Шатун двс: Шатун двигателя внутреннего сгорания | ЖЕЛЕЗНЫЙ-КОНЬ.РФ

Шатун двигателя внутреннего сгорания | ЖЕЛЕЗНЫЙ-КОНЬ.РФ

Шатун не только воспринимает от поршня силу давления газов при рабочем ходе и передаёт её коленчатому валу, но и перемещает поршень при вспомогательных процессах. Шатун совершает сложное плоскопараллельное движение: движется вдоль цилиндра возвратно-поступательно, а также качается относительно оси поршневого пальца. Воспринятая поршнем сила давления газов сжимает шатун в процессе рабочего хода и в конце такта сжатия, в то время как инерционные нагрузки стремятся оторвать поршень от коленчатого вала и растягивают его. Помимо этого, знакопеременное качательное движение формирует силу инерции, которая изгибает шатун в плоскости его качания.

Конструктивное исполнение шатуна и применяемые для его изготовления материалы должны обеспечивать максимальную жёсткость при минимальных массогабаритных характеристиках. К основным элементам шатуна относятся: поршневая (верхняя) головка (2) [рис. 1], стержень (5) шатуна, кривошипная (нижняя) головка (6).

Рис. 1. Шатун с поршнем. Дизельный двигатель Д-240.

1) – Отверстие в верхней головке шатуна;

2) – Верхняя головка шатуна;

3) – Поршневой палец;

4) – Втулка;

5) – Стержень шатуна;

6) – Нижняя головка шатуна;

7) – Вкладыши;

8) – Крышка нижней головки шатуна;

9) – Гайка;

10) – Стопорная шайба;

11) – Болт.

Конструкция верхней головки шатуна определяется не только габаритами поршневого пальца, который соединяет шатун с поршнем, но и способом крепления данного пальца в поршне. Широкое распространение в автомобильных и тракторных двигателях нашли неразъёмные верхние головки с плавающими поршневыми пальцами. В поршневые головки запрессовываются (с некоторым натягом) бронзовые либо биметаллические втулки. Отличные результаты даёт использование биметаллических втулок из стальной трубы либо полосы с плакированным слоем (толщина 0,3-0,5 мм) бронзы БрОФ 6,5-0,15.

Верхняя головка шатуна имеет длину меньше на 2-4 мм, чем расстояние между торцами бобышек поршня, за счёт чего исключается возможность трения головки шатуна о бобышки поршня. Расположенное в верхней головке шатуна, а также в его втулке отверстие (1) предназначено для подвода к поверхности поршневого пальца масла. Данные отверстия для смазывания поршневых пальцев предусмотрены в шатунах двигателей ЗМЗ-53, ЗИЛ-130 и прочих.

Сечение стержней шатунов автомобильных и тракторных двигателей – двутавровое. С целью обеспечения равнопрочности шатуна (4) по длине прочность сечения увеличивается от верхней головки к нижней [рис. 2]. Как правило, стержень шатуна симметричен относительно продольной оси кривошипной (нижней) головки (двигатели Д-240, А-01, ЗИЛ-130, А-41, Д-144). В отдельных случаях он смещён по отношению к кривошипной головке, за счёт чего обеспечивается уменьшение расстояния между осями цилиндров, а также длины двигателя (при двухпролётных валах). Асимметричные стержни шатунов применяются в двигателях СМД-60, ЗМЗ-53, ЯМЗ.

Рис. 2. Кривошипно-шатунный механизм дизельного двигателя СМД.

1) – Шкив коленчатого вала;

2) – Шестерня привода масляного насоса;

3) – Коленчатый вал;

4) – Шатун;

5) – Втулка верхней головки шатуна;

6) – Поршень;

7) – Стопорное кольцо;

8) – Поршневой палец;

9) – Расширитель;

10) – Поршневое маслосъёмное кольцо;

11) – Поршневые компрессионные кольца;

12) – Вкладыши коренных подшипников;

13) – Упорные полукольца;

14) – Маховик коленчатого вала;

15) – Гайка;

16) – Фланец крепления маховика;

17) – Маслоотражатель;

18) – Шестерня привода газораспределения;

19) – Масляная полость шатунной шейки;

20) – Шатунный болт;

21) – Крышка нижней головки шатуна;

22) – Вкладыш шатунного подшипника;

23) – Противовес;

24) – Маслоотражатель.

В стержнях шатунов дизельных двигателей (А-41, Д-144, А-01М, СМД-60, ЯМЗ) выполнен канал (5) [рис. 3, а)] для подвода смазки от нижней головки шатуна непосредственно к поршневому пальцу. Поступающее по сверлению в стержне шатуна масло (применительно к двигателям Д-160 и Д-144) также используется для охлаждения днища поршня.

Рис. 3. Поршень двигателя внутреннего сгорания.

а) – Поршень дизельного двигателя А-41;

1) – Днище поршня;

2) – Камера сгорания;

3) – Уплотняющая часть поршня;

4) – Юбка (направляющая часть) поршня;

5) – Канал в стержне шатуна;

6) – Шатун;

7) – Втулка верхней головки шатуна;

8) – Бобышка поршня;

9) – Канавка для маслосъёмного кольца;

10) – Поршневой палец;

11) – Стопорное кольцо;

12) – Канавки для компрессионных колец;

13) – Кольцевая канавка;

14) – Отверстие для стока масла;

б) – Головки поршней;

1) – Д-21А1, Д-144;

2) – А-41, СМД-60, А-01, двигателей семейства КамАЗ и ЯМЗ;

3) – Д-160, Д-240;

в) – Поршень бензинового двигателя ЗМЗ-53.

Кривошипная (нижняя) головка шатуна является его наиболее сложным конструктивным элементом. Помимо высокой жёсткости для надёжной работы шатунных вкладышей она также должна иметь минимальные массогабаритные характеристики (для снижения инерционных сил), плавные переходы (чтобы избежать концентрации напряжений) и обеспечивать возможность монтажа/демонтажа шатуна через цилиндр двигателя. Широкое распространение получили шатуны, имеющие кривошипную головку с прямым плоским разъёмом под прямым углом (90 градусов) к главной оси шатуна [рис. 4, а)]. Данные шатуны устанавливаются в двигатели ЗМЗ-54, КамАЗ, ЗИЛ-130, Д-240 и прочие.

Рис. 4. Конструктивные схемы нижних головок шатунов.

а) – Головка шатуна с прямым плоским разъёмом;

б) – Головка шатуна с косым разъёмом;

в) – Головка шатуна с фиксацией крышки треугольными шлицами;

г) – Головка шатуна с фиксацией крышки призонными штифтами;

д) – Схема для определения распрямления вкладыша;

е) – Схема для определения выступания вкладыша;

D_n – Диаметр постели;

2u_o – Суммарное распрямление;

Т – Сжимающая сила;

Δh – Выступание;

R – Нагрузка на торец вкладыша;

ж) – Шатунный вкладыш:

1) – Плоскость разъёма;

2) – Внутренняя поверхность вкладыша;

3) – Наружная цилиндрическая поверхность вкладыша;

4) – Торец вкладыша;

5) – Фиксирующий ус;

6) – Основа вкладыша;

7) – Промежуточный технологический слой;

8) – Скос;

9) – Антифрикционное покрытие;

10) – Смазочное отверстие;

S – Толщина вкладыша;

f – Глубина скоса;

k – Высота скоса;

α – Угол расположения смазочного отверстия.

В нижней головке шатунов бензиновых двигателей ЗМЗ-53 и ЗИЛ-130 имеется небольшое отверстие, которое отвечает за периодическое фонтанирование масла, подводимого к шатунному подшипнику. Данное масло смазывает не только зеркало цилиндра, но и кулачки распределительного вала, а также толкатели.

В некоторых двигателях, имеющих увеличенные размеры шатунной шейки, кривошипные головки выполняются с косым разъёмом с целью удобства демонтажа. Плоскость разъёма располагается под углом 55 градусов к главной оси шатуна. В данном случае стыковые поверхности [рис. 4, б) и в)] изготавливают не только плоскими (дизельный двигатель СМД-60), но и шлицевыми (дизельные двигатели А-01, ЯМЗ, А-41).

Шатуны современных двигателей выполняются из углеродистых либо легированных сталей посредством горячей штамповки с дальнейшей механической обработкой рабочих поверхностей. Чтобы достичь высоких прочностных характеристик шатуны подвергаются термообработке (нормализация, закалка, отпуск). Также широкое применение в обработке поверхностей шатунов нашла дробеструйная обработка, цель которой – повышение усталостной прочности.

Кривошипная головка шатуна изготавливается разъёмной для возможности соединения её с коленчатым валом. Съёмная часть данной головки называется крышкой и выполняется из того же материала, что и сам шатун. Верхняя часть кривошипной головки и крышка обрабатываются совместно, вследствие чего перестановка крышки с одного шатуна на другой запрещена. Поверхности обеих половин кривошипной головки шатуна имеют одинаковые номера либо метки спаренности, используя которые производят соединение крышки с шатуном и шатуна с поршнем соответствующего цилиндра.

17*

Похожие материалы:

Шатуны двигателе — Энциклопедия по машиностроению XXL

Для одновременного протягивания двух отверстий в одной детали (например, в шатуне двигателя) применяются специальные горизонтальные или вертикальные двухшпиндельные протяжные станки.  [c.221]

Пример 1.2. Рассчитать болты нижнего подшипника шатуна двигателя внутреннего сгорания (рис. 1.35, где 1 — пружинная стопорная шайба 2—регулировочная жесткая шайба).  

[c.47]

Однако это не исключает применение системы вала. Примером может служить соединение шатуна / двигателя внутреннего сгорания с поршнем 2 с помощью пальца 3 (рис. 7.78). Здесь проще изготовить палец с полем допуска Вз (основной вал), два отверстия в поршне и одно в головке шатуна с посадками Сз и в системе вала. Если эти соединения осуществить в системе отверстия, то валик нужно делать с уступами, что усложняет конструктивное решение.  [c.197]

Давление шатуна двигателя, сосредоточенное в середине О шейки коленчатого вала, равно Р = 20 кН и направлено под углом 10° к горизонту, причем плоскость ООО , проходящая через оси вала ОО1 и шейки О, образует с вертикалью угол 30°,  [c.83]

М Источник движения кулиса, шатун Двигатель  

[c.181]

Оценим абсолютную величину деформаций. Возьмем шатун двигателя внутреннего сгорания длиной .= 400 мм. Если напряжение сжатия от силы вспышки В шатуне, изготовленном из обычной стали, равно 20 кгс/мм , то упругая деформация сжатия  [c.179]

Расчет на изгиб с учетом сил инерции приходится проводить в том случае, когда элементы конструкций в процессе эксплуатации испытывают большие ускорения, вызывающие значительные инерционные усилия. Классическим примером деталей, прочные размеры которых следует выбирать из условия расчета на изгиб с учетом сил инерции, являются спарники локомотивов и шатуны двигателей.  [c.308]

Складывая равенства, получим Ra- t Rd = Q.способе расчета на изгиб шатуна двигателя внутреннего сгорания шатун рассматривается  [c.43]

В предыдущих главах рассматривались задачи, в которых нагрузки, действующие на ту или иную систему, прикладывались к ней статически, т. е. не изменялись во времени. Однако при проектировании машин и даже сооружений необходимо учитывать инерционные нагрузки, возникающие, например, при подъеме груза в подъемных машинах, шатунах двигателей внутреннего сгорания или ветровые нагрузки при проектировании мостов и т. п. К динамическим нагрузкам относятся и ударные приложения сил, например, при работе кузнечного молота или копровой бабы. Огромные динамические нагрузки возникают в деталях прокатных станов при прокате и кантовке слябов.  

[c.303]

Большинство ответственных деталей — оси вагонов, коленчатые валы, шатуны двигателей, подвижные детали прокатных станов,гребные винты, клапанные пружины, поршневые пальцы и т. п. — выходят из строя по причине усталости.  [c.339]

В зависимости от характера задачи, которую мы ставим перед собой, иногда можно не принимать во внимание некоторые даже отчетливо выраженные свойства механизма. Например, при кинематическом анализе механизмов, когда мы определяем скорости и ускорения точек тел, образующих механизм, можно не интересоваться их конструктивными формами. В самом деле, из теоретической механики известно, что плоскопараллельное движение тела определяется движением отрезка прямой, с ним связанного. Поэтому при кинематическом анализе механизма вместо представления механизма в виде соединенных между собой тел с реально выполненными формами можно изображать его в более простом виде. Например, шатун двигателя, показанный на рис. 1, имеет довольно сложную форму и состоит из нескольких неподвижно соединенных деталей. При кинематическом анализе механизма, в состав которого он входит, его можно показать в виде отрезка прямой линии. Равным образом все остальные тела того же механизма изображаются в виде отрезков  [c.11]

С отверстием Шатуны двигателя с плавными переходами к ребрам, гаечные ключи Коленчатые валы с изгибом в одной плоскости (фланец получают при штамповке вала)  [c.112]

Металлокерамические вкладыши, шатунные и коренные при стендовых испытаниях в течение 1300 час. на двигателях ЯАЗ-204, Д-54, Д-35 дали весьма положительные результаты. Так же хорошо они показали себя на двигателях МЗМА-400, проработав 23 000 час. в условиях рядовой эксплуатации на машине Москвич . С целью применения тонкостенных вкладышей шатуны двигателя были модернизированы. Вкладыши, изготовленные таким же образом для двигателя М-20, проработали на машине Победа 30 000 час. На машине МАЗ-205 пробег вкладышей исчисляется в 26 ООО час.  [c.638]

Примером динамической нагрузки является ударная нагрузка—действие бабы парового молота на забиваемую сваю, когда время действия нагрузки исчисляется малыми долями секунды. К динамическим нагрузкам относятся также периодические нагрузки, изменяющиеся во времени. Примером такой нагрузки является нагрузка на шатун двигателя, непрерывно изменяющаяся по величине и направлению. При этом число перемен такой нагрузки за время работы шатуна достигает многих мил-  [c.14]

Каждая подвижная деталь или группа деталей, образующая одну жесткую подвижную систему тел, называется подвижным звеном механизма. Примером может служить шатун двигателя, состоящий из тела, крышек, шатунных подшипников, болтов, стягивающих крышек и т. д. В каждом механизме имеется одно неподвижное звено и одно или несколько подвижных.  [c.19]

Сейчас уже созданы автоматические установки и автоматические линии для сборки узлов и изделий массового производства. Можно назвать автоматическую линию сборки и частичной механической обработки шатуна двигателя автомобиля Москвич , автоматическую линию сборки узла электросчетчика и др. Можно назвать ряд автоматических и полуавтоматических станков, успешно автоматизирующих сборку тех или иных узлов (например, автоматический станок для сборки подшипников на Первом ГПЗ).  [c.281]

Фиг. 79. Хромированная поверхность главного шатуна двигателя АШ-82Т после 600 ч работы в паре с омедненной поверхностью втулки главного шатуна о — внешний вид поверхности, подвергшейся износу (Х1,2) б — разрушенный участок поверхностного слоя (Х12).

Фиг. 81. График износа (а) и профилограмма (б) хромированной поверхности трения главного шатуна двигателя АШ-82Т после 600 ч работы в паре с омедненной поверхностью втулки главного шатуна.

Рис. 42. Головка (а) главного шатуна двигателя и втулка (б) с гиперболической расточкой рабочей поверхности

В подшипниках скольжения некоторых быстроходных двигателей цилиндрическую форму отверстия вкладышей (втулок) заменили гиперболической. Головка главного шатуна двигателя и ось шатунной шейки показаны на рис. 42. Головка обладает большой жесткостью, и деформация стальной втулки, залитой свинцовистой бронзой, весьма мала. Деформация шейки приводит к концентрации нагрузки в переходах от фасок к цилиндрической части втулки. Шейка средней твердости приработалась бы к втулке в соответствии с формой прогиба, но упрочненная термической обработкой шейка усиленно (до выкрашивания) изнашивает свинцовистую бронзу втулки в местах с высокими нагрузками. Для повышения срока службы подшипника требуется придать его рабочей поверхности форму поверхности вращения с образующей, имеющей очертание линии изгиба коленчатого вала. Этим требованиям удовлетворяет поверхность гиперболоида вращения (рис. 42, б). В двигателе с большой частотой вращения в связи с формированием режимов работы появились случаи выхода из строя втулок вследствие выкрашивания свинцовистой бронзы. Применение коренных вкладышей с гиперболической формой отверстия позволило увеличить допуск на несоосность в 3 раза и обеспечило взаимозаменяемость вкладышей, так как для вкладышей с цилиндрическим отверстием вследствие меньшего допуска на несоосность и условий прочности необходимо производить окончательную расточку в картере.  [c.183]

Справочные данные относительно шатунов двигателей. Для шатунов поршневых двигателей обычной конструкции (рис. 57), как показывают обмеры, с достаточной точностью можно считать, что положение центра тяжести с находится на расстоянии 1- = 0,35/ от кривошипной головки и 2 = — от крейцкопфной. Для  [c.99]

Приближенные динамически замещающие массы. Специально для шатунов двигателей в вопросах, связанных с оценкой влияния сил инерции на равномерность вращения главного вала, в подсчете сил инерции возможно сделать еще упрощение против рассмотренного в предыдущем пункте.  [c.106]

Коррозионной усталости подвергаются обычно оси и штоки компрессоров, шатуны двигателей внутреннего сгорания, буксирные тросы подводных трапов, которые, находясь в морской или пресной воде, непрерывно подвергаются вибрации [29].  [c.64]

Шатуны двигателей автомобилей ЗИС-5  [c.345]

Наибольшее распространение метод подбора получил при решении короткозвенных размерных цепей (3—4 звена), отличающихся высокой точностью замыкающего звена. Примеры пальцы — отверстия поршня — зазоры палец — зазор — отверстие шатуна двигателей внутреннего сгорания диаметр отверстия корпуса — натяг — диаметр кольца шарико-или роликоподшипника и т. п.  [c.110]

Не менее опасное разрушение металла ю кет иметь место при одноиремеином воздействии на него агрессивной среды и переменных напряжений. Этот вид разрушения известен под шзва-пием коррозионной усталости. Коррозионной усталости подвержены штоки компрессоров и насосов, роторы, диски и лопачки турбин, пароперегреватели, шатуны двигателей и т. и.  [c.101]

Пример 5. Рассчитать болты нижнего подшипника шатуна двигателя внутреннего сгорания (рис. 4.21) при условии, что максимальная нагрузка на один болт, складывающаяся в основном из сил инерции при движении масс поршня и И1атупа, составляет / —6000 Н. Материал болтов — сталь 38ХА, материал шатуна — 35Г2, /=90 мм, /i=10 мм, затяжка болтов контролируется,  [c.70]

Среди многообразия деталей имеются такие, которые в различных машинах выполняют одни и те же функции. Однотипные детали, входяш,ие в состав различных машин, относят к деталям общего назначения (болты, оси, валы, подшипники и др.). Все оспальные детали составляют категорию деталей специального назначения (лопатка турбины, поршень или шатун двигателя и т. п.)  [c.238]

V-VI Посадочные поверхности подшипников качения классов В, П и Н, а также валов и корпусов под них. Подшипниковые шейки станков нормальной точности. Подшипниковые шейки коленчатых валов и вкладыши редукторов, паровых турбин, насосов Пилиндры автомобильных двигателей. Рабочие поверхности золотниковых пар, работающих при средних давлениях. Поршни и цилиндры гидравлических устройств, насосов и компрессоров, работающих при средних давлениях и уплотненных поршневыми кольцами. Поверхности соединений втулок с цилиндрами и корпусами в гидравлических системах высокого давления, втулок с головками шатуна двигателей Шлифование, точение, хонингование, растачивание повышенной точности, развертывание, протягивание  [c.124]

Радингер учел также работу Шлика об уравновешивании поступательно движущихся масс. Задача об уравновешивании, весьма актуальная для практических расчетов того времени, в особенности в практике построения судовых двигателей, была успешно разрешена американским инженером Тейлором. Шлик, по-видимому, самостоятельно, пришел к таким же результатам. Шлик, как и Радингер, предполагал, что длина шатуна двигателя бесконечно велика.  [c.27]

Фиг. 74. Хромированная поверхность главного шатуна двигателя АШ-62ИР после 600 ч работы в паре со стальной втулкой главного шатуна а — внешний вид поверхности трения (Х1,5) б — участок поверхности, на котором произошел вырыв металла (Х8) в — мпкрофотография сечения поверхностного слоя, виден разрушенный слой хрома (ХЗОО).

В табл. 20 приведены затраты фонда времени для переналаживаемой автоматической линии токарной обработки секций корпусов долот на ВСДЗ и для линии обработки шатунов двигателя ГАЗ-66 на Заволжском моторном заводе .  [c.251]

---

Шатуны

Шатун служит связующим звеном между поршнем и кривошипом коленчатого вала. Так как поршень совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, а коленчатый вал — вращательное, то шатун совершает сложное движение и подвергается действию знакопеременных, носящих ударный характер нагрузок от газовых сил и сил инерции. Шатуны автомобильных массовых двигателей изготовляют мето­дом горячей штамповки из среднеуглеродистых сталей марок: 40, 45, марганцевистой 45Г2, а в особенно напряженных двигателях из хромо-никеле­вой 40ХН, хромо-молибдено­вой улучшенной ЗОХМА и дру­гих легированных качествен­ных сталей. Общий вид шатуна в сборе с поршнем и элементы его конструкции показаны на рис. 1. Основными элемен­тами шатуна являются: стер­жень 4, верхняя 14 и ниж­няя 8 головки. В комплект шатуна входят также: под­шипниковая втулка 13 верх­ней головки, вкладыши 12 нижней головки, шатунные болты 7 с гайками 11 и шплин­тами 10.     Рис.  1.   Шатунно-поршневая   группа в сборе с гильзой цилиндра; элементы конструкции шатуна: 1 — поршень; 2 — гильза цилиндра; 3 — уплотнительные резиновые кольца; 4 — стер­жень шатуна; 5 — запорное кольцо; б — порш­невой палец; 7 — шатунный болт; 8 — нижняя головка шатуна; 9— крышка нижней головки шатуна; 10 — шплинт; 11 — гайка шатунного болта; 12 — вкладыши нижней головки шату­на; 13 — втулка верхней головки шатуна; 14 — верхняя   головка  шатуна Стержень шатуна, подвер­женный продольному изгибу, чаще всего имеет двутавровое сечение, но применяют иногда крестообразные, круглые, трубчатые и Другие профили (рис. 2). Наиболее рациональными являются двутавровые стержни, обладающие большой жесткостью при малом весе. Крестообразные профили нуждаются в более развитых головках шатуна, что приводит к переутяжелению его. Круглые профили отличаются простой геометрией, но требуют повышенного качества механической обработки, так как наличие у них следов обработки приводит к увеличению местной концентра­ции напряжений и возможной поломке шатуна. Для массового автомобильного производства удобными и наибо­лее приемлемыми являются стержни двутаврового сечения. Пло­щадь поперечного сечения стержня обычно имеет переменную величину, причем минимальное сечение находится у верхней голов­ки 14, а максимальное — у нижней головки 8 (см. рис. 1). Это обеспечивает необходимую плавность перехода от стержня к ниж­ней головке и способствует повышению общей жесткости шатуна. С этой же целью и для уменьшения габаритов и веса шатунов   Рис. 2. Профили стержня шатуна: а) двутавровый; б) крестообразный; в) трубчатый;   г) круглый в быстроходных двигателях автомобильного типа обе головки, как правило, отковываются за одно целое со стержнем. Верхняя головка обычно имеет форму, близкую к цилиндриче­ской, но особенности ее конструкции в каждом конкретном случае   Рис. 3. Верхняя головка шатуна выбираются в зависимости от методов фиксации поршневого пальца и его смазки. Если поршневой палец закрепляется в поршневой головке шатуна, то ее делают с разрезом, как показано на рис. 3, а. Под действием стяжного болта стенки головки несколько деформируются и обеспечивают глухую затяжку поршневого паль­ца. Головка при этом не работает на износ и выполняется с относи­тельно небольшой длиной, равной примерно ширине наружной полки стержня шатуна. С точки зрения выполнения монтажно-демонтажных работ предпочтительнее боковые разрезы, но использование их приводит к определенному увели­чению размеров и веса головкиу Верхние головки с креплением в них поршневых пальцев применялись на шатунах старых моделей рядных двигателей ЗИЛ, например, на 5 и 101 моделях. При других методах фиксации поршневых пальцев в верхнюю головку шатуна в качестве подшипника запрессовывают втулки из оловянистой бронзы с толщиной стенок от 0,8 до 2,5 мм (см. рис. 3, б, в, г). Тонкостенные втулки изготовляют свертными из листовой бронзы и обрабатывают под заданный размер поршне­вого пальца после запрессовки в головку шатуна. Свертные втулки применяют на всех двигателях автомобилей ГАЗ, ЗИЛ-130, МЗМА и др. Втулки верхней головки шатунов смазывают разбрызгиванием или под давлением. В автомобильных двигателях широкое распро­странение получила смазка разбрызгиванием. Капельки масла при такой простейшей системе смазки попадают в головку через одно или несколько больших с широкими фасками на входе масло-улавливающих отверстий (см. рис. 3, б) или через глубокую прорезь, сделанную фрезой со стороны, противоположной стержню. Подачу масла под давлением применяют только в двигателях, рабо­тающих с повышенной нагрузкой на поршневые пальцы. Масло подводится из общей системы смазки через канал, просверленный в стержне шатуна (см. рис. 3, б), или по специальной трубке, уста­навливаемой на стержне шатуна. Смазка под давлением применяется в двух- и четырехтактных дизелях ЯМЗ. Двухтактные дизели ЯМЗ, работающие со струйным охлажде­нием днища поршней, имеют на верхней головке шатуна специаль­ные форсунки для подачи и распыливания масла (см. рис. 3, г). Малая головка шатуна снабжается здесь двумя толстостенными литыми бронзовыми втулками, между которыми образуется коль­цевой канал для подвода масла к форсунке-распылителю из канала в стержне шатуна. Для более равномерного распределения смазоч­ного масла на поверхностях трения втулок нарезаются спираль­ные канавки, а дозирование масла осуществляют с помощью калиб­рованного отверстия в пробочке 5, которую запрессовывают в канал стержня шатуна, как показано на рис. 4, б. Нижние головки шатунов двигателей автомобильного и трак­торного типов обычно делают разъемными, с упрочняющими прили­вами и ребрами жесткости. Типичная конструкция разъемной голов­ки показана на рис. 1. Основная ее половина откована совместно со стержнем 4, а отъемная половина 9, называемая крышкой ниж­ней головки, или просто крышкой шатуна, скрепляется с основной двумя шатунными болтами 7. Иногда крышка крепится четырьмя и даже шестью болтами или шпильками. Отверстие в большой головке шатуна обрабатывают в собранном состоянии с крышкой (см. рис. 4), поэтому ее нельзя переставлять на другой шатун или изменять принятое положение на 180° относительно шатуна, с которым она была спарена до расточки. Чтобы предотвратить возможную путаницу на основной половине головки и на крышке, у плоскости их разъема выбивают порядковые номера, соответ­ствующие номеру цилиндра. При сборке кривошипно-шатунного механизма надо следить за правильной постановкой шатунов на ме­сто, строго руководствуясь инструкцией завода-изготовителя.   Рис. 4. Нижняя головка шатуна: а) с прямым разъемом; б) с косым разъемом; 1 — половина головки, отковы­ваемая совместно со стержнем 7; 2 — крышка головки; 3 — болт шатуна; 4 — треугольные шлицы; 5 — втулочка с калиброванным отверстием; 6 — канал в стержне для подвода масла к поршневому пальцу Для двигателей автомобильного типа с характерной совместной отливкой цилиндра и картера в одном блоке и Ессбще при наличии блок-картерной отливки остова двигателя желательно, чтсбы боль­шая головка шатуна свободно проходила через цилиндры и не за­трудняла выполнение монтажно-демонтажных работ. Когда габа­риты этой головки развиты так, что она не проходит в отверстие цилиндровой гильзы 2 (см. рис. 1), то комплект шатуна в сборе с поршнем 1 (см. рис. 1) можно свободно установить на место только при снятом коленчатом вале, что создает крайние неудобства при ремонте (Иногда поршень без уплотнительных колец, но собранный с шатуном удается просунуть за смонтированный коленчатый вал и вставить его в цилиндр со стороны картера (или, наоборот, вынуть из цилиндра через картер), а потом завершать сборку поршневой группы и шатуна, затрачивая на все это непроизводительно много времени). Поэтому развитые нижние головки выполняют с косым разъемом, как сделано это в дизеле ЯМЗ-236 (см. рис. 4, б). Плоскость косого разъема головки обычно располагают под углом 45° к продольной оси стержня шатуна (в отдельных случаях возможен угол разъема 30 или 60°). Габариты таких головок после удаления крышки резко уменьшаются. При косом разъеме крышки чаще всего крепятся болтами, которые ввертываются в основную половину головки. Реже для этой цели применяют шпильки. В отли­чие от нормальных разъемов, выполняемых под углом 90° к оси стержня шатуна (см. рис. 4, а), косые разъемы головок (см. рис. 4, б) позволяют несколько разгружать шатунные болты от разрывающих усилий, а возникающие при этом боковые усилия воспринимаются буртиками крышки или треугольными шлицами, сделанными на стыкующихся поверхностях головки. У разъемов (нормальных или косых), а также под опорными плоскостями шатунных болтов и гаек стенки нижней головки обычно снабжают упрочняющими приливами и утолщениями. В головках автомобильных шатунов с нормальной плоскостью разъема в подавляющем большинстве случаев шатунные болты одновременно являются установочными, точно фиксирующими поло­жение крышки относительно шатуна. Такие болты и отверстия под них в головке обрабатывают с высокой чистотой и точностью, как установочные штифты или втулки. Шатунные болты или шпиль­ки являются исключительно ответственными деталями. Обрыв их связан с аварийными последствиями, поэтому они изготовляются из высококачественных легированных сталей с плавными перехо­дами между элементами конструкции и подвергаются термообра­ботке. Стержни болтов выполняются иногда с проточками в местах перехода к резьбовой части и около головок. Проточки делают без подрезов с диаметром, равным примерно внутреннему диаметру резьбы болта (см. рис. 1 и 4). Шатунные болты и гайки к ним у ЗИЛ-130 и некоторых других автомобильных двигателей изготовляются из хромо-никелевой ста­ли марки 40ХН. Применяются для этих целей также стали 40Х, 35ХМА и аналогичные им материалы. Чтобы предотвратить возможное проворачивание шатунных болтов при затягивании гаек, их головки делают с вертикальным срезом, а в зоне сопряжения кривошипной головки шатуна со стерж­нем выфрезеровывают площадки или углубления с вертикальным уступом, удерживающим болты от проворачивания (см. рис. 1 и 4). В тракторных и других двигателях шатунные болты фикси­руются иногда специальными штифтами. С целью уменьшения габаритов и веса головки шатунов болты размещают по возмож­ности ближе к отверстиям под вкладыши. Допускаются даже небольшие выемки в стенках вкладышей, предназначенные для прохода шатунных болтов. Затяжка шатунных болтов строго нор­мируется и контролируется с помощью специальных динамометри­ческих ключей. Так, в двигателях ЗМЗ-66, ЗМЗ-21 момент затяжки составляет 6,8—7,5 кГ·м (≈68—75 н-м), в двигателе ЗИЛ-130 — 7—8кГ·м (≈70—80 н-м), а в двигателях ЯМЗ — 16—18 кГ·м (≈160—180 н-м). После затяжки корончатые гайки тщательно шплинтуются, а обычные (без прорезей под шплинты) фиксируются каким-либо другим способом (специальными контргайками, отштам­пованными из тонкой листовой стали, замковыми шайбами и т. д.). Чрезмерная затяжка шатунных болтов или шпилек недопустима, гак как может привести к опасной вытяжке у них резьбы. Нижние головки шатунов автомобильных двигателей обычно снабжаются подшипниками скольжения, для которых применяют сплавы, обладающие высокими антифрикционными свойствами и необходимой механической стойкостью. Только в редких случаях применяют подшипники качения, причем наружными и внутрен­ними обоймами (кольцами) для их роликов служат сама головка шатуна и шейка вала. Головка в этих случаях делается неразъем­ной, а коленчатый вал — составным или разборным. Так как вместе с изношенным роликовым подшипником приходится иногда заменять весь шатунно-кривошипный узел, то широкое применение подшипники качения находят лишь в сравнительно дешевых двига­телях мотоциклетного типа. Из антифрикционных подшипниковых сплавов в двигателях внутреннего сгорания чаще всего применяют баббиты на оловянной или свинцовой основах, алюминиевые высокооловянистые сплавы и свинцовистую бронзу. На оловянной основе в автомобильных двигателях применяют сплав баббит Б-83, содержащий 83% олова. Это качественный, но довольно дорогой подшипниковый сплав. Более дешевым является сплав на свинцовой основе СОС-6-6, содержащий по 5—6% сурьмы и олова, остальное — свинец. Его называют также малосурьмянистым сплавом. Он обладает хоро­шими антифрикционными и механическими свойствами, стоек против коррозии, отлично прирабатывается и по сравнению со спла­вом Б-83 способствует меньшему износу шеек коленчатого вала. Сплав СОС-6-6 применяется для большинства отечественных карбю­раторных двигателей (ЗИЛ, МЗМА и др.). В двигателях с повы­шенными нагрузками па шатунные подшипники применяют высокооловянистый алюминиевый сплав, содержащий 20% олова, 1% меди, остальное — алюминий. Такой сплав используется, напри­мер, для подшипников V-образных двигателей ЗМЗ-53, ЗМЗ-66 и др. Для шатунных подшипников дизелей, работающих с особенно высокими нагрузками, применяют свинцовистую бронзу Бр.С-30, содержащую 30% свинца. Как подшипниковый материал, свинцо­вистая бронза обладает повышенными механическими свойствами, но сравнительно плохо прирабатывается и подвержена коррозии под воздействием кислотных соединений, накапливающихся в мас­ле. При использовании свинцовистой бронзы картерное масло должно содержать поэтому специальные присадки, предохраняю­щие подшипники от разрушения. В старых моделях двигателей антифрикционный сплав зали­вали непосредственно по основному металлу головки, как говори­лось «по телу». Заливка по телу не оказывала заметного влияния на габариты и вес головки. Хорошо обеспечивала отвод тепла от шатунной шейки вала, но так как толщина слоя заливки состав­ляла более 1 мм, то в процессе работы вместе с износом сказывалась заметная усадка антифрикционного сплава, вследствие чего отно­сительно быстро увеличивались зазоры в подшипниках и возни­кали стуки. Чтобы устранить или предупредить стуки подшипни­ков, их периодически приходилось подтягивать, т. е. устранять излишне большие зазоры за счет уменьшения числа тонких латун­ных прокладок, которые с этой целью (около 5 штук) ставились в разъем нижней головки шатуна. Метод заливки по телу в современных быстроходных транспорт­ных двигателях не применяется. Нижние головки их снабжаются сменными взаимозаменяемыми вкладышами, форма которых точно соответствует цилиндру, состоящему из двух половин (полуколец). Общий вид вкладышей показан на рис. 1. Два вкладыша 12, поставленные в головку, образуют ее подшипник. Вкладыши имеют стальную, реже бронзовую, основу, с нанесенным на пей слоем антифрикционного сплава. Различают вкладыши толстостен­ные и тонкостенные. Вкладыши несколько увеличивают габариты и вес нижней головки шатуна, особенно толстостенные, имеющие толщину стенок более 3—4 мм. Поэтому последние применяются только для сравнительно тихоходных двигателей. Шатуны быстроходных автомобильных двигателей, как правило, снабжаются тонкостенными вкладышами, выполненными из сталь­ной ленты толщиной 1,5—2,0 мм, покрытой антифрикционным сплавом, слой которого составляет всего 0,2—0,4 мм. Такие двух­слойные вкладыши называются биметаллическими. Они применяют­ся на большинстве отечественных карбюраторных двигателей. В настоящее время получили распространение трехслойные так называемые триметаллические тонкостенные вкладыши, у которых на стальную ленту сначала наносится подслой, а потом уже анти­фрикционный сплав. Триметаллические вкладыши толщиной 2 мм применяются, например, для шатунов двигателя ЗИЛ-130. На сталь­ную ленту таких вкладышей наносится медно-никелевый подслой, покрытый малосурьмянистым сплавом СОС-6-6. Трехслойные вкла­дыши применяются также для шатунных подшипников дизелей. Слой свинцовистой бронзы, толщина которого обычно составляет 0t3—0,7 мм, сверху покрывают еще тонким слоем свинцово-оловянистого сплава, что улучшает прирабатываемость вкладышей и пре­дохраняет их от коррозии. Трехслойные вкладыши допускают большие удельные давления на подшипники, чем биметаллические. Гнездам под вкладыши и самим вкладышам придают строго цилиндрическую форму, а поверхности их обрабатывают с высокой точностью и чистотой, обеспечивая полную взаимозаменяемость для данного двигателя, что значительно упрощает ремонт. Под­шипники с тонкостенными вкладышами не нуждаются в периоди­ческой подтяжке, так как имеют малую толщину антифрикционного слоя, не дающего усадки. Они ставятся без регулировочных про­кладок, а изношенные заменяются новым комплектом. С целью получения надежного прилегания вкладышей и улучшения их контакта со стенками головки шатуна они изготовляются так, чтобы при затягивании шатунных болтов обеспечивался неболь­шой гарантированный натяг. От проворачивания тонкостенные вкладыши удерживаются фиксирующим усом, который отгибается у одной из кромок вкладыша. Фиксирующий ус входит в специаль­ную пазовую канавку, выфрезерованную в стенке головки у разъема (см. рис. 4). Вкладыши с толщиной стенок 3 мм и более толстые, фиксируются штифтами (дизели В-2, ЯМЗ-204 и др.). Шатунные подшипниковые вкладыши современных автомобиль­ных двигателей смазываются маслом, поступающим под давлением через сверление в кривошипе из общей системы смазки двигателя. Для поддержания давления в смазочном слое и увеличения его несущей способности рабочую поверхность шатунных вкладышей рекомендуется выполнять без маслораспределительных дуговых или продольных сквозных канавок. Диаметральный зазор между вкладышами и шатунной шейкой вала обычно составляет 0 025— 0,08 мм. В тронковых двигателях внутреннего сгорания применяют шатуны двух типов: одинарные и сочлененные. Одинарные шатуны, конструкция которых подробно рассмат­ривалась выше, получили большое распространение. Они приме­няются во всех однорядных двигателях и широко используются в двухрядных автомобильных двигателях. В последнем случае на каждую кривошипную шейку вала рядом друг с другом устанав­ливают два обычных одинарных шатуна. Вследствие этого один ряд цилиндров смещается относительно другого вдоль оси вала на величину, равную ширине нижней головки шатуна. Чтобы уменьшить такое смещение цилиндров, нижнюю головку изготов­ляют с возможно меньшей шириной, а иногда шатуны выполняют с асимметричным стержнем. Так, в V-образных двигателях автомо­билей ГАЗ-53, ГАЗ-66 стержни шатунов смещены относитель­но оси симметрии нижних головок на 1 мм. Смещение осей цилин­дров левого блока относительно правого составляет в них 24 мм. Использование обычных одинарных шатунов в двухрядных дви­гателях приводит к увеличению длины шатунной шейки вала и общей длины двигателя, но в целом такая конструкция является самой простой и экономически целесообразной. Шатуны имеют одинаковую конструкцию, создаются и одинаковые условия работы для всех цилиндров двигателя. Шатуны можно полностью унифи­цировать также с шатунами однорядных двигателей. Сочлененные шатунные узлы представляют единую конструк­цию, состоящую из двух спаренных между собой шатунов. Их обыч­но используют в многорядных двигателях. По характерным призна­кам конструкции различают вильчатые, или центральные, и кон­струкции с прицепным шатуном (рис. 5).   Рис. 5. Сочлененные шатуны: а) вильчатой конструкции, б) с прицепным шатуном У вильчатых шатунов (см. рис. 5, а), используемых иногда в двухрядных двигателях, оси больших головок совпадают с осью шейки вала, в связи с чем их называют также центральными. Большая головка главного шатуна 1 имеет вильчатую конструкцию; а головка вспомогательного шатуна 2 устанавливается в развилку главного шатуна. Его называют поэтому внутренним, или средним, шатуном. Оба шатуна имеют разъемные нижние головки и снаб­жаются общими для них вкладышами 3, которые от проворачивания чаще всего фиксируются штифтами, расположенными в крышках 4 вильчатой головки. У зафиксированных таким образом вкладышей внутренняя поверхность, соприкасающаяся с шейкой вала, пол­ностью покрывается антифрикционным сплавом, а наружная — только в средней части, т. е. в зоне размещения вспомогательного шатуна. Если вкладыши не фиксируются от проворачивания, то поверхности их с обеих сторон полностью покрываются анти­фрикционным сплавом. В этом случае вкладыши изнашиваются более равномерно. Центральные шатуны обеспечивают одинаковую величину хода поршней во всех цилиндрах V-образного двигателя, как и обычные одинарные шатуны. Однако комплект их довольно сложен в про­изводстве, а вилке не всегда удается придать нужную жест­кость. Конструкции с прицепным шатуном проще в производстве и обладают надежной жесткостью. Примером такой конструкции может служить шатунный узел дизеля В-2, показанный на рис. 5, б. Он состоит из главного 1 и вспомогательного прицепного 3 шатунов. Главный шатун имеет верхнюю головку и двутавровый стержень обычной конструкции. Нижняя его головка снабжена тонкостен­ными вкладышами, залитыми свинцовистой бронзой, и выполнена с косым разъемом относительно стержня главного шатуна; иначе ее нельзя скомпоновать, так как под углом 67° к оси стержня на ней размещают две проушины 4, предназначенные для крепления при­цепного шатуна 3. Крышка главного шатуна крепится шестью шпильками 6, завернутыми в тело шатуна, причем от возможного проворачивания они фиксируются штифтами 5. Прицепной шатун 3 имеет двутавровое сечение стержня; обе головки его неразъемны и поскольку условия их работы аналогич­ны, то они снабжены бронзовыми подшипниковыми втулками. Сочленение прицепного шатуна с главным осуществляется при помощи полого пальца 2, закрепленного в проушинах 4. В конструкциях V-образных двигателей с прицепным шатуном последний располагают относительно стержня главного шатуна справа по вращению вала, чтобы уменьшить боковое давление на стенки цилиндра. Если при этом угол между осями отверстий в проушинах крепления прицепного шатуна и стержня главного шатуна больше угла развала между осями цилиндров, то ход порш­ня прицепного шатуна будет больше хода поршня главного шатуна. Объясняется это тем, что нижняя головка прицепного шатуна опи­сывает не окружность, как головка главного шатуна, а эллипс, большая ось которого совпадает с направлением оси цилиндра, поэтому у поршня прицепного шатуна 5 > 2г, где 5 — величина хода поршня, а г — радиус кривошипа. Например, у дизеля В-2 оси цилиндров расположены под углом 60°, а оси отверстий в про­ушинах 4 пальца нижней (большой) головки прицепного шатуна и стержня главного шатуна — под углом 67°, вследствие чего раз­ница в величине хода поршней составляет в нем 6,7 мм. Сочлененные шатуны с прицепивши и особенно с вильчатыми конструкциями кривошипных готовок вследствие относительной их сложности в двухрядных автомобильных двигателях применяют­ся очень редко. Наоборот, использование прицепных шатунов в звездообразных двигателях является необходимостью. Большая (нижняя) головка главного шатуна в звездообразных двигателях выполняется неразъемной. При сборке автомобильных и других быстроходных двигателей шатуны подбирают из условий, чтобы комплект их имел минималь­ную разницу в весе. Так, в двигателях автомобилей «Волга», ГАЗ-66 и ряде других верхняя и нижняя головки шатунов подгоняются по весу с отклонением ±2 г, т. е. в пределах 4 г (≈0,04 н). Следо­вательно, общая разница в весе шатунов не превышает у них 8 г (≈0,08 н). Лишний металл обычно снимают с бобышэк-приливов, крышки шатуна и верхней головки. При отсутствии у верхней головки специального прилива вес подгоняют обтачиванием ее с обе­их сторон, как, например, в двигателе ЗМЗ-21. Отклонения от весовых показателей, принятых для шатунно-поршневой группы, не допускаются, так как это нарушает уравно­вешенность двигателя.     Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г. Newer news items: Older news items:

Почему может шатун оборваться

«При разгоне безо всяких предварительных стуков при переключении на 5-ю передачу (скорость 85-90 км/ч) услышал бах — и через долю секунды мотор заклинил» — этими словами начиналось первое же сообщение в обсуждении на форуме ABW.BY статьи «Молодо — зелено, или Почему оборвался шатун», в которой рассматривался реальный случай обрыва шатуна, а также рассказывалось, какими были последствия произошедшего и что к ним привело.

Затем читатель пояснил, что, когда двигатель заклинивал, его спасло то, что нога была на педали сцепления. В момент резкого торможения автомобиля Ford Mondeo 1.8 TD заклинившим мотором водитель выжал педаль сцепления, а также выключил передачу, хотя и сам не понял, как успел это сделать. 

Далее в сообщении было сказано: «А всего-то лопнул болт на шатуне 1-го цилиндра, с другой стороны его оборвало по двутавру…

Шатун вывесился вниз и попал под движущийся коленвал, который этим уже V-образным шатуном проломал блок, оторвав кусок блока с 1-м и 2-м цилиндрами, кронштейном ТНВД и самим ТНВД…

Порвало ремень ТНВД… Мотор оторвался от кронштейнов и почти прокрутился под капотом. Половина оставшегося блока пошла мелкой сеткой трещин и развалилась при разборке останков на кусочки. «Голова» почти целая, пригнуло слегка пару клапанов. Зрелище не для слабонервных, фото есть покруче, чем в статье. Если редакции интересно, можете взять фото и сделать статью-хоррор».

Нам, разумеется, стало интересно, а поскольку вы видите фотографии, объяснять, что мы получили их от читателя, разместившего процитированное выше сообщение, не требуется. Однако на хоррорах мы не специализируемся — это не наш профиль. По-человечески посочувствовать по поводу произошедшего — другое дело, а уж попробовать разобраться, почему приключилась такая катавасия, и предупредить других автовладельцев, что не нужно делать, чтобы и они когда-нибудь не столкнулись с чем-то подобным, и вовсе наша, можно сказать, прямая обязанность.

Итак, шатун. Вместе с поршнями и коленчатым валом шатуны составляют кривошипно-шатунный механизм, благодаря которому энергия, выделившаяся при сгорании топлива, преобразуется в механическую работу. Шатуну отводится роль звена, шарнирно связывающего поршень и коленчатый вал друг с другом.

Конструкция шатуна так же незамысловата, как и его функциональное назначение. Отверстие в верхней головке шатуна является посадочным для поршневого пальца, служащего осью для соединения шатуна с поршнем. В одних шатунах поршневой палец свободно вращается в верхней головке, в других он зафиксирован. В первом случае палец называют плавающим. В конструкциях с плавающим пальцем для уменьшения трения и износа в сочленении «палец — шатун» в верхней головке шатуна предусматривается подшипник скольжения. Для этого в головку запрессовывают тонкостенную втулку. В случае зафиксированного пальца необходимости во втулке нет.

Нижней головкой, иногда именуемой кривошипной, шатун соединяется с шейкой коленвала. Нижняя головка разъемная. Крышка крепится к верхней части шатуна двумя болтами. Снова имеются варианты — крепление осуществляется при помощи болтов с гайками, либо гайки отсутствуют, а болты по резьбе вкручиваются в верхнюю часть шатуна.

Поверхности нижней головки являются постелями для шатунных вкладышей, образующих подшипник скольжения. Осталось упомянуть, что та часть шатуна, которая находится между головками и имеет двутавровое сечение, называется стержнем. 

Покончив на этом знакомство с устройством шатуна, перейдем к выяснению причин его поломок.

Шатун никогда просто так разорваться не может — это не та деталь, чтобы поломаться ни с того ни с сего. Да, его проектируют, стараясь максимально облегчить, дабы уменьшить силы инерции, возникающие при движении шатуна. Однако на первом плане все-таки прочность, ибо что может натворить шатун в случае обрыва, после просмотра полученных нами фотографий объяснять не нужно.

Почему же тогда изредка шатун все же ломается? Без причины, как известно, и рак на горе не свистит. Причиной обрыва шатуна в статье «Молодо — зелено, или Почему оборвался шатун» было разгильдяйское поведение владельца автомобиля, не удосужившегося в течение двух месяцев после покупки хотя бы раз-другой проверить, есть ли в двигателе масло. Из-за недостаточной смазки шатунные вкладыши прихватило к шейке коленвала, они провернулись, появился стук, а беспечное продолжение эксплуатации мотора в таком состоянии закончилось обрывом шатуна по стержню.

В условиях масляного голодания может оказаться и подшипник скольжения в верхней головке шатуна в конструкциях с плавающим пальцем, а также сопряжение поршневого пальца с бобышками поршня. В этом случае втулка способна провернуться, а палец — заклинить как в верхней головке шатуна, так и в бобышках поршня. Не всегда подобная оказия заканчивалась «рукой дружбы», показанной шатуном, но бывало и такое. 

Еще одна угроза для двигателя со стороны шатуна появляется при заклинивании поршня в цилиндре, например, из-за перегрева. Не будем сбрасывать со счета также возможность заводского брака при изготовлении шатуна. Пусть вероятность брака статистически весьма невелика, но она существует. Однако к произошедшему в двигателе Mondeo указанные причины поломок шатуна отношения не имеют.

Тогда что же? В сообщении владельца Mondeo было сказано, что «всего-то лопнул болт на шатуне». Это подсказало, в какую сторону надо копать. Во время телефонного разговора выяснилась новая подробность — незадолго до случившегося двигатель ремонтировали, шатуны при этом разбирали.

У повторной сборки шатунов после ремонта несколько подводных камней. Первый — важно не перепутать крышки шатунов. Несмотря на внешнюю схожесть, они невзаимозаменяемые, каждая крышка подходит только к тому шатуну, с которым идет в сборе. А если крышки не перепутаны, не менее важно при установке случайно не повернуть их на 180 градусов. К чему приводит путаница, мы рассказывали в статье «Урок не пошел впрок, или Почему может заклинить двигатель». Правда, там при ремонте перепутали крышки коренных подшипников коленвала, но рассказанное справедливо и для шатунных подшипников. 

Второй подводный камень — момент затяжки болтов. Его величина строго регламентирована. Если момент затяжки окажется меньше нормы, возможно самопроизвольное отворачивание гаек либо болтов, если гайки не предусмотрены. Ослабление крепежа ведет к обрыву шатунного болта или разрушению нижней головки шатуна с противоположной стороны от болта, потерявшего затяжку. В этом случае на крышке шатуна под гайкой или головкой болта, потерявшего затяжку, можно увидеть наклепанную поверхность, а поломке нередко предшествует стук. По словам владельца Mondeo, предварительных стуков не было, значит, опять не то.

Похоже, болты были затянуты на совесть. Увы, излишнее усердие при их затяжке тоже чревато. При превышении момента затяжки сверх нормы болты способны вытягиваться, а это и есть предпосылка для последующего их обрыва — на этот раз без каких-либо предварительных стуков. И не всегда вытягивание болтов так же хорошо видно, как на приведенном фото. Неспроста во многих инструкциях по ремонту число повторных применений старых болтов ограничивается, а перед затяжкой рекомендуется проверить длину болтов. Если она превосходит максимально допустимое значение, которое указано в инструкции, болты необходимо заменить новыми.

И вновь уточняющая подробность от владельца Mondeo: при ремонте болты оставили старые. По всей видимости, это и было причиной того, что один из них впоследствии лопнул, ведь, как гласит народная мудрость, рвется там, где тонко.

Наш вердикт

Редко, но метко — именно так можно в двух словах охарактеризовать частоту, с которой случаются поломки шатунов, и тяжесть их последствий для двигателя. Но все в наших руках — и без того небольшое количество поломок можно сократить, так как многие из них вызваны «рукотворными» причинами. 

Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора и владельца автомобиля 
ABW.BY

61500030009 Шатун ДВС в сборе SHAANXI

грузовые машины Спецтехника Топливные системы масла и смазки допоборудование аксесуары аккумуляторы Инструмент

Подходит для автомобилей: SX-3255-DR3804 B Длина: 330мм Описание: Шатун ДВС в сборе, применяется на грузовиках китайского производства SHACMAN(SHAANXI). Относится к группе запчастей двигатель. Шатун двигателя внутреннего сгорания соединяет поршень двигателя с коленчатым валом и во время работы двигателя передаёт все усилия от поршня на коленчатый вал и, наоборот, от коленчатого вала к поршню. При этом шатун совершает достаточно сложное движение. Верхняя головка шатуна совместно с поршнем совершает возвратно-поступательное движение. А нижняя головка шатуна, совместно с шатунной шейкой коленчатого вала совершает круговое движение. Компания АК Большегруз предлагает большой ассортимент запчастей к китайским самосвалам и грузовикам производства «SHACMAN». Мы поставляем запчасти к Китайской технике с 2006 года. У нас богатый опыт импорта, поставок, знание техники, отстроенная логистика поставок. Покупая качественные запчасти SHACMAN в АК БОЛЬШЕГРУЗ, вы можете быть уверены в качестве, надежности запчастей. Быстрота обработки заказов, широкий ассортимент, собственная доставка в черте Москвы и Санкт-Петербурга, поставка запчастей в регионы через ведущие логистические компании – наши ключевые преимущества. Мы поддерживаем доступные цены благодаря опыту поставок с 2006 года, низким складским расходам, оптимальной локации. На нашем складе есть любая необходимая вам запчасть, включая популярные модели самосвалов и агрегатов как «SHACMAN SX-3254-JS-384&quot, «SHACMAN SX-3255-DR 3804B&quot, «SHACMAN SX-41884T-421T&quot, «SHACMAN 9JS135A-G1800&quot, «SHACMAN 9JS180A-G794&quot, «SHACMAN 12JS200TA-G2193&quot, «SHACMAN двигатель WP10&quot, «SHACMAN двигатель WP12&quot, «SHACMAN двигатель WD615&quot. В каталоге запчастей вы быстро найдете нужную деталь. Для вашего удобства, на нашем сайте можно увидеть фото запчастей SHACMAN, что, несомненно, облегчает процедуру выбора. Если у вас возникнут проблемы с подбором запчастей — обращайтесь к нашим специалистам по телефонам +78123090997 и +79219450888 (WhatsApp) в Санкт-Петербурге и +74956402416 в Москве. Мы с радостью поможем подобрать деталь по официальному каталогу и в кратчайшие сроки выполним ваш заказ. Отзывы о товаре 61500030009 Шатун ДВС в сборе SHAANXI Пока никто не оставил отзыв о товаре. Вы можете быть первым! Написать отзыв о товаре Текст отзыва : Похожие товары Для того, чтобы заказать запчасть «61500030009 Шатун ДВС в сборе SHAANXI» позвоните нам по телефонам Москва и Московская область: + 7 (495) 640 — 2416, + 7 (495) 640 — 9388 и + 8 (800) 333 — 0090 Санкт-Петербург и Северо-Запад России: +7 812 309-09-97 и +7 921 945-0-888 (WhatsApp) Условия доставки читайте здесь. Доставка в регионы осуществляется транспортными компаниями со склада в Москве.

личный кабинет Новости 01.04.2021 по адресу: 196158 Санкт-Петербург, Московское шоссе дом 13 Д, звоните +7 812 3-09-09-97 с 9:00 до 21:00 вкл СБ и ВС 04.03.2020 Мы подготовили для вас описание ключевых элементов, влияющих на работу двигателя зимой на примере самого распространенного двигателя SHACMAN WP10 (EURO-III – EURO – V) и его аналога – двигателя D10 от HOWO. Читать статью «Подготовка к зиме» 04.03.2020 Осенью 2018 года на рынке Северо-Запада России поступили в продажу обновленная модель самосвала HOWO ZZ3327N3847E завода SINOTRUK с кабиной HW76. Самосвалы в новом ярко-желтом цвете (ранее до … 03.09.2019 Летом 2019 года на рынке Северо-Запада России стали поступать в продажу усовершенствованные самосвалы SHACMAN F2000 в обновленной комплектации 2019 года. Обновленная модель F2000 выгодно … 19.02.2019 https://bgzip.ru/catalog/xcmg/zl30g Статьи 30.03.2021 Перед началом сезона перевозок, подготовка автопарка является первоочередной задачей, обеспечивающей бесперебойную работу автопарка. Не все упирается в бюджеты и огромные объемы работ, необходимость … 30.03.2021 2014 год Предисловие ООО «АК БОЛЬШЕГРУЗ» являясь официальным дилером SHAANXI, публикует развернутую и доступную информацию для владельцев самосвалов выпуска 2011 – 2014 годов, которая поможет вам … 12.10.2020 Купитьфронтальный погрузчик Всегда в наличие оригинальные запчасти XCMG Вступление Компания XCMG и компания АО «РусТранс», официальный дистрибьютор компании XCMG в … 20.03.2020 Подробная инструкция по эксплуатации, ремонту, настройке самосвальных установок, применяемых в SHAANXI (SHACMAN). Статья от официального дилера SHACMAN ООО «АК БОЛЬШЕГРУЗ». Данная инструкция будет полезна всем, кто планирует подготовку к сезонной эксплуатации своего самосвала Шакман / Фотон . Также полезна для владельцев самосвалов марок Dongfeng и FAW, HOWO, так как самосвальные установки на них почти идентичны, за исключением некоторых элементов управления в кабине и сигнализации о поднятом кузове. 11.03.2020 Всегда в наличие оригинальные запчасти Weichai ВНИМАНИЕ Перед эксплуатацией двигателя необходимо внимательно прочитать данное руководство по эксплуатации и обслуживанию дизелей и …

(PDF) Обзор FEA шатуна двигателя внутреннего сгорания

ISSN (Online): 2319-8753

ISSN (Print): 2347-6710

International Journal of Innovative Research in Science,

Engineering and Technology

(Организация, сертифицированная по ISO 3297: 2007)

Веб-сайт: www.ijirset.com

Том. 6, выпуск 3, март 2017 г.

Авторские права на IJIRSET DOI: 10.15680 / IJIRSET.2017.0603135 3715

Безопасность и снижение веса двухколесного поршня были выполнены в программном обеспечении ANSYS. Кованая сталь имеет больший коэффициент безопасности

, легкий вес, увеличивает жесткость и снижает напряжение и жестче, чем другие материалы, такие как углеродистая сталь.

6) Проф.Вивек С. Патхад, д-р Дилип С. Инголе и др. [6], В этой статье рассматривается анализ напряжений шатуна по методу

FEA с использованием программного обеспечения ANSYS WORKBENCH 11.0. Также сравните этот результат с экспериментальным методом фотоэластичности

.

7) Digvijay, Mohd.Ahmad, Ajay Mishra, Karunakar Mishra, AlokPanday, ShyamBihary Lal al [7]

Шатун является промежуточным звеном между поршнем и кривошипом. он отвечает за передачу толкающего и тянущего движения от

поршневого пальца и кривошипного пальца.они также преобразуют возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение кривошипа. Основная цель данной работы

состоит в возможности снижения веса в шатуне двигателя I.C. путем изучения различных материалов

, таких как стальной сплав, дешевое железо, конструкционная сталь. Целью данной работы является расчет &

шатуна из конструкционной стали.

В этом проекте материал шатуна в виде стального сплава заменен конструкционной сталью после анализа в ANSYS.

8) Сушант, Виктор Гамбхир и др. [8], В этой статье шатун для двухколесного транспорта был разработан аналитическим методом.

С использованием напряжения фонмизеса FEA, напряжения сдвига, деформации и напряжения изгиба были рассчитаны для конкретных условий нагружения

с помощью рабочего места ANSYS. После анализа они находят окончательный результат и в результате они видят, что шатун из алюминия 7068

был лучше, чем шатун из углеродистой стали 70 с точки зрения напряжения фон-мизеса, напряжения сдвига и напряжения изгиба

при значительном уменьшении массы.

9) A.Premkumar al [9],. В этой исследовательской работе шатун заменен композитным материалом на основе алюминия

, усиленным карбидом бора, а также выполнено моделирование и анализ шатуна.

10) Пуран Сингх, Дебашис Праманик, Ран Виджай Сингх и др. [10], Этот анализ показывает важность решения

деформаций шатуна шатуна с учетом изменений зазора подшипника в наиболее важных вариантах

напряжение Этот вариант часто упускается из виду и показывает состояние конструкции шатуна, скорее, безопасен он или нет.

V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании вышеупомянутых обзоров литературы мы пришли к выводу, что основные исследования и исследования выполнены в

, улучшении материала шатуна. Мы не будем менять размеры шатуна, но изменим материал

или найдем новый литровый материал для повышения эффективности двигателя I.C. затем после завершения различных анализов в программном обеспечении

ANSYS и выяснили, сколько напряжений возникает в шатуне при приложении нагрузки, и они также обнаружили, что

есть возможность дальнейшего уменьшения массы шатуна, а также шатун был проанализирован, что является

используйте современные дни и выберите шатун I секции для конструкции

ССЫЛКИ

1) DR.BKRoyDesign Анализ и оптимизация различных параметров шатуна с использованием CAE Softwares International Journal of New

Innovations in Engineering and Technology October 2012.

2) Проф. NPDoshi, Prof .NKIngole Анализ шатуна с использованием аналитического метода и метода конечных элементов Международный журнал современных исследований

Инженерные исследования, январь-февраль. 2013.

3) Кристи В. Важаппилли, П. Сатиамурти Анализ напряжения шатуна для снижения веса — Обзор Международного научного журнала и научных публикаций

, февраль 2013 г.

4) Кулдип Б., Арун Л.Р., Мохаммед Фахим АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ СОЕДИНИТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПОЗИТОВ ALFASiC

Международный журнал инновационных исследований в науке, технике и технологиях, июнь 2013 г.

5) Лила Кришна Веги Аналитика, Вену Гоп шатуна с использованием кованой стали International Journal of Scientific &

Engineering Research, Volume 4, Issue 6, июнь-2013.

6) Проф. Вивек К.Патад, д-р Дилип С. Ингол Анализ напряжений шатуна ICEngine с помощью FEM и журнала фотоупругости IOSR от

Машиностроение и гражданское строительство, апрель 2013 г.

Конструкция

, назначение, из чего сделаны шатуны

Шатун соединительный элемент между коленчатым валом и поршнем, основное назначение которого — преобразование поступательного движения поршня внутри цилиндра во вращательное движение коленчатого вала, от которого вращение передается на колеса автомобиля через трансмиссию .Если вы попали в аварию, из-за которой в машине осталось гораздо меньше рабочих частей, чем неработающих, машину следует утилизировать: https://scrapmycarnear.me.

Конструкция шатуна

Особенности конструкции шатунов напрямую зависят от типа двигателя и схемы его расположения. Для бензиновых двигателей используются легкие шатуны, в то время как для дизельных двигателей используются тяжелые шатуны.

Основными частями шатуна являются шток, верхняя головка поршня и нижняя головка кривошипа.

Головка поршня соединена со штоком с помощью поршневого пальца, а головка кривошипа — с пальцем коленчатого вала.

Стержень

Этот шатун может иметь различные типы поперечного сечения, которое может быть прямоугольным, круглым, крестообразным или H-образным. Некоторые типы двигателей оснащены шатунами с небольшой масляной канавкой для своевременной подачи масла к головке поршня.

В большинстве случаев в верхней части головки кривошипа имеется небольшое отверстие для разбрызгивания масла во внутренние полости поршня и цилиндра.

Головка поршня

Головка поршня расположена вверху и представляет собой несъемный шатунный элемент, конструкция которого напрямую зависит от способа установки поршневого пальца.

В двигателях с фиксированным пальцем в головке поршня имеется специальное цилиндрическое отверстие для ее установки. В двигателях внутреннего сгорания с плавающим штифтом эта головка оснащается бронзовой или биметаллической втулкой.

В тех моделях двигателей, в которых используется плавающий штифт, но не предусмотрена втулка, вращательное движение пальца осуществляется в соответствующем отверстии головки.

Чтобы уменьшить значительные нагрузки на палец, некоторые модели двигателей оснащены головками поршней трапециевидной формы.

Головка кривошипа

Головка шатуна, расположенная ниже, имеет разъемную конструкцию с основной целью соединения двух механизмов — коленчатого вала и самого шатуна.

Головка состоит из крышки и крышки, которая прикручена к шатуну. Помимо прочего, эта головка может иметь два типа шарниров по отношению к оси стержня — косые (выполненные под углом) и прямые (выполненные перпендикулярно).

Длина блока цилиндров зависит от толщины нижней головки. В головке устанавливаются тонкие вкладыши подшипников скольжения, которые могут иметь от 2 до 5 слоев, из стальных полос, внутренняя часть которых покрыта защитным антифрикционным составом, соответствующим определенному типу двигателя.

В современных двигателях внутреннего сгорания обычно используются двухслойные и трехслойные гильзы. Двухслойная подкладка — это просто слой скользящей смеси на металлической подкладке, а изолирующий слой добавляется в 3-слойную подкладку.

Для уменьшения вибрации и шума двигателя все установленные шатуны, а также их составные части должны иметь одинаковый вес. Это означает, что в одном шатуне вес отдельных частей должен быть одинаковым по отношению к весу той же части в другом шатуне.

Например, если масса одного шатуна равна 50 г, то все остальные шатуны должны иметь такую ​​же массу.

Вес шатунов регулируется путем удаления тонкого слоя металла с выступов, которые расположены на верхних головках шатунов.В некоторых случаях такие бобышки находятся на шатуне или днище головки поршня.

Материалы для изготовления шатунов

Шатуны могут изготавливаться двумя способами — ковкой из высокопрочной стали или литьем из чугуна. Шатуны из легированной стали, кованые или горячекатаные, используются в дизельных двигателях.

Некоторые бензиновые двигатели оснащены шатунами, изготовленными из порошковых металлов методом спекания.

Из-за стрессовых условий, в которых он используется, этот шатун должен быть прочным, долговечным и износостойким.

Особое внимание уделяется изготовлению не только шатунов, но и болтов крепления. Для производства болтов используются легированные стали с высоким пределом текучести, который в несколько раз выше, чем у высокоуглеродистых сталей.

Расчет и усталостные характеристики шатуна с использованием анализа методом конечных элементов: Материалы конференции AIP: Том 2233, № 1

В двигателе внутреннего сгорания шатуны обычно расположены между поршнем и коленчатым валом.Линейное движение поршня через шатун преобразуется во вращательное движение. Это исследование было проведено для изучения конструкции шатуна и выполнения анализа методом конечных элементов конструкции с помощью программы ANSYS. Были проанализированы несколько шатунов от двигателей с разными характеристиками. По их результатам был создан идеальный дизайн путем рисования с помощью программы SOLIDWORKS. Затем был применен метод анализа конечных элементов с помощью программного обеспечения ANSYS Workbench.Также был проведен анализ влияния распределения и концентрации напряжений. Целью этого исследования было выполнить моделирование шатунов из двух различных материалов и проанализировать их характеристики на основе аналогичных условий с помощью оптимизации конструкции. Основными критериями, которые необходимо проанализировать, является анализ усталости и характеристики шатуна. Два разных материала, стальной сплав и титановый сплав, были отнесены к одной и той же конструкции. Моделирование проводилось с использованием программы статических конструкций в ANSYS с условием статического нагружения.Для обоих случаев материала были выполнены два отдельных моделирования и анализа. Шатун из титанового сплава показал лучшие результаты с точки зрения анализа напряжений и усталостной долговечности по сравнению со стальным сплавом. Таким образом, модификация была проведена в конструкции конструкции с сохранением материала в виде стального сплава. Исследование показывает результаты двух модифицированных рабочих дизайнов, которые дали положительные результаты. Процесс моделирования был выполнен на модифицированной конструкции New Design 1, где на участке между малым концом и двутавровой балкой шатуна вырезан уклон 10 °.Полученные результаты сравнивались с результатами шатуна оригинальной конструкции из стального сплава. Результаты показывают улучшения, которые помогают увеличить прочность и срок службы конструкции. Произведена оптимизация модифицированной конструкции, в которой были внесены определенные изменения в габариты New Design 1. В новой конструкции, новой конструкции 2, где наклон изменен до 15 °, были выполнены те же этапы моделирования и анализа, и результаты сравнивались с исходной конструкцией конструкции и новой конструкцией 1.Полученные результаты показали лучшее улучшение с точки зрения распределения нагрузки и усталостной долговечности. Из этого следует, что новая конструкция 2 способна выдерживать гораздо более высокие нагрузки по сравнению с двумя другими конструкциями. Модификация конструкции считается успешной, поскольку она обеспечивает улучшение результатов первоначального дизайна.

Горячая штамповка шатуна

О горячей штамповке

Ковка — это процесс обработки металла, при котором полезная форма металлической детали получается в твердом состоянии за счет сжимающих сил с использованием штампов и инструментов.Традиционно ковка производилась кузнецом с использованием молотка и наковальни. Использование молотка и наковальни — грубая форма ковки. Кузница или кузница развивались на протяжении столетий, чтобы стать объектом с инженерными процессами, производственным оборудованием, инструментами и т. Д. При ковке требуемая форма получается из простой формы, такой как заготовка или стержень, в желаемую форму в одном или нескольких. Это один из старейших методов металлообработки, датируемый не менее 4000 г. до н. Э. Впервые ковка использовалась для изготовления ювелирных изделий, монет и различных орудий путем ковки металлических инструментов из камня.

Горячая штамповка — это наиболее широко используемый процесс штамповки. При горячей штамповке процесс осуществляется при температуре выше температуры рекристаллизации металла. Температура рекристаллизации известна как температура, при которой в металле образуются новые зерна. Такой экстремальный нагрев очень необходим для предотвращения деформационного упрочнения металла во время деформации.

Типичными изделиями для горячей штамповки являются: крюк кривошипа, шатун, шестерня, шестерня, коронное колесо, коленчатый вал и т. Д.В процессе горячей штамповки исходный материал имеет сопоставимую простую геометрию; затем материал пластически деформируется за одну или несколько операций с использованием тепла и приложения нагрузки к изделию относительно сложной конфигурации. В продукте ковки удлинение происходит пластически и обычно проявляет гораздо лучшую пластичность в направлении, параллельном направлению пластического удлинения. Зерна ориентированы параллельно удлинению из-за пластической деформации. Дефекты определяются как дефекты, выходящие за определенные пределы из-за непредвиденных обстоятельств.Существует множество дефектов, которые считаются дефектами, от тех, которые прослеживаются до исходного материала, до тех, которые вызваны одним из процессов ковки или операциями после ковки, такими как обрезка, чеканка или охлаждение.

Производство шатуна в горячей штамповке

Шатун — это вал, который соединяет поршень с кривошипом или коленчатым валом в поршневом двигателе. Вместе с кривошипом он образует простой механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение во вращательное движение.Шатун также может преобразовывать вращательное движение в возвратно-поступательное движение, которое использовалось изначально. Ранние механизмы, такие как цепь, могли передавать только тянущее движение. Будучи жестким, шатун может передавать или толкать, или тянуть, позволяя шатуну вращать кривошип через обе половины оборота. В некоторых двухтактных двигателях требуется только толкать шатун.

Сегодня шатун наиболее известен благодаря использованию в поршневых двигателях внутреннего сгорания, таких как автомобильные двигатели.Они имеют конструкцию, явно отличающуюся от более ранних форм шатунов, используемых в паровых двигателях и паровозах.

Горячие кованые шатуны, в частности кованые шатуны для двигателя внутреннего сгорания, особенно когда они изготовлены из стали, производятся способом, который включает горячую штамповку шатуна, черновую ковку, термообработку и операцию механической обработки.

Горячая штамповка включает несколько этапов:

Шаг 1: — Прутки нарезаются до нужного размера и длины с помощью ленточной пилы или станка для резки заготовок.
Этап 2: — Нагрев заготовки в печи с масляным обогревом до 3 температур ковки, т.е. от 1240 ℃ -1270 ℃ и прибл. 15 различных диапазонов температуры.
Этап 3: — Размещение заготовки между верхней и нижней матрицей с помощью ключа и завершение ковки в два этапа, т.е. ковка, прокатка и чистовая обработка.
Шаг 4: — Визуальный осмотр проводится после завершения ковки.

После горячей штамповки из него можно изготавливать шатун в большинстве сетчатых форм с меньшим количеством операций обработки, что очень хорошо подходит как для малых, так и для больших партий.Основные преимущества:

• Хорошая пластичность
• Возможность изготовления деталей по индивидуальному заказу
• Превосходное качество поверхности
• Высокие коэффициенты пластичности
• Пониженный предел текучести и, как следствие, меньше энергии
• Повышенная диффузия и, следовательно, уменьшение химической неоднородности

Термическая обработка, которую можно проводить на более позднем этапе или пока черновая поковка еще горячая, зависит, в частности, от марки используемой стали и от желаемых механических свойств.

CFS Steel Forging занимается горячей штамповкой более 20 лет и в настоящее время сотрудничает со многими зарубежными автомобильными компаниями в области производства различных автомобильных поковок. Если у вас есть какие-либо требования к шатунам горячей ковки или другим автомобильным кованым компонентам, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Проектирование и вычислительное исследование двухпоршневого U-образного одинарного шатуна в модернизированных двигателях внутреннего сгорания

G. Ragul ^{1 *} , Arun Thampi ² , Tedy Thomas ² , C.П. Правин ² , Into Jacob ² , В. Джаякумар ³ и С. Навин Кумар ⁴

¹ Департамент машиностроения, Технологический институт Баджа Баджа, Калькутта — 700137, Западная Бенгалия, Индия; [адрес электронной почты защищен]
² Кафедра машиностроения, Инженерный колледж Неру и исследовательский центр, Триссур — 680597, Керала, Индия; [защита электронной почты]
[защита электронной почты]
[защита электронной почты]
[защита электронной почты]
³ Кафедра машиностроения, Школа инженерии Савита, Университет Савита, Ченнаи — 602105, Индия; [email защищен]
⁴ Машиностроительный факультет, г. Санкт-Петербург.Инженерный колледж Джозефса, Ченнаи — 600119, Тамил Наду, Индия; [электронная почта защищена]
* Автор для переписки
Рагул
Машиностроительный факультет
Электронная почта: [электронная почта защищена]

Абстрактные

Objectives: Целью данной статьи является изучение характеристик распределения силы и нагрузки с учетом устойчивости модернизированного поршневого шатуна двигателя внутреннего сгорания, в котором обычная однопоршневая система с одним шатуном заменена соединением двух поршней с одним шатуном. Методы \ Статистический анализ: Трехмерное моделирование компоновки выполняется с помощью Solid works, в то время как силовой расчет модели выполняется с помощью инструментария ANSYS. Параллельный двухцилиндровый 4-тактный бензиновый двигатель используется в качестве эталона для создания модели и анализа. Выводы: Результаты дают теоретическое доказательство того, что с помощью этой новой конструкции можно значительно снизить вес и сложность двигателя, при этом значения напряжения, деформации и деформации лежат в установленных пределах. Applications \ Improvements: Такая компоновка дает дополнительное пространство для смазочных материалов, тем самым косвенно повышая рабочие характеристики.
Ключевые слова: Алюминиевый сплав, мощность торможения, шатун, поршень, двигатель внутреннего сгорания, Solid Works и ANSYS

Разработка системы испытания на усталость шатуна двигателя на основе CompactRIO

Автор (ы):

Хунжуй Лю — Научно-исследовательский институт автомобильной инженерии, Департамент энергетической инженерии, Чжэцзянский университет
Чжентао Лю — Автомобильный научно-исследовательский институт, Департамент энергетической инженерии, Чжэцзянский университет

Прочность, жесткость и усталость являются ключевыми факторами при определении надежности компонентов строительной техники.Шатун является основным компонентом двигателя внутреннего сгорания с возвратно-поступательным поршнем, и он должен выдерживать большие переменные нагрузки. Таким образом, надежность шатуна напрямую влияет на безопасность эксплуатации двигателя внутреннего сгорания. Примерно от 60 до 90 процентов повреждений шатунов вызвано усталостью, а усталостные повреждения в основном вызваны динамическими переменными нагрузками.

Основные методы исследования долговечности шатуна включают моделирование, полевые испытания и испытания на долговечность с помощью моделирования.Моделирование — это удобно, быстро, недорого и популярно. Полевые испытания могут выявить рабочие условия шатуна, но цикл испытаний длительный, дорогостоящий и не может быть усилен. Имитационные испытания на долговечность эффективны, имеют короткие циклы и могут быть усилены для всестороннего тестирования усталости шатуна.

Предпосылки и принципы конструкции шатуна

Как показано на Рисунке 1, движение шатуна затруднено при работающем двигателе.Меньший конец совершает возвратно-поступательное движение, больший конец вращается, а стержень движется по плоскости. Между тем, сложная ситуация с форсированием шатуна включает две части: взрыв газа и инерцию возвратно-поступательного поршня и инерцию самого штока, включая возвратно-поступательную силу инерции, центробежную силу и поперечный изгибающий момент, который относительно невелик.

Разработка тестовой системы

Тестовая система, основанная на LabVIEW и встроенном контроллере CompactRIO, выполняет управление гидравлической нагрузкой; сбор, хранение и анализ данных; и мониторинг безопасности.

На рис. 2 показана конструкция механической рамы с четырьмя колоннами. Он фиксирует шатун и поддерживает крепление шатуна, рельс, подвижную пластину и реактивную пластину.

Гидравлическая система нагружения, показанная на рисунке 3, имитирует предварительно определенную нагрузку для испытания на усталость. Мы разработали систему управления с помощью LabVIEW; контроллер NI cRIO-9014; модуль одновременного моста NI 9237; модуль аналогового ввода NI 9205; модуль аналогового вывода NI 9263; модуль двунаправленного ввода / вывода NI 9401; и модуль твердотельного реле (SSR) NI 9485.

cRIO-9014 надежен и подходит для работы в режиме реального времени, а также позволяет легко выполнять измерения сигналов деформации, растяжения и сжатия, а также выходного сигнала управления сервоклапаном. Мы использовали модуль одновременного моста NI 9237 для регистрации сигналов деформации и нагрузки шатуна. Тензодатчик прикреплен к стержню, и модуль NI 9237 получает сигнал деформации, в то время как датчик нагрузки интерфейса получает сигнал нагрузки.

Модуль аналогового ввода NI 9205 получает сигнал давления в двух полостях цилиндра через датчик давления Kistler.Модуль аналогового вывода NI 9263 передает заранее определенный сигнал давления для управления гидравлическим сервоклапаном для асимметричной нагрузки. Модуль двунаправленного ввода-вывода NI 9401 отслеживает состояние тестовой системы, включая сигнал выключателя питания гидравлической системы; сигнал выключателя питания шкафа управления; давление масла; температура; уровень жидкости; и сигнал утечки гидронасосной станции. Контрольная лампа загорается при возникновении соответствующих неисправностей. Наконец, модуль SSR NI 9485 отключает неисправную часть для обеспечения безопасности.

Мы разработали программное обеспечение тестовой системы с программным обеспечением для проектирования системы LabVIEW для управления гидравлической нагрузкой, мониторинга условий испытаний и обработки данных.

Метод нагрузки асимметричной синусоидальной волны

Асимметричная загрузка выполняется на основе памяти ПЛИС в контроллере cRIO-9014 и модуле NI 9263. FPGA может записывать заранее определенное количество значений и последовательно записывать адрес каждого значения.Модуль NI 9263 выводит сигнал напряжения для управления сервоклапаном. Положительная и отрицательная полярность выходного напряжения соответствует растягивающей или сжимающей нагрузке, соответственно, а амплитуда напряжения управляет открытием сервоклапана и изменяет амплитуду растягивающей или сжимающей нагрузки. На рисунке 7 показана асимметричная форма волны с использованием шатуна.

ПИД-регулятор нагрузки

Пропорционально-интегрально-производное (ПИД) регулирование в основном используется для испытаний на динамическую усталость.Чтобы гарантировать, что фактическая нагрузка достигает предварительно определенного максимального значения растягивающей и сжимающей нагрузки во время несимметричной нагрузки растяжения-сжатия, максимальные растягивающие и сжимающие нагрузки устанавливаются в качестве целевого значения ПИД-регулирования. Между тем, испытательная система получает сигнал фактической нагрузки на образец стержня, и максимальное значение устанавливается в качестве обратной связи ПИД-регулирования (рисунок 8).

На рисунке 9 показан код ПИД-управления, разработанный с помощью модуля LabVIEW FPGA, который значительно упрощает процесс управления.

На рисунках 10 и 11 показано моделирование ПИД-регулирования нагрузки. На рисунке 10 показаны конфигурации ПИД-регулирования. После настройки параметров модуля PID, таких как изменение уставки с 0 на 14,3, мы получаем кривую отклика, как показано на рисунке 11. Когда единица времени составляет 50 мс / бин, а уставка (красная) значительно изменяется, процесс переменная (синий) достигает заданного значения и остается стабильной в 3S. Результаты моделирования показывают, что ПИД-регулирование нагрузки соответствует требованиям испытательной системы.Между тем, мы можем изменить характеристики отклика, регулируя параметры PID.

Контроль состояния теста

Мониторинг статуса испытания включает в себя усталостное повреждение, нагрузку и условия безопасности. Модуль NI 9237 регистрирует деформацию шатуна для мониторинга усталостных повреждений. Форма волны деформации и минимальные значения отображаются на панели управления в реальном времени. Когда деформация превышает заранее установленный предел времени, штанга определяется как поврежденная, и испытание автоматически приостанавливается для проверки нагрузки оператором.

Контроль нагрузки

Контроль нагрузки включает контроль нагрузки на шатун, а также контроль давления в верхней и нижней полости цилиндра. Модуль NI 9201 получает эти три сигнала нагрузки и отображает их на мониторе в реальном времени

Мониторинг безопасности

Поскольку во время тестирования важна гарантированная безопасность, модули NI 9401 и NI 9485 контролируют части, подверженные возникновению сбоев, и выполняют обработку сбоев. NI 9401 контролирует сигнал выключателя питания гидравлической системы; сигнал выключателя питания шкафа управления; давление масла гидронасосной станции; температура; утечка; и уровень жидкости в реальном времени.При возникновении неисправностей NI 9485 отключает соответствующую часть для обеспечения безопасности.

Обработка данных

Как показано на рисунке 4, тестовая система получает каждый сигнал с помощью соответствующего аппаратного модуля NI. LabVIEW Real-Time и LabVIEW FPGA в cRIO-9014 гарантируют сбор, мониторинг, производительность и надежность хранения данных в реальном времени. Мы используем формульный узел LabVIEW и диаграмму осциллограмм XY для анализа данных. Учитывая, что тесты на усталость являются длительными и генерируют большой объем данных, мы используем технологию Technical Data Management Streaming (TDMS) для обработки данных.

Система для полевых испытаний

На рисунках с 12 по 21 показаны компоненты аппаратного и программного обеспечения системы.

Настройка теста включает основную информацию, конфигурации теста и параметры шатуна. Мы можем вручную ввести установленные параметры или загрузить их из предыдущих настроек. При выборе среди различных типов тестов отображаются соответствующие параметры (Рисунок 18).

При нажатии кнопки анализа данных отображается интерфейс анализа данных (рис. 19).Во время теста мы можем просматривать данные и запускать или останавливать запись данных. Светодиодный индикатор горит во время записи данных.

Мы можем использовать узел формул LabVIEW и XY-диаграмму для анализа данных испытаний на усталость и построения кривой двойной логарифмической аппроксимации выживаемости, напряжения-деформации и усталостной долговечности (рис. 20).

На рисунке 21 показана блок-схема процедуры тестирования.

Заключение

Эта испытательная система является первым испытательным стендом для испытаний на усталость при растяжении и сжатии шатуна двигателя, разработанным независимо с интеллектуальной собственностью в Китае.Благодаря встроенному контроллеру CompactRIO и оборудованию гидравлической системы загрузки он отличается высокой надежностью, точностью и практичностью. Используя среду разработки LabVIEW, мы разработали тестовое программное обеспечение за короткое время и можем легко расширить его в будущем.

Мы можем использовать систему для проведения усиленных испытаний и сокращения цикла испытаний, повышения эффективности и полного контроля характеристик усталости шатуна. Испытательная система важна для проектирования и оптимизации шатуна.

Информация об авторе:

Хунжуй Лю
Научно-исследовательский институт автомобильной инженерии, Департамент энергетики, Чжэцзянский университет
Китай
[email protected]

A Двигатель V8 только с двумя шатунами

Недавно мы разместили этот движок на нашей странице в Facebook для Weird Engine Wednesday. В то время как мы планировали использовать это в качестве тизера для статьи о Throwback Thursday, несколько наших более опытных поклонников нашли статью самостоятельно и разместили ее в комментариях.Этот движок настолько интересен, что он определенно стоит репоста.

Начиная с четырехцилиндрового двигателя на базе Honda, Дитер Хартманн-Виртвайн запатентовал систему, в которой четыре цилиндра работают с использованием только одного единственного шатуна.

По сути, два центральных поршня соединены шатуном Y-образной формы. К этим центральным поршням также прикреплен механизм поворота, который прикреплен к двум внешним поршням. Эта уникальная компоновка позволяет всем четырем поршням работать как единый механический узел, который передает мощность на коленчатый вал через один шатун на одной шатунной шейке.

Рисунок 1 из патента Германии DE102008047719B4, «Кривошипно-шатунный привод для четырехцилиндровых двигателей внутреннего сгорания» Дитера Хартманна-Виртвайна. Как вы можете видеть, внешние поршни соединены с внутренними поршнями посредством шарнирной связи, а внутренние поршни соединены с шатунной шейкой через Y-образный шатун.

После этого компания Hartmann-Wirthwein сделала следующий логический шаг — удвоила сборку и создала двигатель V8. Используя двигатель Ducati V-Twin в качестве основы для сборки, V8 в сборе вытесняет 868 куб. См (или 52.9 кубических дюймов) благодаря диаметру отверстия 56 мм (2,204 дюйма) и ходу поршня 44 мм (1,732 дюйма).

Хотя в оригинальной статье EngineLabs, опубликованной Майком Магдой, вариант V8, получивший название «Elenore V8», еще не был запущен, мы рады, что можем включить приведенное ниже видео из 2019 года, где Хартманн-Виртвайн управляет двигатель в его квартире.

Хотя мы видели макет двигателя в раме мотоцикла, мы не нашли ни одного видео, на котором кто-то действительно ездил бы на мотоцикле.