Шатун автомобиля.
�� Шатун автомобиля.
+ сохрани пост к себе на стену.
• Шатун образует важное звено между поршнем и коленчатым валом, преобразуя поступательное движение первого во вращательное движение последнего.
• В двигателе шатун подвергается воздействию значительных переменных нагрузок, изменяющихся от растяжения к сжатию. Поэтому он должен быть прочным, жестким и легким. Шатуны изготавливаются из стали литьем или горячей штамповкой. На спортивных автомобилях могут устанавливаться шатуны из титанового сплава.
• Конструкция шатуна различается в зависимости от типа двигателя и его компоновочной схемы. Длина шатуна во многом определяет высоту двигателя. Шатун условно разделяется на три части: стержень, поршневую и кривошипную головки.
• Стержень шатуна имеет, как правило, двутавровое сечение. Встречаются шатуны с круглым, прямоугольным, крестообразным, Н-образным сечением стержня. Для подачи масла к подшипнику поршневой головки в стержне шатуна выполнен канал.
• Поршневая головка представляет собой цельную проушину, в которую с натягом установлена втулка – подшипник скольжения для вращения поршневого пальца. Втулка изготавливается бронзовой или биметаллической (сталь со свинцом, оловом). vk.com/autoclub_in Устройство поршневой головки определяется размером поршневого пальца и способом его крепления. Для снижения массы шатуна и уменьшения нагрузки на поршневой палец на некоторых двигателях используются шатуны с трапециевидной формой поршневой головки.
• Кривошипная головка обеспечивает соединение шатуна с коленчатым валом. На большинстве двигателей кривошипная головка выполняется разъемной, что обусловлено технологией сборки ДВС. Нижняя часть головки (крышка) соединяется с шатуном с помощью болтов. Реже используется штифтовое или бандажное соединение частей кривошипной головки. Разъем может быть прямым (перпендикулярный оси стержня) или косым (под углом к оси стержня). Косой разъем применяется, в основном, на V-образных двигателях и позволяет сделать блок двигателя более компактным.
• Для противодействия поперечным силам стыковые поверхности кривошипной головки выполняются профилированными. Различают зубчатое, замковое (прямоугольные выступы) соединение. Самым популярным в настоящее время является соединение частей головки, полученное способом контролированного раскалывания, т.н. сплит-разъем. Разлом обеспечивает высокую точность стыковки частей.
• Толщина кривошипной головки определяет длину блока цилиндров. Особенно это актуально для V- и W-образных двигателей. К примеру, толщина нижней головки шатуна двигателя W12 от Audi составляет всего 13 мм.
• В кривошипной головке размещается шатунный подшипник, состоящий из двух вкладышей. Вкладыши изготавливаются многослойными – двух-, трех-, четырех- и даже пятислойными. Самые ходовые двух- и трехслойные вкладыши. Двухслойный вкладыш представляет собой стальную основу, на которую нанесено антифрикционное покрытие. В трехслойном вкладыше стальную основу и антифрикционный слой разделяет изоляционная прокладка.
Шатун и все,что нужно о нем знать.
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.
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.
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.
Строение шатуна
Шатун имеет простое устройство, которое состоит из следующих элементов:
- стержня;
- поршневой головки;
- кривошипной головки.
Стержень представляет собой составной элемент шатуна, имеющий преимущественно двутавровое сечение. Некоторые модели имеют круглое, крестообразное, Н-образное или прямоугольное сечение шатунного стержня. В стержне присутствует канал, предназначенный для транспортировки масла к подшипнику головки поршня.
поршневая головка — это проушина с цельной структурой, внутри которой расположена втулка. Втулка представляет собой скользящий подшипник, предназначенный для вращения пальца поршня. Материал изготовления втулки: бронза или сталь с оловом или свинцом. Структура поршневой головки зависит от размера поршневого пальца, а также от метода его крепления. Для того, чтобы уменьшить вес шатуна и, как следствие, нагрузку на поршневой палец, на некоторых автомобильных двигателях устанавливают шатуны с поршневой головкой в виде трапеции.
