0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое шатун в дизельном двигателе

Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

Смотрите также

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.

Присоединяйтесь

  • О компании
  • Пресс-центр
  • Дилерская сеть
  • Мы и общество
  • Наши услуги
  • Отраслевые решения
  • Статьи
  • Molykote
  • MODENGY
  • DOWSIL
  • EFELE
  • PermabondMerbenit

© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.

Дефектовка шатунов

При разборке и ремонте двигателя механики редко обращают внимание на шатуны, полагая, что с ними ничего случиться не может. Однако это не так: выход из строя шатунов может привести к тяжёлым последствиям, вплоть до разрушения мотора. Итак, на что надо обратить внимание.

Дефект 1. Износ и задиры на рабочей поверхности нижней головки шатуна.

  • Длительная работа двигателя.
  • Работа двигателя с недостаточным уровнем масла в картере или малым давлением.
  • Работа двигателя на некачественном и грязном масле.
  • Разжижение масла в результате сильного перегрева или попадания в масло топлива (бензина или дизтоплива).
  • Работа двигателя с засорённым масляным фильтром.

Примечание.
Указанные причины непосредственно на шатуны не влияют. Но они приводят к износу шатунных шеек коленвала и шатунных вкладышей, а это, в свою очередь, вызывает повышенные нагрузки на нижнюю головку шатуна. В критических случаях шатунные вкладыши могут провернуться в нижней головке шатуна. Всё вышесказанное ведёт к нарушению геометрии нижней головки шатуна. Проверку размеров шатуна следует выполнятьтак: ставим на место нижнюю крышку шатуна и затягиваем крепёжные болты предписанным моментом. С помощью индикаторного нутромера промеряем нижнюю головку в разных плоскостях и сравниваем полученные данные с размерами, предписанными производителем. Если полученный размер выходит за пределы указанных допусков, то нижнюю головку шатуна необходимо отремонтировать.
N.B. Крышки шатунов не взаимозаменяемы.

  • Ремонт нижней головки шатуна. В некоторых случаях — замена шатунов. Проверка системы смазки, масляного насоса и при необходимости ремонт или замена масляного насоса. Чистка, промывка и продувка масляных каналов блока цилиндров и коленчатого вала. Следует применять моторное масло надлежащего качества и регулярно, в предписанные производителем сроки, менять моторное масло и фильтр. Проверка и при необходимости ремонт системы охлаждения. Проверка и при необходимости ремонт системы питания.
Читать еще:  Где поставить дизельный двигатель на уаз

Дефект 2. Износ и задиры рабочей поверхности верхней головки шатуна.

  • Длительная работа двигателя.
  • Работа двигателя с недостаточным уровнем масла в картере или малым давлением.
  • Работа двигателя на некачественном и грязном масле.
  • Разжижение масла в результате сильного перегрева или попадания в масло топлива (бензина или дизтоплива).
  • Работа двигателя с засорённым масляным фильтром.
  • Засорение масляных каналов в теле шатуна.
  • Неправильная установка втулки верхней головки шатуна.
  • Несоблюдение натяга при установке поршневого пальца в верхнюю головку шатуна (только для шатунов с прессовой посадкой поршневого пальца).

Примечание.
Вышеперечисленные причины актуальны для шатунов с плавающей посадкой поршневого пальца, то есть на те, где в верхнюю головку установлена втулка под поршневой палец.
N.B. При ремонте нижней головки шатуна и замене втулки верхней головки шатуна обязательно обеспечение одинакового межосевого расстояния между верхней и нижней головкой на всех шатунах.

  • Ремонт верхней головки шатуна путем установки новой втулки. В некоторых случаях — замена шатунов. Для шатунов с прессовой посадкой пальца — замена шатунов! Проверка системы смазки, масляного насоса и при необходимости ремонт или замена масляного насоса. Чистка, промывка и продувка масляных каналов блока цилиндров и коленчатого вала. Следует применять моторное масло надлежащего качества и регулярно, в предписанные производителем сроки, менять моторное масло и фильтр. Проверка системы охлаждения и при необходимости её ремонт. Проверка и при необходимости ремонт системы питания.

