Как сделать шатун

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

При работе двигателя шатун принимает на себя большую нагрузку т.к. совершает самую тяжёлую работу. Шатун передаёт мощность двигателя на колёса автомобиля, тем самым обеспечивая их необходимым крутящим моментом для движения. Делает он это благодаря возвратно-поступательному движению коленчатого вала и поршня.

Несмотря на то, что на всех двигателях шатуны выполняют одну и ту же работу — устроены они везде по разному. В первую очередь это зависит от типа двигателя: бензиновый или дизельный. Так же немаловажную роль играет компоновка двигателя: V-образная или рядная.

Для улучшения работы и снижения веса конструкторы стараются видоизменять шатуны и делать их более лёгкими, при этом сохраняя или даже увеличивая их заводскую прочность. Однако, проблема заключается в том, что, например, для дизельных двигателей шатуны всегда будут тяжелее, чем для бензиновых. Это обусловлено принципом работы самого ДВС.

Теперь давайте разберёмся из каких же составляющих состоит шатун двигателя внутреннего сгорания. В нём есть 3 основные детали: верхняя головка, стержень, нижняя головка. Верхняя головка имеет меньший диаметр и соединяется со стержнем поршневым пальцем. Соединение головки большего диаметра (кривошипной) происходит с помощью шейки коленчатого вала. Так у шатуна есть крышка, которая расположена в нижней головке и болты, закрепляющие её.

Подшипники скольжения очень тонкие и через отверстие в коленвале, которые сделаны на шатунных шейках, на них подаётся масло, под давлением создаётся масляная плёнка, в результате чего происходит скольжение между частицами масла.

Следующая важная деталь, о которой следует рассказать — это поршень. Он принимает на себя давление газов и дальше передаёт это усилие через шатун на коленчатый вал. В целом поршень — очень сложная техническая деталь, выполненная из алюминиевого сплава. Поршень должен быть очень прочным и лёгким, при этом при высоких температурах он не должен расширяться.

Диаметр поршня имеет немного меньший диаметр, чем цилиндр. Сделано это для того чтобы между стенками могло проходить масло и при этом не было трения металла об металл.

Поршневые кольца устанавливаются в специальные канавки в поршне и служат для уплотнения поршня с цилиндром. Сами кольца могут быть компрессионными и маслосъёмными. Компрессионных колец обычно два и они не дают газам прорываться, а маслосъёмное кольцо снимает масло со стенок цилиндров. Диаметр колец немного больше диаметра цилиндра, для лучшего уплотнения.

Определение поломки шатуна и пути решения проблемы

Ремонт шатунов двигателя — работа не сложная. Хотя при поломке последствия могут быть очень плачевными, поэтому важно уметь определять поломку этой детали и пути быстрого ремонта.

Первый признак поломки — стук в двигателе. Но многие могут спутать его со звукам распредвала, клапана или других элементов двигателя. Перепутать стук шатунов двигателя с другими звуками очень сложно. Он очень сильно похож на частый и громкий стук молотка.

Для того чтобы проверить в каком цилиндре поломка нужно попробовать снять провода с крышки трамблёра, но делать это нужно последовательно. Сняв один из проводов звук в двигателе уменьшится — это значит, что поломка скрыта именно в этом цилиндре.

На инжекторных двигателях сделать это немного сложнее. На модификации с фишками, нужно снять фишку с катушки зажигания, тем самым отключив нужный цилиндр.

После того как вы определили в каком цилиндре поломка — разберите двигатель и проверьте все шатуны. Если окажется что помимо сломанного шатуна в двигателе есть ещё и гнутые, то проблема может возникнуть в том, что с одной стороны поршень будет испытывать большее трение, а с другой пропускать масло, что впоследствии приведёт к образованию нагара.

Определить гнутый шатун очень просто. Для этого вам понадобится плоская поверхность и наждачная бумага. Натяните бумагу на поверхность и потрите об неё каждый шатун поршневой головкой. Если шатун ровный, то поверхность верхней головки будет равномерно блестящая. Если же шатун кривой, то поверхность будет блестеть не равномерно. В случае если шатун кривой — его так же следует заменить.

Менять шатун нужно в нескольких случаях:

Деформирован стержень
Появились зазоры в верхней или нижней части головки

Какие же могут быть причины обрыва шатуна в двигателе? Очень просто!

Поддерживайте достаточный уровень масла
Меняйте фильтр, не допускайте его загрязнения
Меняйте масло каждые 7-12 тыс км

Перед началом восстановления шатунов двигателявнимательно осмотрите все шатуны и проверьте какие из них можно отремонтировать, а какие следует заменить.

Чтобы хорошо и правильно отремонтировать шатун, желательно использовать специализированное оборудование, если у вас такого оборудования нет, то лучше доверить дело профессионалам.

Во-первых, для того чтобы привести нижний шатун в идеальное заводское состояние — вам нужно обточить крышку головки. Слой, который вы снимите, должен быть минимальным. После проведения операции установить головку в прежнее положение и затяните болты.

Конструкция

Мы уже примерно знаем, что такое шатун, и сейчас рассмотрим особенности конструкции. Деталь соединяет поршень с коленчатым валом. В процессе работы совершаются очень сложные движения. Верхняя головка шатуна выполняет возвратно-поступательные движения, нижняя часть делает круговые. Шатуны в процессе работы воспринимают очень высокие нагрузки, и это учитывается в конструкции. Смотрите на схеме шатун двигателя.

Элемент состоит из верхней головки, нижней головки, а также из силового стержня, который служит соединителем. Деталь практически полностью цельная и изготавливается из стали, чугуна, алюминиевых сплавов.

Конструкция шатуна

Особенности конструкции шатунов напрямую зависят от типа мотора и схемы его компоновки. Так для бензиновых двигателей используются легкие шатуны, в дизелях – тяжелые.

Основные элементы шатуна – стержень, верхняя поршневая головка, нижняя кривошипная головка.

Поршневая головка соединена со стержнем поршневым пальцем, кривошипная головка – с шейкой коленвала.

Данная деталь шатуна может иметь различный тип сечения, которое может быть похоже на прямоугольник, на круг, крест или может быты Н-образным. Некоторые типы двигателей оснащаются шатунами, в которых стержни имеют небольшую масляную канавку для своевременной подачи масла в поршневую головку.

В большинстве случаев верхний отдел кривошипной головки оснащается маленьким отверстием для разбрызгивания масла во внутренних полостях поршня и цилиндра.

Поршневая головка размещена вверху и является неразъемным шатунным элементом, конструкция которого напрямую зависит от метода установки поршневого пальца.

В двигателях, в которых установлен палец фиксированного типа, поршневая головка имеет специальное цилиндрическое отверстие для его установки. В ДВС с пальцем плавающего типа, такая головка комплектуется бронзовой или биметаллической втулкой.

В тех моделях двигателей, которые используют плавающий палец, но втулка не предусмотрена, вращательные движения пальца осуществляются в соответствующем отверстии головки.

С целью снижения значительных нагрузок на палец, некоторые модели ДВС комплектуются шатунами с поршневыми головками в форме трапеции.

Головка шатуна, которая расположена внизу отличается разборной конструкцией, основным назначением которой является соединение двух механизмов – коленвала и самого шатуна.

Головка состоит из верхней части и крышки, которая крепится к шатуну крепежными болтами. Кроме всего прочего такая головка может иметь два типа разъемов по отношению к стержневой оси – косой (выполненный под углом) и прямой (выполненный перпендикулярно).

Длина цилиндрового блока зависит от толщины нижней головки. В головке устанавливаются тонкие вкладыши подшипника скольжения, которые могут иметь от 2-х до 5-ти слоев, изготовленных из стальных полос, внутренняя часть которых покрывается защитным антифрикционным составом, соответствующим определенному типу двигателя.

Как правило, в современных ДВС применяются вкладыши, состоящие из 2-х и 3-х слоев. В двухслойном вкладыше на металлическую основу просто наносится слой антифрикционного состава, а в трехслойном вкладыше добавляется еще и изоляционный слой.

Чтобы снизить вибрации и шумы при работе двигателя, все установленные шатуны, а также их составные части должны иметь равную массу. Это значит, что в одном шатуне масса отдельной его детали должна быть одинаковой по отношению к массе аналогичной детали в другом шатуне.

Например, если масса стержня одного шатуна составляет 50 г., в таком случае во всех остальных шатунах стержни должны иметь аналогичную массу.

Подгонка массы шатунов происходит путем снятия тонкого металлического слоя с бобышек, которые располагаются на верхних шатунных головках. В некоторых случаях подобные бобышки находятся на шатунном стержне или нижней части поршневой головки.

Ремонт шатунов

Шатуны большинства автотракторных двигателей изготавливают из сталей 45, 40Х, 40Г и др. Основные дефекты шатунов: изгиб и скручивание стержня; износ отверстия нижней головки шатуна, втулки и отверстия верхней головки под втулку; износ опорных поверхностей крышки под гайки шатунных болтов и др.

Шатуны выбраковывают при наличии трещин, обломов, аварийных изгибов. Кроме того, шатуны двигателей СМД-60, СМД- 64 и их модификаций выбраковывают, если смяты треугольные шлицы на опорных поверхностях разъема нижней головки.

Изгиб и скрученность шатунов проверяют при помощи индикаторных и оптических приспособлений. В мастерских общего назначения для проверки шатунов используют приспособление КИ-724, которое является универсальным и позволяет контролировать шатуны двигателей разных марок. Перед проверкой в отверстие плиты 4 приспособления вставляют оправу 7. При этом опорная поверхность 8 оправки для нижней головки шатуна должна находиться вверху, а зажимной палец 5 — внизу. Шатун без втулки верхней головки закрепляют на оправке 7. В отверстие верхней головки шатуна предварительно вводят малую оправку приспособления. Установив призму 2 на малую оправку, перемещают шатун вместе с оправкой и призмой до тех пор, пока упор призмы не коснется поверхности плиты. В таком положении закрепляют оправку рукояткой 6. Затем снимают шатун с приспособления, а призму с индикатором устанавливают на оправку 7 и перемещают, пока упор призмы не коснется поверхности плиты и стрелка индикатора не повернется на 1,0-1,5 оборота. В этом положении стрелку верхнего индикатора устанавливают на ноль. Поворачивают призму на оправке так, чтобы измерительный стержень нижнего индикатора и второй упор соприкасались с плитой, и устанавливают на ноль стрелку другого индикатора.

Устанавливают шатун на оправке 7 так, чтобы его нижняя головка уперлась в ограничитель 3. Ставят призму на малую оправку верхней головки шатуна и подводят ее к плите. При касании упора призмы стрелка верхнего индикатора покажет величину изгиба в сотых долях миллиметра на длине 100 мм. Повернув призму другой стороной, нижним индикатором определяют величину скрученности шатуна.

Для шатунов дизелей всех марок изгиб не должен превышать 0,05 мм, а скрученность — 0,08 мм на длине 100 мм (расстояние между упором призмы и измерительным стержнем индикатора). Допустимый изгиб шатунов автомобильных двигателей 0,03 мм, допустимая скрученность 0,06 мм.

Шатуны, имеющие изгиб или скрученность, выходящие за допустимые значения, восстанавливают или выбраковывают. Допускается правка с подогревом стержня пламенем газовой горелки до температуры 450-500°С. Подогрев снимает внутренние напряжения в стержне шатуна, которые во время работы двигателя стремятся возвратить шатун в исходное (деформированное) состояние.

Износ отверстий нижней головки шатуна устраняют несколькими способами в зависимости от степени износа. Перед восстановлением проверяют опорные поверхности под головки шатунных болтов и гаек, а также плоскости разъема.

Опорные поверхности фрезеруют до выведения следов износа. Смятые или изношенные плоскости разъема фрезеруют или шлифуют до получения параллельности плоскостей с образующей отверстия. Непараллельность допускается не более 0,02 мм на всей длине плоскостей разъема.

Если слой металла, снятый шлифованием с плоскостей разъема крышки, не превышает 0,3 мм, а с плоскостей разъема шатуна 0,2 мм для дизелей и соответственно 0,4 и 0,3 мм для карбюраторных двигателей, то шатун собирают, затягивают гайки с нормальным усилием затяжки и растачивают, а затем шлифуют до номинального размера.

Если отверстия под вкладыши в шатунах изношены настолько, что с плоскостей разъема требуется снимать слой металла больший, чем указано выше, то отверстия восстанавливают наращиванием слоя металла (железнение, газопламенное напыление и др.) с последующей обработкой под номинальный размер.

Изношенное отверстие под втулку в верхней головке шатуна растачивают или развертывают до выведения следов износа и запрессовывают втулку увеличенного размера по наружному диаметру. Отверстие под втулку растачивают на станке УРБ-ВП-М или на токарном станке с помощью специального приспособления. После расточки втулку раскатывают роликовыми раскатниками на тех же станках. При растачивании оставляют припуск на раскатку 0,04-0,06 мм. Процесс раскатки уменьшает шероховатость поверхности и увеличивает прочность посадки втулки на 70—80%.

Изношенные втулки верхней головки шатуна восстанавливают обжатием с последующим наращиванием наружной поверхности меднением, осадкой в шатуне, термодиффузионным цинкованием с последующей механической обработкой.

Материалы для производства шатунов

Шатуны производятся двумя способами – штамповкой из высокопрочной стали или литьем из чугуна. В дизелях применяются шатуны, изготовленные из легированной стали методом ковки или горячей штамповки.

В некоторых видах бензиновых двигателей устанавливаются шатуны, производимые из порошкообразных металлов методом спекания.

Из-за напряженных условий работы данная деталь КШМ должна отличаться надежностью, долговечностью и износостойкостью.

Особое внимание уделяется не только изготовлению шатунов, но и болтов крепления. Для производства болтов используются легированные виды стали, обладающие высоким коэффициентом текучести, что в несколько раз выше, чем у высокоуглеродистых сталей.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Строение шатуна

Шатун ДВС состоит из:

верхней поршневой головки;
силовой стержень;
нижней кривошипной головки.

Верхняя головка шатуна изготавливается цельной. Это соединительный элемент с отверстием для поршневого пальца. Верхняя головка не разъемная.

Силовой стержень выполняется цельным, без соединительных частей.

Нижняя головка шатуна — это место соединения шатунной шейки коленвала ДВС. Нижняя головка разборная, соединяются шатунными болтами. Во время ремонта вместо шатунных болтов нельзя ставить обычные, так как шатунные выдерживают большую температуру и нагрузку. Испорченную резьбу на шатунных болтах не восстанавливают методом нарезки, на заводе резьбу создают методом накатки, а не нарезкой плашкой. Это означает, что при поврежденной резьбе шатунных болтов, их следует заменить, а не ремонтировать.

В нижнюю головку в посадочное место устанавливают тонкостенные вкладыши (подшипники скольжения). Подшипники для нижней головки шатуна не отличаются по конструкции от коренных вкладышей коленвала.

В некоторых шатунах имеются специальные отверстия для прохождения моторного масла к подшипнику скольжения.

Для подачи масла к верхней головке, в некоторых видах предусмотрено смазывающее отверстие. Силовой стержень дизельных двигателей более толще, массивнее.

1 — шатунный болт; 2 — крышка; 3, 4 — нижний и верхний шатунные вкладыши; 5, 8 — нижняя и верхняя головки шатуна; 6 — корончатая гайка; 7 — стержень шатуна; 9 — втулка (гильза); 10, 11 — штифты; a — канал; б, в, г — стержень, конусный поясок и головка шатунного болта; д, е — дугообразные канавки; ж, и, о — радиальные отверстия; з, м — холодильники; к, л — кольцевые канавки; н — короткая канавка; п — выемка под штифт; р — лыска.

По конструкции строение шатунов классифицируют на:

двутавровые;
круглые;
ромбические.

Двутавровые используются в автомобильных двигателях внутреннего сгорания.

Круглые шатуны применяются в двигателях для судов.

Ромбические шатуны назначаются для двигателей к высокоскоростным гоночным автомобилям.

Кривошипные головки классифицируются на:

Шатуны с простыми кривошипными головками устанавливают в простые ДВС.

Шатуны с прицепными кривошипными головками используются в звездообразных и V-образных двигателях.

Шатуны с вильчатыми кривошипными головками применяются в V-образных и W-образных моторах.

Велосипед считается простым устройством, но он часто оснащается разным навесным оборудованием, предназначенным для повышения комфортности и безопасности катания. Самыми загруженными частями любого байка считаются шатуны. Они отличаются простой конструкцией, а также во время их установки не приходится уделять много времени регулировке. Их часто приходится демонтировать, если они ломаются, а также, если планируется замена на камеру. Поэтому велосипедист должен знать, как выполняется демонтаж и установка шатунов на велосипед.

Предназначение и виды шатунов

Они представлены специальными металлическими рычагами, причем на стержне располагаются головки маленького и большого размера. Основное предназначение шатунов заключается в передаче усилия с педалей на вал каретки.

Перед тем, как поставить шатуны на велосипед, нужно правильно выбрать данные изделия. Они представлены в нескольких разновидностях:

Односоставные. Они представлены цельными элементами, в состав которых выходит ось, а также левый и правый шатун. Эта модель отличается высоким показателем прочности, а также не возникает сложностей с обслуживанием. Но недостатком считается массивность изделия.
Двухсоставные. Для присоединения левого шатуна применяются гайки. Остальные элементы, представленные осью, правым шатуном и звездочкой – это единый и целостный механизм, который невозможно разобрать на составные части.
Трехсоставные. Они устанавливаются на многие модели байков. Отдельно формируется ось с шатунами, которая соединяется со звездочкой.

Поскольку на данное изделие воздействуют существенные нагрузки, то для их изготовления применяются наиболее прочные и надежные сплавы металла. В магазинах можно найти даже элементы из алюминия, но они недолговечны, поэтому обычно используются для соревнований или для установки на дорогостоящих моделях велосипеда.

Внимание! Для бюджетных великов применяется передний блок из звездочек, который соединяется с неразборным шатуном.

Если планируется покупка новых деталей, то учитывается тип каретки и длина остальных предметов. Для всех моделей применяются различные крепления, к которым относится квадрат или шлиц.

Когда приходится снимать?

Перед тем, как правильно поставить шатуны, их нужно правильно демонтировать. Процесс требуется в нескольких ситуациях:

Проведение периодического обслуживания, необходимого для устранения сильных загрязнений и использования смазочных материалов.
Необходимость в ремонте, причем обычно это связано со срывом резьбы или сгибанием какой-либо части шатуна от серьезной нагрузки.
Возникновение сложностей с резьбой, например, если велосипедист сильно ее затягивает. Если же не слишком хорошо затянута резьба, то это приводит к разбалтыванию фиксации. Для решения данной проблемы часто приходится заново нарезать резьбу, выбирая подходящий диаметр. Если во время обслуживания крутить педали под неправильным углом, то это приводит к срезке граней. Поэтому поврежденные элементы нужно снять и заменить, но в некоторых случаях деталь может быть отремонтирована.
Замена звездочек. На современных моделях велосипеда они фиксируются не сваркой или заклепками, а специальными боноками. Звездочки – это расходные изделия, которые изнашиваются с течением времени, поэтому перестают справляться с поставленными задачами. Процесс их замены считается довольно простым и быстрым, но для этого придется снимать шатуны.

Если детали сделаны из стали, то не возникает сложности с их демонтажем. Но проблемы нередко появляются, если имеются алюминиевые изделия. Дополнительно мастера часто сталкиваются с некачественными моделями, сделанными из неподходящих сплавов или обладающими нестандартными размерами. Такие конструкции быстро изнашиваются или ломаются при незначительных нагрузках. Поэтому их нужно правильно снять, чтобы поставить более качественные модели.

Процесс демонтажа

Для снятия шатуна можно воспользоваться несколькими технологиями. Наиболее часто велосипедисты предпочитают пользоваться съемником, который упрощает процедуру. Только после этого выполняется правильная установка шатунов. Но если отсутствует инструмент, то работа осуществляется руками, для чего нужно следовать инструкции.

С помощью съемника

Если у мастера имеется в наличии данный инструмент, то для снятия шатуна выполняются действия:

откручивается пыльник, выполняющий роль заглушки, причем для этого достаточно воспользоваться обычной отверткой;
откручивается гайка, фиксирующая деталь к каретке;
вытаскивается шайба при наличии;
с помощью съемника выворачивается внутренний винт;
если имеется квадратное крепление, то придется заранее демонтировать накладку-переходник, поскольку если ее не снять, то мастер упрется непосредственно в шатун, а не в ось, что приводит к срыву резьбы;
инструмент ввинчивается непосредственно внутрь шатуна и закручивается до упора, поскольку иначе велика вероятность, что он сорвется, что приведет к поломке резьбы;
внутренний винт закручивается гаечным ключом, который надо крутить по часовой стрелке;
в конце работы съемник скручивается.

Выполнять процесс нужно аккуратно, поскольку если приложить существенное усилие, то можно сорвать резьбу или нарушить целостность съемника. Соединение желательно заранее обработать смазочными материалами. Только после демонтажа и обслуживания выполняется установка шатуна на коленвал.

Демонтаж без съемника

Если отсутствует возможность воспользоваться съемником, то придется выполнять все действия руками. Если поломка возникает во время поездки, то невозможно купить ключ. Поэтому велосипедисту придется воспользоваться своими уникальными навыками и подручными инструментами.

Внимание! Во время езды на место крепления часто попадает мусор, камешки или ветки, что приводит к прессованию и прилипанию деталей, поэтому требуется оперативный демонтаж шатуна.

Процесс работы делится на этапы:

откручивается крепление, закрепляющее шатун, причем после этого нужно немного проехать, чтобы ослабить фиксацию;
деталь рекомендуется обдать кипятком, что позволит устранить лишние отложения и грязь;
если имеется возможность, крепление обрабатывается смазкой со всех сторон, после чего нужно быстро проехаться на велосипеде;
на втулке шатуна делается небольшой надпил болгаркой или другим походящим инструментом;
припоем и молотком отбиваются остатки детали;
после выполнения данного процесса сломанный элемент выбрасывается, а него место устанавливается новая конструкция.

Внимание! Самым лучшим решением для любого велосипедиста считается покупка съемника, который значительно упрощает процесс ремонта и обслуживания байка.

Этапы монтажа

После покупки новых изделий важно разобраться, как поставить шатуны. Для этого нужно только следовать правильной инструкции:

все съемные детали очищаются от загрязнений, а также смазываются качественными составами, что значительно упрощает процесс монтажа, причем благодаря смазочным материалам предотвращается возникновение неприятного скрипа или хруста во время катания на велике;
осуществляется установка пальца в шатун;
деталь надежно сажается на вал, причем важно проверить, не возникает ли люфт во время движения, поскольку иначе это приведет к разбалтыванию гнезда, которое быстро сломается;
для фиксации изделия закручиваются болты, длина которых зависит от характеристик детали, причем важно во время работы прикладывать значительные усилия;
надевается следующий шатун, причем важно правильно определить место его расположения;
фиксируются заглушки, которые защищают детали от загрязнений и ударов.

Каждый велосипедист может разобраться в том, как правильно поставить шатун на коленвал. Данная деталь является важнейшим элементом байка, поскольку на нее передается значительная нагрузка. Она обладает простым устройством, поэтому не возникает сложностей с ее самостоятельным демонтажем и установкой.

Заключение

Процесс снятия и монтажа шатуна на велосипед считается простым и быстрым. Рекомендуется для этих целей пользоваться съемником, но при необходимости работа выполняется своими руками. Демонтаж требуется по разным причинам, к которым относятся поломки или обслуживание.

Рассмотрим конструкционные особенности шатуна поршня, основные проблемы, которые могут возникать при его работе, и способы их профилактики.

Шатун передает энергию от поршня к коленчатому валу. При этом он совершает два вида движения: круговое и возвратно-поступательное. Первое происходит в месте соединения его нижней головки с коленвалом, второе – в зоне соединения верхней головки с поршнем. Вследствие такой конструкции шатун постоянно испытывает высокие нагрузки во время работы.

Шатун поршня состоит из следующих элементов.

Поршневая головка

Верхняя (поршневая) головка представляет собой цельную неразборную конструкцию, которая соединяется с поршнем при помощи пальца: плавающего или фиксированного.

В верхней головке плавающего пальца обычно расположены бронзовые или биметаллические втулки. Если их нет, палец свободно двигается в отверстии головки шатуна. Для того, чтобы данный механизм функционировал нормально, ему требуется достаточное количество смазки.

Чтобы обеспечить необходимый уровень натяга, фиксированный палец вставляется в цилиндрическое отверстие меньшего диаметра.

Так как на верхнюю головку действуют очень высокие нагрузки, она имеет трапециевидную форму. Это позволяет увеличить опорную поверхность при работе поршня.

Кривошипная головка

Нижняя (кривошипная) головка соединяет коленчатый вал и шатун. Многие шатуны обладают разъемной кривошипной головкой, что зависит от метода сборки двигателя. Крышку головки с шатуном соединяют болты, штифты или бандажное крепление.

На каждый шатун можно установить только ту крышку, которой он оснащался с завода, так как она обладает определенным весом и размером. При ремонте данную деталь заменить нельзя.

По расположению стержня головка может быть прямой или косой. Последняя характерна для V-образных двигателей и используется для уменьшения размеров силового агрегата.

В нижней части шатунной головки располагаются подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Их изготавливают из стальной ленты, которая изнутри обработана антифрикционным материалом с высокими износостойкими характеристиками. Особенностью этого слоя является то, что он работает только в присутствии моторного масла, а в режиме "сухого трения" очень быстро истирается.

Покрытие может наноситься как на заводе-изготовителе, так и при дальнейшем обслуживании двигателя в условиях гаража или автосервиса. Для защиты подшипников скольжения и других деталей силового агрегата оптимально подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Чаще всего его применяют на юбках поршней, дроссельных заслонках, вкладышах распредвала, подшипниках скольжения.

MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:

Имеет широкий диапазон рабочих температур: от -70 до +260 °C

Повышает КПД двигателя

Снижает трение и износ

Защищает детали от задиров в режиме масляного голодания

Снижает расход топлива

Отверждается при комнатной температуре

Совместно с покрытием рекомендуется использовать Специальный очиститель‑активатор MODENGY. Он не только убирает разнородные загрязнения с поверхностей, но и образует пленку, улучшающую адгезию покрытия с основанием.

Силовой стержень

Силовой стержень многих шатунов имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях используются более прочные и массивные детали, чем в бензиновых. В спорткарах устанавливаются шатуны, изготовленные из алюминия. Благодаря такому решению снижается масса автомобиля.

Все шатуны должны иметь одинаковый вес, в противном случае усилятся вибрации при работе силового агрегата.

Из чего изготавливают шатуны?

Каждый производитель стремится уменьшить вес деталей КШМ и снизить производственные затраты. Но так как на шатуны в процессе работы двигателя воздействуют высокие нагрузки, уменьшать их массу нежелательно – это может пагубно отразиться на прочности изделий.

При массовом производстве шатуны для бензиновых двигателей изготавливают из специального чугуна методом литься. Это позволяет добиться практически идеального соотношения прочности и стоимости деталей.

В дизельных силовых агрегатах шатуны испытывают более высокие нагрузки, поэтому их производят из легированной стали методом горячей ковки или горячей штамповки. Получаемые детали прочнее, но при этом дороже литых.

В мощных автомобилях и спорткарах используются шатуны из титановых и алюминиевых сплавов. Они в два раза легче стальных и чугунных, что позволяет снизить вес двигателя и увеличить его оборотистость.

Большое значение играет конструкционный материал, из которого изготовлены болты крепления крышки шатунной головки. Их производят из высоколегированной стали, предел текучести которой в 2-3 раза больше, чем у обычной углеродистой.

Почему шатуны выходят из строя?

Основной причиной выхода шатунов из строя является износ деталей. Верхняя головка редко подвергается ремонту, а рабочий ресурс втулки нередко оказывается равен ресурсу самого двигателя.

Нарушение формы или разрушение шатуна может произойти вследствие гидроудара, попадания внутрь двигателя абразивных веществ и посторонних предметов, соударения головки блока и поршня.

Подшипники нижней головки могут выйти из строя вследствие недостаточного смазывания. Определить такую неисправность можно по замятию вкладышей, удлинению шатунных болтов, темно-синему окрасу шатунной головки и потемнению вкладышей.

К поломке шатуна приводит недостаточный уровень масла в двигателе, засорение масляного фильтра, загрязнение цилиндра абразивами и посторонними предметами.

Ремонт шатунов

Шатуны нуждаются в ремонте, если наблюдаются:

Износ зазора в верхней головке цилиндра

Износ поверхности и зазора в нижней части головки

Перед началом работ шатун тщательно осматривается, при помощи нутрометра измеряется диаметр детали, зазоры в верхней и нижней части.

Если все показатели в норме, менять шатун не потребуется. При деформации стержня отверстия головок перестают быть параллельными, что приводит к перекосу цилиндра. Об этом свидетельствуют повышенная шумность двигателя при работе на холостом ходу, следы износа на коленвале, головке шатуна, поршне и стенках цилиндра. Еще одним методом проверки шатуна на деформацию является его раскачка на специальной проверочной плите.

После проведения всех необходимых измерений приступают к ремонту.

Чтобы получить нужную геометрию зазора нижнего шатуна, необходимо убрать небольшое количество металла с поверхности крышки головки. После этого крышка ставится назад и фиксируется при помощи болтов.

Расточка отверстия головки по требуемому размеру производится на расточном или универсальном станке. После операции выполняется хонингование.

Если зазор под поршневой палец увеличен, бронзовая втулка под верхнюю головку меняется, и новая деталь принимает нужный размер. Очень важно, чтобы отверстия головки и втулки совместились. В этом случае масло не будет попадать на поршневой палец.

Шатунные вкладыши и юбки поршней рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.

Шатуны испытывают самые большие нагрузки в двигателе. Поэтому нужно серьезно подойти к необходимой прочности шатуна. Шатуны изготавливают из: порошкообразных металлов, сплавов сталь, алюминия, титана, сплавов стали и алюминия. Болты шатуна также испытывают огромные напряжения, и они должны соответствовать прочности самого шатуна. Как все мы знаем, если шатун ломается, то это приводит к серьезным последствиям для всего двигателя. Поэтому следует тщательно выбирать шатун относительно поставленных задач.

Шатуны изготавливают из разных материалов и разных форм. Старые шатуны производились из чугуна. В более продвинутых двигателях использовали шатуны из сплавов стали. Сегодня, множество производителей предлагают шатуны из порошкообразных металлов, алюминиевых сплавов, титана и об этом поговорим дальше.

Порошкообразно-металлические шатуны

Порошкообразно-металлические шатуны сделаны похожим способом как ковка или литье. Специализированная порошкообразная смесь сплавов помещается в форму, нагревают до температур плавления и спекания порошкообразной смеси, затем форма попадает под пресс. Такой технологический процесс позволяет получить удивительно прочные детали. Затем деталь обрабатывается, она изначально имеет почти необходимую форму что снижает затраты на обработку.

Нижнюю часть шатуна переламывают, место слома имеет не ровную поверхность, это позволяет более точно позиционировать детали относительно друг друга в собранном состоянии.

Крышка шатуна соответствует нижней головки шатуна, когда эти детали собраны и стянуты болтами то места разрыва не видно невооруженным взглядом. Точность стыковки влияет на положение всего шатуна на шейке коленвала, долговечность вкладышей и не создается лишняя нагрузка на шатунные болты. В отшлифованных поверхностях крышки шатуна и нижней части шатуна, стянутых болтами во время работы возникает напряжение сдвига приводящее к увеличению нагрузки на шатунные болты особенно на больших оборотах, в следствии чего происходит удлинение болта, увеличение зазора, повышенный и не равномерный износ шатунных вкладышей не говоря уже о возможном масляном голодании.

Хотелось бы отметить еще вот что, в случае если вкладыш провернет, то ремонт такого шатуна окажется практически невозможным. Иногда достаточно будет заново отшлифовать посадочное место вкладыша под увеличенный размер вкладыша. Найти в продаже подходящий вкладыш под ремонт практически невозможно на большинстве двигателей. Но в случае если расточкой не удается выполнить ремонт и будет необходимость точить место стыковки шатунной крышки, то это уже невыполнимо, так как слом не ровный и придется убрать достаточно много металла и после придания окружности посадочного места вкладыша на шатунной крышке останется совсем мало металла что недопустимо.

Стянуты болтами, место разрыва почти не видно.

Шатуны из сплавов стали

Стальные шатуны изготавливают из легированной стали. Стальной слиток обычно нагревается приблизительно до 2200 градусов и помещают в пресс форму и под действием огромного давления получается кованная заготовка шатуна, имеющая большую прочность благодаря ковке, напряжения и выравнивания молекул стали, в отличие от просто отлитой. Стоит отметить что при такой формовке горячая заготовка имеет размер ощутимо больший чем требуется из за температурного расширения металла и после остывания она уменьшается. В результате наблюдается неточность изготовления и может быть ощутимый разброс в размерах

Отштампованная заготовка имеет много лишнего метала который необходимо отрезать, стачивать, еще нужно точно соблюдать вес каждой детали. Конечно же это лишние затраты обусловленные технологическим процессом изготовления.

В дальнейшем почти готовые заготовки отправляются в печь для отпуска (снижения внутренних напряжений в металле) и закалки. В итоге это увеличивает стойкость к появлению микро трещин и повышает прочность шатуна.

Выполняется проверка качества и конечная механическая обработка, шатун считается готовым.

Алюминиевые шатуны

Изготавливают алюминиевые шатуны обычно из 7075 или 7075-T6 алюминиевых сплав, по прочности впереди всех сталей. Многие думают, что алюминий недостаточно прочный и быстро стареет, устает, теряет прочность. Но это не верно. Алюминиевые шатуны могут и используются в автоспорте.

Достоинство алюминиевого сплава в том, что он может иметь очень плотную молекулярную структуру. Во время производственного процесса алюминий нагревается приблизительно до 700 градусов и затем подвергается ковке под большим давлением. Это увеличивает плотность металла. Имеет небольшой вес по сравнению со сталью.

Шатуны из титана

Титан имеет невероятную прочность по отношение к весу. На пример, полностью титановый шатун может быть легче, головки шатуна из стали. Уменьшение веса позволяет достигать больше оборотов двигателя и при этом уменьшить паразитную массу увеличив запас прочности. Шатуны из титана очень дорогие, как и их производство.

Такие шатуны уменьшают вращающуюся массу, которая ощутимо проявляет себя на 5000 об/мин или около этого. В спорте использование титановых шатунов еще оправдывается, но для уличного тюнинга это пустая трата денег. Кроме того, титан является хрупким материалом, который чувствителен к царапинам. Маленькие царапины на поверхности могут в дальнейшем вырасти в трещины и вовсе сломать шатун.

Относительные затраты на материалы

Изготовленные из стали вполне подходят для подавляющего большинства гоночных и уличных двигателей. Там, где необходимо уменьшить вращающиеся массы рекомендуется использовать шатуны из алюминиевых сплавов

Для двигателей нацеленный на серьезный спорт с высокими оборотами двигателя можно рассмотреть вариант с титановыми шатунами. При длительных нагрузках на высоких оборотах такие шатуны требуют более частой замены и соответственно больше вложений.

Титановые шатуны стоят очень дорого чтобы использовать их в малом спорте, и тут можно рассмотреть вариант алюминиевых шатунов, достаточно легкие и менее дорогие, но значительно дороже стальных. Так же стоит учитывать, что алюминиевые шатуны намного толще, объемнее и требуют больше места в блоке цилиндров и поршне что может оказаться неподходящим вариантом в некоторых двигателях.

Читайте также: