Шатун из чего состоит: Конструкция шатуна — RacePortal.ru

Конструкция шатуна — RacePortal.ru

 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, 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.

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

Шатуны

Шатуны передают усилия, действующие на поршни, шатунным шейкам коленчатого вала дизеля. Они испытывают большие динамические нагрузки. Изготовлены шатуны из высококачественной легированной стали штамповкой. Если шатунная шейка коленчатого вала связана с одним поршнем (дизели Д100 и ПД1М), то шатун представляет собой фасонный стержень двутаврового сечения с верхней и нижней головками (рис. 73, а, б). Нижняя головка разъемная. Крышка шатуна 5 крепится к стержню шатунными болтами 7 из хромони-келевой стали. В средней части болты имеют пояски для центровки шатуна и крышки. Поверхность болтов должна быть полированной без каких-либо концентраторов напряжений. Головки болтов круглые с лысками для удержания от проворачивания при затяжке.

В верхнюю головку шатуна запрессована втулка 2, служащая подшипником для поршневого пальца. У дизеля ПД1М втулка 2 целиком бронзовая, а у дизелей типа Д100 она состоит из двух неразъемных втулок — наружной стальной и внутренней бронзовой. У внутренней втулки по всей поверхности прорезаны наклонные канавки, служащие для равномерного распределения масла по поверхности пальца. Втулки головок в средней части имеют кольцевую канавку и отверстия для подвода масла.

Шатунный подшипник нижней головки шатуна состоит из двух бронзовых вкладышей, залитых слоем баббита толщиной 0,5-0,7 мм. Около стыков вкладышей с одной и другой стороны выфрезерованы холодильники для создания масляного клина. Вкладыши шатунных подшипников дизелей типа Д100 невзаимозаменяемы. Вкладыш, устанавливаемый в расточку корпуса шатуна, является наиболее нагруженным и называется рабочим бесканавочным вкладышем. Его внутренняя поверхность не имеет канавки (см. рис. 73, а, вид А). По среднему сечению вкладыша с обоих концов выфрезерованы карманы, в которых просверлены отверстия, соединяющиеся с косыми каналами маслопровода шатуна. Косые каналы а соединяются с центральным каналом б в стержне шатуна.

Вкладыш, располагающийся в крышке шатуна (см. рис. 73, а, вид Б) имеет кольцевую канавку и называется нерабочим канавочным вкладышем. В центре канавки просверлено отверстие. У вкладышей дизеля 2Д100 оно служит для подачи масла к продольному каналу в шатуне и далее на смазывание втулки пальца шатуна. У этого дизеля оба вкладыша кана-вочные и они взаимозаменяемые. Опыт эксплуатации показал, что у таких вкладышей возможно возникновение полусухого трения в шатунном подшипнике, вызывающего повреждение вкладышей и задиры шеек осей. Поэтому на дизелях 1 ОД 100 менеенагруженный (нерабочий) вкладыш сделан взаимозаменяемым с вкладышами дизеля 2Д100, а рабочий выполнен бесканавочным, обладающим большей несущей способностью.

Верхняя головка шатунов дизеля типа Д100 имеет шаровую поверхность, к которой притерта ползушка, служащая для приема масла в охлаждающую полость поршня и уплотнения от утечек масла по поверхности между нею, головкой шатуна и вставкой. Шатуны нижнего и верхнего поршней дизелей Д100 невзаимозаменяемы. Нижний длиннее верхнего на 102,2 мм.

Шатунные подшипники дизеля ПД1М состоят из двух взаимозаменяемых бронзовых вкладышей, удерживаемых от осевого смещения буртами. От проворачивания вкладыши фиксируются штифтом 8, устанавливаемым в отверстие нижней половинки подшипника. Отверстие в верхнем вкладыше служит для соединения с маслопроводом стержня шатуна.

У всех дизелей шатунные вкладыши устанавливаются в постели подшипников с натягом, который должен обеспечить непроворачиваемость вкла дышей в процессе работы дизеля. Возвышение одного конца каждого вкладыша над плоскостью разъема для создания нормального натяга должно составлять 0,11-0,13 мм.

У дизелей с У-образным расположением цилиндров каждая шатунная шейка коленчатого вала воспринимает усилие сразу от двух шатунно-поршневых групп. В этом случае шатун одной шатунно-поршневой группы присоединяется непосредственно к шейке коленчатого вала и называется головным, а второй шатун шатунно-поршневой группы присоединяется к развитой головке главного шатуна и называется прицепным. Есть конструкции, когда оба шатуна присоединяются непосредственно к шейке коленчатого вала.

Соединение двух шатунов называют шатунным устройством. У дизелей типа 5Д49 оно состоит из главного 1 (см. рис. 70) и прицепного 11 шатунов. Прицепной шатун своей расточкой в нижней части опирается на палец 12 и крепится к нему двумя болтами 10, составляя единое целое. Палец 12 вставлен в проушины развитой нижней головки главного шатуна. Втулка 13, запрессованная в проушины, служит подшипником для пальца.

В верхние головки шатунов запрессованы стальные втулки 7, внутренняя поверхность которых покрыта свинцовистой бронзой. Кольцевая проточка в средней части втулок сообщается двумя отверстиями с каналами маслопровода от шейки коленчатого вала к поршню. Нижняя головка главного шатуна имеет зубчатый стык з с крышкой 15 шатуна, препятствующий поперечному смещению крышки. Крышки притянуты к головке четырьмя болтами 14, резьба которых для повышения усталостной прочности обкатана. С этой же целью внутренние поверхности головки шатуна под вкладышем упрочнены накаткой. Вкладыши 16 шатунных подшипников стальные тонкостенные, залитые свинцовистой бронзой. Наружные поверхности вкладышей покрыты тонким слоем меди для устранения фреттинг-коррозии, возникающей при взаимных микропе ремещениях соприкасающихся тел. Внутренняя поверхность вкладышей для улучшения прирабатываемости покрыта тонким слоем свинцовистого сплава. Расточка вкладышей подшипника выполнена с некоторым увеличением диаметра от середины к краям (гиперболической). Такая форма расточки создает лучшие условия для гидродинамического режима смазывания подшипника с учетом упругих деформаций шеек коленчатого вала.

Шатунные вкладыши устанавливают с натягом и их положение фиксируется штифтами, запрессованными в стержень и крышку шатуна. Для перетока масла в нижнем вкладыше имеется проточка с отверстиями, по которым масло с шатунной шейки поступает в канал д нижней крышки и перетекает к каналам стержней шатунов. Часть масла направляется по продольному каналу главного шатуна для смазывания верхней головки и охлаждения поршня, а часть масла поступает через канал е в пальце 12 прицепного шатуна к каналу г шатуна и далее на смазывание головки шатуна и охлаждение поршня шатунно-поршневой группы с прицепным шатуном.

Шатуны — ответственные и тяже-лонагруженные детали. Поэтому их поверхности упрочняют дополнительно наклепом дробью. Для обеспечения условий уравновешивания шатунно-поршневых групп детали их собираются комплектно. При переработке все детали комплекта (шатун с крышкой, болты, гайки) должны быть поставлены на свои места по меткам, иметь определенные массу и размеры. Каждый комплект должен быть промаркирован.

⇐ | Поршневые кольца | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Силы, действующие в шатунно-кривошипном механизме дизеля | ⇒

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:

Конструкция основных элементов авиационного поршневого ДВС » Привет Студент!

Конструкция основных элементов двигателя

К основным элементам конструкции авиационного поршневого Двигателя относятся: цилиндры, поршни, шатуны, коленчатый вал, редуктор, механизм газораспределения, нагнетатель и картер.

 

Цилиндр двигателя, представляющий собой рабочую камеру, состоит из головки и гильзы (рис. 92), соединенных с помощью резьбы. Для лучшего oxлаждения цилиндра на головке и гильзе выполняется оребрение, что значительно увеличивает площадь поверхности отвода тепла.

В головке цилиндра имеются отверстия под впускной и выпускной клапаны.

Внутренняя поверхность гильзы цилиндра, называемая зеркалом цилиндра, тщательно обработана и отполирована. Крепление цилиндра к картеру осуществляется с помощью фланца, выполненного в нижней части гильзы.

Восприятие давления газов в цилиндре осуществляется поршнем. Дальнейшая передача сил газа на коленчатый вал происходит через шатун. Поршень (рис. 93) выполняется полым и имеет поперечное отверстие под поршневой палец, с помощью которого поршень соединяется с шатуном. На боковой поверхности поршня проточены четыре канавки в верхней части и одна — в нижней. В трех верхних канавках расположены уплотнительные кольца, герметизирующие внутреннюю полость цилиндра. В четвертой канавке (с отверстиями) устанавливаются два маслоуплотнительных кольца,

 

а в нижней — одно маслоуплотнительное кольцо. Эти кольца предотвращают попадание масла из картера в цилиндр. Образование же масляной пленки благодаря такому расположению маслоуплотнительных колец способствует уменьшению сил трения при возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре.

Связующим звеном между коленчатым валом и поршнем является шатун (рис. 94). Шатун звездообразного двигателя состоит из одного главного и нескольких прицепных шатунов. Прицепные шатуны соединяются с главным шатуном шарнирно на пальцах. Пальцы размещаются в отверстиях двух щек, расположенных на нижней головке главного шатуна, под равными углами. Главный шатун выполняется неразъемным и представляет собой стержень двутаврового сечения, соединяющий верхнюю (поршневую) и нижнюю (кривошипную) головки с отверстиями. В отверстие нижней головки вставляется втулка кривошипа коленчатого вала.

Коленчатый вал двигателя (рис. 95) служит для передачи работы поршня на воздушный винт через редуктор и обеспечивает перемещение поршней во время нерабочих ходов. Кроме того, коленчатый вал приводит в действие агрегаты, обеспечивающие работу двигателя и самолетных систем (гидронасосы, генераторы и др.). Коленчатый вал двигателя с двумя рядами цилиндров состоит из передней, средней и задней частей и имеет два колена. Вал изготовляется полым. Внутренняя полость используется в качестве масломагистрали.

На валу имеются противовесы, предназначенные для уравновешивания сил инерции двигателя. Установка коленчатого вала в картере осуществляется на трех подшипниках.

 

Картер является силовым корпусом двигателя (рис. 96). К нему снаружи крепятся цилиндры и агрегаты, обеспечивающие работу двигателя. Картер состоит из нескольких частей, количество которых зависит от числа рядов цилиндров. Внутри картера устанавливаются подшипники (опоры) коленчатого вала.

На картере имеются кронштейны, с помощью которых двигатель крепится к подмоторной раме на самолете.

Механизм газораспределения предназначен для обеспечения своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в соответствии с определенным порядком работы цилиндров двигателя. Схема механизма газораспределения приведена на рис. 97.

Механизм газораспределения состоит из кулачковой шайбы с опорой, толкателей, перемещающихся в направляющих, тяг, рычагов и клапанов. Кулачковая шайба приводится в движение от коленчатого вала при помощи зубчатой передачи, размещенной на картере. Заданный режим работы клапанов обеспечивается выбором профиля и расположением кулачка на кулачковой шайбе.

 

Для поддержания мощности двигателя на необходимом уровне с подъемом летательного аппарата на высоту на двигателях устанавливаются нагнетатели, позволяющие подавать воздух в цилиндры под давлением выше атмосферного. Нагнетатель состоит из крыльчатки, диффузора и механизма привода (рис. 98). Воздух, поступающий в двигатель, подводится к крыльчатке, которая приводится во вращение коленчатым валом через шестеренчатую передачу. Далее воздух поступает в диффузор, коллектор и в цилиндры.

При вращении крыльчатки под действием центробежных сил скорость и давление воздуха увеличиваются. На выходе из крыльчатки воздух обладает большой кинетической энергией. Для превращения кинетической энергии воздуха в потенциальную энергию давления устанавливается диффузор, где происходит снижение скорости воздуха и, следовательно, увеличение его давления. Окончательное давление наддува устанавливается в коллекторе, где происходит дальнейшее уменьшение скорости воздуха. Для получения большей мощности стремятся увеличить число оборотов коленчатого вала. Если эти обороты передать на воздушный винт, то коэффициент полезного действия (к. п. д.) последнего будет незначительным, так как высокий к. п. д. достигается при скорости концов лопастей, меньшей скорости звука. Для снижения числа оборо-

 

тов воздушного винта по сравнению с числом оборотов коленчатого вала предназначен редуктор. Редуктор состоит из неподвижной шестерни, сателлитов и ведущей шестерни (рис. 99).

При работе двигателя ведущая шестерня поворачивает сателлиты, заставляя их обкатываться вокруг неподвижной шестерни и вести за собой оси и, следовательно, вал воздушного винта. Из-за сложного движения сателлитов, напоминающего движение планет солнечной системы, редуктор такого типа получил название «планетарного». Такие редукторы отличаются компактностью и их габариты хорошо вписываются в размеры носка картера.

 

Используемая литература: «Основы авиации» авторы: Г.А. Никитин, Е.А. Баканов

 

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Подшипники верхние шатунов — Энциклопедия по машиностроению XXL

Для смазки подшипников, имеюш,их колебательное движение, применяются вкладыши с продольными канавками. Примером таких подшипников могут являться подшипники верхней шатунной головки. Продольные канавки выбирают с таким расчетом, чтобы расстояние между двумя смежными канавками не было больше полной амплитуды качаний, измеренной по окружности пальца. Нужно при этом следить, чтобы середина вкладыша не имела продольной канавки, так как при ее наличии создаются неблагоприятные условия для восприятия центральной нагрузки в месте возможного наибольшего давления масляного клина.  [c.30]
Подшипники верхние шатунов 173, 190  [c.381] В конструкции шатунов со смещенной срединной плоскостью кривошипной головки относительно оси стержней эпюра давлений на шейку имеет трапецеидальную форму. Независимо от направления силы по стержню большая интенсивность давления приходится на часть шейки под коротким плечом шатуна. Причиной износа шейки конусной формы является особенность подвода смазочного масла от коренного подшипника к шатунному по наклонному каналу в коленчатом валу (рис. 17.11). Механические частицы, имеющиеся в масле, отбрасываются под действием центробежной силы к верхней образующей канала, в первую очередь — более крупные частицы, так как мел КИМ труднее преодолеть сопротивление вязкости масла. Выйдя из канала, частицы увлекаются потоком масла, причем значительно ббльшая концентрация частиц имеется на стороне, про тивоположной наклону канала. Тем же потоком механические частицы распространяются и по  [c.262]

Износ коренных и шатунных подшипников двигателей, прирабатывавшихся при ступенчатом и бесступенчатом изменении скоростных и нагрузочных режимов, составляет соответственно для коренных 180 и 263 мг, а шатунных — 27 и 38 мг. Износ при бесступенчатом изменении режимов на 42—45% выше, чем при ступенчатом. Износ нижних коренных и верхних шатунных вкладышей в обоих случаях выше, чем верхних коренных и нижних шатунных. Коренные подшипники изнашиваются быстрее, чем шатунные.  [c.176]

Глухой стук, усиливающийся при резком увеличении оборотов коленчатого вала, является признаком износа коренных или шатунных подшипников. Стук шатунных подшипников несколько меньшей силы, чем коренных, и прослушивается через стенку блока цилиндров в зонах, соответствующих верхнему и нижнему положениям кривошипов коленчатого вала.  [c.23]

Шатуны. Верхний (продувочный) и нижний (выхлопной) одинаковы по конструкции и отличаются только длиной стержня шатуна. Стержень шатуна двутаврового сечения отштампован из легированной стали и имеет отверстие для подачи масла к подшипнику верхней головки шатуна и для охлаждения поршня.  [c.140]

Шатун изготовлен из углеродистой стали, стержень шатуна круглого сечения имеет отверстие для подачи масла к подшипнику верхней головки шатуна и для охлаждения поршня. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка. Нижняя головка шатуна отъемная, состоит из двух половин, которые залиты баббитом. Нижняя головка крепится к шатуну двумя болтами.  [c.148]

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном в тронковом кривошипно-шатун-ном механизме. Сечение пальцев может быть сплошным или кольцевой формы с прямыми цилиндрическими или коническими внутренними поверхностями, что приближает продольное сечение пальца к форме бруса равного сопротивления изгибу и уменьшает массу пальца. Концами палец устанавливается в бобышках поршня, среднюю часть его охватывает подшипник верхней головки шатуна.  [c.89]

Верхняя головка шатуна делается обычно неразъемной цилиндрической формы. В нее запрессовывается бронзовая втулка или вставляются стальные вкладыши с тонким слоем антифрикционного сплава, являющиеся подшипником поршневого пальца. Иногда втулку в верхней головке шатуна стопорят болтом, чтобы предотвратить ее проворачивание и перемещение в осевом направлении. Масло для смазки подшипника верхней головки шатуна подводится от шатунной шейки коленчатого вала по каналу в стержне шатуна или забрасывается при  [c.90]

Шатуны двигателя изготовлены из стали, имеют двутавровое сечение с утолщением для масляного канала. По этому каналу масло подводится для охлаждения поршня и смазки подшипника верхней головки шатуна. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка, удерживаемая от проворачивания стопором. Нижняя головка шатуна разъемная крышка крепится к стержню двумя шатунными болтами с корончатыми гайками и шплинтами. Вкладыши нижней головки изготовлены из специального алюминиевого сплава.  [c.273]

В стальном блок-картере сварной конструкции размещаются цилиндры, поршни, кривошипно-шатунный механизм, коленчатый вал и другие части дизеля. Внутренними и наружными перегородками он разделен на отсеки 1—7. К верхней части вертикальных перегородок приварены опоры коренных подшипников верхнего коленчатого вала, а к нижней части прикреплены опоры подшипников нижнего коленчатого вала. Крышки подшипников верхнего коленчатого вала крепят к опорам шпильками, а нижнего коленчатого вала — болтами. Крышки вместе с опорами образуют гнезда для подшипников обоих валов.  [c.33]

Отвернуть гайки первого шатуна, снять крышку подшипника, приподняв шатун, вынуть верхний вкладыш и установить ремонтный вкладыш гак, чтобы его выступ вошел в углубление тела шатуна, после чего смазать поверхность вкладыша и шатун опустить на шейку вала.  [c.293]

Для эффективного осуществления столь важных функций, выполняемых моторным маслом, современные двигатели имеют разветвленную систему циркуляционной смазки трущихся деталей (рис. 1.2). Под давлением масло поступает почти во все подшипники скольжения двигателя. В некоторых двигателях под давлением смазываются направляющие толкателей, поршневые пальцы в подшипнике верхней головки шатуна, подшипники вала привода распределителя зажигания, вала привода водяного насоса и плунжерные пары насоса высокого давления. К остальным трущимся поверхностям (цилиндры, поршни, шестерни распределения и др.) масло поступает разбрызгиванием.  [c.27]

Вкладыши 2 коренных подшипников обычно той же конструкции, что и вкладыши шатунных подшипников. Верхний вкладыш устанавливается в выемку (постель) верхней части картера, нижний — в крышки. 5, 9 к 11 коренных подшипников.  [c.27]

Смазка трущихся частей двигателя производится под давлением 1,8—2,2 ат и разбрызгиванием. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, подшипники верхней головки шатуна, распределительного вала и его шестерни. Разбрызгиванием смазываются часть шестерен, поршни, цилиндры и другие трущиеся детали. Температура масла допускается 60— 70° С, но не выше 85° С.  [c.185]

Шатун круглого сечения, внутри пустотелый. Подшипник верхней головки шатуна выполнен в виде стальной втулки, залитой баббитом.  [c.194]

Смазка коренных подшипников двигателей кольцевая. Смазка подшипника верхней головки шатуна производится маслом, забрасываемым от стенок цилиндра.  [c.198]

По дизелю. Заменить все цилиндровые втулки и поршни, осмотреть, обмерить зазоры и при необходимости произвести частичную замену вкладышей шатунных подшипников. Замерить зазоры, заменить подшипники верхней головки шатуна и шатунные болты.  [c.93]

Проверка зазоров в подшипниках верхней и нижней головок шатуна. 2. Осмотр шатуна (выявление трещин)  [c.8]

Осмотр, обмер и при необходимости частичная замена следующих деталей дизеля цилиндровых втулок, поршней, поршневых пальцев, вкладышей шатунных подшипников, подшипников верхней головки шатуна, подшипников распределительного вала и рокеров, впускных и выпускных клапанов, направляющих втулок клапанов, подшипников, больших и малых коромысел и прочих изнашиваемых деталей привода клапанов газораспределения +  [c.263]

Верхняя головка шатуна делается обычно неразъемной цилиндрической формы. В нее запрессовывается бронзовая втулка или вставляются стальные вкладыши с тонким слоем антифрикционного сплава, являющиеся подшипником поршневого пальца. Иногда втулку в верхней головке шатуна стопорят болтом, чтобы предотвратить ее проворачивание и осевое перемещение. Масло для смазки подшипника верхней головки шатуна подводится от шатунной шейки по каналу в стержне шатуна или забрасывается вращающимся коленом вала. К рабочей поверхности подшипника в верхней головке шатуна масло поступает через специальное отверстие или по канавке. Иногда в верхнюю головку шатуна ставят игольчатый подшипник, однако из-за ударной нагрузки подшипники качения не получили широкого применения.  [c.76]

Подшипник нижней головки прицепного шатуна представляет собой стальную втулку, залитую свинцовистой бронзой. На внутренней поверхности втулки сделаны четыре спиральные смазочные канавки. Нижняя головка шатуна разъемная крышка крепится к стержню четырьмя шатунными болтами. Плоскость разъема нижней головки имеет зубчатую нарезку. Нижний и верхний шатунные вкладыши стальные, залиты свинцовистой бронзой и затем покрыты тонким слоем свинцовистого сплава. Их положение фиксируется замками, входящими в соответствующие углубления в крышке и нижней головке шатуна.  [c.301]

Бесканавочные опорные вкладыши верхнего и нижнего валов (рис. 59) отличаются конструктивно друг от друга. Смазка к подшипнику верхнего вала из магистрали по трубке, через отверстия в крышке поступает в канавку 3, из нее через отверстия 2 в карманы /, из которого подхватывается и ейкой вала и переносится на трущуюся поверхность вкладыша. Ширина и глубина карманов одинаковы с канавкой нерабочего канавочного вкладыша, и они в торцовой части соединены. Поэтому масло из карманов I непрерывно поступает в кольцевую канавку канавочного вкладыша и часть его идет на смазку трущейся поверхности. Смазка к коренному подшипнику нижнего вала подводится из магистрали через трубку, отверстие в опоре нижнего подшипника и через радиальное отверстие в центре канавочного вкладыша поступает в кольцевую канавку вкладыша. Из кольцевой канавки масло направляется в карманы 1 бесканавочного вкладыша, а оттуда на трущуюся поверхность. Подача масла от коренного верхнего и нижнего подшипников на поверхность трения шатунного обеспечивается через два отверстия в шатунной шейке, которые соединены каналами, идущими от смежных коренных шеек вала.  [c.135]

Головки как верхних, так и нижних поршней охлаждаются маслом, которое под давлением поступает из масляного коллектора к коренным подшипникам, как описано выше (см. с. 135). Из коренного подшипника в шатунный масло поступает через просверленные каналы я коренных шейках коленчатого вала. К каждой шатунной шейке подходят два канала от смежных корен-ных шеек. Эти каналы совпадают с карманами 2 в бесканавочном и смазочной канавкой 5 в канавочном 162  [c.162]

Очищенные, осмотренные и проверенные детали собирают в узлы и устанавливают на места. Поршень с шатуном собирают в вертикальном положении. Разборный головной подшипник пред-вар Нтельно устанавливают в верхнюю головку шатуна, проверяют по пальцу, регулируют зазор до нужной величины и закрепляют клином или каким-либо другим крепежным устройством. Если же головной подшипник сделан в виде втулки, то последняя должна быть посажена в рамку, а внутри пришабрена по пальцу. Шатун устанавливают вертикально на пятку и, застропив поршень за рымы с помощью тали, тельфера ли крана опускают его на шатун. Отрегулировав подъем поршня так, чтобы отверстия в бобышках совпадали с отверстием в головном подшипнике и шатун был правильно расположен относительно поршня, заводят и запрессовывают палец. При сборке алюминиевого поршня посадку пальца в поршень рекомендуется производить в поршень, предварительно нагретый в масляной или водяной ванне До температуры 90— 100° С.  [c.377]

ОСТ 7124). Стержень шатуна для уменьшения веса делают трубчатым или двутавровым (фиг. 30). Верхнюю головку изготовляют круглой формы, а вкладыш, залитый баббитом или СВИНЦОВИСТОЙ бронзой, запрессовывается в головку неразрезным. Применяются также бронзовые втулки и игольчатые подшипники. Верхняя половина нижней головки для уменьшения веса отковывается заодно со стержнем и снабжается полувкладышем для заливки. Нижняя половина головки куётся из того же материала, что и стержень. Шатунным болтам должна быть обеспечена необходимая податливость и нормальное значение предварительной затяжки. Резьба, сбег резьбы и галтели болтов должны быть тщательно выполнены во избежание появления местных напряжений.  [c.56]

В некоторых двигателях под давлением смазываются направляющие толкателей (двигатель ЗИЛ-130, дизели Дейтц, Татра и др.), поршневые пальцы в подшипнике верхней головки шатуна (главным образом в двухтактных и четырехтактных дизелях с над-  [c.5]

Подшипник верхней головки — бронзовый. Ннж-ннй подплнишк отъемный от шатуна, стальной, с заливкой баббитом. Па двигателе 6лП1А 19/30-1 нижняя головка шатуна имеет вкладыши из алюминиево-никелевого сплава АН-2,5.  [c.123]

Подшипники верхних головок главных шатунов и обеих головок прицепных шатунов — стальные втулки с заливкой свинцовистой Г понзой.  [c.136]

Отработанное масло из подшипников коромысел и деталей газораспределения стекает в маслосборник через отверстия в головке цилиндров и в блоке. Отработанное масло, выходящее из зазоров подшипников коленчатого и распределительнопо валов, стекает тоже в маслосборник. Масло, выходящее из торцов нижних головок шатунов, разбрызгивается, смазывая стенки гильз цилиндров и подшипники верхних головок шатунов.  [c.66]

Коренные, мотылевые подшипники, подшипники верхней головки шатуна, детали регулятора, подшипники распределительного вала смазываются под давлением. Втулки цилиндров, кулачковые шайбы, ролики толкателей смазываются разбрызгиванием.  [c.29]

Шатуны штампуются из стали. Стержень шатупа имеет двутавровое сечение. Подшипник верхней головки шатуна представляет собо11 втулку, запрессованную в головку шатуна. Для смазки подшипника в головке шатупа просверлены три отверстия, через которые поступает масло, разбрызгиваемое в полости картера. Крышка разъемной кривошипной головки шатуна крепится двумя болтами с корончатыми гайками. Надлежащее положение крышки относительно шатуна обеспечивается поясками на шатунных болтах.  [c.274]

Главный и прицепной шатуны соединены между собой па.ль-цами. Шатуны, изготовленные из высококачественной легированной стали, имеют двутавровое сечение с уто.лщением для масляного канала. По этому каналу масло подводится для охлаждения поршня и смазки подшипника верхней головки шатуна. В верхние головки обоих шатунов запрессованы стальные втулки, залитые свинцовистой бронзой. Втулки на внутренней поверхности имеют двенадцать спиральных канавок, к которым подается масло через сквозные радиальные отверстия.  [c.301]

---

Шатунный механизм тепловоза — Устройство и ремонт дизеля — Справка 2ТЭ116

     Шатун передаёт усилие от поршня на кривошип коленчатого вала  и вместе с ним преобразует возвратно – поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Шатунный механизм (рис.35) состоит из главного 1 и прицепного 11 шатунов. Для повышения усталостной прочности поверхности шатунов и крышки подвергаются дробенаклёпу.