Кривошипная головка — механизм, предназначенный для соединения шатуна и коленчатого вала друг с другом. Большая часть шатунов оснащена разъемной кривошипной головкой, это объясняется способом сборки двигателя внутреннего сгорания. Крышка головки, расположенная в нижней части, прикрепляется болтами к шатуну. Иногда применяют бандажное или штифтовое крепление составных элементов головки. Разъем кривошипной головки бывает двух видов: прямой (расположен под углом 90 градусов относительно оси стержня), косой (под определенным углом к оси). Косой разъем используется для уменьшения размеров двигателя V-образной формы.
Профилированные стыковые поверхности головки обеспечивают препятствие при воздействии поперечных сил. При этом соединение может быть замковым или зубчатым. Самым современным и популярным является соединение, изготовленное методом раскалывания. Оно называется сплит-разъемом.
Внутри кривошипной головки шатуна расположен подшипник, который состоит из двух многослойных вкладышей. Количество слоев может варьироваться от двух до пяти в каждом. Наиболее широко используются вкладыши из двух и трех слоев. Двухслойный вкладыш изготовлен из стали с антифрикционной поверхностью. Трехслойный также состоит из стали, а антифрикционное покрытие разделяется специальной прокладкой. 
Снятие и установка шатунно-поршневой группы
Снятие
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 ¼ 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.
Установка
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.
2.4.3Шатуны
Общее устройство и материал шатунов. Основными элементами шатуна являются верхняя (поршневая) головка 5 (рис. 42, а), стержень 3 и нижняя (кривошипная) головка 2. Верхнюю головку шатунов дизелей речного флота всегда выполняют заодно со стержнем и неразъемной. Кривошипную головку делают разъемной, а иногда и отъемной (рис 42, б). Она состоит из верхней 8 и нижней 9 половин. Кривошипная головка крепится шатунными болтами 1.
Шатуны изготовляют из углеродистых сталей марок 35, 40, 45, из легированных сталей марок 40ХН, 18Х2Н4ВА и других свободной ковкой или штамповкой. При свободной ковке поперечное сечение стержня шатуна обычно бывает круглым (рис. 42, б и г) и стержень обрабатывают снаружи. Штампованные шатуны делают двутавровой формы (рис 42, д и е), и их стержни зачастую снаружи не обрабатывают. Двутавровые шатуны при той же прочности легче, чем круглые, этим объясняется их применение в быстроходных дизелях. При большом объеме производства, окупающем затраты на штампы, шатуны изготовляют двутавровыми и для тихоходных двигателей.
Площадь сечения стержня шатуна вверху обычно меньше, чем внизу. Внутри стержня сверлится канал 4 (см. рис. 42, а), по которому масло поступает из кривошипной головки в поршневую. В двутавровых шатунах для этой цели используется трубка 6 (см. рис. 42, б), прикрепляемая к стержню скобками 7, или же, как и в круглых, сверлится осевой канал (см. рис. 42, е).
Верхняя головка. Сечение стенки верхней головки шатуна в вертикальной плоскости делают немного больше, чем в горизонтальной (рис. 43, а), но иногда они одинаковы (рис. 43, в). Переход от головки к стержню должен быть плавным, без подрезов, чтобы не вызывать концентрации напряжений.
Внутрь поршневой головки запрессовывается втулка 4, образующая поршневой или головной подшипник шатуна. Втулки изготовляют из оловянисто-фосфористой бронзы Бр.ОФб,5-015 и Бр.ОФЮ-1 или из стали с заплавкой изнутри свинцовистой бронзой. Во многих двигателях втулки стопорятся винтами 6. Как уже было сказано, головной подшипник у большинства двигателей смазывается маслом, подводимым через осевой канал 1 шатуна или по трубке 7, прикрепленной к стержню. Для подвода масла к рабочей поверхности втулки обычно протачивается внешняя кольцевая или полукольцевая канавка 2, из которой по боковым радиальным отверстиям 3 масло проходит в холодильник 5. В некоторых двигателях полукольцевая канавка прорезается изнутри втулки в верхней ее части.
