Шатун

Назва деталі - "шатун" - має пряме відношення до характеру виконуваної роботи - передачі зворотно-поступальних рухів поршня до колінчастого валу. Найбільш помітне поширення деталь отримала в епоху паровозів, в яких була частиною приводу. При передачі зворотно поступального руху один кінець шатуна переміщається вгору і вниз з обмеженою амплітудою, тобто "хитається".

Шатун - одна з найдавніших деталей механізмів. Цю деталь можна бачити, наприклад, в конструкції апаратів геніального інженера Леонардо Да Вінчі

 

Шатун - одна з найбільш древніх деталей, яка застосовувалася ще в древніх, дерев'яних механізмах. Перші відомі шатуни працювали ще в конструкції приводу римської лісопилки третього століття. Вони перетворювали обертання колеса, приводиться в рух водою, в зворотно-поступальний рух пилки. Вперше поєднання шатуна з колінчастим валом зустрічається в конструкції водяного насоса дванадцятого тисячоліття, винайденого арабським інженером Аль-Джазарі. Його конструкція не була схожа на сучасний кривошипно-шатунний механізм і була набагато складніше, що свідчить про те, що Аль-Джазарі не цілком уявляв собі закон збереження енергії. В Італії часів епохи Відродження конструкцію із застосуванням шатуна можна бачити на полотні художника Пизонелло, що зображує роботу водяного насоса. До шістнадцятого сторіччя конструкція "шатун - колінчастий вал" остаточно прийняла сучасний вигляд і отримала широке поширення. Свдительство це міститься на сторінках трактату "Theatrum Machinarum Novum" 1588 року Георга Андреаса Боклера, в якому описується не менше 45 машин, побудованих із застосуванням шатуна.

Пристрій шатуна

У двигунах сучасних автомобілів применяюся шатуни, зроблені із сталі, але зустрічаються й інші варіанти матеріалу. Наприклад, для двигунів спортивних автомобілів для полегшення ваги агрегату можуть бути виготовлені шатуни з титану або спеціальних високотемпературних алюмінієвих сплавів (T6-2024 і T651-7075). Крім того, "спортивні" шатуни відрізняються методом виготовлення - їх отримують методом кування, зміцнює структуру металу. Ковані поршні і шатуни міцніше звичайних, отриманих методом лиття.

Шатунні вкладиші - обов'язкова для заміни деталь при капітальному ремонті двигуна

Шатуни влаштовані таким чином, що ні один з їх кінців не кріпиться до суміжних деталей так, щоб в цьому місці з'явилося тертя. Через верхню головку шатуна протягується поршневий палець, до якого, в свою чергу, приєднується поршень, а нижня головка одягається на шийку колінчастого валу обертового. Природно, обидва кріплення передбачають використання рясної мастила. Для зниження зношування шатунних шийок колінчастого місця кріплення нижньої головки забезпечують спеціальними вкладишами, які мають антифрикційне покриття.

Нижнє кільце шатуна, за допомогою якої він кріпиться до коленвалу, для полегшення складання роблять розбірним - нижня частина "кільця" - так звана кришка, може бути відокремлена.

 

Особливості експлуатації і ремонту шатунів

Незважаючи на те, що шатуни не утворюють пар тертя ні на одному з кінців, дефекти шатунів зустрічаються на практиці дуже часто. Проблема шатунів не в терті, якого майже немає (якщо не вважати тертя бічної головки про щоки коленвала), а в навантаженні і в високій температурі. Навантаження на шатун, причому різноспрямована, може досягати декількох тонн, а часом і кількох десятків тонн. Така особливість його роботи - шатун поперемінно то стискається, то розтягується протягом одного повного циклу, тобто обороту коленвала. Як правило, при виникненні стуку шатунних вкладишів прийнято обмежуватися заміною тільки самих вкладишів, хоча в результаті перегріву двигуна або провертання вкладишів шатун майже напевно деформується - викривляється. Щоб зрозуміти, паралельні чи осі отвору головок, і не скривився чи шатун, необхідно провести вимірювання за допомогою спеціальних пристосувань.

Одна з найбільш вражаючих поломок двигуна - діра, пробита в блоці циліндрів вилетів назовні шатуном

Крім неспіввісності частим дефектом шатуна стає знос отвору верхньої головки шатуна, у яке вставляється так званий плаваючий палець. Визначити, рівне отвір чи воно розбите, можна тільки нутромером, так як візуальний огляд нічого не дасть - величини зносу занадто малі.

Щоб визначити ступінь деформації - причини неспіввісності - шатун можна покласти на повірочну плиту - ідеально рівну поверхню, що дозволяє судити про те, деформована деталь чи ні.

 

Способи ремонту шатунів

Діаметр отвору нижньої головки після провертання вкладишів збільшується і повинен бути відновлений до номінального передбаченого заводом розміру. Для этото спочатку проводять «заниження» кришки шатуна на невелику величину, що вимірюється в мікронах - близько 0,05-0,1 мм. Якщо отверсти розбите несильно, кришку шліфують, якщо сильно - фрезерують. Природно, після заниження отвір втрачає форму, і його необхідно витратити. Крім повернення форми розточування сприяє відновленню заводського розміру отвору. Для цієї операції використовується спеціальний розточний верстат для шатунів, але якщо його немає, кваліфікований токар може зробити те ж саме з допомогою спеціальної оснастки на універсальному верстаті (токарно-фрезеровочном). Після розточення стінки отвору доводяться до ідеального стану хонінгуванням (таку ж обробку проходять стінки циліндрів при капремонті блоку). Сучасні двигуни, як правило, відносяться до категорії високофорсованих, так як в сучасному автомобілебудуванні помітна тендеція підвищення віддачі без збільшення робочого об'єму. Для цього застосовуються різні агрегати, що дозволяють підвищити ступінь стиснення при збереженні об'єму, наприклад, турбонагнетатели. Природно, при форсировке навантаження на всі без винятку деталі, в тому числі і на шатуни, істотно збільшується. Відповідно, при найменшому порушенні роботи системи змащення можуть мати незворотні наслідки для шатунів. При великому перегріві і серйозних навантаженнях в структурі металу, з якого зроблені шатуни, відбуваються такі зміни, що ремонт шатунів може виявитися неможливим або надто дорогим, і простіше замінити їх новими деталями.

Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read