы

  1. деталь, устройство

Гипонимы

Родственные слова

Этимология

Происходит от глагола шататься, далее из праслав. *šętati, от кот. в числе прочего произошли: др.-русск. шатати ся «блуждать», также «хвалиться» (Александрия, ХV в.), ст.-слав. шѩтаниѥ (φρύαγμα; Супр.), сербск.-церк.-слав. шѩтати сѩ (φρυάττεσθαι), русск. шатать, укр. шата́тися «шататься», болг. ше́там «хожу туда-сюда, хозяйничаю, прислуживаю», сербохорв. ше́тати, ше̑та̑м, ше̑ħе̑м «ходить», словенск. šétati sе «гулять», чешск. šátati «двигать». Праслав. *šętati сравнивали, принимая начальное ks-, с готск. sinþs «ход, раз», др.-в.-нем. sinnan «отправляться, стремиться, помышлять», ирл. sét «дорога». Кроме этого, предполагали *sket- (*kset-) с носовым инфиксом, связанное чередованием гласных с лит. skàsti «прыгать, скакать». Использованы данные словаря М. Фасмера. См. Список литературы.

Фразеологизмы и устойчивые сочетания

Перевод

Поршневые пальцы

Поршневой палец плавающий. От осевого перемещения он удерживается двумя стопорными кольцами.

Длина поршневых пальцев, мм:

  • двигатели ЕР, DT, DS: 54;
  • двигатель YN: 63;
  • двигатели YP, WV: 55.

Наружный диаметр поршневых пальцев, мм:

  • двигатели ЕР, DT, DS: 20;
  • двигатели YN, YP, WV: 22.

Поршневые пальцы подбираются в зависимости от диаметра отверстия под палец в поршне. При сборке палец, поршень и шатун комплектовать из деталей только одной размерной группы. Этим обеспечивается необходимый натяг между пальцем и бобышкой поршня и зазор между Пальцем и втулкой верхней головки шатуна.

Читать еще:  Что такое кзд с двигателем

На детали кривошипно-шатунного механизма действуют силы: давления газов, инерции и трения. Особый интерес представляют первые две, имеющие относительно большие и переменные значения и вызывающие деформации, напряжения и колебания, при которых получается динамическое усиление. Шатун совершает плоско-параллельное движение в плоскости перпендикулярной оси коленчатого вала. Силы инерции, действующие на него, при расчете деформаций и прочности должны рассматриваться, исходя из распределения массы по длине. При оценке внешнего действия сил инерции, т.е. действия их в узлах сочленения с поршневым пальцем и шатунной шейкой, производят приведение массы, заменяя сложное распределение ее по длине шатуна конечным числом соответствующих сосредоточенных масс, расположенных на недеформируемом стержне.

Масса шатуна [math] m [/math] может быть заменена двумя массами, сосредоточенными на осях поршневого пальца [math] m_ <1>[/math] , шатунной шейки кривошипа [math] m_ <2>[/math] . Такая замена будет эквивалентной при соблюдения следующих условий:

а) сумма всех масс должна быть равна массе шатуна;

б) центр тяжести всех масс должен совпадать с центром тяжести шатуна.

Основные неисправности

Учитывая нагрузки, как механические, так и химические, и температурные, кривошипно-шатунный механизм подвержен различным проблемам. Избежать неприятностей с КШП (а значит, и с двигателем) помогает грамотное обслуживание, но всё равно от поломок никто не застрахован.

Стук в двигателе

Один из самых страшных звуков, когда в моторе вдруг появляется странный стук и прочие посторонние шумы. Это всегда признак проблем: если что-то начало стучать, значит, с ним проблема. Поскольку в двигателе элементы подогнаны с микронной точностью, стук свидетельствует об износе. Придется разбирать двигатель, смотреть, что стучало, и менять изношенную деталь.

Основной причиной износа чаще всего становится некачественное ТО двигателя. Моторное масло имеет свой ресурс, и его регулярная замена архиважна. То же относится и к фильтрам. Твердые частички, даже мельчайшие, постепенно изнашивают тонко пригнанные детали, образуют задиры и выработку.

Стук может говорить и об износе подшипников (вкладышей). Они также страдают от недостатка смазки, поскольку именно на вкладыши приходится огромная нагрузка.

Снижение мощности

Потеря мощности двигателя может говорить о залегании поршневых колец. В этом случае кольца не выполняют свою функцию, в камере сгорания остается моторное масло, а продукты сгорания прорываются в двигатель. Прорыв газов говорит и о пустой растрате энергии, и это чувствует автовладелец как снижение динамических характеристик. Продолжительная работа в такой ситуации может только ухудшить состояние двигателя и довести стандартную, в общем-то, проблему до капремонта двигателя.

Проверить состояние мотора можно самостоятельно, измерив компрессию в цилиндрах. Если она ниже нормативной для данной модификации двигателя, значит, предстоит ремонт двигателя.

Повышенный расход масла

Если двигатель начал “жрать” масло, это явный признак залегания поршневых колец или других проблем с цилиндро-поршневой группой. Масло сгорает вместе с топливом, из выхлопной трубы идет черный дым, температура в камере сгорания превышает расчетную, и это не добавляет двигателю здоровья. В некоторых случаях может помочь очистка без демонтажа двигателя, но в большинстве случаев предстоит разборка и дефектовка двигателя.

Нагар

Отложения на поршнях, клапанах и свечах зажигания говорят о том, что с двигателем есть проблема. Если топливо не сгорает полностью, нужно искать причину неисправности и устранять ее. В противном случае мотору грозит перегрев из-за ухудшения теплопроводности поверхностей со слоем нагара.