У небольших быстроходных двигателей головной подшипник смазывается маслом, оседающим из масляного тумана картерного пространства. В этом случае (см. рис. 43, в) головка и втулка имеют ряд сверлений 8, направленных вверх, через которые оседают на палец капельки масла. В одно из сверлений вставлена латунная трубка 9, стопорящая втулку 4.
Нижняя головка. Она несет в себе кривошипный подшипник шатуна. В случае, если головка выполнена отъемной (рис. 44, а), кривошипный подшипник образуется непосредственной заплавкой антифрикционным сплавом ее верхней 6 и нижней 2 половинок. При отъемной головке имеется возможность регулировать степень сжатия в цилиндре изменением толщины прокладки 7 под пяткой 8 шатуна: увеличение толщины прокладки уменьшает объем пространства сжатия, т. е. увеличивает степень сжатия. Однако иногда эту прокладку не ставят, так как она уменьшает жесткость соединения головки с шатуном. Отъемные головки встречаются лишь в тихоходных двигателях: шатун в данном случае имеет увеличенный вес. В быстроходных и небольших двигателях применяют шатуны с неотъемной кривошипной головкой. При этом появляется технологическая необходимость во вкладышах 3 и 5 (рис. 44, б), заставляемых антифрикционным сплавом. Один из вкладышей может быть застопорен штифтом 1 от проворачивания, но этого часто не делают: с целью уменьшения габаритов головки шатунные болты располагаются так близко к шейке, что во вкладышах вырезают для них карманы, и шатунные болты становятся фиксаторами вкладышей. От стопорения вкладышей штифтами отказываются еще и потому, что отверстия для штифтов вызывают концентрацию напряжений в шатуне или в крышке кривошипного подшипника.
Встречаются шатуны (см. рис. 42, а), в кривошипной головке которых имеется лишь один—верхний—вкладыш. Нижняя половинка заплавляется антифрикционным сплавом без вкладыша. Верхняя половинка 6 кривошипной головки центрируется с пяткой 8 шатуна с помощью выступа 11 и шатунных болтов 4. Нижняя половинка (крышка кривошипного подшипника) 2 направляется или шатунными болтами или выступами 4 (см. рис. 44, б) на краях крышки, а иногда и тем и другим. Между половинками предусматриваются наборы прокладок 3 (см. рис. 44, а) для регулирования масляного зазора. Однако с целью обеспечения большей жесткости подшипника от них часто отказываются даже в тихоходных дизелях (см. рис. 44, б). Кривошипный подшипник смазывается маслом, поступающим под давлением из рамового подшипника по каналам коленчатого вала.
Организация смазки кривошипного подшипника усложняется тем, что масло из него должно проходить постоянным потоком в трубку 12 (см. рис. 44, а) или в осевой канал 7 (см. рис. 44, б) для смазки головного подшипника. Постоянства потока можно достичь устройством кольцевой канавки 14 с выходом масла к трубке 12 (см. рис. 44, а) через канал 13. Однако такая канавка, как известно, снижает несущую способность кривошипного подшипника. Чтобы не нарушать целостности масляного клина в наиболее нагруженной верхней части подшипника, часто ограничиваются одной или двумя канавками 9 (см. рис. 44, б), прорезанными на протяжении примерно двух третей окружности в нижней части подшипника, и отводят масло в осевой канал 7 по наклонным 6 и 8 каналам. В этом случае шейка коленчатого вала должна иметь выход масла в двух точках. В небольших двигателях кривошипная головка часто выполняется с косым разъемом (см. рис. 44, в), крышка 5 крепится шпильками 1, а направляется выступами шатуна 2 и штифтами. Косой разъем делается для удобства обслуживания, а иногда – в технологических целях при унификации шатунов V-образных и однорядных двигателей.
В шатуне, показанном на рис. 44, в, применены тонкостенные вкладыши без регулировочных прокладок. Отказ от прокладок объясняется не только стремлением увеличить жесткость головки, но и тем, что при изменении толщины набора прокладок нарушается круглая форма сечения подшипника. При износе тонкостенный вкладыш заменяют новым.
Шатуны V-образных двигателей речного флота (рис. 44, г) имеют общую для двух цилиндров кривошипную головку. Шатун 1 одного из цилиндров является главным. В ушки его кривошипной головки вставляется палец 2 прицепного шатуна 3 соответствующего цилиндра второго ряда. Нижняя головка прицепного шатуна 3 имеет бронзовую втулку 4 и смазывается маслом, поступающим по каналам 6 и 5. Крышка 8 кривошипного подшипника может крепиться не болтами, а двумя коническими штифтами 7, вставляемыми в соответствующие ушки.
Кривошипные подшипники заплавляются теми же антифрикционными сплавами, что и рамовые. Иногда верхняя половинка заплавляется более качественным материалом, чем нижняя.
Шатунные болты. Кривошипные головки большинства двигателей имеют по два шатунных болта: по одному с каждой стороны. В шатунах с косым разъемом головки (см. рис. 44, в) встречается по три шпильки с каждой стороны. Шатунные болты имеют пояски (см. рис. 44, а), которыми они плотно входят в расточенные отверстия головки. Пояски делают, как правило, в плоскостях стыкования деталей: половинок 2 и 6 головки и верхней половинки с пяткою К шатуна. Бывает и иное расположение поясков (см. рис. 44, б). Оба болта делают одинаковыми. Исключение составляет двигатель НФД48, имеющий разные болты: у одного направляющий поясок есть только в плоскости стыкования головки с пяткой шатуна, \ другого — только в плоскости стыкования половинок.
Шатунные болты крепят корончатыми гайками 9 (см. рис. 44, а), стопорящимися шплинтами 10. Чтобы болт не проворачивался, его головка фиксируется штифтом 1. Кроме того, часто предусматривают отверстия для монтажных болтов 5, удерживающих шатунные болты при сборке и разборке головки.
У небольших двигателей часто оказывается более удобным располагать гайку болта снизу и стопорить его от проворачивания срезом головки. У двигателей с косым разъемом головки приходится применять шпильки 1 (см. рис. 44, в), ввертываемые в шатун 4 и застопоренные штифтами 3.
Шатунные болты — весьма ответственная деталь. Обрыв их ведет, как правило, к крупной аварии: шатун, отделившись от вала, падает вместе с поршнем вниз, пробивая стенки картера, рамы. Заклинив вал, шатун может вывести его из строя.
Во время работы дизеля шатунные болты испытывают растяжение от силы инерции поршня и стержня шатуна, действующей в конце такта выпуска и в начале такта впуска. Эта сила — переменная, близкая к ударной. Болты могут испытывать ударные нагрузки и при заедании поршня. Поэтому шатунные болты четырехтактных двигателей изготовляют из вязкой легированной стали 40ХН, 40ХНМА. В двухтактных двигателях силе инерции всегда противодействует давление газов на поршень, вследствие чего их шатунные болты могут быть изготовлены из менее качественной стали, например марки 35.
Чтобы избежать концентрации напряжений, шатунные болты должны быть чисто обработаны, не иметь резких переходов от одного сечения к другому, рисок, царапин, забоев. Резьба делается мелкой и чистой, без заусенцев и задиров.
Никаких дополнительных напряжений среза, изгиба шатунные болты не должны испытывать. Поэтому равномерность прилегания головки и гаек проверяют по краске. Затяжка болтов должна быть достаточной для обеспечения жесткости соединения, но не чрезмерной: при перетяжке может быть превышен предел текучести материала и болт при работе двигателя порвется. Ш а т у н н ы е б о л т ы з а т я г и в а ю т с я с о п р е д е л е н н о й с и л о й , указываемой в инструкции. Если имеется динамометрический ключ, допускающий затяжку гаек лишь моментом определенной величины, то следует пользоваться только им. Длина болта контролируется микрометрической скобой: появление остаточного удлинения является браковочным признаком болта. Гайки болтов должны надежно шплинтоваться, причем применение шплинта несоответствующего размера не допускается. Поскольку болт испытывает переменные напряжения, он может порваться вследствие усталости металла. Поэтому в срок, указанный в инструкции по эксплуатации двигателя, шатунные болты необходимо заменять н е з а в и с и м о о т в н е ш н е г о с о с т о я н и я .
