Шатуны в двигателе что это

Шатун — Connecting rod

А шатун, также называемый шатун, является частью поршневой двигатель который соединяет поршень к коленчатый вал. Вместе с заводить, шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение коленчатого вала. Шатун необходим для передачи сжимающих и растягивающих усилий от поршня и вращается с обоих концов.

Предшественником шатуна является механическая связь, используемая водяными мельницами для преобразования вращательного движения водяного колеса в возвратно-поступательное движение. [1]

Существует три вида систем, каждая из которых имеет свои преимущества, начиная от цены, заканчивая надежностью или простотой в обслуживании.

Односоставная система шатунов для велосипеда. Этот тип представляет собой единую деталь, сочетающую и вал каретки, и оба шатуна. Несмотря на то, что конструкция считается устаревшей, она до сих пор применяется на бюджетных велосипедах, а также вариантах для детей.

Из минусов стоит отметить только относительное увеличение веса, но при этом односоставная система не требовательна в обслуживании, надежна, прочна и имеет довольно приличную жесткость. Но и на этом плюсы не окончены, так как конструкция полностью литая, то и специнструменты для разборки не требуются.

Двухсоставная система. Этот вид появился несколько десятков лет назад и даже относился к забытым и устаревшим, но в наше время все больше велосипедов оснащаются именно двухсоставной системой.

Этот тип представляет собой систему когда правый шатун «впрессован» во втулку со звездочкой и, по сути, является единой деталью, а левый крепится при помощи стягивающих болтов.

Трехсоставная система. Здесь все просто. Есть вал каретки, есть два шатуна, которые крепятся между собой при помощи системы болтов. Другими словами, все составляющие можно разобрать, перебрать и вновь установить.

Как выбрать размер

При выборе длины шатунов следует принимать во внимание следующие факторы:

Основные методы расчёта

По длине ног с помощью формулы

Наиболее популярный способ расчёта. В соответствии с ним нужно определить расстояние от паха до нижней точки стопы в миллиметрах. Измерение осуществляется босиком и в вертикальном положении. Затем полученную величину умножают на 0,216. Итоговая цифра составит необходимую длину шатуна.

Есть ещё одна формула, по которой длина указанной детали должна составлять 18,5% от расстояния между вершиной берцовой кости (коленным суставом) и землёй.

По длине ног с помощью таблицы

Зарубежные специалисты разработали таблицу, где в правой колонке указан диапазон длины ног, а в левой – требуемый размер шатуна.

По размеру рамы

В основном этот метод подходит для классических шоссейных байков. Руководствуясь данным способом, необходимо измерить длину верхней трубы рамы и соотнести её с длиной шатуна, которая указана в правом столбце соответствующей таблицы.

На что стоит обратить внимание

Каденс

Каденс, или каденция – единица измерения, характеризующая количество оборотов педалей, которые спортсмен совершает за одну минуту (об/мин).

Каденс напрямую зависит от длины шатуна. Используя короткий рычаг, проще поддерживать высокую скорость. В этой связи каденс увеличивается пропорционально уменьшению длины рычага: при использовании коротких шатунов показатель возрастает, длинных – уменьшается. Таким образом, чем большую скорость нужно развить, тем меньший размер детали необходимо использовать.

От каденса, помимо скорости движения, зависят также нагрузка на мышцы и сердечно-сосудистую систему, а также здоровье коленных суставов. Поэтому необходимо правильно подобрать длину шатуна, чтобы каденс был для вас оптимальным.

Тип велосипеда и стиль езды

Основное правило таково: длинные шатуны используются при езде на горном велосипеде, более короткие – на шоссейном. Объясняется это следующими причинами.

При езде по шоссе основное значение приобретает частота вращения педалей (уже упомянутый каденс). Увеличение частоты педалирования повышает крутящий момент и помогает не допускать образования «мёртвых точек» при обороте педали. Поэтому короткие рычаги предпочитают спортсмены, которые занимаются трековыми гонками. Кроме того, такие шатуны меньше «цепляют» грунт на виражах, что также способствует увеличению скоростных параметров байка.

В горном велоспорте необходим иной – «силовой» стиль катания. Большого количества оборотов здесь не требуется; на первый план выходит усилие, которое необходимо приложить в процессе езды (например, чтобы подняться в гору). Как следствие, в этой разновидности велоспорта применяются длинные шатуны: чем большую длину имеет рычаг, тем меньше усилий требуется, чтобы провернуть педали. Поэтому для BMX-велосипедов (т. е. используемых в мотокроссе), а также кросс-кантри и прочих горных велосипедов размер этой детали должен быть больше, чем для шоссейных.

В то же время в DH (скоростном спуске) предпочтительнее шатуны меньшего размера, которые не будут задевать за неровности рельефа.

При езде по городу чересчур длинные шатуны могут быть неудобны, так как с высокой долей вероятности будут цепляться за малейшие препятствия. Это вызовет серьёзное неудобство при преодолении, например, рельсов или бордюров.

Q-фактор

Спортсменам стоит уделить внимание выбору Q-фактора, т. е. расстояния между плоскостями вращения головок шатунов. Максимальная эффективность езды возможна в том случае, если усилие прилагается перпендикулярно к поверхности. Если Q-фактор подобран верно, педалирование осуществляется строго вертикально, поскольку нога спортсмена находится в плоскости, параллельной плоскости шатуна. Профессионалы подбирают этот параметр исходя из индивидуальных анатомических особенностей и типа велосипеда. Как правило, увеличенный Q-фактор предусмотрен в конструкции горных байков.

Важно! Неверно подобранный Q-фактор не только уменьшает КПД при езде, но и причиняет вред коленным суставам велосипедиста.

Таким образом, каждый велосипедист должен самостоятельно определять подходящую ему длину шатунов, учитывая свои анатомические особенности, стиль катания и другие параметры. Обычно для моделей, используемых велосипедистами-любителями для езды по городу и шоссе, подходят детали того размера, который изготовитель предусмотрел в заводской комплектации байка.

Системы крепления к каретке

Существует множество вариантов крепления кривошипов к оси каретки:

• клиновидным штифтом – способ, который подразумевает соединение всех деталей в единый узел при помощи крепежного клина. Активно использовался в прошлом веке. В настоящее время данная конструкция используется исключительно в детских стальных конях;
• квадратным торцом вала – предусматривает крепление обоих рычагов на квадратном профиле вала при помощи гайки или винта. Шатуны обладают посадочным отверстием квадратной формы, вал расширяется в направлении рамы и имеет пирамидальную форму. Кареточный узел оснащается пластиковым пыльником, защищают места соединения деталей от загрязнений. Этот тип крепления также считается устаревшим и устанавливается обычно на бюджетные модели;
• шестигранным торцом – правый и левый кривошипы крепятся на вал и фиксируются на нем под небольшим углом. В конструкциях, разработанных Shimano, болты затягиваются ключом под шестигранник на 8;
• шлицевое соединение – предусматривает наличие сквозного отверстия на вале увеличенного диаметра. Валовые торцы обладают округлой формой. На велосипед шатуны крепятся большим полым болтом, чаще всего под шестигранник на 10. Наружное соединение прикрывается пластиковым пыльником;
• крепление на велосипед с интегрированной осью – заключается в соединении оси каретки и одного из шатунов в единую деталь. Другой может крепиться любым из приведенных выше способов. Большинство производителей шоссейных велобайков, а также моделей для экстремальной езды останавливают свой выбор именно на этой системе крепежа.