     Шатуны соединены между собой пальцем 12, который  устанавливается во втулке 13, запрессованной в проушине главного шатуна. Прицепной шатун крепится к пальцу 12 двумя болтами 10, которые стопорятся шайбами.

     В верхние головки обоих шатунов запрессованы стальные втулки 7, залитые свинцовистой бронзой. Для подачи масла к поршневому пальцу в средней части каждой втулки имеется канал с двумя отверстиями. Нижняя головка главного шатуна имеет съемную крышку 15, которая крепится к стержню четырьмя болтами 14.

Рис. 35 – Шатунно-поршневая группа

1 – главный шатун; 2 – поршень; 3 – пружина; 4 – стакан; 5 – маслосъемное

кольцо с экспандером; 6 – тронк; 7 – втулка верхней головки шатуна; 8 – палец; 9 – стопорное кольцо; 10 – болт прицепного шатуна; 11 – прицепной шатун; 12 – палец прицепного шатуна; 13 – втулка-подшипник; 14 – шатунные болты; 15 – крышка; 16 – вкладыши; а, в, г, д, е – каналы, б – полость охлаждения, ж – отверстие под штифт; з – зубчатый стык.

     Стык нижней головки и крышки 15 имеет зубцы треугольной формы, препятствующие поперечному смещению крышки. В нижнюю головку главного шатуна установлены верхний и нижний 16 стальные тонкостенные вкладыши, залитые свинцовистой бронзой. На свинцовистую бронзу нанесено гальваническое покрытие из сплава олова, свинца и меди.

     Вкладыши устанавливаются с натягом, положение каждого из них фиксируется штифтами. Значение натяга вкладыша, измеренного в специальном приспособлении, выбито цифрами на торце вкладыша. Верхний и нижний вкладыши не взаимозаменяемы. В нижнем вкладыше, в отличие от верхнего, имеется канавка с отверстиями для  перетока  масла.

     Шатунный подшипник смазывается и охлаждается маслом, поступающим из коренных подшипников через каналы коленчатого вала.

 

 

Рис. 36 – Шатунный механизм

1 – главный шатун; 10 – болт прицепного шатуна; 11 – прицепной шатун; 12 – палец прицепного шатуна.

 

     По отверстиям в нижнем вкладыше и по каналу д в крышке 15 масло перетекает в канал нижней головки шатуна и по втулке, уплотненной кольцом, в канал стержня главного шатуна. Далее часть масла поступает в продольный канал в стержне главного шатуна к втулке 7. Другая часть масла идет к втулке 13 и через канал  е  в пальце 12 по продольному каналу г  в стержне прицепного шатуна 11 к втулке 7. Из втулки 7 через отверстия в верхних головках шатунов масло поступает на охлаждение поршней.

     Вкладыши имеют толщину 5,9 мм, диаметр расточки нижней головки под подшипники 202 мм. У дизель-генераторов 1А-9ДГ исп.1 вкладыши имеют толщину 4,9 мм, а диаметр расточки нижней головки 210 мм. Изменение толщины вкладыша и диаметра расточки и увеличение площади зубчатого стыка позволили повысить жесткость нижней головки шатуна у дизель-генераторов 1А-9ДГ исп.2.

 

Ремонт

     Характерными неисправностями шатунного механизма являются: износ втулок верхних головок шатунов; трещины в шатунах; износ внутренних поверхностей головок шатунов; обрыв шатунных болтов; износ и повреждение резьбы болтов и гаек; вытягивание ниток резьбы.

     После разборки шатунов тщательно осматривают и проверяют магнитным дефектоскопом шатунные болты, поперечные риски на стержне и галтелях, трещины, повреждения резьбы не допускаются. При обнаружении трещин в главном шатуне его меняют вместе с крышкой. После проверки магнитным дефектоскопом проводят размагничивание деталей, подвергшихся проверке.

     При ослаблении посадки втулки верхней головки шатуна или втулки под прицепной палец, втулки меняют. При замене втулок их запрессовывают с натягом за счет разности температур (охлаждая втулки в жидком азоте и нагревая шатун, но не выше чем до 150ºС). При отсутствии азота допускается производить запрессовку втулок с помощью специального пресса.

     Обмерами проверяют зазор между втулкой верхней головки шатуна и поршневым пальцем, втулкой в проушинах и пальцем прицепного шатуна. При увеличении зазоров выше допустимых дефектные детали заменяют.

     В случае износа пальца – меняют втулку и палец. Пятна контактной коррозии на опорной поверхности нижней головки прицепного шатуна зачищают.

     При наличии более двух рисок шириной более 1 мм, глубиной более 0,3 мм, прижогов, очагов разрушения бронзы или износа гальванического покрытия до бронзы на рабочей поверхности вкладыши заменяют.

     Проверяют размер по стыку в свободном состоянии и натяг вкладышей при приложении равномерно распределенной нагрузки, равной 5900±100  Кгс. При несоответствии размеров, вкладыши меняют.

Устройство кривошипно-шатунного механизма

Основной задачей двигателей внутреннего сгорания, использующиеся на всевозможной технике, является преобразование энергии, которая выделяется при сжигании определенных веществ, в случае с ДВС – это топливо на основе нефтепродуктов или спиртов и воздуха, необходимого для горения.

Преобразование энергии производится в механическое действие – вращение вала. Далее уже это вращение передается дальше, для выполнения полезного действия.

Однако реализация всего этого процесса не такая уж и простая. Нужно организовать правильно преобразование выделяемой энергии, обеспечить подачу топлива в камеры, где производиться сжигание топливной смеси для выделения энергии, отвод продуктов горения. И это не считая того, что тепло, выделяемое при сгорании нужно куда-то отводить, нужно убрать трение между подвижными элементами. В общем, процесс преобразования энергии сложен.

Поэтому ДВС – устройство довольно сложное, состоящее из значительного количества механизмов, выполняющих определенные функции. Что же касается преобразования энергии, то выполняет его механизм, называющийся кривошипно-шатунным. В целом, все остальные составные части силовой установки лишь обеспечивают условия для преобразования и обеспечивают максимально возможный выход КПД.

Принцип действия кривошипно-шатунного механизма

Основная же задача лежит на этом механизме, ведь он преобразовывает возвратно-поступательное перемещение поршня во вращение коленчатого вала, того вала, от движения которого и производится полезное действие.

Устройство КШМ

Чтобы было более понятно, в двигателе есть цилиндро-поршневая группа, состоящая из гильз и поршней. Сверху гильза закрыта головкой, а внутри ее помещен поршень. Закрытая полость гильзы и является пространством, где производится сгорание топливной смеси.

При сгорании объем горючей смеси значительно возрастает, а поскольку стенки гильзы и головка являются неподвижными, то увеличение объема воздействует на единственный подвижный элемент этой схемы – поршень. То есть поршень воспринимает на себя давление газов, выделенных при сгорании, и от этого смещается вниз. Это и является первой ступенью преобразования – сгорание привело к движению поршня, то есть химический процесс перешел в механический.

И вот далее уже в действие вступает кривошипно-шатунный механизм. Поршень связан с кривошипом вала посредством шатуна. Данное соединение является жестким, но подвижным. Сам поршень закреплен на шатуне посредством пальца, что позволяет легко шатуну менять положение относительно поршня.

Шатун же своей нижней частью охватывает шейку кривошипа, которая имеет цилиндрическую форму. Это позволяет менять угол между поршнем и шатуном, а также шатуном и кривошипом вала, но при этом смещаться шатун вбок не может. Относительно поршня он только меняет угол, а на шейке кривошипа он вращается.

Поскольку соединение жесткое, то расстояние между шейкой кривошипа и самим поршнем не изменяется. Но кривошип имеет П-образную форму, поэтому относительно оси коленвала, на которой размещен этот кривошип, расстояние между поршнем и самим валом меняется.

За счет применения кривошипов и удалось организовать преобразование перемещения поршня во вращение вала.

Но это схема взаимодействия только цилиндро-поршневой группы с кривошипно-шатунным механизмом.

На деле же все значительно сложнее, ведь имеются взаимодействия между элементами этих составляющих, причем механические, а это значит, что в местах контакта этих элементов будет возникать трение, которое нужно по максимуму снизить. Также следует учитывать, что один кривошип неспособен взаимодействовать с большим количеством шатунов, а ведь двигатели создаются и с большим количеством цилиндров – до 16. При этом нужно же и обеспечить передачу вращательного движения дальше. Поэтому рассмотрим, из чего состоит цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) и кривошипно-шатунный механизм (КШМ).

Начнем с ЦПГ. Основными в ней являются гильзы и поршни. Сюда же входят и кольца с пальцами.

Гильза

Съёмная гильза

Гильзы существуют двух типов – сделанные непосредственно в блоке и являющиеся их частью, и съемные. Что касается выполненных в блоке, то представляют они собой цилиндрические углубления в нем нужной высоты и диаметра.

Съемные же имеют тоже цилиндрическую форму, но с торцов они открыты. Зачастую для надежной посадки в свое посадочное место в блоке, в верхней части ее имеется небольшой отлив, обеспечивающий это. В нижней же части для плотности используются резиновые кольца, установленные в проточные канавки на гильзе.

Внутренняя поверхность гильзы называется зеркалом, потому что она имеет высокую степень обработки, чтобы обеспечить минимально возможное трение между поршнем и зеркалом.

В двухтактных двигателях в гильзе проделываются на определенном уровне несколько отверстий, которые называются окнами. В классической схеме ДВС используется три окна – для впуска, выпуска и перепуска топливной смеси и отработанных продуктов. В оппозитных же установках типа ОРОС, которые тоже являются двухтактными, надобности в перепускном окне нет.

Поршень

Поршень принимает на себя энергию, выделяемую при сгорании, и за счет своего перемещения преобразовывает ее в механическое действие. Состоит он из днища, юбки и бобышек для установки пальца.

Устройство поршня

Именно днищем поршень и воспринимает энергию. Поверхность днища в бензиновых моторах изначально была ровной, позже на ней стали делать углубления для клапанов, предотвращающих столкновение последних с поршнями.

В дизельных же моторах, где смесеобразование происходит непосредственно в цилиндре, и составляющие смеси туда подаются по отдельности, в днищах поршня выполнена камера сгорания – углубления особой формы, обеспечивающие более лучшее смешивание компонентов смеси.

Отличие дизельного двигателя от бензинового

В инжекторных бензиновых двигателях тоже стали применять камеры сгорания, поскольку в них тоже составные части смеси подаются по отдельности.

Юбка является лишь его направляющей в гильзе. При этом нижняя часть ее имеет особую форму, чтобы исключить возможность соприкосновения юбки с шатуном.

Чтобы исключить просачивание продуктов горения в подпоршневое пространство используются поршневые кольца. Они подразделяются на компрессионные и маслосъемные.

В задачу компрессионных входит исключение появления зазора между поршнем и зеркалом, тем самым сохраняется давление в надпоршневом пространстве, которое тоже участвует в процессе.

Если бы компрессионных колец не было, трение между разными металлами, из которых изготавливаются поршень и гильза было бы очень высоким, при этом износ поршня происходил бы очень быстро.

В двухтактных двигателях маслосъемные кольца не применяются, поскольку смазка зеркала производиться маслом, которое добавляется в топливо.

В четырехтактных смазка производится отдельной системой, поэтому чтобы исключить перерасход масла используются маслосъемные кольца, снимающие излишки его с зеркала, и сбрасывая в поддон. Все кольца размещаются в канавках, проделанных в поршне.

Бобышки – отверстия в поршне, куда вставляется палец. Имеют отливы с внутренней части поршня для увеличения жесткости конструкции.

Палец представляет собой трубку значительной толщины с высокоточной обработкой внешней поверхности. Часто, чтобы палец не вышел за пределы поршня во время работы и не повредил зеркало гильзы, он стопориться кольцами, размещающимися в канавках, проделанных в бобышках.

Это конструкция ЦПГ. Теперь рассмотрим устройство кривошипно-шатунного механизма.

Шатун

Итак, состоит он из шатуна, коленчатого вала, посадочных мест этого вала в блоке и крышек крепления, вкладышей, втулки, полуколец.

Шатун – это стержень с отверстием в верхней части под поршневой палец. Нижняя часть его сделана в виде полукольца, которым он садится на шейку кривошипа, вокруг шейки он фиксируется крышкой, внутренняя поверхность ее тоже выполнена в виде полукольца, вместе с шатуном они и формируют жесткое, но подвижное соединение с шейкой – шатун может вращаться вокруг ее. Соединяется шатун со своей крышкой посредством болтовых соединений.

Чтобы снизить трение между пальцем и отверстием шатуна применяется медная или латунная втулка.

По всей длине внутри шатун имеет отверстие, через которое масло подается для смазки соединения шатуна и пальца.

Коленчатый вал

Перейдем к коленчатому валу. Он имеет достаточно сложную форму. Осью его выступают коренные шейки, посредством которых он соединен с блоком цилиндров. Для обеспечения жесткого соединения, но опять же подвижного, в блоке посадочные места вала выполнены в виде полуколец, второй частью этих полуколец выступают крышки, которыми вал поджимается к блоку. Крышки к с блоком соединены болтами.

Коленвал 4-х цилиндрового двигателя

Коренные шейки вала соединены с щеками, которые являются одной из составных частей кривошипа. В верхней части этих щек располагается шатунная шейка.

Количество коренных и шатунных шеек зависит от количества цилиндров, а также их компоновки. В рядных и V-образных двигателях на вал передаются очень большие нагрузки, поэтому должно быть обеспечено крепление вала к блоку, способное правильно распределять эту нагрузку.

Для этого на один кривошип вала должно приходиться две коренные шейки. Но поскольку кривошип размещен между двух шеек, то одна из них будет играть роль опорной и для другого кривошипа. Из этого следует, что у рядного 4-цилиндрового двигателя на валу имеется 4 кривошипа и 5 коренных шеек.

У V-образных двигателей ситуация несколько иная. В них цилиндры расположены в два ряда под определенным углом. Поэтому один кривошип взаимодействует с двумя шатунами. Поэтому у 8-цилиндрового двигателя используется только 4 кривошипа, и опять же 5 коренных шеек.

Уменьшение трения между шатунами и шейками, а также блоком с коренными шейками достигается благодаря использованию вкладышей – подшипников трения, которые помещаются между шейкой и шатуном или блоком с крышкой.

Смазка шеек вала производится под давлением. Для подачи масла применяются каналы, проделанные в шатунных и коренных шейках, их крышках, а также вкладышах.

В процессе работы возникают силы, которые пытаются сместить коленчатый вал в продольном направлении. Чтобы исключить это используются опорные полукольца.

В дизельных двигателях для компенсации нагрузок используются противовесы, которые прикрепляются к щекам кривошипов.

Маховик

С одной из сторон вала сделан фланец, к которому прикрепляется маховик, выполняющий несколько функций одновременно. Именно от маховика передается вращение. Он имеет значительный вес и габариты, что облегчает вращение коленчатому валу после того, как маховик раскрутится. Чтобы запустить двигатель нужно создать значительное усилие, поэтому по окружности на маховик нанесены зубья, которые называются венцом маховика. Посредством этого венца стартер раскручивает коленчатый вал при запуске силовой установки. Именно к маховику присоединяются механизмы, которые и используют вращение вала на выполнение полезного действия. У автомобиля это трансмиссия, обеспечивающая передачу вращения на колёса.

Чтобы исключить осевые биения, коленчатый вал и маховик должны быть хорошо отбалансированы.

Другой конец коленчатого вала, противоположный фланцу маховика используется зачастую для привода остальных механизмом и систем мотора: к примеру, там может размещаться шестерня привода масляного насоса, посадочное место для приводного шкива.

Это основная схема коленчатого вала. Особо нового пока ничего не придумано. Все новые разработки направлены пока только на снижение потерь мощности в результате трения между элементами ЦПГ и КШМ.

Также стараются снизить нагрузку на коленчатый вал путем изменения углов положения кривошипов относительно друг друга, но особо значительных результатов пока нет.

Детали, типы, функции, применение

[PDF]

Из этой статьи вы узнаете, что такое шатун ? Как это работает ? его части , функции , приложения и типы шатуна . Объясняется диаграммой , а также загрузите PDF-файл этой статьи в конце.

Шатун и типы

Что такое шатун?

Шатун представляет собой соединение между поршнем и коленчатым валом.Он соединяет поршневой палец с шатунной шейкой. Малый конец шатуна соединен с поршневым пальцем, а большой конец — с кривошипным пальцем.

Шатун предназначен для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Шатун состоит из двутавра поперечного сечения и изготовлен из кованой стали. Алюминиевый сплав также используется для шатунов. Они точно подобраны в наборах одинакового веса, чтобы обеспечить балансировку двигателя.

Чем легче шатун и поршень, тем выше результирующая мощность и меньше вибрация, потому что возвратно-поступательный вес меньше.

Шатун передает силовое усилие от поршня к шатунной шейке и, следовательно, должен быть очень прочным, жестким и как можно более легким.

Детали шатуна

Ниже приведены детали шатуна:

1. Малый конец
2. Большой конец
3. Втулка
4. Вкладыши подшипника
5. Болт и гайка
6. Хвостовик
7. Палец запястья
8. Поршень
9. Подшипник крышка

1.Малый конец

Конец, на котором шатун прикреплен к поверхности поршневого пальца, известен как малый конец шатуна.

2. Большой конец

Конец, на котором шатун прикреплен к стороне шатунной шейки, известен как большой конец шатуна.

3. Втулка подшипника

Оба конца шатуна зафиксированы втулкой подшипника. Втулка из фосфористой бронзы снабжена цельной проушиной, прикрепленной к малому концу шатуна.

Большой конец прикреплен к шатунной шейке. Конец разделен на две части и опирается на вкладыш подшипника кривошипа.

4. Вкладыш подшипника

На большом конце шатуна находится вкладыш подшипника, который соединен с крышкой подшипника, он известен как вкладыш подшипника. Они состоят из двух частей, которые устанавливаются вместе на коленчатом валу. В этом положении шатун движется в обратном направлении.

5. Болт и гайка

После того, как шатун установлен с кривошипом внизу, обе стороны больших концов закрепляются несколькими болтами и гайками.Таким образом, объединив все эти компоненты, шатун готов к использованию.

6. Хвостовик

Кроме того, каждый болт и гайка используются для соединения как шатуна, так и крышки подшипника. Применяется секционная балка, известная как хвостовик. Сечение стержня может быть прямоугольным, трубчатым и круглым.

Длина шатуна зависит от отношения (I / r)

Где

I = длина стержня или балки

r = радиус хвостовика.

7. Палец на запястье

Поршень двигателя соединен с шатуном с помощью полой трубки из закаленной стали, называемой пальцем на запястье. Он также известен как поршневой палец. Штифт на запястье проходит через короткий конец шатуна и поворачивается на зацепленном поршне.

8. Поршень

Поршень соединяется с коленчатым валом с помощью шатуна, который обычно укорачивается до шатуна или шатуна. Назначение поршня — работать как подвижная заглушка в цилиндре, которая образует дно камеры сгорания.

9. Крышка подшипника

Вкладыш подшипника имеет регулировку на износ, но она контролирует ход, а боковой зазор позволяет правильно затянуть крышку подшипника.

Конструкция и функции шатуна

Есть два типа концов: малый конец и большой концевой подшипник. Шатун разрезан под прямым углом к ​​его длине, как в пункте (а), или под углом, как в пункте (b), чтобы его можно было собрать на шатунной шейке. Колпачок крепится к корпусу шатуна двумя болтами и гайками.

Современные двигатели не имеют металлических подшипников, приваренных к отверстию большой головки, но в них используются отдельные вкладыши подшипников из низкоуглеродистой стали.

Вкладыш подшипника имеет регулировку на износ, но позволяет контролировать ход и боковой зазор, обеспечивая правильную посадку крышки подшипника. Иногда при использовании прямозубых подшипников используются тонкие металлические части, называемые голенищами.

Их можно наполнить более тонким слоем, чтобы компенсировать износ подшипника, а также для обеспечения правильного зазора в подшипнике между шатуном и коленчатым валом.Маленький конец обычно представляет собой цельную проушину, снабженную втулкой из фосфористой бронзы и винтом, закрывающим проушину вокруг штифта.

Все шатуны в двигателе должны иметь одинаковый вес, иначе может возникнуть заметная вибрация. При сборке шатуны и крышки индивидуально подобраны друг к другу. Обычно на нем есть идентификационные номера, чтобы их нельзя было перепутать, если двигатель разбирают для обслуживания.

Типы шатуна

Ниже приведены типы шатунов, используемых в различных типах двигателей:

1. Шток простого типа
2. Шток вилки и лопасти
3. Главный и ведомый стержень
4. Шатуны для заготовок
5. Литые стержни
6. Кованые стержни
7. Металлические стержни приводные

1.Шатуны простого типа

Шатун простого типа используется в рядных и оппозитных двигателях. Большой конец шатуна прикреплен к шатунной шейке и снабжен крышкой подшипника.

Крышка подшипника крепится болтом или шпилькой на конце шатуна. Шатун необходимо заменить в том же цилиндре и в том же относительном положении, чтобы обеспечить надлежащую посадку и балансировку.

2. Вилка и стержни лопастей

Эти типы шатунов используются в двигателях мотоциклов V-twin и авиационных двигателях V12.В каждой паре цилиндров двигателя шток «вилки» разделен на две части на большом конце, а шток «лезвие» сужается от противоположного цилиндра, чтобы соответствовать этому зазору в вилке.

Эта система устраняет качающуюся пару, которая возникает, когда пары цилиндров сбалансированы вместе с коленчатым валом.

В конструкции с подшипниками шатуна шток вилки имеет одну широкую опорную втулку, которая проходит по всей ширине штока, включая центральный зазор.

В этом случае стержень лопасти проходит непосредственно за этой втулкой, а не на шатунной шейке.Это заставляет два стержня двигаться вперед и назад, уменьшая силу, действующую на подшипник, и поверхностную скорость. Но скорость подшипника также возвратно-поступательно, а не непрерывно, что является серьезной проблемой для смазки.

3. Ведущий и ведомый стержни

В радиальных двигателях обычно используются ведущие и ведомые шатуны. В этой системе один поршень состоит из ведущего штока, непосредственно прикрепленного к коленчатому валу. Другие поршни соединяют свои шатуны с кольцами, окружающими край ведущего штока.

Недостатком штоков «ведущий-ведомый» является то, что ход ведомого поршня немного больше, чем ход ведущего поршня, что увеличивает вибрацию в V-образном двигателе.

4. Штанги для заготовок

Шатуны для заготовок изготавливаются из стали или алюминия. По сравнению с шатунами других типов они легче, прочнее и долговечнее.

Обычно используется в высокоскоростных транспортных средствах. Иногда его используют для уменьшения концентраций напряжений и облегчения проникновения в естественную структуру материала заготовки.

5. Литые стержни

Эти типы шатунов предпочтительны и разработаны производителями, поскольку они могут выдерживать нагрузку стандартного двигателя.

Литые стержни требуют низких затрат на производство и не могут использоваться в приложениях с высокой мощностью. Литые стержни имеют заметный шов посередине, который отделяет их от кованых.

6. Кованые стержни

Некоторые шатуны изготавливаются методом ковки. Эти типы шатунов изготавливаются путем принуждения крупинки материала к форме конца.В зависимости от требуемых свойств материалом может быть стальной сплав или алюминий.

Обычно используемые стальные сплавы — это хром и никелевый сплав. Конечный продукт не должен быть хрупким. Следовательно, сплавы никеля или хрома увеличивают прочность шатуна.

7. Металлические шатуны с приводом

Шатуны также изготавливаются из силового металла, так как они являются подходящим выбором для производителей. Он готовится из смеси металлического порошка, которую прессуют в форму и нагревают до высокой температуры.Эта смесь превратилась в твердую форму.

Может потребоваться легкая механическая обработка, но продукт в основном выходит из формы для готовой продукции. Шатуны из порошкового металла дешевле стальных и прочнее литых.

Неисправности шатунов

Шатун часто подвергается большим и повторяющимся усилиям при каждом обороте коленчатого вала. Эти создаваемые силы пропорциональны скорости двигателя (об / мин). Пока шатун в коленчатом валу непрерывно работает, он может выйти из строя или сломаться.Ниже приведены неисправности шатуна:

1. Усталость
2. Hydrolock
3. Превышение оборотов
4. Отказ пальца

1. Усталость

Усталость часто возникает из-за того, что сжатие и растяжение штока большую часть времени происходит во время процесс. В конечном итоге это приводит к износу стержня до его поломки. Недостаток масла и наличие грязи в двигателе могут усугубить эту проблему.

Это наиболее распространенный тип неисправности, который также часто встречается в старых двигателях.Если двигатель перестраивается, вы также можете испытывать усталость при добавлении нового двигателя. Ну, это случается, когда используются дешевые детали или неправильные детали.

2. Гидрозамок

Гидрозамок возникает, когда вода попадает в камеру поршня, вызывая деформацию шатуна. Это может произойти при проезде транспортных средств по затопленной дороге.

Небольшая капля воды в цилиндре может вызвать стук в двигателе. Это легко исправить. Но если в цилиндре слишком много воды, искра в течение некоторого времени будет повсюду, в результате чего шток цилиндра наклонится или сломается.

3. Превышение оборотов

Избыточный бред — еще один вид неисправности шатуна. Это происходит в новых высокопроизводительных двигателях. Если тахометр показывает красный цвет, это означает, что положение шатуна находится в опасности. Это происходит из-за того, что силы, действующие на шатун, резко возрастают при более высоких оборотах.

4. Отказ пальца

Иногда поршневой палец также повреждается, что приводит к катастрофическому отказу двигателя. Это происходит, когда шатун входит в блок цилиндров или когда коленчатый вал погнут.

В некоторых двигателях это может вызвать большие потери мощности. Двигатель сразу останавливается, когда штифт ломается из-за этой проблемы. Есть вероятность, что двигатель уцелел, иначе может произойти полная поломка.

Применение шатунов

Это часть поршневого двигателя, которая соединяет поршень с коленчатым валом. Шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращение коленчатого вала.

Шатуны применяются в различных двигателях автомобилей.Шатун используется во всех типах транспортных средств, таких как автомобили, грузовики и велосипеды. Кроме того, он также используется в строительной технике, такой как бульдозеры, дорожные катки (землеройные машины).

Таким образом, в современную эпоху все типы машин неизбежно зависят от поршней, шатунов и коленчатых валов. Эти компоненты необходимы для точной работы двигателя внутреннего сгорания.

Заключение

В двигатель с более длинным шатуном можно установить меньший и более легкий поршень.Преимущество этого в том, что он уменьшает переменную массу для безопасности и снижает износ компонентов. Вот и все, спасибо за чтение.

Итак, теперь я надеюсь, что вы все понимаете о соединительных стержнях . Но, если у вас все еще есть сомнения по теме «Типы шатуна », вы можете спросить в комментариях. Если вы нашли эту статью полезной, поделитесь ею со своими друзьями.

И вы также можете скачать PDF-файл этой статьи, нажав ниже.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления о наших последних статьях.Это бесплатно.

Вы можете узнать больше в нашем блоге:

1. Что такое распределительный вал? Детали, применение, схема [PDF]
2. Перечень деталей двигателя автомобиля (с фотографиями)
3. Тормозная система: работа, типы, детали, конструкция.

Артикул:

FAQ

Как работает шатун?

Шатун представляет собой соединение между поршнем и коленчатым валом. Он соединяет поршневой палец с шатунной шейкой. Использование шатуна заключается в преобразовании поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала

Какие части шатуна?

Шатуны состоят из таких частей, как малый конец, большой конец, втулка, вкладыши подшипника.
Болт и гайка, хвостовик, палец на запястье, поршень и крышка подшипника.

Какие бывают типы шатунов?

Ниже приведены типы шатунов, используемых в различных типах двигателей: Шток простого типа
Шток вилки и лопасти, Главный и ведомый шток, Шатуны для заготовок, Литые стержни, Кованые стержни и Металлические шатуны с приводом.

Каковы применения шатуна?

Шатуны применяются в различных двигателях автомобилей. Шатун используется во всех типах транспортных средств, таких как автомобили, грузовики и велосипеды. Кроме того, он также используется в строительной технике, такой как бульдозеры, дорожные катки (землеройные машины).

Типы шатунов | На главную

Кейт Аллен Обновлено 21 июля 2017 г.

Шатуны, которые чаще всего используются в автомобильных двигателях, обычно используются в двигателе внутреннего сгорания. Шатуны соединяют поршни с коленчатым валом и обеспечивают движение жидкости между ними. В сельхозтехнике, легковых и грузовых автомобилях, строительной технике и любых других транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания используются шатуны определенного типа.

Кованые

Шатуны характеризуются процессом, используемым при их производстве.Процесс изготовления кованых шатунов заключается в формовании зерна выбранного материала, такого как стальной сплав, в заданной форме стержня. Производители используют различные типы стальных сплавов, включая сталь 4340 или хромоникелевый сплав. Сплав никель / хром увеличивает прочность шатуна, не делая готовый продукт хрупким.

Литые стержни

Литые стержни обычно выбирают производители оригинального оборудования, поскольку они выдерживают нагрузку стандартного двигателя и менее дороги в производстве.Литые шатуны имеют заметный шов посередине, отличающий его от кованых. Не используйте литые штанги в двигателях с высокой мощностью, более 450 и 6000 об / мин.

Металлический порошок

Другой выбор производителей оригинального оборудования — шатун из порошкового металла. Порошкообразную смесь металла прессуют в форму и нагревают при высоких температурах, чтобы расплавить смесь в твердую форму. Металлические стержни из порошкового металла обрабатываются незначительно, поскольку они выходят из формы в основном в виде готового продукта.Эти стержни дешевле в производстве, чем стальные, и более прочные, чем литые.

Заготовка

Шатуны из заготовок обычно используются для гоночных автомобилей высокого класса. Стержни для заготовок изготавливаются из цельного куска стали или алюминия, они легче, прочнее и долговечнее, чем другие типы. Некоторые штанги для заготовок имеют особую конструкцию, которая снижает образование участков под напряжением и облегчает проникновение в естественную структуру материала заготовки.

Какой шатун

Шатун определенный

Термин «шатун» относится к части двигателя, которая используется для передачи движения поршня на коленчатый вал.Это неотъемлемая часть двигателя горючих газов. Важно обеспечить правильную работу двигателя внутреннего сгорания. Основная функция шатуна — обеспечивать движение жидкости между коленчатым валом и поршнями. Он находит свое применение во всех двигателях легковых и грузовых автомобилей. В некоторых случаях шатуны также используются в сельскохозяйственной технике, такой как комбайны и тракторы. Кроме того, в бульдозерах, которые также работают на двигателях внутреннего сгорания, установлены шатуны.

Состав шатуна

Шатун обычно изготавливается из литого алюминиевого сплава и изготавливается таким образом, чтобы выдерживать динамические нагрузки от поршня и движения сгорания. На меньшем конце шатуна поршень соединяется с помощью поршневого пальца. Поршневой палец, также известный как кистевой палец, представляет собой точку поворота между шатуном и поршнем. Пружинные зажимы, также известные как фиксаторы поршневого пальца, используются для фиксации поршневого пальца вместе с шатуном и поршнем.Больший конец шатуна соединен с шейкой шатунной шейки, чтобы обеспечить точку поворота на коленчатом валу. Шатун обычно изготавливается в виде одной или двух частей. Съемная часть шатуна, состоящего из двух частей, известна как «крышка штока», которая представляет собой опорную площадку для шейки шатунной шейки. Крышка шатуна крепится к шатуну двумя винтами с головкой под ключ с целью установки и снятия с коленчатого вала.

Пруток литой

Это наиболее часто используемые варианты шатунов в двигателях серийных автомобилей.Его производят путем выгрузки расплавленной стали в форму с последующей механической обработкой конечного продукта. Он широко используется из-за его надежности для двигателей с меньшей мощностью, при этом он является наиболее недорогим вариантом шатуна, который будет производиться.

Шатун из кованой стали

Обычно в высокопроизводительных устройствах используются шатуны, изготовленные из кованой стали. Шатун из кованой стали изготавливается путем измельчения твердой массы стали в готовое изделие.Этот тип шатуна способен выдерживать гораздо большие нагрузки и более высокие обороты двигателя по сравнению с литым шатуном. Кованые стальные шатуны известны как стержни-заготовки из-за процесса их обработки из сляба стальной заготовки. Этот метод более дорогостоящий, чем другие методы изготовления стержня, а также по той причине, что он преимущественно используется в приложениях с высокой мощностью.

Шатун металлический порошковый

Этот тип шатуна — результат технологических достижений в этой области.Процесс производства порошкового металлического стержня включает приложение высокого давления к металлическому порошку, когда он принимает форму стержня. Применение этого типа шатунов в серийных двигателях огромно. Ключевыми преимуществами являются экономичность, достигаемая в производстве и долговечность.

Комплект шатуна — восстановлен

Восстановленный комплект шатунов. Продается сразу. Без основной зарядки.

Набор стержней включает:
• Соответствие длины и веса
• Изменен размер и зазор
• Новые нерастягивающиеся болты стержня

Не все восстановленные шатуны одинаковы! Если вы найдете в Интернете какие-то товары, которые кажутся слишком дешевыми, это потому, что они дешевые , и не в хорошем смысле.И из всех мест в вашем Vanagon, где можно срезать углы, качество шатуна не является единственным!

Дополнительные сведения во вкладке «Дополнительная информация».

Всем известно, что шатунные болты, используемые на двигателях 2,1 литра 1986-91 годов, были одноразовыми растяжными болтами. Многие люди, в том числе и мы, узнали это на собственном горьком опыте давным-давно — построив двигатель с повторно используемыми растяжными болтами и заставив его сразу же возвращаться на части самостоятельно — в короткие сроки. Итак, да: все наши стержни поставляются с новыми, не растягивающимися болтами, каждый раз с гарантией.

А что с балансом? Вы слышите много шума по этому поводу. Что ж, VW отлично поработал над тем, чтобы их комплекты удилищ были хорошо сбалансированы как по отношению друг к другу, так и по всей длине. Мы стараемся использовать только наборы стержней, которые были произведены на одном двигателе, балансируя VW, а затем проверяем, что все используемые болты стержня одинаковы (еще одна причина, по которой болты стержня важны) — чтобы балансировка в итоге была такой же хорошей, как и OEM VW. Но восстановление стержня — это гораздо больше, чем выбор правильного болта стержня.

Наиболее критический зазор в поршневом двигателе находится в верхней части («малый конец») шатуна, между втулкой пальца кисти и пальцем поршня. Мы говорим о десятых долях дюйма, так или иначе, которые могут иметь значение между стержнем, который прослужит долго и будет тихим, и тем, который будет щелкать, щелкать, щелкать, пока коровы не вернутся домой (если вам повезет), или тем, который просто развалится. Получение точного определения этого размера не является тривиальным и дешевым.

Второй по важности зазор в поршневом двигателе находится на другом («большом») конце штока, где он соединяется с шейкой штока коленчатого вала, который может незначительно отличаться от одного коленчатого вала к другому.Лучший способ получить правильный размер — это иметь под рукой коленчатый вал, на который будет устанавливаться шатун, и выбрать размер шатуна для идеальной посадки. Так мы поступаем со всеми двигателями, которые мы создаем. Когда вы покупаете набор удилищ в GoWesty, размер большого конца будет точно соответствовать средним техническим характеристикам. Итак, если ваша шейка кривошипа соответствует спецификации, зазор между стержнем и шейкой будет в пределах спецификации. Мы настоятельно рекомендуем использовать Plastigage для двойной проверки, и на самом деле это обычная процедура сборки двигателя.

А, что, заряда ядра нет? В то время как мы используем восстановленные стержни OEM, точно такие же, во всех наших двигателях объемом 2200 куб. См и 2300 куб. См, все наши двигатели 2450 куб. Итак, мы получаем МНОГО хороших бывших в употреблении стержней — вот откуда берутся сердечники. Итак, основной зарядки нет!

Сделай один раз, и сделай правильно!

Шатуны — как предотвратить отказы двигателя

Неисправности двигателя, в которых многие гонщики винят шатуны, часто на самом деле являются ошибками при установке.При правильном понимании их характеристик шатуны могут быть одной из самых сильных частей современного гоночного двигателя.

Давайте сделаем небольшое мысленное упражнение: сколько раз — на трассе или во время просмотра телевизора — вы слышали, как водитель или начальник команды объясняли взорванный двигатель фразой «мы сломали стержень»?

Наверное, много раз. Но что это значит? Шатуны, созданные для гонок, производятся с такой же или большей точностью (и расходами), как и любая другая деталь, входящая в двигатель.Шатуны часто являются наиболее нагруженными деталями в двигателе, однако многие производители двигателей Winston Cup скажут вам, что они редко видели выход из строя штока, который действительно является неисправностью штока.

Неисправность может возникать в любом количестве мест, но из-за возникающих напряжений часто происходит отказ стержня. Часто причиной раннего отказа стержня является чисто человеческий фактор. Простые вещи, такие как неправильная установка болта штанги, грубое обращение или чрезмерная перегрузка штанг, могут привести к дорогостоящему ремонту.К счастью, эти ошибки легко предотвратить, если у вас есть твердое представление о том, какие типы сил вы ожидаете от своих шатунов (мощность в лошадиных силах, возвратно-поступательный вес, ожидаемый жизненный цикл и т. Д.) И как правильно их установить.

Просмотреть все 5 фотографий

Так как почти все виды штатных гоночных стержней ограничиваются нержавеющей сталью в интересах сдерживания затрат, в этой статье мы сосредоточимся только на процессах, связанных с этим материалом. Для нержавеющих стержней существует несколько вариантов конструкции, а именно кованые, кованые порошковые, заготовки и полностью обработанные.

Стержни, изготовленные методом порошковой ковки, используются почти исключительно в OEM-приложениях. Поковка из порошка позволяет получить дешевый и достаточно прочный стержень, но это не качество стандартной ковки. Вам будет сложно найти специальное гоночное удилище, изготовленное методом порошковой ковки. Однако, если вы участвуете в гонках строго стандартного класса, в котором не разрешены вторичные удилища, возможно, вы застряли в этом. Пока они сбалансированы, вы вряд ли превысите ограничения мощности стержня, изготовленного из пороховой ковки, в стандартном двигателе.

Далее по шкале прочности — кованые стержни. «Преимущество ковки в том, что сталь, как и древесина, имеет направление волокон», — объясняет Джек Спаркс из Carrillo Industries. «В правильном положении он увеличивает усталостные свойства детали. Ковка прутка позволяет изменять направление волокон в стали. Оптимальным является продольный поток зерна (вверх и вниз) в области лезвия и цилиндрический поток зерна вокруг головки «.

Проблема с кованым стержнем также связана с процессом ковки.В процессе ковки на стержне остается неровная шероховатая поверхность. Эта шероховатость создает множество точек напряжения на стержне. «Если не принимать во внимание крепежные детали, большинство отказов в шатуне возникает из-за того или иного типа включения или подъема напряжения на поверхности», — объясняет Спаркс. «Это как сделать выемку на вешалке. Когда вы ее согнете, она сломается».

Просмотреть все 5 фотографий

Стержень для заготовки создается путем буквально механической обработки стержня из цельного куска металла.В процессе обработки создается гладкая поверхность, на которой (если нет проблем в производственном процессе или просто плохой конструкции) отсутствуют поверхностные включения. Полностью избегая процесса ковки, вы избежали слабых мест, но не смогли воспользоваться преимуществом силы, влияя на поток зерна.

Введите так называемый «полностью обработанный» стержень. Этот процесс позволяет получить самый прочный стержень (только для измерения прочности материала) за счет сочетания лучших характеристик процессов ковки и заготовки.Полностью обработанный стержень начинается с большой поковки (более шести фунтов в случае большинства стержней Carrillo), а затем обрабатывается до окончательной формы, как стержень для заготовки. В результате получается пруток с оптимальной структурой волокон поковки и гладкой внешней поверхностью, которую можно найти в кусках заготовок. Это лучшее из обоих миров.

Крепежные детали любого типа — самое слабое место в шатуне. Однако при правильной установке большинство крепежных изделий от качественных производителей способны выдерживать нагрузки, на которые они рассчитаны.Прежде чем говорить о правильной установке, нам сначала нужно понять, что нас ждет.

Крепежи, используемые для удержания двух частей большого конца стержня вместе, бывают двух видов. Проходные болты имеют комплектный болт и гайку для зажима стержня. В конструкции винта с головкой под ключ не используется гайка, вместо этого используется резьба на стержне для ввинчивания болта. Конструкция сквозного болта требует, чтобы на большом конце стержня каждого болта были вырезаны плоские поверхности (одна для головки болта и одна для гайки).Отсутствие плоской поверхности для гайки делает болт с головкой под ключ намного прочнее. Кроме того, ввинчивание болта непосредственно в корпус стержня также способствует повышению жесткости.

А теперь пора хороших вещей. Спаркс говорит, что наиболее распространенной причиной выхода из строя болтов стержня является неспособность установить болты стержня так, чтобы они достигли надлежащей зажимной нагрузки. Это сложный способ сказать «затянут неправильно», но это может ввести в заблуждение, поскольку большинство проблем вызывает использование динамометрического ключа.

Единственный способ убедиться, что болт оказывает надлежащую зажимную нагрузку, — это измерить растяжение, а не крутящий момент. В этом отношении Спаркс может стать откровенно воинственным. «Carrillo и любой другой производитель качественных стержней настоятельно рекомендует устанавливать болт с растяжением», — говорит он. «Использование динамометрического ключа позволяет измерять только трение, и существует множество переменных, которые могут привести к получению требуемого крутящего момента без достижения необходимого растяжения.

Просмотреть все 5 фотографий

« Мне постоянно звонят. от людей, которые пытаются обойтись, просто затягивая болты стержня и спрашивая, какую смазку использовать или какой крутящий момент им следует искать с конкретной смазкой.Я говорю им, что им нужно проверить растяжение, и тогда не будет иметь значения, используют ли они арахисовое масло в качестве смазки ».

Конечно, Спаркс признает, что из арахисового масла получается гораздо лучший бутерброд, чем из лубриканта, но он высказывает свою точку зрения. Возьмем, к примеру, смазки на основе молибдена, которые чаще всего используются для стержневых болтов. Смазки на основе молибдена имеют металлическую основу. Это хорошо, потому что они не отрываются легко, но это также означает, что каждый раз, когда вы предварительно подогнав болты стержня, вы полируете эти резьбы, и каждый раз, когда вы добавляете еще один слой молибденовой смазки, вы также постепенно делаете эти резьбы более гладкими.Если вы используете одно и то же значение крутящего момента при сборке двигателя, степень растяжения болтов стержня будет меньше при каждой сборке стержней.

«Болты штанги спроектированы очень тщательно, поэтому после множества испытаний у нас есть неплохая идея, что растяжение около 0,006 соответствует примерно 9600 фунтам зажимной нагрузки. При сборке шатунов необходимо учитывать множество переменных. Они включают фактическую динамометрический ключ, смазка, качество сопрягаемых поверхностей между болтом и штоком и даже оператор.Если вы пытаетесь использовать только крутящий момент, вы должны принять во внимание все эти факторы, но если вы измеряете растяжение болта, все эти переменные внезапно перестают быть частью уравнения ».

Основная задача смазочного материала — поддерживать болты не заедают в стержнях, чтобы двигатель можно было легко разобрать, когда придет время для восстановления.Убедитесь, что вы используете смазку, которая не вытирается легко и не выкипает при нагревании, и используйте ее для покрытия как резьбы, так и обратная сторона головки болта.

Просмотреть все 5 фотографий

Многие производители двигателей пытаются обойтись без сборки шатунов с помощью только динамометрического ключа по одной простой причине: измерение растяжения болта шатуна может оказаться затруднительным.

Самый важный момент для измерения растяжения — это окончательная сборка, но именно тогда, когда штоки находятся в отверстиях цилиндров и привинчиваются к кривошипу болтами. Растяжение легко измерить, когда штанги находятся на верстаке; это не так просто, когда они в блоке.

Sparks понимает это и предлагает практическое решение для производителя двигателей.Когда вы строите двигатель, вам нужно будет несколько раз соединять и разъединять стержни. При этом вы будете полировать резьбу как на болте, так и на стержне, делая все более однородным. Следите за номерами растяжения и крутящего момента, чтобы убедиться, что все болты затягивают с одинаковым значением. Теперь, когда вы готовы к окончательной сборке, вы знаете, что все ваши болты растягиваются с одинаковым крутящим моментом. Проверьте натяжение одного комплекта стержневых болтов и отметьте значение крутящего момента. Вы можете безопасно затянуть остальные болты до этого числа и быть уверенным, что у вас есть правильная величина натяжения.

Big-Inch Chevy Small-Block Cheat Sheet: Шатуны

Шатун — достаточно простая деталь. Хотя он ускоряется и замедляется с невероятной скоростью, у него нет движущихся частей. Каким бы непритязательным это ни казалось, шатун — один из наиболее подверженных нагрузкам и изнашиваемых компонентов в любом двигателе внутреннего сгорания. Шагните в мир высокой производительности, мощности и, что самое главное, высоких оборотов, и потратить некоторое время на то, чтобы максимально эффективно использовать свои шатуны, окупается.

---

Этот технический совет взят из полной книги «КАК СОЗДАТЬ БОЛЬШИЕ ДЮЙМОВЫЕ МАЛЕНЬКИЕ БЛОКИ CHEVY». Подробное руководство по этой теме вы можете найти по этой ссылке:

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ ОБ ЭТОЙ КНИГЕ

ПОДЕЛИТЬСЯ СТАТЬЕЙ: Пожалуйста, не стесняйтесь делиться этой записью в Facebook / Twitter / Google+ или на любых автомобильных форумах или блогах, которые вы читаете. Вы можете использовать кнопки социальных сетей слева или скопировать и вставить ссылку на веб-сайт: https: //www.chevydiy.com / большой-дюйм-шеви-маленький-блок-шпаргалка-соединительные-стержни /

---

Стандартные шатуны Chevy малого блока для малого блока 400 были двух длин: 5,7 и 5,565 дюйма. Не соблазняйтесь идеей, что так называемая «розовая» удочка — более сильная. Единственное, что предлагали розовые стержни, это то, что они были подвергнуты дробеструйной обработке и магнафлюксу. В остальном они были выкованы из той же мягкой стали, что и другие производственные стержни.

В стандартных уличных условиях, где частота вращения двигателя редко превышает 6000 об / мин, стандартные шатуны отлично справляются с передачей мощности от поршня к кривошипу.Но добавьте давление в цилиндрах, большие головки цилиндров и долговечные распределительные валы, которые требуют более высоких оборотов в минуту для производства лошадиных сил, и именно тогда мы должны начать уделять более пристальное внимание низкому шатуну.

ШТАНГИ ​​

Когда вы говорите о стандартных шатунах Chevy с малыми блоками, две самые популярные общие длины — 5,7 и 5,565 дюйма. Вернитесь к оригинальному двигателю мыши 265ci, и вы обнаружите, что Chevy решила использовать шатун длиной 5,7 дюйма.При увеличении хода с 3,00 до 3,25 до 3,48 дюйма длина штанги осталась прежней. С появлением в 1970 году малого блока 400 не было места для поддержания высоты сжатия поршня, которую GM желала с 5,7-дюймовым штоком, поэтому инженеры укоротили шток на 0,135 дюйма до 5,565 дюйма. В то же время инженеры также немного укоротили болт штока, чтобы создать больший зазор между болтом и кулачком. В 350 H.O. используется третий малый блочный стержень. и двигатели ZZ4, то есть 5.940-дюймовый стержень из порошкового металла (PM), который ничуть не уступает по прочности оригинальным «розовым» стержням для малых блоков. Этот стержень также использовался в двигателях на базе baby 265ci LT1 с 1992 по 1994 год.

Есть две основные конструкции шатунов. Стержень двутавровой балки серийного производства (вверху) является наиболее популярным, но стержень двутавровой балки в настоящее время является популярной альтернативой.

Когда вы добавляете ход, лучше одновременно увеличивать длину стержня, чтобы уменьшить острый угол, создаваемый более длинным плечом на кривошипе.Популярные длинные стержни для малого блока — 5,850, 6,000 и 6,125, но некоторые компании производят стержни до 6,25 дюйма.

Самым напряженным крепежом в любом двигателе является болт шатуна. ARP предлагает стержневые болты с тремя ступенями качества: от стандартного болта 8740 на 190 000 фунтов на квадратный дюйм (слева), до болта Wave-Loc (в центре) и до Wave-Loc серии Pro (справа), изготовленных из запатентованного материала ARP 2000, предлагающего около 220 000 фунтов на квадратный дюйм. предел прочности.

Более длинные ходы создают проблемы с зазором между кулачком и штоком.Это часто требует использования штанг, которые обеспечивают дополнительное пространство в области непосредственно над болтом штанги. По мере увеличения хода этот зазор становится все более узким.

Промышленные малоблочные штанги изготавливаются с использованием основной конструкции из кованой двутавровой балки с застежкой «шпилька и гайка». Маленькие блоки поколения III также используют металлическую поковку, которая на самом деле немного прочнее. Другой интересный метод, используемый в сочетании с этими стержнями, — это цельная ковка, в которой используется колпачок, который отламывается от основной части балки.Этот зазубренный край выглядит неприятно, но отлично справляется с установкой колпачка на удилище, предотвращая то, что обычно называют ходом колпачка. К сожалению, он не подлежит восстановлению, так как неровная сопрягаемая поверхность не может быть обработана, чтобы уменьшить большой конец и изменить его размер.

Шток

хорошо работает с уличными двигателями, которые не развивают скорость выше 6500 об / мин и видят эту скорость только в течение очень коротких периодов времени. Но поскольку все высокопроизводительные двигатели выходят за рамки возможного, существуют стержни более высокого качества по такой привлекательной цене, что стержни вторичного рынка заслуживают значительного внимания.Если у вас ограниченный бюджет и вы планируете использовать стержень 5,7 в доступном малом блоке 383 или 406ci, разумным шагом будет использовать Magnaflux стержни для устранения трещин, попросить ваш местный механический цех установить новые болты ARP, а затем изменить размер большого конец стержня. Размер шатуна необходимо изменять каждый раз, когда используется новый крепеж, поскольку новый болт резко изменит форму шатуна, когда он будет затянут на место. Вы также можете отполировать боковые балки, чтобы предотвратить образование трещин под напряжением.

МАТЕРИАЛ

Штанги

Chevy изготовлены из мягкой стали 1038, которая обеспечивает приличную прочность в сочетании с большой пластичностью.В приложениях с высокими эксплуатационными характеристиками к шатуну прилагается гораздо большая нагрузка, чем в стандартных, поэтому давно такие компании, как Carrillo, Oliver и Crower, начали создавать чрезвычайно прочные стальные стержни 4340 для гоночных применений. За последние несколько лет несколько новых компаний вышли на рынок высокопроизводительных шатунов с недорогими, но высококачественными коваными стальными шатунами 4340 и 4130. Для мягких уличных двигателей следующим шагом по сравнению со складами будут стальные стержни 4130, а затем — более качественная поковка 4340.

Есть несколько компаний, производящих 4340 стальных стержней. Разница в цене может быть значительной, если вы сравните стальную удочку Scat или Eagle 4340 с такой удочкой, как Carrillo или Oliver. Качество удилищ Carrillo или Oliver не подлежит сомнению, но дополнительное качество может стоить дополнительных затрат, а может и не стоить. У Crower, пожалуй, самый широкий ассортимент удилищ, все они выкованы из стали 4340, но сильно различаются по цене и применению. В таком случае выбор — это больше вопрос применения, чем цены.Например, Crower Sportsman — это стержень из хромомолибденовой стали начального уровня 4340, который включает в себя 3/8-дюймовый болт и гайку из стального сплава 8740, 180 000 фунтов на квадратный дюйм. Подорожали штанги Sportsman Stroker, Billet, Billet Stroker и Lightweight с использованием сквозных болтов и гаек. Также существуют штанги Billet, Billet Stroker и Mid с винтами с головкой под ключ. Есть даже сверхлегкий стержень для винта с головкой под ключ. В общей сложности Crower предлагает 14 различных шатунов для небольшого блока Chevy. Все эти стержни изготовлены из стали 4340, но сильно различаются по качеству, применению и цене.Как видите, есть из чего выбирать. Но не заблуждайтесь, думая, что вам нужна самая хитрая удочка. Реальность, вероятно, такова, что базовая удочка Sportsman или Stroker с диагональю 5,7 или 6,0 дюйма, вероятно, лучше всего подойдет для большинства применений.

Каждый раз при замене болтов стержня необходимо также изменять размер стержня, чтобы обеспечить надлежащий диаметр отверстия в корпусе. Этот диаметр отверстия в корпусе определяет надлежащий внутренний диаметр подшипников штока для создания надлежащего зазора в подшипниках.

Высокопроизводительные штоки также доступны в исполнении с прессованным пальцем (слева) или полностью плавающим (справа), идентифицируемым по бронзовой втулке. Полностью плавающие штоки требуют использования определенного типа стопорных колец поршня, чтобы удерживать палец внутри поршня.

Чтобы определить вес боба, вы должны знать вес как большого, так и малого конца удилища. Каждый конец взвешивается с помощью такого приспособления. Сумма этих весов должна соответствовать общему весу удилища.

Еще одна причина не использовать стандартные стержни — это то, что в середине 1980-х Chevy перешла на более тонкие стержни с двутавровой балкой. Вес такой же, но центральная часть стержня примерно на 0,070 дюйма тоньше. Лучше избегать этих стержней.

Мы упоминали штанги для заготовок как часть модельного ряда Crower. Оливер, Каррильо и другие также предлагают штанги для заготовок, как и несколько других компаний. Пруток для заготовок из хромомолибденовой стали 4340 обычно считается самым прочным и долговечным стержнем из всех производимых.

Поставляется в конфигурации со стяжным болтом или винтом с колпачком. Стержни для заготовок вырезаются из чистого основного материала, а не прессуются в кузнице. Это обеспечивает отличную гибкость в дизайне, но значительно увеличивает цену. Для уличных двигателей штанги из заготовок считались бы довольно дорогой роскошью.

В двигателях

Pure Drag race часто используются алюминиевые стержни, чтобы еще больше уменьшить возвратно-поступательный вес. Мы упоминаем их здесь только потому, что некоторые энтузиасты ошибочно полагают, что использование алюминиевых шатунов может дать некоторое преимущество.Bill Miller Engineering (BME) утверждает, что они успешно использовали алюминиевые шатуны во многих уличных двигателях без сбоев, и мы, конечно, не в состоянии опровергнуть эти утверждения. Однако любой металлург согласится с тем, что даже лучший алюминиевый сплав не может сравниться с хромомолибденовой сталью 4340 в отношении прочности и что алюминий гораздо более склонен к деформационному упрочнению при использовании. Уже сами по себе эти факторы делают выбор алюминиевого стержня трудным для защиты. Снижение веса может дать немного преимуществ, если они вообще есть, когда дело доходит до создания заданного веса боба.Учитывая, что все эти соображения работают против алюминиевого стержня, существует несколько веских причин, подтверждающих риск отказа стержня.

УДИЛИЩА

Вся суть этой книги в том, чтобы показать вам, как построить малый блок размером в большой дюйм. Одним из камней преткновения при создании двигателя мыши с длинным ходом является зазор между распределительным валом и штоком. В оригинальном 400 Chevy прибегли к более короткой штанге диаметром 5,565 дюйма с более коротким болтом. Это обеспечило большой зазор кулачка, но короткий стержень создает несколько проблем при выходе за пределы завода 3.75-дюймовый ход. Поскольку из-за дополнительного хода противовесы коленчатого вала становятся больше, для этого также требуется более длинный шток, чтобы дать поршню достаточно места для выхода из противовесов в нижней мертвой точке (НМТ). Как правило, предпочтительнее удилище диаметром 5,7 или 6,0 дюйма, но вы можете найти удилища с малым блоком и длиной до 6,250 дюйма.

В дополнение к вопросу о длине вам также понадобится штанга с достаточным зазором вокруг верхней части шатуна. Это место, где шток наиболее близко подходит к распределительному валу, сразу за верхней мертвой точкой (ВМТ).Штанги Stroker обеспечивают дополнительный зазор вокруг этой области, что упрощает установку кривошипа с более длинным ходом в стандартный блок высотой деки. Можно втиснуть кривошип с ходом 4,00 дюйма в стандартный блок с высотой кулачка. Наибольший зазор между стержнями и кулачком возникает у стержней 1, 2, 5 и 6; но из соображений баланса все стержни должны иметь одинаковый зазор.

Pro Form делает инструмент для снятия крышки стержня со стержня, но вы также можете использовать тиски для стержня.Ослабьте гайки и осторожно покачайте шток, пока крышка не откроется.

Многие производители удилищ не делают различий между своими стандартными удилищами 4340 и штангами, поэтому вам необходимо связаться с производителем, чтобы определить, будут ли удилища, которые вы хотите использовать, убирать ход, который вы собираетесь использовать. Удилища Stroker Sportsman компании Crower доступны только длиной 5,7 и 6,0 дюймов, но у удилищ Stroker Billet есть больше вариантов от 5,7 до 6,250 дюйма. Удилище не только прочнее, но и значительно тяжелее — 690 грамм для 6.0-дюймовая удочка по сравнению с 6.0-дюймовым удилищем Sportsman Stroker, который весит всего 615 грамм. Очевидно, что более тяжелый пруток для заготовки прочнее, и большая часть его прочности обеспечивается дополнительным материалом. Вы также должны учитывать зазор стержня вокруг направляющей решетки при покупке шатуна ходового механизма. Не все стержни имеют одинаковую форму. Конечно, штанги ходового механизма будут иметь некоторый дополнительный зазор и в этой области.

КРЕПЕЖИ

Самым напряженным крепежом во всем двигателе является болт шатуна.Боковая панель «Сила по сравнению с числом оборотов в минуту» подробно описывает нагрузки, прикладываемые к шатуну и его крепежным деталям, но суть в том, что по мере увеличения веса системы возвратно-поступательного движения и числа оборотов в минуту силы, которые пытаются растянуть два болта, удерживающих крышка на шатуне радикально увеличится. И вес, и частота вращения имеют решающее значение для этой формулы, но, безусловно, наиболее опасной является частота вращения. Например, двигатель с внутренним диаметром 4,0 дюйма и ходом 3,875 дюйма может оказывать растягивающую нагрузку до 12380 фунтов на большой конец шатуна, когда шатун разгоняется от ВМТ со скоростью 6500 об / мин.Это происходит каждый раз, когда поршень попадает в ВМТ на такте перекрытия. Если учесть количество циклов, которые проходит двигатель (даже если большинство из них не на высоких оборотах), это по-прежнему требует огромной прочности стержневого болта.

Крепежные детали

— это отдельное исследование, но мы постараемся свести к минимуму основные моменты до нескольких простых абзацев, чтобы дать вам информацию, необходимую для выбора правильных болтов стержня. Большинство стержневых болтов оцениваются в фунтах на квадратный дюйм, которые представляют собой систему оценок, используемую для определения напряжения или нагрузки, приложенной к болту, деленной на его площадь поперечного сечения.Вот почему болт большего диаметра, сделанный из того же материала, прочнее и предлагает большую потенциальную зажимную нагрузку, чем крепежный элемент меньшего размера. К сожалению, болты большего размера весят больше, поэтому идеальным компромиссом является использование прочного материала для болта меньшего размера. Предел прочности на разрыв — это максимальное напряжение, которое крепление может выдержать без разрушения. Каждая застежка также имеет максимальную прочность, которую она может выдержать и вернуть к своей нормальной длине. Это называется пределом текучести крепежа. Если вы превысите предел текучести застежки, она испортится, и ее следует заменить.

Боковой зазор штока — один из тех зазоров, которые можно легко не заметить при сборке двигателя в спешке. Но если вы используете все новые детали, вы обязательно должны убедиться, что зазоры находятся в пределах спецификации. Минимальный боковой зазор стержня для стальных стержней составляет 0,010-0,012 дюйма. Увеличенный зазор позволяет большему количеству масла разбрызгиваться вокруг картера.

Всегда проверяйте, чтобы фаска на шатунном подшипнике прилегала к радиусу скругления кривошипа (стрелка).Более чем один производитель двигателей случайно установил шток на поршне задом наперед.

Крепежные детали с чрезвычайно высоким пределом прочности на разрыв также имеют тенденцию быть несколько хрупкими. Это означает, что разница между пределом текучести крепежа и его пределом прочности при растяжении является довольно небольшой величиной. Усилие зажима — это сила затянутого болта, равная его предварительной нагрузке. Что усложняет жизнь стержневым болтам, так это то, что они должны иметь высокий предел текучести и прочности на разрыв, но они также должны выдерживать более миллиона циклов растягивающих или растягивающих нагрузок.

Следовательно, высококачественный соединительный элемент шатуна должен иметь достаточно высокий предел прочности на разрыв, а также иметь довольно широкий диапазон нагрузок между пределом текучести и пределом прочности на разрыв. Именно в этом диапазоне его могут попросить работать. Вот почему так важно создать надлежащую предварительную нагрузку или зажимную нагрузку с помощью стержневого болта. Наиболее точно это измеряется в растяжении болта. Обычно ARP определяет размер растяжения болта, который составляет 75 процентов от предела текучести болта. Так что, если типичное значение растяжения стержня-болта ARP на 3/8 дюйма равно 0.006 дюймов, то его длина текучести, вероятно, очень близка к 0,008 дюйма. Дело здесь в том, чтобы установить зажимную нагрузку, намного превышающую нагрузку, прилагаемую к болту во время работы двигателя. В момент, когда поршень меняет направление вниз после верхней мертвой точки (ВМТ) во время цикла перекрытия, коленчатый вал тянет поршень вниз. Это приводит к натяжению болтов стержня. На высоких оборотах это может фактически деформировать большой конец стержня, сделав его овальным и подвергнув болты стержня чрезмерным нагрузкам.Вот почему так важна зажимная нагрузка.

Единственный способ достичь этого оптимального значения растяжения — это измерить болт. Это достигается с помощью инструмента для растяжения стержня и болта. Несколько компаний, в том числе ARP, продают этот инструмент, который на самом деле представляет собой не что иное, как стальную арматуру, прикрепленную к циферблатному индикатору. В циферблатном индикаторе используется более тяжелая возвратная пружина, чем в обычных циферблатных индикаторах, чтобы инструмент оставался на месте на стержневом болте. Это полезно для двигателя, так как этот инструмент чаще всего используется в узких пределах нижнего вращающегося узла.Процедура проверки также проста. Наденьте торцевой гаечный ключ на стержневой болт, затянув крепеж от руки. Затем расположите датчик натяжения так, чтобы вы могли видеть циферблатный индикатор с двумя точками индикатора, надежно расположенными в небольших углублениях на обоих концах застежки. Эти точки помогают удерживать точки индикатора на месте. Обнулите индикатор, а затем медленно затяните гайку стержня-болта, пока не будет достигнуто желаемое растяжение. Это должно быть выполнено на всех 16 шатунных болтах двигателя V8.

Если это звучит как слишком много усилий — это так. Но если вы вкладываете пару тысяч долларов в качественный вращающийся узел, это единственный приемлемый способ обеспечить достаточную нагрузку на болты штока. Некоторые могут утверждать, что использования динамометрического ключа достаточно, но на самом деле существует слишком много переменных, влияющих на крутящий момент болта, которые имеют мало общего с растяжением болта. Например, ARP указывает настройку крутящего момента, предназначенную для использования только в сочетании с молибденовой смазкой ARP.Этот смазочный материал имеет более низкий коэффициент трения, чем моторное масло, поэтому крутящий момент смазочного материала всегда меньше крутящего момента, указанного при использовании масла. Мы проверили эти значения крутящего момента на фактическом растяжении болта, и, поскольку ARP не может учесть все переменные, мы обнаружили, что значение крутящего момента ARP обычно приводит к растяжению болта, которое меньше оптимального. Мы тестировали это несколько раз, и мы постоянно получаем по крайней мере на 0,0008–0,0010 дюйма меньше указанного значения растяжения болта ARP.Вот почему измерение фактического растяжения болта — единственный выход.

Для проверки зазора подшипника необходимо затянуть болты штока снаружи двигателя. Всегда используйте тиски для стержней при затягивании стержней, чтобы не допустить перекручивания стержня. Убедитесь, что тиски поддерживают как колпачок, так и балку стержня.

Всегда измеряйте зазор подшипника по вертикали. Все подшипники двигателя имеют определенную конусность по отношению к горизонтальному компоненту. Измерение внутреннего диаметра стержня по линии разъема даст ошибочно большой зазор.

Еще одним преимуществом использования более качественной послепродажной штанги являются эти установочные штифты, которые предотвращают смещение крышки штанги при высоких оборотах.

Последовательное переключение болта штока несколько раз также помогает закрепить болт штока в штоке. Иногда в механическом цехе болт не полностью вставляется в стержень из-за плотной посадки между болтом и стержнем. Затяжка обычно обеспечивает полную фиксацию болта на месте.

Во многих более качественных стержнях используются винты с головкой под ключ, а не болты и гайки. Винты с головкой под ключ имеют определенные преимущества по высоте для применения в толкателях, и их можно измерить на растяжение болта, как и любого другого стержневого болта.

Этот вырез показывает, насколько близко находятся все вращающиеся части, когда вы вставляете длинноходовой кривошип и длинные стержни в небольшой блок. Минимальный зазор между стержнем и распределительным валом составляет 0,050 дюйма.

Если необходимо затянуть болты штанги на месте, а не использовать датчик растяжения, ARP рекомендует затянуть болты штанги не менее трех-пяти раз. Это полирует и сглаживает резьбу и границу между штоком и гайкой, что снижает трение. Также обязательно используйте только молибденовую смазку для стержневых болтов, которая поставляется с болтами ARP.

На самом деле нет никаких оправданий неиспользованию инструмента для растяжения стержня и болта. Эти инструменты не так дороги (обычно около 100 долларов) и просты в использовании. Однако в экстренной ситуации вы, безусловно, можете просто затянуть болты стержня на месте. Если вы используете новые крепежные детали, ARP рекомендует затянуть каждый крепеж не менее пяти раз, прежде чем будет приложен окончательный момент во время сборки. Это связано с тем, что новые крепежные детали должны создавать картину износа между гайкой и болтом и внутри резьбы.При этом также можно принять во внимание тот редкий момент, когда болт стержня не полностью вставлен в стержень. Затягивание крепежа по крайней мере пять раз должно привести к посадке болта в стержень и создать разумную картину износа, которая позволит большему фактическому крутящему моменту создать растяжение болта, а не просто преодолеть трение.

Точность динамометрического ключа — еще одна переменная, которая влияет на крутящий момент и растяжение крепежа. Нередко можно встретить динамометрический ключ, который отклоняется на целых 10 фунт-футов при проверке на точность.Если гаечный ключ не откалиброван, проверьте его при указанном крутящем моменте для болтов стержня. Таким образом, вы можете хотя бы учесть эту переменную.

Если вы действительно хотите знать, не растянулся ли стержневой болт за пределы своего предела текучести, вам также необходимо следить за длиной в свободном состоянии каждого крепежа, когда он был новым. Во время последующего демонтажа болты можно повторно проверить на длину. Если использованный болт хотя бы на 0,001 дюйма длиннее своей исходной длины в расслабленном состоянии, он растянулся за пределы предела текучести и должен быть заменен.Мы потратили значительную часть этой главы на болты штанги и их использование из-за катастрофических повреждений, которые могут возникнуть в случае несоблюдения этих спецификаций. Потратьте время на то, чтобы убедиться, что эта область собрана правильно, и вы сможете избежать большинства дорогостоящих проблем.

двутавровая балка, двутавровая балка

В дополнение ко всем другим параметрам, связанным с шатунами, вторичный рынок также начал предлагать другой тип стержня, называемый стержнем двутавровой балки. Стержни с двутавровой балкой были разработаны для использования в гоночных двигателях и были спроектированы так, чтобы быть более прочными при использовании на высоких оборотах, когда способность стержня выдерживать повышенную нагрузку при растяжении является преимуществом.

Традиционная конструкция шатуна — это двутавровая балка, которая, по словам производителей, с которыми мы беседовали, сильнее сжимается по сравнению со стержнем двутавровой балки, в основном из-за пониженной концентрации напряжений. Поскольку большинство небольших блоков с большим рабочим объемом будут построены скорее как двигатели с крутящим моментом, а не как силовые установки со стратосферным числом оборотов в минуту, стержень с двутавровой балкой представляется более разумным выбором. Тем не менее, нет ничего плохого в использовании стержней двутавровых балок практически в любом приложении, и разница в прочности, вероятно, не будет иметь значения с точки зрения потенциального отказа.

После изучения всего этого материала о шатунах, надеюсь, вы получили большее признание как за выбор, так и за применение этого компонента, о котором часто забывают. Шатуны обычно не связаны с серьезным повышением мощности, но они действительно играют важную роль в обеспечении долговечности и надежности всей производимой вами мощности.

Написано Грэмом Хансеном и опубликовано с разрешения CarTechBooks

ПОЛУЧИТЕ СДЕЛКУ НА ЭТУ КНИГУ!

Если вам понравилась эта статья, вам понравится вся книга.Нажмите кнопку ниже, и мы отправим вам эксклюзивное предложение на эту книгу.

Основы хонингования шатуна | Инструменты и расходные материалы Goodson

Последние несколько недель мы говорили о восстановлении шатуна в Tech Notes . Благодаря нашим друзьям из Sunnen® Products Company, мы смогли поделиться материалами из их книги, Sunnen’s Complete Head Cylinder Head and Engine Rebuilding Handbook .К сожалению, эта книга сейчас не издается. Если вы ищете копию книги, их довольно мало, но вы можете найти ее на Amazon или eBay. Мы также провели короткий поиск и обнаружили, что он доступен в виде электронной книги, но для чтения или загрузки текста требуется членство.

Когда мы переходим к нашему последнему разделу, посвященному восстановлению шатуна, нам предстоит многое обсудить. Если вы какое-то время работали над двигателями, вы уже знаете большую часть этого. Имея это в виду, мы просто собираемся охватить здесь несколько основ и дать вам несколько ссылок на дополнительные ресурсы.

Резка крышки и стержня

Как мы уже говорили в предыдущих статьях, все шатуны имеют разделительную кромку. Большинство из них представляют собой плоские поверхности, обработанные механической обработкой в ​​секции крышки и штока. Эти поверхности должны быть прямыми и перпендикулярными сторонам стержня. В противном случае несоосность крышки может уменьшить зазор между шатуном и шейкой коленчатого вала.

В большинстве случаев восстановления вы удалите 0,003 дюйма (0,08 мм) с каждой сопрягаемой поверхности, получив в сумме 0,006 дюйма (0,15 мм). Эта небольшая часть уменьшенного межцентрового расстояния не повлияет существенно на степень сжатия, и в целом не ухудшит зазор между декой и поршнем; даже когда колода перекрашивается.

Разумеется, вам нужно будет снять болты стержня, когда будете готовиться к работе с сопрягаемыми поверхностями. Для этого вам, вероятно, понадобится пресс-демонтажное приспособление. Перед любой обработкой убедитесь, что поверхности также чистые.

Несколько важных советов

1. Обязательно укажите тип разделительной кромки, с которой вы имеете дело, поскольку с каждым из них обращаются по-разному. Подробнее об этом позже.
2. При обработке стержня (-ов) обязательно прочно закрепите их в станке.Если они вообще не затянуты, шлифовальный круг может подтолкнуть стержень вверх, и вы удалите меньше материала, чем планировали.
3. Всегда обрабатывайте полный комплект стержней и крышек одинаково.
4. По окончании шлифования очистите отверстия для болтов, чтобы удалить стружку или мусор, которые могли скопиться, затем установите новые болты.

Разделительные кромки

Как указывалось ранее, большинство шатунов, с которыми вы будете иметь дело, имеют прямой разъем. Вы также можете встретить стержни с разделительными кромками Tongue & Groove (T&G), зазубринами или трещинами.Из-за множества неровных кромок, характерных для зазубренных и сломанных кромок разъема, вы мало что можете сделать для их обработки.

Отводные кромки «Tongue & Groove» (T&G) можно обрабатывать, но есть особый способ работы. Прежде всего, важно отметить, что большинство производителей предусматривают небольшой зазор между гребнем и дном канавки. При шлифовании этих стержней убедитесь, что количество снятого материала не превышает размерный зазор, в противном случае вам нужно будет отшлифовать язычок, чтобы восстановить надлежащий зазор.

«Для шлифовки шпунта поместите разделительную кромку измерительного стержня так, чтобы поверхность шпунта НЕ касалась ни одной из канавок измерительного стержня, и поместите регулировочную прокладку под поверхность канавки, приблизительно равную толщине шпунта. Плотно зажать, снять регулировочную шайбу и отшлифовать как обычно ». — стр. 301-302

Хонинговальный стержень

Самый распространенный способ восстановления отверстий корпуса шатуна — хонингование. Машины могут быть быстро настроены и производить круглое прямое отверстие, которое часто равно или лучше, чем у производителя оригинального оборудования.Сменные оправки различных размеров сокращают время наладки, поэтому вы можете производить больше за меньшее время. В оправках шатунов используется расположение камней двойной ширины, предназначенное для увеличения площади поверхности камня для лучшего выравнивания и более быстрого удаления материала.

Как и при большинстве операций хонингования, обязательно используйте достаточное количество хонинговального масла. Всегда используйте хонинговальное масло, специально разработанное для этого типа хонингования, такое как масло для хонингования ударов Goodson (RHO-10 или RHO-50) или масло для хонингования на минеральной основе Sunnen (MAN-845).Кроме того, держите запас хонинговального масла в чистоте, регулярно фильтруя его и меняя. Это повысит его производительность и улучшит ваш готовый продукт.

Чаще всего хонингование стержней выполняется на горизонтальном хонинговальном станке. Они доступны в ручном режиме, с приводом от двигателя или с ЧПУ.

«Давайте рассмотрим некоторые возможности ручных горизонтальных хонинговальных станков. Их можно использовать для определения размеров корпуса шатуна и отверстий под пальцы, небольших двигателей и узлов цилиндров мотоциклов, а также для установки поворотных шкворней рулевого управления, и это лишь некоторые из них.Любое просверленное отверстие, используемое для опорной поверхности или для центровки, может значительно улучшить хонингование. Более жесткие допуски можно поддерживать с большей легкостью и производительностью ». — страница 303

Ошибки общего диаметра

Существует десять распространенных ошибок при отверстии, связанных с механической обработкой, термообработкой или удержанием детали. К ним относятся:

• вне раунда
• Беллмут
• волнистость
• малый
• бочка
• конус
• расточные метки
• вибрация развертки
• радуга
• несоосность

Хонингование может исправить все десять из этих ошибок.Хонингование характеризуется «большими площадями абразивного контакта; низкое давление резания, низкая скорость, плавающий инструмент или деталь и автоматическое центрирование инструмента за счет расширения внутри отверстия ». — 303 стр.

Основные соображения при хонинге штанги:

Выберите правильный состав камня . Обычно есть четыре каменных композиции, из которых можно выбрать; черновая, универсальная, чистовая и по стали. Камни Гудсона и Суннена используют одну и ту же систему нумерации.Камни для черновой обработки — это 5s (например: Sunnen’s KL-5 или Goodson’s HK-5), камни общего назначения — 7s, Finishing — 13s и Steel — 14s).

Выберите правильный корпус. Хонинговальные оправки доступны с широким диапазоном отверстий. В зависимости от детали, которую вы затачиваете, выберите наиболее подходящий размер оправки. Следуйте инструкциям производителя по сборке и настройке.

Последняя мысль

Последний шаг при ремонте шатунов, о котором часто забывают, — это размагничивание деталей перед сборкой двигателя.Это очень важно для предотвращения преждевременного отказа двигателя. Тепло и трение от работы двигателя и процесса обработки могут вызвать магнетизм, который необходимо удалить. Прочтите предыдущий пост о важности размагничивания.

Это был краткий обзор ремонта шатуна. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с журналами Engine Builder Magazine «Назад к основам: восстановление шатунов» и «Восстановление шатунов: больше, чем вы думаете».