Пренебрежение сроками смены шатунных болтов весьма опасно, и на флоте, к сожалению, еще происходят аварии по этой причине.
Шатун: назначение, устройство, материалы
Шатуном называют деталь двигателя автомобиля, соединяющую коленвал и поршень. Его назначение состоит в преобразовании поступательных движений поршня непосредственно в цилиндре ДВС во вращательные движения коленчатого вала, а дальше через трансмиссию это вращение передается на колеса транспортного средства.
Особенности конструкции
Производители выбирают конструкцию шатуна в зависимости от типа и схемы компоновки двигателя. Обычно в дизельных моторах применяются тяжелые шатуны, в бензиновых – легкие. Основными элементами детали являются:
- стержень;
- верхняя поршневая головка;
- нижняя кривошипная головка.
Для соединения со стержнем поршневой головки используется поршневой палец, кривошипная головка соединена с шейкой коленвала.
Стержень
Стержень шатуна может иметь разные типы сечения: в виде креста, круга, прямоугольника, Н-образные. Для оснащения некоторых типов двигателей используют шатуны со стержнем, в котором предусмотрена небольшая канавка, по которой масло поступает в поршневую головку.
Наиболее популярна конструкция, в которой в верхнем отделе кривошипной головки есть небольшие по размеру отверстия для разбрызгивания масла внутри поршня и цилиндра.
Верхняя поршневая головка
Верхняя поршневая головка является неразъемным элементом шатуна, ее конструкция определяется методом установки поршневого кольца. Если в моторе используется палец фиксированного типа, в поршневой головке предусматривается специальное отверстие цилиндрической формы для соединения деталей. Если выбран палец плавающего типа, в головке предусматривают втулку из бронзы или биметаллическую. Существуют конструкции поршневых головок без втулки, при этом в двигателе используется плавающий палец. В таких случаях вращательные движения пальца выполняются в специальном отверстии поршневой головки.
Использование головок в форме трапеции в некоторых моделях двигателей позволяет значительно снизить нагрузки на поршневой палец.
Нижняя кривошипная головка
Нижняя кривошипная головка имеет разборную конструкцию и предназначена для соединения коленчатого вала и шатуна. В состав кривошипной головки входят верхняя часть и крышка, фиксируемая к шатуну с помощью крепежных болтов. Различают кривошипные головки по типу разъемов по отношению к стержневой оси: выполненный под углом называют косым, перпендикулярно – прямым.
В конструкции головки предусмотрены тонкие вкладыши подшипника скольжения. Обычно такие вкладыши состоят из 2-5 слоев. Для изготовления используют стальные полосы. Внутри предусмотрена защита антифрикционным составом, который выбирается в соответствии с типом двигателя.
В современных моделях моторов используют вкладыши из 2-3 слоев. В первом случае антифрикционный состав слоем наносится на металлическую основу, во втором дополнительно используется изоляционный слой.
Для снижения шумов и вибрации от работающего двигателя шатуны и их элементы должны иметь равную массу. Это означает, что масса какой-то детали одного шатуна должна быть равна массе аналогичной детали остальных шатунов. Например, стержень массой 50 г в одном из шатунов должен по этому параметру соответствовать стержням остальных шатунов.
Массы шатунов подгоняют, снимая тонкий металлический слой с бобышек (бобышки расположены в верхних шатунных головках). Есть конструкции с бобышками на шатунном стержне или нижней части поршневой головки.
Материалы для изготовления шатуна
Существует два способа производства шатунов: методом штамповки из высокопрочной стали или литьем из чугуна. Для дизельных двигателей выбирают шатуны, изготовленные из легированной стали методом ковки или горячей штамповки. Для ряда моделей бензиновых моторов выбирают шатуны, изготовленные из металла в порошкообразном виде путем спекания материала.
Требования к шатуну, как элементу кривошипно-шатунного механизма двигателя, определяются напряженными условиями работы. Необходима износостойкость, долговечность и надежность детали.
Важно! Повышенные требования предъявляются не только к шатунам, но и к крепежным болтам. Такие болты изготавливают из легированной стали с высоким коэффициентом текучести (значительно выше, чем у высокоуглеродистой стали).