Белый дым из выхлопной трубы

Появляется, когда в камеру сгорания попадает антифриз. Причиной чаще всего бывает износ прокладки ГБЦ или микротрещины в рубашке охлаждения двигателя, и для устранения проблемы необходима ее замена.

Медлить в этой ситуации нежелательно: маленькая протечка может обернуться гидроударом. Камера сгорания наполняется жидкостью, поршень движется вверх, но жидкость, в отличие от воздуха, не сжимается, и получается эффект удара о твёрдую поверхность. Последствия такой катастрофы могут быть любые, вплоть до “кулака дружбы” и продажи машины на запчасти.

Шатунно-поршневая группа

Особенности устройства

Основные размеры шатунно-поршневой группы

Поршень – алюминиевый литой. При изготовлении строго выдерживается масса поршней. Поэтому при сборке двигателя подбирать поршни одной группы по массе не требуется. По наружному диаметру поршни разбиты на пять классов (А, В, С, D, Е) через 0,01 мм. Наружная поверхность поршня имеет сложную форму. По высоте она бочкообразная, а в поперечном сечении – овальная. Поэтому измерять диаметр поршня необходимо только в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу, на расстоянии 55 мм от днища поршня. По диаметру отверстия под поршневой палец поршни подразделяются на три класса (1, 2, 3) через 0,004 мм. Классы диаметров поршня и отверстия под поршневой палец клеймятся на днище поршня (см. Маркировка поршня и шатуна).

Читать еще:  Что такое двигатель fsi расшифровка

Маркировка поршня и шатуна: 1 – стрелка для ориентирования поршня в цилиндре; 2 – ремонтный размер; 3 – класс поршня; 4 – класс отверстия для поршневого пальца; 5 – класс шатуна по отверстию для поршневого пальца; 6 – номер цилиндра.

Поршни ремонтных размеров изготавливаются с увеличенным на 0,4 и 0,8 мм наружным диаметром. На днищах этих поршней ставится маркировка в виде треугольника или квадрата. Треугольник соответствует увеличению наружного диаметра на 0,4 мм, а квадрат – на 0,8 мм. Стрелка на днище поршня показывает, как правильно ориентировать поршень при его установке в цилиндр. Она должна быть направлена в сторону привода распределительного вала.

Поршневой палец – стальной, полый, плавающего типа, т.е. свободно вращается в бобышках поршня и втулке шатуна. Палец фиксируется в поршне двумя стальными стопорными кольцами. По наружному диаметру пальцы подразделяются на три класса через 0,004 мм. Класс маркируется краской на торце пальца: синяя метка – первый, зеленая – второй, а красная – третий класс.

Поршневые кольца – изготовлены из чугуна. Верхнее компрессионное кольцо – с хромированной бочкообразной наружной поверхностью. Нижнее компрессионное кольцо скребкового типа. Маслосъемное кольцо – с хромированными рабочими кромками и с разжимной витой пружиной (расширителем). На кольцах ремонтных размеров ставится цифровая маркировка «40» или «80», что соответствует увеличению наружного диаметра на 0,4 или 0,8 мм.

Шатун – стальной, кованый. Шатун обрабатывается вместе с крышкой и поэтому они в отдельности не взаимозаменяемы. Чтобы при сборке не перепутать крышки и шатуны, на них клеймится номер 6 (см. Маркировка поршня и шатуна) цилиндра, в который они устанавливаются. При сборке цифры на шатуне и крышке должны находиться с одной стороны

В верхнюю головку шатуна запрессована сталебронзовая втулка. По диаметру отверстия этой втулки шатуны подразделяются на три класса через 0,004 мм (так же, как и поршни). Номер 5 класса клеймится на верхней головке шатуна. По массе верхней и нижней головок шатуны подразделяются на классы (см. Классы шатунов по массе верхней и нижней головок), маркируемые краской на стержне шатуна. На двигатель должны устанавливаться шатуны одного класса по массе. Подгонять массу шатунов можно удалением металла с бобышек на головках до минимальных размеров 16,5 и 35,5 мм (см. Места, на которых допускается удалять металл, при подгонке массы верхней и нижней головок шатуна). Места, на которых допускается удалять металл, при подгонке массы верхней и нижней головок шатуна.

Классы шатунов по массе верхней и нижней головок

Масса головок шатуна, г.КлассЦвет маркировки
ВерхнейНижней
186+2519+3Абелый
525+3Вголубой
531+3Скрасный
190+2519+3Dчерный
525+3Eфиолетовый
531+3Fзеленый
194+2519+3Gжелтый
525+3Нкоричневый
531+3Iоранжевый

Подбор поршня к цилиндру

Расчетный минимальный зазор между поршнем и цилиндром (для новых деталей) равен 0,025–0,045 мм. Он определяется как разность минимального размера цилиндра и максимального размера поршня и обеспечивается установкой поршней того же класса, что и цилиндры. Максимально допустимый зазор (при износе деталей) – 0,15 мм. Если у двигателя, бывшего в эксплуатации, зазор превышает 0,15 мм, то необходимо заново подобрать поршни к цилиндрам, чтобы зазор был возможно ближе к расчетному. В запасные части поставляются поршни классов А, С, Е. Этих классов достаточно для подбора поршня к любому цилиндру при ремонте двигателя, так как поршни и цилиндры разбиты на классы с небольшим перекрытием размеров. Например, к цилиндрам классов В и D может подойти поршень класса С.

Устройство шатуна [ | ]

Материал [ | ]

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

Читать еще:  Что такое раскаксовка двигателя

Механическая и термическая обработка [ | ]

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

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

Подшипники шатуна [ | ]

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

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

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

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

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

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

Балансировка по весу [ | ]

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector