Из какой стали делают шатуны двигателя

Выбор подходящих шатунов для велосипеда

Велосипедист рано или поздно сталкивается с вопросом замены шатуна. Этот вопрос актуален в случае, если деталь поломалась, повредилась либо если требуется замена звёздочек в неразборных конструкциях. Замена шатуна требует от владельца велосипеда базового понимания вопроса

На какие свойства и характеристики нужно обратить особое внимание при покупке детали и как выбрать шатуны для велосипеда?

Устройство системы крепления

Шатун — это неотъемлемая часть трансмиссии байка, обеспечивает преобразование возвратно-поступательных движений во вращение заднего колеса. С этой деталью соединены звездочки, каретка и рама велосипеда, в отдельности элемент не функционирует. Как правило, у бюджетных велосипедов основная звезда соединяется с правым шатуном в неразборную конструкцию. Более дорогие модели дают возможность отсоединить передние звёздочки от системы в случае необходимости.

Если звёздочки источились и есть необходимость в их замене — вероятнее всего, придётся снимать всю систему, т. к. в большинстве случаев нет возможности устранить проблему точечно. С передними звёздами нужно приобрести соответствующие шатуны, хотя сами они довольно износостойкие. Повредить их можно только в случае аварии. Деталь может изогнуться, переломаться, посадочные места — разноситься.

При покупке этой детали нужно помнить о разновидностях кареток, имеющих разные способы крепежей к валу, поэтому возьмите с собой в магазин образец. Возможно, вы найдёте конструкцию кареточного узла с шатунами в сборке.

Поршневой палец

Поршневой палец 3 служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Он представляет собой короткую толстостенную трубку, изготовленную из высококачественной стали и обработанную так, что при очень твердой наружной поверхности она имеет сравнительно мягкую, но прочную сердцевину. Наружная поверхность пальца тщательно шлифуется.

Чтобы при работе двигателя палец не мог выдвинуться из поршня и повредить стенки цилиндра, положение пальца фиксируют.

По способу фиксации пальцы разделяются на плавающие и закрепленные в головке шатуна.

Плавающий палец может поворачиваться и в бобышках поршня, и в головке шатуна. Его осевое перемещение ограничивается стопорными кольцами 4, устанавливаемыми в проточках бобышек поршня.

Палец, закрепленный в головке шатуна, может поворачиваться только в бобышках поршня, в которые, чтобы уменьшить трение, запрессовываются бронзовые втулки. Палец затягивается в этом случае в верхней разрезной головке шатуна стяжным болтом. Плавающие пальцы изнашиваются значительно меньше и более равномерно, чем закрепленные.

Конструкционные материалы для шатунов

Каждый автопроизводитель стремиться снизить затраты на производство и уменьшить вес деталей кривошипно-шатунного механизма. Но, ввиду того, что при работе шатуны испытывают высокие нагрузки, уменьшение их массы может отрицательно отразиться на прочности.

Для бензиновых серийных ДВС при массовом производстве шатунов применяется метод литья из специального чугуна. При такой технологии изготовления обеспечивается идеальный баланс между себестоимостью и прочностью детали.

Шатуны для дизельных силовых агрегатов производятся методом горячей ковки или штамповки из легированной стали, так как использование литья для таких ДВС неуместно. Прочность таких изделий гораздо выше, чем у литых, но их стоимость и производство обходится дороже.

В автомобилях с форсированными ДВС и спорткарах используются шатуны из алюминиевых и титановых сплавов. Это позволяет повысить мощность двигателя и снизить его вес. Вес таких деталей на 50 % меньше, чем у стальных и чугунных шатунов.

Болты крепления крышки шатунной головки изготавливают из высоколегированной стали. В отличие от обычной углеродистой стали предел текучести такого материала в 2-3 раза выше.

Сборка двигателя

Перед сборкой промоем и очистим все детали и узлы, подлежащие сборке. Смажем моторным маслом цилиндр двигателя, толкатели, поршень с шатуном , шейки коленчатого вала.

Установим блок цилиндра на рабочее место. Вставим коленчатый вал в опорный подшипник блока цилиндра.

Введем поршень с шатуном в цилиндр с помощью ленты из жести и пассатиж.

Заведем нижнюю головку шатуна на шейку коленчатого вала, наденем крышку шатуна, маслоразбрызгиватель , шайбу контровочную и затянем. Загнем столярные усы контровочной шайбы .

Установим в блок цилиндра толкатели .

Установим распределительный вал так, чтобы метка на зубе шестерни коленчатого вала находилась против метки впадины шестерни распределительного вала.

Провернем коленчатый вал, при этом проверим, чтобы маслоразбрызгиватель не задевал за стенку корпуса блока цилиндра .

Проверим легкость вращения шестерни центробежного регулятора с грузинами на оси крышки блока цилиндра .

Установим прокладку и крышку блока цилиндра , при этом слегка провернем коленчатый вал, чтобы шестерня с грузинами вошла в зацепление с шестеренкой распределительного вала.

Выполняем затяжку болтов крышки блока цилиндра

Установим на конус коленчатого вала шпонку и наденем маховик с шайбой

Смажем внутреннюю полость корпуса храповой муфты тонким слоем ЛИТОЛ-24, наденьте и затянем ее.

На концевую часть коленчатого вала оденем кольцо и храповик .

Смажем шарики муфты моторным маслом, установим их в корпус муфты, оденем крышку и защитный кожух.

Установим на блок цилиндра головку с прокладкой , экран и кронштейн крепления топливного бака.

Произведем затяжку болтов крепления головки .

Провернем и отрегулируем зазор между статором и магнитным башмаком.

Установим корпус вентилятора , отражатель и защитный кожух.

Установим шпонку и шкив на коленчатый вал.

Оденем на патрубок карбюратора воздушный фильтр , установим топливный бак и бензошланг .

Процесс растачивания каналов головки

Для выполнения задачи по расточке каналов потребуется шаровой фрез. Диаметр фрезы должен соответствовать необходимому размеру расточки. Это может быть 29, 31 либо 32 мм. Перед созданием геометрии каналов учтите, что в итоге она должна соответствовать геометрии обработанных коллекторов

Для соблюдения этого условия важно состыковать трубопровод с головкой и в соответствии с полученными следами задать нужную геометрию методом расточки. Чтобы добиться отчетливой метки применяется пластилин либо солидол, этими веществами выполняется обработка торцевой части головки

Процедура расточки каналов выполняется до достижения таких диаметров:

• размер впускного канала головки должен составить 3,1-3,2 см;
• диаметр выпускного канала будет 2,9 см.

Процесс растачивания состоит из следующих шагов:

1. Производится доработка головки. Увеличивается размер, а также геометрия, если требуется. Методом замеров выполняется определение необходимого диаметра закруглений.
2. Выполняется модернизация клапанных седел. С этих компонентов удаляются острые кромки, поскольку при открытии клапанов из-за них образуется высокое сопротивление.
3. Производится совмещение отверстий со стороны впускного коллектора с каналами головки. С помощью фрезы надо расточить отверстие до втулки. Если останутся несостыковки, это станет причиной торможения горючей смеси.
4. Выполняется растачивание со стороны камеры сгорания. Надо удостовериться в том, что седла для новых клапанов вмонтированы.
5. Производится растачивание геометрии посредством шарошек, для этого применяются элементы разных размеров.
6. Завершающим этапом будет шлифование каналов. Процедура выполняется до момента, пока поверхность каналов не будет максимально зеркальной.

Неквалифицированное техническое обслуживание

Недостаточное качество очистки воздуха, или, того хуже, прорыв шторы воздушного фильтра сократит срок службы мотора в разы. Сильно засоренный фильтр грязь не пропустит, но и воздух тоже. Мотор будет работать в нерасчетном режиме, и это не продлит его ресурс.

Важно соблюдать периодичность замены, предписанную инструкцией. Более частая замена нужна только в степях и полупустынях с их вечной пылью

Советую не покупать самые дешевые фильтры — они могут пропускать крупные частицы. Хорошая вещь не может стоить слишком дешево. Лучше всего покупать фильтры в сетевых магазинах запчастей.

Материалы для производства шатунов

В стремлении сделать детали мотора более легкими некоторые производители для изготовления шатунов используют легко сплавные материалы. Но нагрузка на эти элементы не снижается. По этой причине крайне редко используется алюминий. В большинстве случаев основным металлом, который используется для создания шатунов, является чугун.

Этот металл обладает высокой устойчивостью к механическим и термическим нагрузкам. Да и способ литья уже наработан, что облегчает процесс изготовления деталей. Такие шатуны используются в бензиновых моторах.

Для дизелей, как уже обращалось внимание, нужен особо прочный материал. По этой причине используется высоколегированная сталь

Метод обработки – горячая ковка. Так как для производства используются более сложные технологии и материал дороже чугуна, то и детали значительно дороже чугунных аналогов.

В спортивных моделях используются легкие сплавы (титана и алюминия), благодаря чему облегчается конструкция силового агрегата (в некоторых случаях до 50 процентов).

Крепежные болты изготавливаются всегда из высоколегированной стали, так как в дополнение к термическим нагрузкам их резьба постоянно подвергается резким движениям на разрыв.

Устранение проблем с запуском

Часто ремонт двигателя мотоблока нужен из-за того, что этот мотор не заводится. Если такая проблема возникает после зимнего хранения, можно подозревать:

• засорение горючего или масла водой;
• окисление электрических контактов;
• повреждение изоляции;
• появление твердого мусора в карбюраторе.

Еще до самого первого пуска надлежит оценить, хватает ли масла в картере. При недостатке его вероятно быстрое разрушение поршневой группы. Меньше чем за секунду цилиндры покроются заусенцами.

В таком случае потребуется очень серьезный ремонт, а порой и вовсе замена поврежденных деталей. Иногда нестабильность в функционировании аппарата провоцируется оставлением смазочного состава на зиму. Если дело именно в этой причине, за первые несколько мгновений после пуска из выхлопной трубы будут валить клубы белого дыма. Сразу вслед за этим силовая установка заглохнет.

Дизельные мотоблоки тоже могут не заводиться из-за недостатка масла. Лишь немногие модели оснащены системами, защищающими от падения уровня смазки. Большинству людей придется следить за исправностью мотоблока самостоятельно. Также стоит учесть, что сбои возникают вследствие систематического применения неподходящего горючего. Если обычные рекомендации не дают особого эффекта, нужно снять свечу и посмотреть, нет ли там пятен масла.

Масло, тем более нагар, следует аккуратно вычищать. Затем свечу обязательно сушат. Подсушить требуется и цилиндр. В качестве «сушки» применяют очень простой прием: неоднократное резкое вытаскивание стартерного троса. Часто возникает вопрос: что делать, если мотоблок не заводится, при этом дымит черным дымом.

Обычно такое проявление показывает, что двигатель переполнился бензином. Также стоит опасаться повреждения поршневой группы. Если оба предположения оказались неверны, надо обращаться в сервисный центр. Дальнейшие попытки устранить неполадки самостоятельно могут привести к усугублению поломки.

Бороться с такой проблемой можно, если:

• вылить прежнее топливо;
• основательно отмыть бензиновый или дизельный бак;
• очистить фильтр для воздуха;
• вычистить топливный шланг и жиклеры струей сжатого воздуха;
• добавить свежее горючее;
• после открытия топливопровода обдуть канал, расположенный в крышке бензобака.

Если засорение смазки топливом происходит постоянно, надо посмотреть иглу карбюратора. Вполне вероятно, что как раз этот узел стал слабым местом. Стоит заметить, что иногда еще мотор мотоблока стреляет в глушитель, и, быть может, даже с пламенем.

Наиболее вероятная причина – неполнота сжигания топлива. Она провоцируется:

• пропусками в зажигающей системе;
• чрезмерно насыщенной топливной смесью;
• неоправданным нагревом этой смеси.

Первостепенную важность имеет поиск даже незначительных загрязнений. Если все чисто, требуется осмотреть контакты проводов зажигания

Далее проверяют стабильность электродов, замеряют расстояния между ними при помощи особого щупа.

Что такое шатун.

Шатун ДВС — это простая конструкционная механическая деталь или, как его еще называют, тяговое дышло, соединяющее поршень посредством поршневого пальца и коленвала посредством шатунной шейки.

Бывают также, по конструкционной особенности, шатуны залитые баббитом. В таких шатунах зазор регулируется выемками пластин половинками шатунов. Такие шатуны, в основном устанавливаются в компрессорах и тихоходных двигателях внутреннего сгорания.

Бывают шатуны из алюминия. Такие шатуны без защитного антифрикционного слоя и не подлежат ремонту. Устанавливаются в пусковых двигателях.

Во всех двигателях внутреннего сгорания, в которых есть поршни и коленчатый вал, устанавливаются шатуны, кроме мотора Баландина (вместо шатуна для передачи движения используется ползунок).

Шатуны

Нижнюю головку шатуна обрабатывают в сборе с крышкой, поэтому при разборке, контроле и сборке следует сохранять комплектность шатуна и крышки шатуна. Крышки шатунов центрируют по шлифованным поверхностям шатунных болтов. Ремонт верхней головки шатуна обычно заключается в выпрессовывании, запрессовывании и растачивании втулки. Усилие запрессовки втулки должно быть не менее 7 000 Н, При ремонте верхней головки шатуна размеры под втулку и палец должны соответствовать размерам, рекомендованным заводом-изготовителем. Для подбора пары поршневой палец — шатун размеры верхней головки шатуна (диаметр от-верстия под втулку) подразделяют на размерные группы, которые отличаются друг от друга на 0,0025 мм.

Поршневой палец

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Он представляет собой трубку, проходящую через верхнюю головку шатуна и установленную концами в бобышки поршня. Крепление поршневого пальца в бобышках осуществляется двумя стопорными пружинными кольцами, расположенными в специальных канавках бобышек. Такое крепление позволяет пальцу (в этом случае он называется плавающим) проворачиваться. Вся его поверхность становится рабочей, и он меньше изнашивается. Ось пальца в бобышках поршня может быть смещена относительно оси цилиндра на 1,5…2,0 мм в сторону действия большей боковой силы. Благодаря этому уменьшается стук поршня в непрогретом двигателе.

Поршневые пальцы изготавливают из высококачественной стали. Для обеспечения высокой износоустойчивости их наружную цилиндрическую поверхность подвергают закалке или цементации, а затем шлифуют и полируют.

Поршневая группа состоит из довольно большого числа деталей (поршень, кольца, палец), масса которых по технологическим причинам может колебаться; в некоторых пределах. Если различие в массе поршневых групп в разных цилиндрах будет значительным, то при работе двигателя возникнут дополнительные инерционные нагрузки. Поэтому поршневые группы для одного двигателя подбирают так, чтобы они несущественно отличались по массе (для тяжелых двигателей не более чем на 10 г).

Шатунная группа кривошипно-шатунного механизма состоит из:

• шатуна
• верхней и нижней головок шатуна
• подшипников
• шатунных болтов с гайками и элементами их фиксации

Как работает шатун

Передает энергию движения шатуну в двигателе внутреннего сгорания энергия взрыва горюче-воздушной смеси в рабочей камере сгорания цилиндра. После того, как топливно-воздушная смесь воспламенилась, происходит толчок поршня от его верхней мертвой точки вниз до нижней мертвой точки поршня (в мертвых точках скорость движения равна 0). Так как поршень плотно соединен с верхней головкой шатуна поршневым пальцем, поршень толкает шатун вниз. Нижняя головка шатуна плотно закреплена на шатунной шейки коленчатого вала. Шатун при движении вниз проворачивается вокруг оси коленвала ДВС на 360 градусов и начинает обратное движение вверх. Это один цикл работы цилиндро-поршневой группы кривошипно-шатунного механизма.