Шатун поршня: призначення, конструкція, основні несправності

Шатун поршня - елемент кривошипно-шатунного механізм, завдяки якому енергія при запаленні повітряно-паливної суміші передається на колінвал. Він є ключовою деталлю, без якої неможливо перетворити зворотно-поступальні рухи в кругові.

Розглянемо, як влаштована ця деталь, які бувають несправності, а також варіанти ремонту.

конструкція шатуна

Шатун працює за принципом педалей в велосипеді, тільки роль ніг в двигуні грає поршень, що переміщається в циліндрі. Залежно від модифікації двигуна кривошипно-шатунний механізм має стільки шатунів, скільки циліндрів в ДВС.

Ця деталь складається з трьох ключових елементів:

• поршневий головки;
• кривошипної головки;
• силового стрижня.

поршнева головка

Даний елемент шатуна є суцільнолиту частина, на якій зафіксовано поршень (в вушка вставляється палець). Існують варіанти з плаваючим і нерухомим пальцем.

Рухомий палець встановлюється у втулку з бронзи. Вона потрібна, щоб деталь не так швидко зношувалися. Хоча нерідко зустрічаються варіанти і без втулок. У цьому випадку між пальцем і головкою є невеликий зазор, завдяки якому контактна поверхню краще змащується.

Модифікація з фіксованим пальцем вимагає більшої точності при виготовленні. В цьому випадку отвір головки буде меншого діаметру, ніж у пальця.

Трапециевидная форма головки збільшує площу, на яку спирається поршень. Так як на даний елемент впливають великі навантаження, то він робиться з такою формою, яка здатна витримувати їх протягом тривалого періоду.

кривошипна головка

З іншого боку шатуна є кривошипна головка, мета якої - з'єднати поршень і шатун з КШМ клонували. Найчастіше ця частина розбірна - кришка кріпиться до шатуна за допомогою болтового з'єднання. Щоб цей елемент менше зношувався через постійне тертя, між стінками головки і кривошипом вставляються вкладиші. Згодом вони зношуються, але необхідності в заміні всього шатуна немає.

Головка кривошипа виготовляється з граничною точністю, щоб в процесі роботи механізму болти не послабляти і мотор не потребував складному і дорогому обслуговуванні.

Якщо кришка головки зносилася, то наймудрішим рішенням було б замінити її на ідентичну, яка виготовлена ​​спеціально для такого типу двигунів, замість того щоб шукати більш дешевий аналог. Під час виготовлення враховуються як механічні, так і температурні навантаження, тому інженери підбирають відповідний матеріал, а також визначають точну вагу деталі.

Існує дві модифікації шатунів:

• з'єднання шипа під прямим кутом (використовується в моторах з рядним розташуванням циліндрів);
• з'єднання під більш гострим кутом до центральної осі деталі (застосовується в моторах, виконаних у формі V).

Кривошипна головка також має підшипник ковзання (нагадує корінний вкладиш коленвала). Він виготовляється з високоміцної сталі. Матеріал стійкий до високих навантажень і має антифрикційними властивостями.

Даний елемент теж потребує постійної мастилі. Ось чому, перш ніж починати рух після простою автомобіля, потрібно дати мотору трохи попрацювати на холостих обертах. В цьому випадку масло надійде в усі вузли, перш ніж на них буде надаватися навантаження.

силовий стрижень

Це основна частина шатуна, яка має двутавровую конструкцію (в розрізі нагадує букву Н). Завдяки наявності ребер жорсткості ця деталь здатна витримувати сильні навантаження. Верхня і нижня частини (головки) розширені.

Варто пам'ятати кілька фактів, які стосуються силових стрижнів:

• їх вага в усьому моторі повинен бути однаковим, тому при заміні слід враховувати, що навіть незначні відхилення можуть дестабілізувати роботу ДВС;
• в бензинових модифікаціях використовуються менш міцні шатуни, так як для займання дизпалива в циліндрі створюється тиск, який в кілька разів перевищує компресію в звичайному моторі;
• якщо купується більш важкий (або навпаки - більш легкий) шатун, перед його установкою всі деталі підганяються по вазі на точних вагах.

Матеріали для виробництва шатунів

У прагненні зробити деталі мотора більш легкими деякі виробники для виготовлення шатунів використовують легко сплавні матеріали. Але навантаження на ці елементи не знижується. З цієї причини вкрай рідко використовується алюміній. У більшості випадків основним металом, який використовується для створення шатунів, є чавун.

Цей метал має високу стійкість до механічних і термічних навантажень. Та й спосіб лиття вже напрацьований, що полегшує процес виготовлення деталей. Такі шатуни використовуються в бензинових моторах.

Для дизелів, як вже зверталася увага, потрібен особливо міцний матеріал. З цієї причини використовується високолегована сталь. Метод обробки - гаряче кування. Так як для виробництва використовуються більш складні технології і матеріал дорожче чавуну, то і деталі значно дорожче чавунних аналогів.

У спортивних моделях використовуються легкі сплави (титану і алюмінію), завдяки чому полегшується конструкція силового агрегату (в деяких випадках до 50 відсотків).

Кріпильні болти виготовляються завжди з високолегованої сталі, так як на додаток до термічних навантажень їх різьблення постійно піддається різким рухам на розрив.

Чому шатуни виходять з ладу?

Найголовнішою причиною поломки шатуна є природний знос його елементів. Верхня (поршнева) головка ламається найрідше. Найчастіше вона відпрацьовує такий же ресурс, що і весь мотор. Ось ще кілька причин поломки шатуна:

• деформація в результаті зіткнення поршня з ГБЦ;
• освіту задір через попадання абразиву на поверхню вкладиша (наприклад, порвався масляний фільтр, і відпрацьоване масло не очищається від сторонніх часток);
• через масляного голодування підшипник ковзання може пошкодитися (це можна визначити під час капітального ремонту).

Після природної причини на другому мете варто недостатня або неякісна мастило. З цієї причини кожен автомобіліст повинен пам'ятати, що регулярна заміна масла повинна відбуватися у встановлені заводом-виробником терміни, навіть якщо машина не так часто їздить. Масло з часом втрачає свої властивості, що може негативно позначитися на справності ДВС.

ремонт шатунів

Не у всіх випадках можливий ремонт шатунів. Ця операція може проводитися в разі:

• деформації опорного стержня;
• збільшення зазору поршневий головки;
• збільшення зазору кривошипної головки.

Перед ремонтом проводиться візуальний огляд деталі. За допомогою Нутрометри вимірюється діаметр і всі зазори шатуна. Якщо ці показники знаходяться в межах норми, але шатуни міняти немає необхідності.

Якщо стрижень деформувався, це не можна залишати без уваги, так як нерівномірний розподіл навантаження призведе до руйнування поверхні циліндра, підвищеного зносу клонували і самого поршня.

Деформація шатуна завжди супроводжується підвищеним шумом мотора навіть на низьких оборотах. Виправити такий дефект вкрай складно, тому в цьому випадку деталь просто змінюють на нову.

У разі невідповідного зазору кришку головки растачивают під відповідний розмір встановлюється кріплення. Щоб не зняти зайвий міліметр, потрібно скористатися спеціальним токарним верстатом з насадкою для розточування.

Якщо з'явилася вироблення в поршневий голівці, слід використовувати спеціальні ремонтні вкладиші, розмір яких відповідають необхідному зазору. Звичайно, під час роботи мотора втулка притреться і прийме потрібну форму.

При використанні втулок слід перевірити, збіглося чи отвір вкладиша і головки - через нього на палець надходить масло. В іншому випадку ремонт не продовжить життя мотору, а навпаки різко скоротить його ресурс (адже автомобіліст думає, що мотор «откапіталіл», і він не потребує найближчому ремонті, а насправді деталі відчувають масляне голодування).

Після виконання правки деталі потрібно зважити, щоб через різницю у вазі в мотор не з'являлися неприємні вібрації.

Питання та відповіді:

Як перевірити шатун на еліпс? Геометрія шатуна перевіряється на спеціальному устаткуванні. Якщо шатун трохи деформувався, на око це визначити неможливо. Для цього використовується нутромір або спеціалізований верстат.

Із чого складається шатун? Зі стрижня, верхньої поршневої головки, нижньої кривошипної головки. Поршнева головка за допомогою пальця з'єднується з поршнем, а кривошипна – з шийкою кривошипу.