Шатун является связующим звеном между поршнем и коленчатым валом. Он колебательно связан с ними через подшипники скольжения. Его задача – передать движение поршня коленчатому валу . Все вышеперечисленные элементы: коленчатый вал, шатуны и поршни вместе образуют кривошипно-поршневую систему , которая является «сердцем» двигателя — его важнейшим механическим элементом, работа которого подчинена всем остальным системам силового агрегата. единица.
Сам шатун представляет собой простую механическую деталь, однако он подвергается воздействию больших сил и движется с большой скоростью. По этой причине он должен быть точно изготовлен и отбалансирован, чтобы двигатель не вибрировал вдоль оси вала во время работы.
Шатун – конструкция
Зная, какую работу выполняет шатун, стоит сосредоточиться на его конструкции. Шатун состоит из:
головка, в которую обычно запрессовывается скользящая втулка;
стержень, соединяющий голову со стопой;
лапка, служащая для крепления шатуна к валу;
подшипники, смягчающие трение, вызванное вращением шеек коленчатого вала.
Головка – это узел, соединяющий шатун с поршнем. Внутри головки расположена тонкостенная втулка из медного сплава, в которой установлен поршневой палец.
Хвостовик шатуна является его плечом, т. е. элементом, соединяющим головку с ножкой . Это простой металлический элемент, обычно с двутавровым сечением (две буквы «Т», соединенные «ножкой»), благодаря которому удается сохранить высокую прочность при одновременном снижении веса.
Детали шатунной группы:
1 — верхняя головка шатуна; 2 — стержень; 3 — нижняя головка шатуна; 4 — крышка нижней головки; 5 — вкладыши; 6 — втулка; 7 — шатун дизеля; S — основной шатун сочлененного шатунного узла
Ножка шатуна состоит из двух частей: собственно лапки и крышки. Верхняя часть соединяется со штоком, а крышка прикручивается к нему снизу. Лапка охватывает втулку шатуна на шейке вала, механически замыкая систему перемещения. В некоторых двигателях, например, используемых в мотоциклах или в инструментах, двухтактных агрегатах, лапка шатуна не отделена. Тогда разборка требует демонтажа коленвала (в таких случаях отдельные части вала сжимаются).
Ножки обычно «срезаны» по диагонали относительно оси шейки вала. Это дает возможность снять поршень с шатуном, не разбирая коленчатый вал. Размер верхней части ножки, разделенной таким образом, меньше диаметра цилиндра и при необходимости может быть перемещен вверх после снятия головки.
Конструкция шатунного подшипника довольно сложная. В лапку шатуна заделаны тонкостенные подшипники из стальных полос . На поверхность стали наносятся специальные слои, обеспечивающие прочность и низкий коэффициент трения. В прошлом это были, как правило, подшипниковые сплавы, обычно оловянно-свинцовые (состав такого сплава 60-85% свинца, 5-20% олова, 5-217% сурьмы и до 6% меди). В новых двигателях использовались алюминиевые сплавы, на которые были нанесены гальваническим способом или напылением дополнительные скользящие слои. В настоящее время применяют также интерметаллы, т. е. сплавы с керамической структурой, сочетающие в себе черты металлов и керамики. Хотя характеристики интерметаллидных покрытий указывают на то, что они являются идеальным решением для втулок, это очень дорогая технология, поэтому их применяют практически только в высокопроизводительных двигателях, например в Формуле 1.
Из чего сделан шатун?
В маломощных приводных агрегатах шатун изготавливается из чугуна, но в настоящее время такое решение применяется относительно редко. Элементы из этого материала можно встретить в двигателях газонокосилок и более дешевых скутерах.
В настоящее время для изготовления шатуна чаще всего применяют легированную сталь (обычно с содержанием углерода 0,3–0,4%) с примесями таких металлов, как хром, молибден или никель. Стальные шатуны кованые и термически обработанные. Это позволяет повысить устойчивость к повреждениям и усталости.
В двигателях, достигающих высоких скоростей вращения и больших усилий, применяются шатуны из алюминиевых, медных, никелевых или магниевых сплавов . Их изготавливают методом ковки, так же, как и стальные. В случае алюминиевых шатунов также используются литейные сплавы (с примесями кремния, цинка и меди). Используя литье шатунов, можно ускорить их производство, поскольку эти сплавы обладают хорошими прочностными свойствами без специализированной термической обработки.
Поврежденный шатун – причины и симптомы
Шатун – очень прочный элемент, изготовленный из специальных металлических сплавов, описанных ранее. Поэтому он повреждается довольно редко.
Неисправности этого элемента можно разделить на две группы:
- влияние,
- усталость.
- Ударное повреждение возникает, когда поршень сталкивается с несжимаемой поверхностью. Это может быть сломанная клапанная головка или инородное тело, случайно попавшее в цилиндр при ремонте. Столкновение также может произойти в случае неправильной установки газораспределительного механизма , слишком слабого натяжения ремня ГРМ или обрыва ремня ГРМ. Затем поршень ударяется об открытый клапан, что может привести к изгибу или поломке шатуна.
Ущерб от удара также включает ущерб, вызванный попаданием воды в цилиндр. Эта угроза касается в первую очередь дизельных двигателей, где пространство между поршнем и головкой очень мало. Затем вода, всасываемая через воздухозаборник (например, при слишком быстром прохождении через глубокую лужу), сжимается в цилиндре до давления, которое заставляет ее оказывать сопротивление, равное стальному слою.
Как определить, поврежден ли шатун? Конструкция двигателя настолько сложна, что с погнутым или треснувшим шатуном он не заработает. Если вам удастся его запустить, он будет работать хаотично, часто с отчетливым металлическим стуком. Если вы подозреваете, что поршень столкнулся с клапаном или слышите, что в двигателе болтается металлический элемент, как можно скорее заглушите его.
Провернутые подшипники – самая распространенная поломка
Шатунный подшипник обычно состоит из двух полувкладышей. Они встроены в стопу и удерживаются на месте специальными канавками или «усами». В подшипнике имеются отверстия, через которые в подшипник поступает моторное масло . Если из-за чрезмерного загрязнения масла или неисправности в масле появятся более крупные частицы и металлические опилки, отверстие засорится и подшипник скольжения заклинит. Сила трения вырвет втулку из гнезда и приведет ее в движение.
Вращение вертлужной впадины может быть вызвано износом. Это естественный процесс в элементах, работающих в условиях трения. Это произойдет быстрее, если владелец не позаботится о смазке двигателя, например, увеличив интервалы между заменами масла или не заменив фильтр. Даже при оптимальных условиях смазки возникает трение, слои на втулках стираются и между шатуном и шейкой вала возникает зазор. При правильном обслуживании это произойдет не быстро – обычно через несколько сотен тысяч километров.
Розетка также может повернуться из-за ударов и вибраций. Из-за люфта лапка шатуна ударяется о шейку вала во время движения поршня. Это вызывает так называемое стук подшипников, т.е. характерный металлический щелкающий звук, который слышен преимущественно при увеличении частоты вращения.
Если подшипник вращается, независимо от причины, стук будет еще громче и слышнее независимо от скорости вращения . Двигатель также может заблокироваться.
Повреждение шатуна или подшипников – что делать и сколько это стоит?
Если шатун треснет или погнется, это обычно указывает на более серьезную неисправность двигателя. Следует предположить, что в таком случае потребуется полный капитальный ремонт двигателя или хотя бы замена поршневого и шатунного комплекта и капитальный ремонт головки. Если головка клапана сломается или в цилиндре обнаружится другой металлический элемент, это обычно также разрушает стенки цилиндра. В зависимости от конструкции двигателя и глубины повреждений для этого потребуется шлифовка цилиндров, замена гильз цилиндров или даже замена всего блока двигателя.
Заклинивание, износ или вращение подшипников могут привести к обнаружению в двигателе крупных металлических опилок, а соединение шатуна с валом станет нестабильным. Вибрации и удары, вызванные ослаблением, могут привести к дальнейшему повреждению шатуна, коленчатого вала и коренных подшипников. Если не игнорировать первые симптомы, т. е. стук подшипников, ремонт обойдется недешево, ведь все, что вам нужно сделать, это заменить подшипники на новые. Стоит поменять масло и фильтр и проверить, не поврежден ли насос.
Судороги также могут возникать в верхней части вертлужной впадины. Обычно штифт вращается внутри него во время работы двигателя. Смазка подшипника осуществляется через специальный масляный канал или масляный туман. В первом случае заклинивание может быть связано с засорением канала, во втором случае проблема обычно в работе масляного насоса или других элементов системы смазки. Это также приводит к заклиниванию других компонентов двигателя, например, распределительного вала.
Независимо от характера неисправности шатуна практически всегда необходимо вмешательство механика, зачастую предполагающее полный капитальный ремонт двигателя.
Напоминаем, что заклинившие или изношенные втулки – самая частая поломка в области шатунов. Так что если вам нужны новые, потому что старые начали стучать. В нашем магазине вы также приобретете другие детали кривошипно-шатунной системы, например, подшипники или сам шатун . Ознакомьтесь с широким ассортиментом запчастей от признанных производителей прямо сейчас.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Что такое шатун и для чего он нужен?Шатун – это элемент, передающий движение поршня коленчатому валу. Это разъем и неотъемлемая часть кривошипно-поршневой системы. Благодаря ему воспламенение смеси можно использовать для приведения вала во вращение.
Как можно повредить шатун?
Шатуны могут погнуться или треснуть в результате удара поршня о твердую поверхность, обычно это инородное тело в цилиндре или, в случае дизельных двигателей, сильно сжатая вода. Наиболее распространенной неисправностью в области шатунов является износ или задир нижних (шатунных) подшипников, возникающий в результате неправильной смазки или естественного истирания в двигателях с большим пробегом.
Что делать, если поврежден шатун или слышен стук подшипников?
Вам следует отвезти машину к механику. Если стук только начался, можно водить машину. Никаких негативных последствий для двигателя это иметь не должно. В случае более серьезных повреждений, таких как вращающийся подшипник, погнутый или сломанный шатун, автомобиль следует доставить в мастерскую на прицепе.