Дефект 3. Изгиб и скручивание стержня шатуна.

  • Большой пробег двигателя.
  • Гидроудар или попадание каких-либо предметов в цилиндры двигателя.
  • Замена шатунов. При наличии подобных повреждений шатуны, как правило, не ремонтируются.

Примечание.
Для проверки деформации шатунов существуют специальные приспособления. Проверить геометрию шатунов можно на станке для расточки шатунов, а так же воспользовавшись лекальной линейкой или поверочной плитой.

Дефект 4. Износ или разрушение резьбы на болтах крепления нижних крышек шатунов.

  • Неправильная затяжка крепёжных болтов.
  • Перегрев двигателя.
  • «Стук» шатунных подшипников.
  • Замена шатунных болтов и гаек. Строгое соблюдение предписанного момента затяжки.

Дефект 5. Разрушение резьбы в крепёжных отверстиях.

  • Неправильная затяжка крепёжных болтов.
  • Перегрев двигателя.
  • «Стук» шатунных подшипников.
  • Изношенная или разрушенная резьба ремонту не подлежит. Замена шатуна.

Дефект 6. Трещины в шатуне.

  • Часть причин, приводящих к появлению трещин, перечислена выше, в пункте 1.
  • Гидроудар или попадание в цилиндр посторонних предметов.
  • При наличии трещин шатуны ремонту не подлежат.

Примечание:
Определить наличие трещин можно визуально. Но в большинстве случаев трещины в шатуне приводят к его разрушению во время работы, что ведёт к тяжелым последствиям для мотора, вплоть до его разрушения.

  1. После ремонта шатуны должны быть тщательно промыты и продуты сжатым воздухом для удаления загрязнений.
  2. При замене хотя бы одного шатуна необходимо взвесить его и путем снятия металла с приливов на нижней крышке и самом шатуне подогнать массу так, что бы разница в комплекте для одного мотора не превышала указаний завода-изготовителя. Как правило, данные показатели не должны превышать: для легковых двигателей — 4 г; для грузовых двигателей — 15 г.

Уважаемый посетитель! Мы физически не можем отвечать на каждый комментарий..
Для того, чтобы Вы могли самостоятельно (или с помощью ближайшего автосервиса) устранить неисправности дизеля, мы разработали ОнлайнДиагностику. Это интерактивное руководство, которое содержит все известные причины неисправностей дизельных двигателей и указывает пути достижения правильной работы конкретного двигателя.

Приглашаем вас воспользоваться ОнлайнДиагностикой прямо сейчас!

Шатун поршня: конструкция, причины неисправности, ремонт

  1. Конструкция шатуна
  2. Конструкционные материалы для шатунов
  3. Причины поломки
  4. Способы ремонта шатуна

Шатун поршня обеспечивает передачу энергии от поршня к коленчатому валу. Первое применение таких деталей датируется концом III века н.э. Устройства, похожие на современные шатуны использовались на лесопилках в Малой Азии, принадлежавшей Римской империи. Они служили для преобразования вращательного движения водяного колеса в поступательно для привода пилы. Подобные конструкции были обнаружены при раскопках в Эфесе, которые датируются VI веком н.э.

Конструкция шатуна

Шатун в процессе работы совершает 2 вида движения – круговые, в месте соединения нижней головки с коленвалом, и возвратно-поступательные, в месте соединения верхней головки и поршня. При эксплуатации двигателя на данную деталь постоянно воздействуют высокие нагрузки.

В шатун входят следующие элементы:

  • Верхняя головка (поршневая)
  • Нижняя головка (кривошипная)
  • Силовой стержень

Поршневая головка

Поршневой палец соединяет верхнюю головку с поршнем. Сама головка представляет собой цельную неразборную конструкцию. Палец может быть плавающим и фиксированным.

В первом случае в верхнюю головку пальца впрессовываются бронзовые или биметаллические втулки. Но это относится не ко всем двигателям. Существуют модификации, где этих втулок нет, а сам палец свободно вращается в отверстии головки шатуна благодаря зазору. Для обеспечения работоспособности подобной детали важно обеспечить смазывание поршневого пальца.

Для установки фиксированных пальцев в головке шатуна проделывается отверстие цилиндрической формы, изготовленное с очень высокой точностью. Диаметр этого отверстия меньше, чем диаметр поршневого пальца. Благодаря этому обеспечивается необходимый натяг при соединении двух деталей.

Верхняя головка шатуна имеет форму трапеции. Это позволяет увеличить опорную площадь поверхности при работе поршня и снизить разрушительное воздействие очень высоких нагрузок.

Кривошипная головка

Кривошипная головка служит для соединения шатуна и коленвала. В большинстве шатунов этот элемент разъемный, что обусловлено методом сборки двигателя. Крышка головки фиксируется на шатуне болтами, но в некоторых случаях для этих целей используют штифты или бандажное крепление.

На шатуне можно использовать лишь ту крышку, которая была установлена на заводе. Это обусловлено тем, что она имеет определенный вес и размер, и потому не может быть заменена на другую.

Разъем головки относительно расположения стержня может быть прямым (90° к оси) или косым (под определенным углом к оси). В V-образных ДВС применяется последний вид.

В нижней части шатунной головки находятся подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Для их производства используется стальная лента, с внутренней стороны покрытая антифрикционным материалом, который обладает высокими противоизносными характеристиками. Данный слой работает исключительно при наличии моторного масла, в противном случае он быстро разрушается.

Для подшипников скольжения шатунов, коренных подшипников коленвала, юбок поршней, распределительных валы, втулок пальцев, в дроссельной заслонке подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Данный материал эффективно снижает трение и износ, предотвращает заклинивание поршня в цилиндре и задир поверхностей. Он не разрушается при длительном воздействии моторного масла, предотвращает движение рывками, работает в режиме масляного голодания.

Благодаря аэрозольной упаковке с выверенными параметрами распыления нанесение покрытия не вызывает затруднений. Полимеризация материала происходит как при комнатной температуре, так и при нагреве.

Силовой стержень

Стержень шатуна имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях, в отличие от бензиновых, шатуны более прочные и массивные. В спорткарах для производства этих деталей используется алюминий, что способствует снижению массы автомобиля.

Все шатуны в двигателе должны иметь одинаковую массу. В противном случае при работе ДВС будут сильные вибрации. Это требование распространяется также на обе головки детали. Для выравнивания веса шатунов их взвешивают на очень точных весах. После этого, выбрав самый легкий шатун, подгоняют массу других деталей под него путем снятия части металла на головках детали и с бобышек на стержне.

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.

Читать еще:  Асинхронный двигатель с тремя выводами схема подключения

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.

Причины поломки

Износ деталей – основная причина выхода из строя шатуна. Ремонт верхней головки производится редко, а срок службы втулки эквивалентен ресурсу всего ДВС. Но существуют явления, при которых шатун может изогнуться или полностью разрушаться. Это происходит вследствие столкновения поршня с головкой блока, гидроудара или попадания в камеру абразивных веществ и посторонних предметов.

Подшипники нижней головки изнашиваются по причине неудовлетворительного смазывания. Об этом свидетельствует удлинение шатунных болтов, изменение цвета частей вкладышей (чернеют) и шатунной головки (становится темно-синей), замятие вкладышей. В случае, если смазывание обеспечивалось должным образом, причиной поломки служит разрушение или износ самих подшипников.

Причинами поломки шатуна может быть засорение фильтров, недостаточный уровень моторного масла и его несвоевременная замена, потеря маслом рабочих свойств, попадание в цилиндр загрязнений и абразивов.

Способы ремонта шатуна

Ремонт шатунов возможен в следующих случаях:

При деформации стержня

При износе зазора в верхней головке

При износе зазора и поверхности нижней части головки

Ремонтные работы начинаются с тщательного осмотра деталей. В первую очередь производится измерение овала и диаметра, зазоров в верхней и нижней части шатуна. Для этого используется нутрометр. При нормальных показателях замена шатуна не нужна. При деформации стержня отверстия головок непараллельны, в результате чего происходит перекос цилиндра, износ коленвала, головки шатуна, поршня и стенок цилиндра. Об этом свидетельствует повышение шумности ДВС при работе на высоких оборотах. Существует еще один способ проверки шатуна на деформацию – деталь устанавливается на проверочную плиту и раскачивается.

После осмотра можно производить ремонт. Качество работ напрямую зависит от точности специального оборудования.

Добиться нужного размера зазора нижнего шатуна позволяет снятие некоторого количества металла с поверхности крышки головки. Затем крышку следует установить на штатное место и зафиксировать при помощи болтов.

При расточке отверстия головки нужно учитывать заданный размер детали. Операция выполняется на расточном или универсальном станке. После этого выполняется хонингование.

При увеличенном зазоре под поршневой палец необходимо поменять бронзовую втулку под верхнюю головку. Новая деталь в процессе приработке примет нужный размер. Следует учитывать, что отверстия втулки и головки должны совместиться, иначе моторное масло, выходящее из поршня, не попадет на поршневой палец.

После расточки следует взвесить шатуны и подогнать их по массе. Для этой процедуры используется самая легкая деталь.

Шатунные вкладыши дополнительно следует обработать антифрикционным покрытием MODENGY Для деталей ДВС.

Кривошипно-шатунный механизм

В соответствии с предназначением кривошипно-шатунный механизм (сокращенное название – КШМ) воспринимает давление газов, возникающих при сгорании топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя, и преобразует его в механическую работу по вращению коленчатого вала.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из поршней с шатунами, соединенных с коленчатым валом. Поршни перемещаются в гильзах (втулках) цилиндров.

Поршень воспринимает давление расширяющихся при высокой температуре газов и передает его на шатун. Поршень изготавливается из алюминиевых сплавов. Возвратно-поступательное движение поршня осуществляется в гильзе цилиндра.

Поршень состоит из единых головки и юбки. Головка поршня может иметь различную форму (плоскую, выпуклую, вогнутую и др.), в ней также может быть выполнена камера сгорания (дизельные двигатели). В головке нарезаны канавки для размещения поршневых колец. На современных двигателях используется два типа колец: маслосъемные и компрессионные. Компрессионные кольца препятствуют прорыву газов в картер двигателя. Маслосъемные кольца удаляют излишки масла на стенках цилиндра. В юбке выполнены две бобышки для размещения поршневого пальца, который соединяет поршень с шатуном.

Шатун передает усилие от поршня к коленчатому валу, для этого он имеет шарнирное соединение и с поршнем и с коленчатым валом. Шатуны изготавливаются, как правило, из стали путем штамповки или ковки. Шатуны двигателей спортивных автомобилей отлиты из сплава титана.

Конструктивно шатун состоит из верхней головки, стержня и нижней головки. В верхней головке размещается поршневой палец. Предусматривается вращение поршневого пальца в головке шатуна и бобышках поршня. Такой палец имеет название «плавающий». Стержень шатуна имеет двутавровое сечение. Нижняя головка выполнена разборной, что позволяет обеспечить соединение с шейкой коленчатого вала. Современной технологией является контролируемое раскалывание цельной нижней головки шатуна. Благодаря неповторимой поверхности излома обеспечивается высокая точность соединения частей нижней головки.

Коленчатый вал воспринимает усилия от шатуна и преобразует их в крутящий момент. Коленчатые валы изготавливаются из высокопрочного чугуна и стали. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками. Щеки выполняют функцию уравновешивания всего механизма. Коренные и шатунные шейки вращаются в подшипниках скольжения, выполненных в виде разъемных тонкостенных вкладышей. Внутри шеек и щек коленчатого вала просверлены отверстия для прохода масла, которое к каждой их шеек подается под давлением.

На конце коленчатого вала устанавливается маховик. В настоящее время применяются т.н. двухмассовые маховики, представляющие собой упруго соединенных два диска. Через зубчатый венец маховика производится запуск двигателя стартером.

Для предотвращения крутильных колебаний (чередующееся закручивание и раскручивание коленчатого вала) на другом конце коленчатого вала может устанавливаться гаситель крутильных колебаний. Гаситель колебаний состоит из двух металлических колец, соединенных через упругую среду (эластомер, вязкое масло). На внешнем кольце гасителя крутильных колебаний выполнен ременной шкив (звездочка цепи).

В совокупности поршень, шатун и гильза цилиндров образуют цилиндро-поршневую группу или просто цилиндр. Современный двигатель может иметь от одного до 16 (Bugatti Veyron) и более цилиндров.

Различают следующие компоновочные схемы расположения цилиндров в двигателе:

  • рядная (оси цилиндров расположены в одной плоскости);
  • V–образная (оси цилиндров расположены в двух плоскостях);
  • оппозитная (оси цилиндров расположены в двух плоскостях под углом 180°);
  • VR (оси цилиндров расположены в двух плоскостях под малым углом);
  • W–образная (две VR схемы, расположенных V-образно со смещением на одном коленчатом валу).

Компоновочная схема определяет уровень балансировки двигателя. Наилучшую балансировку имеет двигатель с оппозитным расположением цилиндров. Достаточно сбалансирован рядный четырехцилиндровый двигатель. V-образный двигатель имеет наилучшую балансировку при значении угла между цилиндрами 60° и 120°.

Для уменьшения вибрации в рядных двигателях применяются балансирные валы, расположенные под коленчатым валом в масляном поддоне.

Узлы и детали дизельного двигателя. Компоненты системы Часть 3

Подшипники

Как уже упоминалось, коленчатый вал в дизельном двигателе BMW устанавливается в подшипники с обеих сторон шатунной шейки. Эти коренные подшипники удерживают коленчатый вал в блок-картере. Нагруженная сторона находится в крышке подшипника. Здесь воспринимается сила, возникающая в процессе сгорания.
Для надежной работы двигателя требуются малоизнашивающиеся коренные подшипники. Поэтому используются вкладыши подшипников, поверхность скольжения которых покрыта специальным подшипниковым материалам. Поверхность скольжения находится внутри, т. е. вкладыши подшипников не вращаются вместе с валом, а закреплены в блок-картере.
Малый износ обеспечивается в том случае, если поверхности скольжения разделяются тонкой масляной пленкой. Значит, должна быть обеспечена достаточная подача масла. Идеально это осуществляется с ненагруженной стороны, т. е. в данном случае со стороны постели коренного подшипника. Смазка моторным маслом происходит через смазочное отверстие. Круговая канавка (в радиальном направлении) улучшает распределение масла. Однако, она уменьшает поверхность скольжения и, тем самым, увеличивает действующее давление. Точнее говоря, подшипник делится на две половинки с меньшей несущей способностью. Поэтому масляные канавки обычно находятся только в ненагруженной зоне. Моторное масло, кроме того, охлаждает подшипник.

Подшипники с напылением
Другим типом подшипников коленчатого вала является подшипник с напылением. При этом речь идет о подшипнике с трехслойным вкладышем с напыленным на поверхность скольжения слоем, выдерживающим очень высокие нагрузки. Такие подшипники находят применение в высоконагруженных двигателях.
Подшипники с напылением по свойствам материала очень твердые. Поэтому такие подшипники, как правило, используются в местах, в которых имеют место самые большие нагрузки. Это значит, что подшипники с напылением устанавливаются только с одной стороны (со стороны давления). С противоположной стороны всегда устанавливается более мягкий подшипник, а именно подшипник с трехслойным вкладышем. Более мягкий материал такого подшипника в состоянии вбирать из детали частицы грязи. Это чрезвычайно важно для предотвращения его повреждения.
При вакуумировании отделяются мельчайшие частицы. С помощью электромагнитных полей эти частицы наносятся на поверхность скольжения подшипника с трехслойным вкладышем. Такой процесс называют напылением. Напыленный слой скольжения отличается оптимальным распределением отдельных составляющих.
Подшипники с напылением в районе коленчатого вала устанавливаются в дизельных двигателях BMW с максимальной мощностью и в ТОР-вариантах.

Читать еще:  Давление масла в двигателе 6vd1

Рис. 27 — Подшипники с напылением
1- Стальной вкладыш
2- Свинцовистая бронза или высокопрочный алюминиевый сплав
3- Напыленный слой

Осторожное обращение с вкладышами подшипников имеет большое значение, т. к. очень тонкий металлический слой подшипника не в состоянии компенсировать пластическую деформацию.
Подшипники с напылением можно различить по выбитой букве „S» на обратной стороне крышки подшипника.

Упорный подшипник
Коленчатый вал имеет только один упорный подшипник, который часто называют центрирующим или упорным подшипником. Подшипник удерживает коленчатый вал в осевом направлении и должен воспринимать силы, действующие в продольном направлении. Эти силы возникают под действием:

  • шестерни с косыми зубьями для привода масляного насоса;
  • привода управления сцеплением;
  • ускорения автомобиля.

Упорный подшипник может иметь форму подшипника с буртиком или составного подшипника с упорными полукольцами.
Упорный подшипник с буртиком имеет 2 шлифованные опорные поверхности для коленчатого вала и опирается на постель коренного подшипника в блок-картере. Подшипник С буртиком — это одночастная половинка подшипника, с плоской поверхностью, перпендикулярной или параллельной оси. На более ранние двигатели устанавливалась только одна половинка подшипника с буртиком. Коленчатый вал имел осевую опору только 180°.
Составные подшипники состоят из нескольких деталей. При такой технологии на обеих сторонах устанавливается по одному упорному полукольцу. Они обеспечивают стабильное, свободное соединение с коленчатым валом. Благодаря этому упорные полукольца подвижны и прилегают равномерно, что уменьшает износ. В современных дизельных двигателях для направления коленчатого вала устанавливаются две половинки составного подшипника. Благодаря этому коленчатый вал имеет опору 360°, что обеспечивает очень хорошую устойчивость к осевому перемещению.
Важно, чтобы обеспечивалась смазка моторным маслом. Причиной отказа упорного подшипника, как правило, является перегрев.
Изношенный упорный подшипник начинает шуметь, прежде всего, в районе демпфера крутильных колебаний. Другим симптомом могут быть неисправности датчика коленчатого вала, что у автомобилей с автоматической коробкой передач проявляется через жесткие толчки при переключении передач.

Шатуны с подшипниками Общая информация
Шатун в кривошипно-шатунном механизме соединяет поршень с коленчатым валом. Он преобразует прямолинейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кроме того, он передает силы, возникающие при сгорании топлива и действующие на поршень, от поршня на коленчатый вал. Т. к. он является деталью, которая испытывает очень большие ускорения, то его масса оказывает непосредственное влияние на мощность и плавность работы двигателя. Поэтому при создании максимально комфортно работающих двигателей придается большое значение оптимизации массы шатунов. Шатун испытывает нагрузки сил воздействия газов в камере сгорания и инерционных масс (включая свою собственную). На шатун действуют переменные нагрузки сжатия и растяжения. В высокооборотных бензиновых двигателях нагрузки растяжения являются определяющими. Кроме того, вследствие боковых отклонений шатуна возникает центробежная сила, которая вызывает изгиб.

Особенностями шатунов являются:

  • двигатели М47/ М57/ М67: части подшипников на стержне шатуна выполняются в виде подшипников с напылением;
  • двигатель М57: шатун такой же, как у двигателя М47, материал С45 V85;
  • двигатель М67: трапециевидный шатун с нижней головкой, выполненной методом разлома, материал С70;
  • M67TU: толщина стенок вкладышей шатунных подшипников увеличена до 2 мм. Шатунные болты впервые устанавливаются с герметиком.

Шатун передает усилие и дниже-ние oт поршня на коленчатый вал. Шатуны сегодня изготавливают из ковкой стали, а разъем на большой головке делают методом разлома. Разлом, кроме прочего, имеет те преимущества, что плоскости разьема не требуют дополнительной обработки и обе части точно позиционируются относительно друг друга.

Конструкция
Шатун имеет две головки. Через малую головку шатун соединяется с поршнем с помощью поршневого пальца. Из-за боковых отклонений шатуна во время вращения коленчатого вала он должен иметь возможность вращаться в поршне. Это осуществляется с помощью подшипника скольжения. Для этого в малую головку шатуна запрессовывается втулка.
Через отверстие в этом конце шатуна (со стороны поршня) к подшипнику подводится масло. Со стороны коленчатого вала находится большая разъемная головка шатуна. Большая головка шатуна разделяется для того, чтобы шатун можно было соединить с коленчатым валом. Работа этого узла обеспечивается подшипником скольжения. Подшипник скольжения состоит из двух вкладышей. Смазочное отверстие в коленчатом вале обеспечивает подшипник моторным маслом.
На следующих рисунках показана геометрия стержней шатунов с прямым и косым разъемами. Шатуны с косым разъемом применяются в основном в V-образных двигателях.
V-образные двигатели вследствие больших нагрузок имеют большой диаметр шатунных шеек. Косой разъем позволяет сделать блок-картер компактнее, т. к. при вращении коленвала он описывает меньшую кривую в нижней части.

Рис. 28 — Шатун трапециевидной формы
1- Поршни
2- Поверхности, передающие силы
3- Поршневой палец
4- Стержень шатуна

Шатун трапециевидной формы
В случае трапециевидного шатуна малая головка в поперечном сечении имеет форму трапеции. Это значит, что шатун становится тоньше от основания, прилегающего к стержню шатуна, к концу у малой головки шатуна. Это позволяет дополнительно уменьшить массу, т. к. с „ненагруженной» стороны экономится материал, в то время как на нагруженной стороне сохраняется полная ширина подшипника. Кроме того, это позволяет уменьшить расстояние между бобышками, что, в свою очередь, уменьшает прогиб поршневого пальца. Другое преимущество — отсутствие смазочного отверстия в малой головке шатуна, т. к. масло поступает через скошенную боковину подшипника скольжения. Вследствие отсутствия отверстия исключается его отрицательное влияние на прочность, что позволяет сделать шатун в этом месте еще тоньше. Таким образом не только экономится масса, но и получается выигрыш в пространстве поршня.

Рис.29 Шатун с косым разъемом
1- Смазочное отверстие
2- Подшипник скольжения
3- Стержень шатуна
4- Вкладыш подшипника
5- Вкладыш подшипника
6- Крышка шатуна
7- Шатунные болты

Изготовление и свойства
Заготовка шатуна может быть выполнена различными способами.

Горячая штамповка
Исходным материалом для изготовления заготовки шатуна служит стальной стержень, который нагревается прим. до 1250-1300 «С. Прокаткой осуществляется перераспределение масс в сторону головок шатуна. При образовании основной формы во время штамповки за счет лишнего материала образуется облой, который затем снимается. При этом также проде-лываются отверстия головок шатуна. В зависимости от легирования стали после штамповки свойства улучшаются с помощью термической обработки.

Литье
При литье шатунов используется модель из пластмассы или металла. Эта модель состоит из двух половинок, которые вместе образуют шатун. Каждая половинка формуется в песке, так что соответственно получаются обратные половинки. Если их теперь соединить, получается форма для отливки шатуна. Для большей эффективности в одной литейной форме отливают рядом друг с другом много шатунов. Форма заполняется жидким чугуном, который затем медленно остывает.

Обработка
Независимо от того, как были изготовлены заготовки, они обрабатываются резанием до окончательных размеров.
Для обеспечения равномерной работы двигателя шатуны должны иметь заданную массу в узких пределах допуска. Раньше для этого задавались дополнительные размеры на обработку, которые затем при необходимости фрезеровались При современных способах изготовления технологические параметры контролируются настолько точно, что это позволяет изготавливать шатуны в допустимых пределах по массе.
Обрабатываются лишь торцевые поверхности большой и малой головок и сами головки шатуна. Если разъем головки шатуна выполняется резанием, то поверхности разъема необходимо обрабатывать дополнительно. Внутренняя поверхность большой головки шатуна после этого высверливается и хонингуется.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector