Шатун коленвала: Шатун поршня: конструкция, причины неисправности, ремонт

Содержание

Шатун не терпит суеты. Изнашивание шатуна. Проверка шатуна. Ремонт шатунов

Спросите любого механика: какие детали традиционно ремонтируют при капитальном ремонте двигателя? Ответ будет незамедлительным: блок цилиндров и коленчатый вал. Далее многие укажут головку блока цилиндров. И лишь некоторые добавят к этому «комплекту» шатуны.

А между тем шатун — деталь не менее ответственная, чем поршень, вкладыш коленчатого вала или направляющая втулка клапана. И никак не второстепенная — дефекты шатунов встречаются в ремонтной практике буквально на каждом шагу.
Почему же о них забывают? Предпочитают сразу менять на новые? Или просто не замечают дефектов? А может быть, не все знают, как проверить и отремонтировать шатуны?

Иными словами, есть над чем поразмыслить…

Некоторые заблуждения и «мифы», связанные с шатунами, довольно живучи. Начнем с основного заблуждения: большинство механиков считают, что шатуны не изнашиваются! Да и чему изнашиваться — поверхности шатуна, к примеру, ВАЗОВСКОГО двигателя сами не образуют пар трения — в нижней головке шатуна устанавливаются вкладыши, а в верхней неподвижно запрессован поршневой палец.

Правда, боковые поверхности нижней головки шатуна трутся о щеки коленвала, но степень износа здесь настолько мала, что ее можно даже не принимать во внимание.

Что же получается — установил новые поршни и пальцы, заменил вкладыши в нижней головке — и собирай двигатель? Многие так и делают, собирают, как говорится, не думая. Да и о чем думать, если клиент над душой стоит, торопит?

Торопливость — она известно, где хороша, но только не в моторном деле. Когда автомобиль с недавно отремонтированным, но уже стучащим мотором вернется обратно, начинается поиск виновных. А здесь так: или сам водитель виноват — не умеет ездить, или шлифовщик — плохо сделал коленвал. И невдомек иному механику, что это его «работа». Потому что…


Точно определить, параллельны ли оси отверстий головок, можно с помощью специальных измерительных приспособлений фирмы Sunnen.

Шатун тоже изнашивается

Возьмите в руки старый шатун с изрядно походившего мотора — на первый взгляд ничего примечательного.

Но только на первый взгляд.

Подписывайтесь на наш канал в Telegram - https://t.me/autoexpert_consulting_com
Это удобно! Актуальные новости и профессиональные статьи.
Всё о рынке Automotive Aftermarket: авторемонт, автозапчасти, моторные масла, автохимия, оборудование для СТО, автобизнес в лицах, шины, грузовой сервис.

Вспомним: шатун — один из элементов кривошипно-шатунного механизма, в котором он связывает поступательно движущийся поршень и вращающийся коленчатый вал. Нагрузки на шатун могут достигать десятков тонн, причем являются знакопеременными, т. е. сжатие и растяжение шатуна чередуются в течение одного оборота коленвала.

Теперь представим: в таком режиме шатун работает многие годы, сотни тысяч километров. Поэтому не будет ничего удивительного в том, что в металле шатуна будут накапливаться остаточные деформации. Невооруженным глазом их не видно, но стоит воспользоваться соответствующими приборами, как картина прояснится — «потянут» шатун, деформировался.

Еще хуже, когда на какой-нибудь …надцатой тысяче автомобиль заедет в глубокую лужу. Гидроудар в цилиндре, сами знаете, дело серьезное (см. № 4/2000), но, допустим, обошлось. Только шатун все равно хоть немного, но деформировался. А потом, много позже, случилось, к примеру, еще одно происшествие: зубчатый ремень оборвался, клапаны погнулись. Головку сняли, все, что надо, заменили, но глубоко в двигатель залезать не стали — не тот, вроде бы, случай. А зря — при ударе поршня по клапанам действие получается равным противодействию. И шатун может еще немного деформироваться.

В общем, когда такой двигатель попадает в ремонт, внешний вид шатунов оказывается весьма обманчивым — за мнимым благополучием могут скрываться серьезные дефекты — следы прошлых поломок и нештатных ситуаций в эксплуатации. Выявить их не так просто. Но что вы скажете, если в двигатель при сборке попадает явно дефектный шатун?

Стандартная ситуация — застучал шатунный вкладыш. Многие механики сразу бросаются в бой: ну просто бегут со всех ног шлифовать коленчатый вал в следующий ремонтный размер. Спросите у них, где шатун, который стоял на поврежденной шейке? Больше половины ответят, что он нормальный. А некоторые, особо умелые, вообще себя не утруждают-вынимают, а затем ставят коленвал с новыми вкладышами, даже не разбирая двигателя.

Между тем шатун после перегрева, задира, расплавления или проворачивания вкладышей повреждается со стопроцентной вероятностью. Это покажут не только измерительные приборы, но и просто внешний осмотр: нижняя головка будет иметь характерный перегретый вид со следами цветов «побежалости», а ее отверстие станет некруглым, овальным.

Не лучше обстоит дело и с верхней головкой шатуна. К примеру, выпрессовали палец, нагрели шатун, установили новый поршень с пальцем. А померил ли кто-нибудь натяг пальца в отверстии головки? Многим некогда, торопятся, у других даже приборов нет проверить. Только когда потом палец вылезет и продерет цилиндр, будет поздно — повторный ремонт, скорее всего, окажется дороже и сложнее первого.

Почему палец может вылезти из отверстия, понятно — натяг слишком мал или его нет совсем. А это вполне возможно, если, например, в прошлом «ремонте» верхняя головка была сильно перегрета перед сборкой шатуна с поршнем (такое бывает при использовании ацетиленокислородной горелки).

В конструкциях с плавающим пальцем нередко оказывается изношенной бронзовая втулка верхней головки шатуна. Причем оценить степень износа на ощупь, без измерений, практически невозможно. Особенно обманчивая картина возникает в случае, если палец смазан маслом — люфт пальца не чувствуется даже при большом зазоре во втулке.

Таким образом, без соответствующей проверки нельзя определить ни дальнейшую пригодность шатуна к работе, ни объем необходимого ремонта. Поэтому главный вопрос — это…

Как проверить шатун?

Проверка шатуна обычно проводится в несколько этапов. Начинают чаще всего с проверки геометрии отверстий. Для этого шатун разбирают, моют, а затем собирают с затяжкой болтов (гаек) крепления крышки рабочим моментом. Далее нутромером проверяют диаметр отверстия нижней головки — он должен соответствовать размеру, рекомендованному заводом-изготовителем, а все отклонения формы отверстия (эллипсность) должны укладываться в допуск на размер отверстия (обычно 0,015 мм). Аналогичным образом проверяют и верхнюю головку шатуна. Здесь контролируют отклонения формы (эллипсность не более 0,01 мм), а также величину диаметра отверстия, которая должна обеспечить гарантированный минимальный натяг в прессовом соединении с пальцем (0,02-0,025 мм) или максимальный зазор во втулке (0,015-0,02 мм) «плавающего» пальца.

Все эти измерения выполнить несложно, нужно лишь время и аккуратность. Другое дело — проверить деформацию стержня шатуна.

Деформация стержня обычно выражается в том, что оси верхней и нижней головок шатуна оказываются непараллельны. Измерить эту непараллельность наиболее точно можно с помощью специального измерительного прибора или приспособления. К сожалению, пока наличие подобных приборов на СТО или в мастерских скорее исключение, чем правило. Поэтому иногда применяют более простые методы проверки, не требующие дорогостоящей оснастки.

Один из возможных альтернативных способов — проверка на поверочной плите. Шатун кладется на плиту, и покачиванием определяется, насколько он деформирован. Разновидность способа-прикладывание к боковой плоскости шатуна лекальной линейки и оценка непараллельности плоскостей верхней и нижней головок. Иногда шатуны проверяют «на скалке» — надевают с малым зазором несколько шатунов верхней головкой на стержень, а деформацию оценивают по просветам между боковыми плоскостями нижних головок шатунов. Но так или иначе, а подобные способы измерения получаются неточными и для некоторых шатунов вообще не годятся (шатуны с разной шириной верхней и нижней головок). Практика, тем не менее, показывает, что стремиться точно измерить непараллельность осей отверстий головок совсем не обязательно — достаточно и приближенных способов. Объясняется это тем, что параллельность осей нетрудно восстановить с помощью правильно выбранной технологии ремонта.

После того, как шатун проверен, можно приступать к ремонту. Сразу оговоримся — отремонтировать удается шатун с любым из описанных выше дефектов. Правда, при этом требуется оценить эффективность ремонта — с точки зрения надежности двигателя в последующей эксплуатации и экономических соображений. Последнее часто является причиной отказа от ремонта в пользу покупки новых шатунов (для некоторых отечественных двигателей ремонт иногда получается близким к замене по стоимости). Однако приобретенные новые шатуны нередко оказываются хуже по качеству (см. № 10/1999). Это значит, что альтернативы ремонту практически нет. Весь вопрос лишь в том…

Проще всего измерить геометрию отверстия нутромером (а), но иногда используют и специальные приборы

Как правильно отремонтировать шатун?

То, что шатун — деталь для ремонта серьезная, — свидетельствуют факты: все иностранные фирмы-производители станков для ремонта деталей двигателей имеют в своей программе и станки для ремонта шатунов. Поэтому без хорошего оборудования браться за такое дело бессмысленно — ошибка будет стоить дорого.

Не менее важен еще один факт: при серийном заводском ремонте двигателей западные фирмы ремонтируют шатуны в обязательном порядке. Так что шатунов, поставленных в двигатель без ремонта, как это еще делают у нас в России, вы там не увидите.

Стандартным видом ремонта шатунов можно назвать ремонт отверстия нижней головки при небольшом отклонении его размера от исходного (номинального) значения. Суть этой операции сводится к тому, что диаметр отверстия восстанавливается до номинального размера, заданного заводом — изготовителем двигателя.

Технология такого ремонта достаточно проста. Вначале крышку шатуна «занижают» (т. е. обрабатывают) по плоскости разъема на небольшую величину — около 0,05-0,1 мм. Это может быть выполнено различными способами, включая шлифование, фрезерование или (при небольшом припуске) притирку. Далее шатун собирается, болты затягиваются рабочим моментом, после чего отверстие обрабатывается в номинальный размер.

Для обработки отверстия в рамках этой технологии чаще всего используются горизонтально-хонинговальные станки — они обеспечивают высокую точность (отклонение размеров и формы отверстия в пределах 0,005-0,010 мм) и производительность.

Однако применение данной технологии возможно только при малых деформациях или износе отверстия нижней головки. Дело в том, что при хонинговании базирование шатуна на станке выполняется по поверхности самого отверстия. А это значит, что перекос осей головок, если он имел место до ремонта, сохранится и после него. Более того, возможен и дополнительный перекос, если отверстие сильно повреждено, и требуется большой припуск на его обработку.

В подобных случаях применяют растачивание отверстий. Этот процесс существенно отличается от предыдущего. Так, нередко приходится «занижать» плоскость разъема не только крышки, но и самого шатуна, иначе около разъема могут остаться необработанные участки поверхности. Кроме того, в процессе растачивания отверстия обеспечивается строгая параллельность осей отверстий головок, поскольку за базу принимается одно из отверстий.

Растачивание выполняется на специализированных расточных станках для шатунов, но с помощью специальной оснастки шатун можно расточить и на универсальном станке (к примеру, на токарном). Для получения высокой чистоты обработанной поверхности после растачивания проводится финишная обработка — хонингование.

При ремонте нижней головки следует помнить, что межцентровое расстояние между отверстиями головок всегда уменьшается, причем тем больше, чем больше припуск на обработку отверстия. Это может быть критично для дизелей, где укорочение шатуна даже на 0,1 мм заметно уменьшает степень сжатия и негативно влияет на работу данного цилиндра.

Выдержать требуемое межцентровое расстояние удается с помощью обработки отверстия верхней головки шатуна. Суть этой технологии в том, чтобы заменить в верхней головке втулку и точно расточить отверстие под палец (втулка всегда имеет припуск в пределах 0,3-0,5 мм), приняв за базу отверстие нижней головки и обеспечив заданное межцентровое расстояние. Точно так же поступают и в случае, когда втулка верхней головки изношена и требуется ее замена.

Описанные технологии ремонта обеспечивают высокую надежность работы шатунов и применимы для подавляющего большинства двигателей. Но все-таки из любых правил есть исключения. Поэтому иногда бывает полезно знать…


Для обработки плоскости разъема служит cпециализированный станок фирмы Sunnen (а), но с тем же успехом это можно сделать на универсальном оборудовании, если использовать специальную оснастку (б).

Некоторые «хитрости» в ремонте шатунов

Современные высокофорсированные двигатели характеризуются очень высокой нагруженностью деталей, в том числе шатунов. При неисправности системы смазки, когда происходит задир и расплавление вкладышей, нижняя головка шатуна испытывает значительный перегрев, при котором в материале появляются большие остаточные напряжения и деформации. В дальнейшей эксплуатации после ремонта нижняя головка может снова деформироваться, если в процессе ремонта напряжения не будут сняты, к примеру, старением (выдержка при температуре около 200°С).

Перегрев нижней головки нередко приводит и к перегреву шатунных болтов, прочность которых при этом падает. Для исключения неприятностей (обрыв болта) рекомендуется заменять болты на новые.

Для некоторых двигателей (из отечественных стоит упомянуть КамАЗ) при ремонте не требуется обработка плоскости разъема — достаточно расточить отверстие в ремонтный размер под соответствующие ремонтные вкладыши. Напротив, ряд моделей двигателей Opel, Ford, BMW имеют полученный в результате хрупкого излома так называемый «колотый» стык крышки с шатуном, что делает ремонт нижней головки невозможным традиционными методами.

Отметим, что на отдельных моделях моторов Volvo, Mazda, Alfa Romeo разъем крышки выполнен со шлицами. Подобные шатуны также ремонтопригодны, но занижение «шлицевой» поверхности перед ремонтом — весьма трудоемкая операция.

Если в верхней головке шатуна натяг недостаточен для фиксации пальца, единственный способ ремонта — использование пальца с увеличенным диаметром. Таким же способом можно восстановить зазор в отверстии и без замены втулки. В некоторых случаях данное решение оказывается единственным — например, для шатунов с «плавающим» пальцем, не имеющих втулки (некоторые двигатели GM). При этом отверстие предварительно хонингуется для восстановления его геометрии.

После ремонта за счет снятия металла нижняя головка шатуна становится легче. Если припуск при обработке был значительным и отличался для одного комплекта шатунов, то нелишней будет проверка, а возможно, и подгонка шатунов по массе. Для отечественных моторов требование подгонки массы становится обязательным, учитывая нестабильное качество изготовления. Эта работа требует аккуратности, как и все другие операции по ремонту шатунов, но только так можно быть уверенным в том, что отремонтированный шатун пройдет не меньше нового.


Специализированный расточный станок для шатунов — оборудование не из дешевых (а). Альтернативное решение — токарный станок со специальной оснасткой (б).

Хонингование — основной способ окончательной обработки отверстий шатунов, применяется как финишная операция после растачивания.

После грамотного ремонта восстановленный шатун трудно отличить от нового.

ДМИТРИЙ ДАНЬШОВ, директор фирмы «Механика»,

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Авторская статья "Шатун не терпит суеты" на сайте инженерной-технологической компании Механика

Спросите любого механика: какие детали традиционно ремонтируют при капитальном ремонте двигателя? Ответ будет незамедлительным: блок цилиндров и коленчатый вал. Далее многие укажут головку блока цилиндров. И лишь некоторые добавят к этому "комплекту" шатуны.

А между тем шатун — деталь не менее ответственная, чем поршень, вкладыш коленчатого вала или направляющая втулка клапана. И никак не второстепенная — дефекты шатунов встречаются в ремонтной практике буквально на каждом шагу.

Почему же о них забывают? Предпочитают сразу менять на новые? Или просто не замечают дефектов? А может быть, не все знают, как проверить и отремонтировать шатуны?

Иными словами, есть над чем поразмыслить…

Некоторые заблуждения и «мифы», связанные с шатунами, довольно живучи. Начнем с основного заблуждения: большинство механиков считают, что шатуны не изнашиваются! Да и чему изнашиваться — поверхности шатуна, к примеру, ВАЗовского двигателя сами не образуют пар трения — в нижней головке шатуна устанавливаются вкладыши, а в верхней неподвижно запрессован поршневой палец. Правда, боковые поверхности нижней головки шатуна трутся о щеки коленвала, но степень износа здесь настолько мала, что ее можно даже не принимать во внимание.

Что же получается — установил новые поршни и пальцы, заменил вкладыши в нижней головке — и собирай двигатель? Многие так и делают, собирают, как говорится, не думая. Да и о чем думать, если клиент над душой стоит, торопит?

Торопливость — она известно где хороша, но только не в моторном деле. Когда автомобиль с недавно отремонтированным, но уже стучащим, мотором вернется обратно, начинается поиск виновных. А здесь так: или сам водитель виноват — не умеет ездить, или шлифовщик — плохо сделал коленвал. И невдомек иному механику, что это его «работа». Потому что...

Шатун тоже изнашивается

Возьмите в руки старый шатун с изрядно походившего мотора — на первый взгляд ничего примечательного. Но только на первый взгляд.

Вспомним: шатун — один из элементов кривошипно-шатунного механизма, в котором он связывает поступательно движущийся поршень и вращающийся коленчатый вал. Нагрузки на шатун могут достигать десятков тонн, причем являются знакопеременными, т.е. сжатие и растяжение шатуна чередуются в течение одного оборота коленвала.

Теперь представим: в таком режиме шатун работает многие годы, сотни тысяч километров. Поэтому не будет ничего удивительного в том, что в металле шатуна будут накапливаться остаточные деформации. Невооруженным глазом их не видно, но стоит воспользоваться соответствующими приборами, как картина прояснится — «потянут» шатун, деформировался.

Еще хуже, когда на какой-нибудь ...надцатой тысяче автомобиль заедет в глубокую лужу. Гидроудар в цилиндре, сами знаете, дело серьезное (см. № 4/2000), но, допустим, обошлось. Только шатун все равно хоть немного, но деформировался. А потом, много позже, случилось, к примеру, еще одно происшествие: зубчатый ремень оборвался, клапаны погнулись. Головку сняли, все, что надо, заменили, но глубоко в двигатель залезать не стали — не тот, вроде бы, случай. А зря — при ударе поршня по клапанам действие получается равным противодействию. И шатун может еще немного деформироваться.

В общем, когда такой двигатель попадает в ремонт, внешний вид шатунов оказывается весьма обманчивым — за мнимым благополучием могут скрываться серьезные дефекты — следы прошлых поломок и нештатных ситуаций в эксплуатации. Выявить их не так просто. Но что вы скажете, если в двигатель при сборке попадает явно дефектный шатун?


Стандартная ситуация — застучал шатунный вкладыш. Многие механики сразу бросаются в бой: ну просто бегут со всех ног шлифовать коленчатый вал в следующий ремонтный размер. Спросите у них, где шатун, который стоял на поврежденной шейке? Больше половины ответят, что он нормальный. А некоторые, особо умелые, вообще себя не утруждают — вынимают, а затем ставят коленвал с новыми вкладышами, даже не разбирая двигателя.

Между тем шатун после перегрева, задира, расплавления или проворачивания вкладышей повреждается со стопроцентной вероятностью. Это покажут не только измерительные приборы, но и просто внешний осмотр: нижняя головка будет иметь характерный перегретый вид со следами цветов «побежалости», а ее отверстие станет некруглым, овальным.

Не лучше обстоит дело и с верхней головкой шатуна. К примеру, выпрессовали палец, нагрели шатун, установили новый поршень с пальцем. А померил ли кто-нибудь натяг пальца в отверстии головки? Многим некогда, торопятся, у других даже приборов нет проверить. Только когда потом палец вылезет и продерет цилиндр, будет поздно — повторный ремонт, скорее всего, окажется дороже и сложнее первого.


Точно определить, параллельны ли оси отверстий головок, можно с помощью специальных измерительных приспособлений фирмы Sunnen

Почему палец может вылезти из отверстия, понятно — натяг слишком мал или его нет совсем. А это вполне возможно, если, например, в прошлом «ремонте» верхняя головка была сильно перегрета перед сборкой шатуна с поршнем (такое бывает при использовании ацетиленокислородной горелки).

В конструкциях с плавающим пальцем нередко оказывается изношенной бронзовая втулка верхней головки шатуна. Причем оценить степень износа на ощупь, без измерений, практически невозможно. Особенно обманчивая картина возникает в случае, если палец смазан маслом — люфт пальца не чувствуется даже при большом зазоре во втулке.

Таким образом, без соответствующей проверки нельзя определить ни дальнейшую пригодность шатуна к работе, ни объем необходимого ремонта. Поэтому главный вопрос — это…


Проще всего измерить геометрию отверстия нутромером, но иногда используют и специальные приборы
Как проверить шатун?

Проверка шатуна обычно проводится в несколько этапов. Начинают чаще всего с проверки геометрии отверстий. Для этого шатун разбирают, моют, а затем собирают с затяжкой болтов (гаек) крепления крышки рабочим моментом. Далее нутромером проверяют диаметр отверстия нижней головки — он должен соответствовать размеру, рекомендованному заводом-изготовителем, а все отклонения формы отверстия (эллипсность) должны укладываться в допуск на размер отверстия (обычно 0,015 мм). Аналогичным образом проверяют и верхнюю головку шатуна. Здесь контролируют отклонения формы (эллипсность не более 0,01 мм), а также величину диаметра отверстия, которая должна обеспечить гарантированный минимальный натяг в прессовом соединении с пальцем (0,02-0,025 мм) или максимальный зазор во втулке (0,015-0,02 мм) «плавающего» пальца.

Все эти измерения выполнить несложно, нужно лишь время и аккуратность. Другое дело — проверить деформацию стержня шатуна.


Для обработки плоскости разъема служит специализированный станок фирмы Sunnen, но с тем же успехом это можно сделать на универсальном оборудовании, если использовать специальную оснастку
Деформация стержня обычно выражается в том, что оси верхней и нижней головок шатуна оказываются непараллельны. Измерить эту непараллельность наиболее точно можно с помощью специального измерительного прибора или приспособления. К сожалению, пока наличие подобных приборов на СТО или в мастерских скорее исключение, чем правило. Поэтому иногда применяют более простые методы проверки, не требующие дорогостоящей оснастки.

Один из возможных альтернативных способов — проверка на поверочной плите. Шатун кладется на плиту, и покачиванием определяется, насколько он деформирован. Разновидность способа — прикладывание к боковой плоскости шатуна лекальной линейки и оценка непараллельности плоскостей верхней и нижней головок. Иногда шатуны проверяют «на скалке» — надевают с малым зазором несколько шатунов верхней головкой на стержень, а деформацию оценивают по просветам между боковыми плоскостями нижних головок шатунов. Но так или иначе, а подобные способы измерения получаются неточными и для некоторых шатунов вообще не годятся (шатуны с разной шириной верхней и нижней головок). Практика тем не менее показывает, что стремиться точно измерить непараллельность осей отверстий головок совсем не обязательно — достаточно и приближенных способов. Объясняется это тем, что параллельность осей нетрудно восстановить с помощью правильно выбранной технологии ремонта.


Специализированный расточный станок для шатунов — оборудование не из дешевых


Альтернативное решение — токарный станок со специальной оснасткой

После того, как шатун проверен, можно приступать к ремонту. Сразу оговоримся — отремонтировать удается шатун с любым из описанных выше дефектов. Правда, при этом требуется оценить эффективность ремонта — с точки зрения надежности двигателя в последующей эксплуатации и экономических соображений. Последнее часто является причиной отказа от ремонта в пользу покупки новых шатунов (для некоторых отечественных двигателей ремонт иногда получается близким к замене по стоимости). Однако приобретенные новые шатуны нередко оказываются хуже по качеству (см. № 10/1999). Это значит, что альтернативы ремонту практически нет. Весь вопрос лишь в том...

Как правильно отремонтировать шатун?

То, что шатун — деталь для ремонта серьезная, — свидетельствуют факты: все иностранные фирмы — производители станков для ремонта деталей двигателей имеют в своей программе и станки для ремонта шатунов. Поэтому без хорошего оборудования браться за такое дело бессмысленно — ошибка будет стоить дорого.
Не менее важен еще один факт: при серийном заводском ремонте двигателей западные фирмы ремонтируют шатуны в обязательном порядке. Так что шатунов, поставленных в двигатель без ремонта, как это еще делают у нас в России, вы там не увидите.

Стандартным видом ремонта шатунов можно назвать ремонт отверстия нижней головки при небольшом отклонении его размера от исходного (номинального) значения. Суть этой операции сводится к тому, что диаметр отверстия восстанавливается до номинального размера, заданного заводом — изготовителем двигателя.

Технология такого ремонта достаточно проста. Вначале крышку шатуна «занижают» (т.е. обрабатывают) по плоскости разъема на небольшую величину — около 0,05-0,1 мм. Это может быть выполнено различными способами, включая шлифование, фрезерование или (при небольшом припуске) притирку. Далее шатун собирается, болты затягиваются рабочим моментом, после чего отверстие обрабатывается в номинальный размер.

Для обработки отверстия в рамках этой технологии чаще всего используются горизонтально-хонинговальные станки — они обеспечивают высокую точность (отклонение размеров и формы отверстия в пределах 0,005-0,010 мм) и производительность.

Однако применение данной технологии возможно только при малых деформациях или износе отверстия нижней головки. Дело в том, что при хонинговании базирование шатуна на станке выполняется по поверхности самого отверстия. А это значит, что перекос осей головок, если он имел место до ремонта, сохранится и после него. Более того, возможен и дополнительный перекос, если отверстие сильно повреждено, и требуется большой припуск на его обработку.

В подобных случаях применяют растачивание отверстий. Этот процесс существенно отличается от предыдущего. Так, нередко приходится «занижать» плоскость разъема не только крышки, но и самого шатуна, иначе около разъема могут остаться необработанные участки поверхности. Кроме того, в процессе растачивания отверстия обеспечивается строгая параллельность осей отверстий головок, поскольку за базу принимается одно из отверстий.


После грамотного ремонта восстановленный шатун трудно отличить от нового

Растачивание выполняется на специализированных расточных станках для шатунов, но с помощью специальной оснастки шатун можно расточить и на универсальном станке (к примеру, на токарном). Для получения высокой чистоты обработанной поверхности после растачивания проводится финишная обработка — хонингование.

При ремонте нижней головки следует помнить, что межцентровое расстояние между отверстиями головок всегда уменьшается, причем тем больше, чем больше припуск на обработку отверстия. Это может быть критично для дизелей, где укорочение шатуна даже на 0,1 мм заметно уменьшает степень сжатия и негативно влияет на работу данного цилиндра.

Выдержать требуемое межцентровое расстояние удается с помощью обработки отверстия верхней головки шатуна. Суть этой технологии в том, чтобы заменить в верхней головке втулку и точно расточить отверстие под палец (втулка всегда имеет припуск в пределах 0,3-0,5 мм), приняв за базу отверстие нижней головки и обеспечив заданное межцентровое расстояние. Точно так же поступают и в случае, когда втулка верхней головки изношена и требуется ее замена.

Описанные технологии ремонта обеспечивают высокую надежность работы шатунов и применимы для подавляющего большинства двигателей. Но все-таки из любых правил есть исключения. Поэтому иногда бывает полезно знать...

Некоторые «хитрости» в ремонте шатунов

Современные высокофорсированные двигатели характеризуются очень высокой нагруженностью деталей, в том числе шатунов. При неисправности системы смазки, когда происходит задир и расплавление вкладышей, нижняя головка шатуна испытывает значительный перегрев, при котором в материале появляются большие остаточные напряжения и деформации. В дальнейшей эксплуатации после ремонта нижняя головка может снова деформироваться, если в процессе ремонта напряжения не будут сняты, к примеру, старением (выдержка при температуре около 200°С).


Хонингование — основной способ обработки отверстий шатунов, применяется и как финишная операция после растачивания

Перегрев нижней головки нередко приводит и к перегреву шатунных болтов, прочность которых при этом падает. Для исключения неприятностей (обрыв болта) рекомендуется заменять болты на новые.

Для некоторых двигателей (из отечественных стоит упомянуть КамАЗ) при ремонте не требуется обработка плоскости разъема — достаточно расточить отверстие в ремонтный размер под соответствующие ремонтные вкладыши. Напротив, ряд моделей двигателей Opel, Ford, BMW имеют полученный в результате хрупкого излома так называемый «колотый» стык крышки с шатуном, что делает ремонт нижней головки невозможным традиционными методами.

Отметим, что на отдельных моделях моторов Volvo, Mazda, Alfa Romeo стык крышки с шатуном выполнен со шлицами. Подобные шатуны также ремонтопригодны, но занижение «шлицевой» поверхности перед ремонтом — весьма трудоемкая операция.

Если в верхней головке шатуна натяг недостаточен для фиксации пальца, единственный способ ремонта—использование пальца с увеличенным диаметром. Таким же способом можно восстановить зазор в отверстии и без замены втулки. В некоторых случаях данное решение оказывается единственным — например, для шатунов с «плавающим» пальцем, не имеющих втулки (некоторые двигатели GM). При этом отверстие предварительно хонингуется для восстановления его геометрии.
После ремонта, за счет снятия металла, нижняя головка шатуна становится легче. Если припуск при обработке был значительным и отличался для одного комплекта шатунов, то нелишней будет проверка, а возможно, и подгонка шатунов по массе. Для отечественных моторов требование подгонки массы становится обязательным, учитывая нестабильное качество изготовления. Эта работа требует аккуратности, как и все другие операции по ремонту шатунов, но только так можно быть уверенным в том, что отремонтированный шатун пройдет не меньше нового.

Справка «АБС-авто»

Качественно отремонтировать шатуны, а также блоки цилиндров, головки и коленчатые валы можно, обратившись на фирмы «Механика», тел.: (095) 366-9065, 406-0015, 389-1988, и «Технолуч», тел. : (095) 235-0095.

Кроме того, на фирме «Механика» можно приобрести специализированное оборудование для ремонта деталей двигателей.

(Журнал «АБС», ноябрь 2000)
ДМИТРИЙ ДАНЬШОВ, директор фирмы «Механика», АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Шатун двигателя и какие шатуны бывают.

Приветствую всех гостей моего сайта. Многие наверное заметили, что у меня уже есть достаточное количество статей про разные поршни, от простых до керамических. Но внезапно спохватившись, я осознал, что у меня на сайте нет ни одной статьи, про не менее важную и нагруженную деталь любого двигателя внутреннего сгорания — шатун. В ДВС эта деталь испытывает такие же нагрузки как и поршень, и даже больше. А важность качественного изготовления шатуна, ещё более значима, так как в нём находятся два подшипника, скольжения или качения, а сил, воздействующих на шатун, даже больше чем у поршня. В этой статье я попытаюсь рассказать всё, ну или почти всё о шатуне, рассказать какие они бывают, и т. д. и т. п.

Основная задача детали двигателя, называемой шатун, это превращение поступательного движения поршня (вверх-вниз) во вращательное движение коленчатого вала. Верхняя головка шатуна соединена через стальной палец с поршнем, и воспринимает на себя давление газов сгорающей топливо-воздушной смеси. А нижняя головка шатуна передаёт давление газов на кривошипно-шатунный механизм коленвала и заставляет его крутиться. И при этих казалось бы простых движениях, шатун испытывает колосальные ,и в тоже время неравномерные (переменные) нагрузки.

К тому же в начале такта впуска и в конце такта сжатия, шатун тянет на себя и поршень и собственный вес, и всё это на больших оборотах, в итоге силы инерции пытаются его растянуть (разорвать). А на рабочем такте двигателя и такте выпуска, шатун наоборот сжимается от давления газов, давящих на поршень, и от сопротивляющегося коленчатого вала. То есть на больших оборотах, нагрузка на разрыв и нагрузка на сжатие, чередуются очень резко и быстро. Теперь я думаю вы представили, как и в каких условиях приходится работать этой детали.

Поэтому и требования о качестве изготовления шатуна, очень высоки. Ведь если он хоть немного не выдержит нагрузки и чуть деформируется, то поршневую группу тут же перекосит и начнёт прихватывать, а подшипники в его головках будут работать с перекосом, естественно перекос подшипников будет и при трении на шейках коленвала (и поршневого пальца тоже). В таком случае, ресурс двигателя резко устремится к нулю, к тому же как известно, поршневая и коленвал — это самые дорогие детали двигателя.

Шатун и подшипники его головок двухтактного 50 кубового мотора

Значит ясно, чтобы шатун выдержал вышеперечисленные нагрузки, его необходимо изготовить из прочной и высококачественной стали. А к шатунам и к материалу их изготовления у спортивного двигателя (форсированного, с надувом), требования ещё более жёсткие. При изготовлении, заготовку штампуют, и очень тщательно следят за образованием соответствующего профиля, который придает конструктивную жесткость детали. Так же очень важна полная одинаковость (особенно по весу) изготовления шатунов для многоцилиндровых двигателей, ведь если будет расхождение по массе даже на пару граммов, то повышенная вибрация на высоких оборотах, будет очень ощутима и вредна. Неудобство от вибрации будет ощущаться как водителем, так и самим двигателем, в итоге разрушение коренных подшипников коленвала, может произойти за считанные километры. Поэтому если вам придётся поменять один из нескольких шатунов вашего двигателя, настоятельно советую убедиться в том, что новый шатун весит точно столько же как и остальные шатуны.

Предостережение.

Многие «Кулибины», разобрав свой двигатель и увидев впервые шатуны, удивляются какой же он,, или они шероховатые. Тут же в их светлой голове возникает мысль: а не пригладить ли их наждаком или напильником. Всем настоятельно советую — не нужно, здесь народное творчество неуместно. И объясню почему: ведь при штамповке самым прочным получается верхний (наружный) слой металла, и именно поэтому все шатуны серийных двигателей не обрабатываются снаружи, после штамповки.

Шатуны мотоцикла Урал, вымирающая конструкция из-за плохой смазки подшипников и их малого ресурса. На фото Б — нормальный двутавровый шатун, а на фото В — шатун непрочной формы.

Ещё следует обратить внимание на центральную часть шатуна (стержень), которая имеет двутавровое сечение (исключение составляют шатуны некоторых моделей мотоциклов Урал). Многих «Кулибиных», у которых постоянно чешутся руки, так и подмывает пройтись по граням двутавра с болгаркой. Они обычно мыслят так: мол куда столько лишнего металла и веса, а вот если это дело удалить и этим облегчить шатун, то мотор закрутится веселее. Но ребятки, неужели вы умнее японских инженеров, которые годами только и думают, как заставить крутиться двигатель резвее и выжать из него максимальную мощность.  Посмотрите на фото (специально помещённое мной внизу текста) шатунов с японских спортбайков, у которых мощи явно поболее чем у вашего оппозита. Почему то на них двутавровое сечение сохранено. А дело в том, что именно двутавровая форма придаёт шатуну максимальную жёсткость на кручение и на изгиб, особенно при передаче переменных усилий. Жаль что это не понимают многие народные умельцы и инженеры Ирбитского завода, на мотоциклах Урал, как я уже говорил стоят шатуны странной формы (см. фото) Но на некоторых моделях Уралов, стоят нормальные двутавровые шатуны. Наверное Ирбитский завод решил поэкспериментировать. Только вот жаль, что результаты экспериментов отразятся на потребителе.  Завод в Киеве по изготовлению мотоциклов Днепр, в этом плане намного умнее, и шатуны их мотоциклов, практически не отличаются от шатунов импортных мотоциклов (см. предпоследнее фото внизу текста).

Правильная доработка шатуна

И всё же шатун можно доработать и облегчить, но делать это нужно правильно, особенно если вы при тюнинге двигателя параллельно облегчаете поршневую.  Как известно облегчение деталей уменьшает силы инерционных нагрузок (особенно на больших оборотах). При облегчении деталей главное не переусердствовать, так как правильная технология облегчения веса, позволяет облегчить стержень шатуна всего на 10 — 15 %. Для этого шатун фрезеруют, а не пользуются обычной болгаркой, так как фрезерный станок (особенно с ЧПУ) позволяет снять лишний слой металла абсолютно одинаково с обеих сторон детали. После фрезеровки поверхность шатуна необходимо тщательно отшлифовать и затем отполировать. Полировка поверхности шатуна обязательна, так как после фрезерной обработки поверхности металла, у шатуна не остаётся упрочнённого верхнего слоя, а микронеровности, оставленные фрезой фрезерного станка, становятся концентратором напряжений на поверхности детали и их важно удалить (сгладить). И если эти неровности не убрать, то при очень высоких оборотах, на шатуне в местах микронеровностей появятся трещины, и возможен обрыв шатуна.

Верхняя часть шатуна (головка).

На шатунах разных двигателей как верхняя часть, так и нижняя, может быть разной. Нагрузки при работе мотора, на верхнюю часть приходятся меньшие, чем на нижнюю (подшипник кривошипа), соответственно от этого и диаметр на верхней головке меньше, чем на нижней. А вообще существует три способа соединения поршневого пальца и верхней головки шатуна.

Самый древний способ, это запрессовка поршневого пальца в головку шатуна (а в поршне палец сидит на свободной посадке). И этот способ некоторыми мотоциклистами самодельщиками имеющими Урал, применяется и поныне, когда некоторые из них устанавливают поршни от древних автомобилей (например от классических жигулей). Некоторые преимущества такого сочленения деталей всё же есть, например полное отсутствие люфта между пальцем и шатуном, что позволяет свести диаметр головки к минимуму. От этого немного снижается (совсем чуть чуть) масса и естественно происходит некоторое (опять же чуть чуть) снижение инерционных сил.

И все эти небольшие достоинства снижаются куда более ощутимыми недостатками, а именно: поршневой палец не вращается в отверстии головки, а вращается в алюминиевых бобышках поршня. Это приводит к достаточно быстрому (по сравнению с другими способами соединения) однобокому износу бобышек поршня (получаются овальные, и в двигателе появляется неприятный стук). К тому же при сборке деталей таким способом, нужно иметь небольшие навыки термиста. То есть если не нагреть головку шатуна до 150 — 200 градусов (а палец желательно охладить в морозилке), то деталь не установишь. Так же нужно успеть выставить детали ровно (палец относительно поршня), и если не успеешь, то нагреваемый от соприкосновения с горячей деталью палец намертво обожмётся остывающей головкой, и палец так и останется стоять криво, относительно поршня. Короче нужны определённые навыки.

Второй способ соединения поршневого пальца и верхней головки шатуна, это плавающий палец (палец подвижен в отверстии головки). При таком соединении, в верхнюю головку шатуна запрессовывается бронзовая втулка, и в сопряжении с поршневым пальцем, втулка представляет собой подшипник скольжения, а так же применяют ещё и подшипник качения — роликовый (чаще на двухтактных моторах). В таком способе необходимо ограничить осевое перемещение пальца, и для этого и предназначены стопорные кольца, которые защёлкиваются в проточках бобышек поршня. В таком сопряжении в верхней головке шатуна сверлят отверстие или два отверстия, для лучшего подвода смазки при работе. Ресурс деталей при соединении вторым способом, увеличивается примерно в два раза.

Как я уже говорил, применяют или подшипник скольжения — втулку, или подшипник качения — сепаратор с роликами. В верхней головке шатуна четырёхтактных двигателей, применяют втулку (бронзовую). И при нормальной смазке четырёхтакников, она способна пережить несколько капитальных ремонтов двигателя. В головках шатуна двухтактных двигателей, по крайней мере современных, используют игольчатый (роликовый) подшипник качения, и это естественно, так как условия смазки этого сопряжения, в двухтактных моторах значительно хуже, так как здесь не подаётся чистое масло, а топливно-воздушно-масляная смесь. И замечу, что подшипник качения, не отличается долговечностью в режиме работы тяни-толкай (а шатун имеет именно такой режим работы), и довольно быстро изнашивается и начинает стучать (вспомните новые 12 вольтовые Явы, которые начинали стучать намного раньше, чем их более древние 6 вольтовые модели, в которых устанавливалась бронзовая втулка в головке шатуна).

Время бежит, моторы совершенствовались в повышении мощности, и казалось бы, что в сочленении пальца и головки шатуна уже ничего не придумаешь получше и совершеннее. Но неугомонная инженерная мысль не давала уснуть многим инженерам и изобретателям. Но сначала на спортивных моторах, а затем и на серийных, отказались от втулки в головке шатуна. И вот уже лет 25, как на импортных моторах в шатунах втулки нет вообще. Стальной  поршневой палец ходит (плавает) непосредственно в отверстии стального шатуна. И в условиях современной смазочной системы, и качественного синтетического масла, такое сопряжение деталей работает великолепно. Такое сопряжение позволило значительно уменьшить головку шатуна, и свести зазор между пальцем и отверстием головки к минимуму.

Естественно все эти приколы даются не просто так: сам шатун изготовлен из сверхтвёрдой, сверхпрочной и от этого очень износостойкой стали, а палец покрывается специальным износостойким покрытием. Естественно такие шатуны и пальцы значительно дороже обычных.

Нижняя часть шатуна (кривошипная нижняя головка).

Здесь так же различия зависят от тактов мотора. В кривошипно-шатунном механизме двухтактного двигателя устанавливают роликовый подшипник качения. Он по конструкции почти такой же как и в верхней головке шатуна, но естественно значительно мощнее и массивнее. И нижняя головка любого шатуна, испытывает нагрузки намного большие чем поршневая группа двигателя. Кстати на древних моторах (например БМВ и Цюндапп вермахта, К-750, М-72, или мотоциклов Урал) в нижней головке шатуна также устанавливали подшипник качения, и ресурс коленвала таких моторов очень маленький — всего 15 тысяч км.

В современных четырёхтактных двигателях (например у японских или европейских спортбайков, или продвинутых дорожников, и практически во всех автомобильных двигателях) нижняя головка шатуна разъёмная, и с шейкой коленчатого вала контактирует через подшипники скольжения — вкладыши. Основа вкладышей стальная, а сверху нанесён мягкий антифрикционный слой.

Г — шатун Днепра, Д и Е — шатуны зарубежных мотоциклов.

На шатуне с вкладышами имеются специальные шатунные болты, которые обеспечивают жёсткость и точность фиксации частей (половинок) нижней головки шатуна. Эти болты изготавливают из прочной высоколегированной стали и к тому же ещё и подвергаются термообработке (закаливаются и отпускаются). Это важно, так как болт из обычного металла, при работе шатуна вытянулся бы, и отверстие нижней головки шатуна потеряло бы форму идеального круга (стало бы овальным). А в овальном отверстии сразу бы появился стук, и ударные нагрузки быстро бы доканали сопряжение. Так же шатунные болты выполняют функцию точных фиксаторов шатунной крышки относительно самого шатуна, из-за того, что диаметр шатунных болтов выдерживается при изготовлении очень точно (да и сами болты плотно входят в свои отверстия). Гайки шатунных болтов изготавливают из той же прочной стали, что и болты, и имеют особую самоконтрящую их площадку. Но бывают гайки с отверстием для шплинта, который надёжно страхует их от отворачивания. Гайки с отверстиями бывают на некоторых европейских моторах и на нашем хорошо знакомом двигателе мотоцикла Днепр. Кстати, как я уже отмечал, шатуны Днепра, почти такие же как и шатуны импортных мотоциклов (см. фото), только в них стоит всё та же бронзовая втулка, а гайки шатунных болтов стоят вверху, а не внизу.

Хочу отметить, что очень важно чтобы вкладыши прилегали к постелям в шатуне очень плотно и без зазоров, ведь чем плотнее прилегают вкладыши к металлу шатуна, тем интенсивнее отводится тепло от него (тепло отводится через плёнку масла и коленчатый вал). От этого зависит нормальная температура при работе и долговечность подшипника скольжения. И если обнаружите при вскрытии двигателя и замерах, что овальность отверстий превышает 0,05 мм, то такие вкладыши необходимо менять (подробнее о ремонте двигателя можно почитать вот здесь).

Ну и естественно нельзя переворачивать или менять местами крышки нижних головок шатунов. Ведь отверстия под вкладыши обрабатывают на заводе по отдельности на каждом шатуне (обрабатывают пару — шатун с крышкой), в итоге каждый шатун только со своей крышкой имеет идеальный круг. А при замене крышки этот круг естественно нарушается. Чтобы ремонтники не ошибались, на шатуне и его крышке ставят клеймо или метки (если вдруг их не найдёте на деталях, то ставьте свои). Оба клейма (и на крышке и на шатуне) при сборке должны оказаться на одной стороне шатуна и иметь одинаковую маркировку.

И последнее: при ремонте двигателя советую проверять шатуны (особенно отечественные) на прямолинейность и параллельность верхней и нижней головок шатуна, это очень важно для нормальной работы мотора. Как это сделать можно посмотреть в этой статье.

Вот вроде бы и всё самое главное о шатуне, что как я думаю полезно знать каждому ремонтнику и не только ему. У кого возникнут вопросы, пишите. Удачи всем!

 

Люфт шатуна и коленвала

ГДЕ посмотреть??

Это как любовь в Советском Союзе, дети есть, а секса нет?

Обрати внимание, в каталогах запчастей есть шатунные сборки, в мануалах есть требования по геометрии коленвала, допустимые размеры и допустимые зазоры. .. и при этом в мануале не написано как "вкрячить" ту самую запчастёвую шатунную сборку...
А всё потому что это не "сервисная" работа, в условиях обычного мотосервиса, руками обычного мотомеханика эту работу делать не нужно, как не нужно, а по большому счёту и не на чем, растачивать цилиндр до ремонтных размеров, хотя ремонтные поршни могут быть в каталоге запчастей...
Всё что касается ремонта цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма это работа для специализированных мастерских, поэтому в мануалах и нет описания этих работ, но при этом есть требования к качеству их выполнения...

Что касается оснастки для прессовки колевалов, так это как правило цилиндрические кондукторы (как правило разрезные, стягиваемые) в которые вставляются щёки при запрессовки коленвала, и позиционируются они в кондукторе как раз по наружной окружности щёк, а для того чтобы не зажать шатун, между щёками ставятся проставки обеспечивающие получение требуемого осевого зазора в нижней головке шатуна. Прессуют как гидравлическими, так и ручными винтовыми прессами (видел в одной мастерской ископаемый чугунный винтовой пресс с колесом диаметром чуть ли не полтора метра) какой при этом предпочтительней я не скажу.
Для многоцилиндровых моторов кондукторы усложняются, их делают частично разборными, иногда переставляемыми с одного кривошипа на другой, это позволяет собирать коленвал поэтапно, контолируя его геометрию после каждого шага, и что очень важно кондуктор должен исключить деформации уже собранной части коленвала при запрессовке очередного кривошипа.
Сам понимаешь, это дело было непростым. Я в Москве знаю только одного человека которому я бы доверил перепрессовку моего личного коленвала для 3-х цилиндрового  на мотора сил на 150.
Люди которые занимаются этим всерьёз как правило немногословны, это их хлеб и их можно понять, и у каждого есть свои маленькие секреты... и ни кто из них не торопится ими делиться...

Запчасти на Кросс - Эндуро / Мотор и комплектующие / Шатуны

Ремкомплект коленвала Yamaha YZ450F '03-05 / WR450F '03-06


Barikit - B-187
Подробнее »
На заказ 12 281. 00 ₽

Шатун Beta RR 200 2019-2021


Beta - 035020218000
Подробнее »
На заказ 21 487.00 ₽

Шатун Daytona Anima 190F 4V


Buccimoto - BCPRK190
Подробнее »
На заказ 19 688.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала 129 мм KTM EXC 250 00-03 SX 250 00-02


ProX - 03.6320
Подробнее »
На заказ 11 650.00 ₽
- 5 %
11 067.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Beta RR 4T 400/450/510 10-14


Beta - 006021088000
Подробнее »
На заказ 34 481. 00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Beta RR, Xtrainer 250 / 300 2T 13-17


ProX - 03.7313
Подробнее »
На заказ 12 601.00 ₽
- 5 %
11 971.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Beta RR, Xtrainer 250 / 300 2T 13-21


Beta - 026020198000
Подробнее »
В наличии  21 759.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Beta RR, Xtrainer 250/300 2T 13-21


ProX - 03.7318
Подробнее »
В наличии  12 601.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Derbi GPR125 / Yamaha TZR, DT 125


Barikit - B-118
Подробнее »
В наличии  8 077. 00 ₽
- 30 %
5 654.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Derbi GPR125 / Yamaha TZR, DT 125


ProX - 03.2009
Подробнее »
На заказ 7 210.00 ₽
- 5 %
6 850.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Gas Gas EC 250/300 97-19, Honda CR 250 R 78-01


Rieju - ME25612100
Подробнее »
На заказ 10 118.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda CR 125 88'-07'


Barikit - B-140
Подробнее »
На заказ 8 077.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda CR 125 88-07


ProX - 03. 1212
Подробнее »
На заказ 10 050.00 ₽
- 5 %
9 548.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda CR 125 88-07


Athena - P40321010
Подробнее »
В наличии  9 290.00 ₽
- 5 %
8 826.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda CR 250 R 78-01 Gas Gas EC 250/300 97-20, Rieju MR 300 21-


ProX - 03.1315
Подробнее »
В наличии  11 650.00 ₽
- 5 %
11 067.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda CR250 02-07


Athena - P40321011
Подробнее »
На заказ 10 322. 00 ₽
- 5 %
9 806.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda CR250 78-01, Gas Gas EC-MX 250 97-18 / EC 300 00-18


ItalKit - BC.8103.ITK
Подробнее »
В наличии  8 271.00 ₽
- 5 %
7 857.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda CRF 250 R/X 04-17


Athena - P40321012
Подробнее »
В наличии  12 012.00 ₽
- 5 %
11 411.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda CRF 450 R 02-08


ProX - 03.1402
Подробнее »
На заказ 15 795.00 ₽
- 5 %
15 005. 00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda CRF450R 02-08


Athena - P40321013
Подробнее »
На заказ 14 545.00 ₽
- 5 %
13 818.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda CRF450R 09-16


Athena - P40321014
Подробнее »
На заказ 14 264.00 ₽
- 5 %
13 550.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda MTX/MBX/NSR50, NH80 Lead


ProX - 03.1005
Подробнее »
На заказ 4 028.00 ₽
- 5 %
3 826.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Honda NSR 50


Top Racing - 6001029
Подробнее »
В наличии  2 173. 00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Husaberg 450 2004


Husaberg - 81030015000
Подробнее »
На заказ 25 806.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Husaberg 650 2003


Husaberg - 82030015000
Подробнее »
На заказ 25 806.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Husqvarna CR/WR250 '99-13 + WR300 '09-13


ProX - 03.6319
Подробнее »
В наличии  11 008.00 ₽
- 5 %
10 457.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Husqvarna SMR / TC / TE / TCX 510 2005-2010


ProX - 03. 6505
Подробнее »
На заказ 14 551.00 ₽
- 5 %
13 823.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Husqvarna SMR450 2004


Husqvarna - 800099984
Подробнее »
На заказ 18 006.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Husqvarna TC/TE/TXC250 '06-09+TE310 '09-13


ProX - 03.6336
Подробнее »
В наличии  13 661.00 ₽
- 5 %
12 978.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Husqvarna TE / SMR / TCX 510 08-10 4T


Wossner - P4054
Подробнее »
На заказ 18 060. 00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX 125 '88-91 + KDX 200 / 220 R '88-05


ProX - 03.4285
Подробнее »
На заказ 11 218.00 ₽
- 5 %
10 657.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX 250 78-08


Athena - P40321034
Подробнее »
На заказ 10 416.00 ₽
- 5 %
9 895.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX 250 F 12-16


Athena - P40321038
Подробнее »
На заказ 11 355.00 ₽
- 5 %
10 787.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX 250 F 2004-2009, Suzuki RM-Z 250 2004 - 2017


Athena - P40321029
Подробнее »
На заказ 10 792. 00 ₽
- 5 %
10 252.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX 65 00-17 Suzuki RM 65 03-05


Athena - P40321031
Подробнее »
В наличии  7 976.00 ₽
- 5 %
7 578.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX-F 450 06-08


Athena - P40321035
Подробнее »
На заказ 13 513.00 ₽
- 5 %
12 837.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX-F450 09-17


Athena - P40321036
Подробнее »
В наличии  13 513.00 ₽
- 5 %
12 837.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX125 03-08


Athena - P40321033
Подробнее »
На заказ 9 290. 00 ₽
- 5 %
8 826.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX250F 10-11


Athena - P40321037
Подробнее »
На заказ 11 261.00 ₽
- 5 %
10 698.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX80 82-97


Wossner - P2036
Подробнее »
На заказ 8 768.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Kawasaki KX85 98-17


Athena - P40321032
Подробнее »
В наличии  7 695.00 ₽
- 5 %
7 310.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM 125 SX 125/144/150 98-15


ProX - 03. 6220
Подробнее »
На заказ 9 786.00 ₽
- 5 %
9 297.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM 250/520 XC EXC


Athena - P40321045
Подробнее »
На заказ 15 014.00 ₽
- 5 %
14 264.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM 250S X/EXC '90-99, 300 EXC '90-03


ProX - 03.6310
Подробнее »
На заказ 11 650.00 ₽
- 5 %
11 067.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM 520/525 SX-EXC 00-07+450/525 XC ATV 08-12


ProX - 03. 6520
Подробнее »
На заказ 17 219.00 ₽
- 5 %
16 358.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM 85 SX 03-12, 105 SX 04-11


ProX - 03.6104
Подробнее »
На заказ 9 153.00 ₽
- 5 %
8 695.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM EXC 250/300 04-20 SX 250 03-20 Husqvarna TE 250/300 TC 250/300


ProX - 03.6323
Подробнее »
На заказ 11 650.00 ₽
- 5 %
11 067.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM EXC 250/300 04-20, Husqvarna TE 250/300 14-20


Athena - P40321046
Подробнее »
В наличии  10 885. 00 ₽
- 5 %
10 341.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM EXC Racing 400/520 00-02 04-07 SX Racing 00-02


KTM - 59530015044
Подробнее »
На заказ 27 164.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM EXC XC-W 450 12-13 Husaberg FE 450 13


ProX - 03.6432
Подробнее »
На заказ 16 766.00 ₽
- 5 %
15 928.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM EXC-F 250 07-13 SX-F 250 06-12


ProX - 03.6326
Подробнее »
На заказ 13 257.00 ₽
- 5 %
12 594. 00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM EXC-F 350 12-13 SX-F 350 11-12 Husaberg FE 350 2013


ProX - 03.6351
Подробнее »
На заказ 15 399.00 ₽
- 5 %
14 629.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM EXC-F 450 08-11


ProX - 03.6428
Подробнее »
На заказ 16 766.00 ₽
- 5 %
15 928.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM EXC/LC4 620 94-97 LC4 400 98-01 LC4 640 98-07


ProX - 03.6519
Подробнее »
На заказ 16 766.00 ₽
- 5 %
15 928. 00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM EXC500 `12 4T


Wossner - P4051
Подробнее »
На заказ 18 060.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX / EXC / EXE / EGS / MX 125cc 89-97


Wossner - P2056
Подробнее »
На заказ 9 458.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX / EXC 125 16-18 / 150 16-19


Athena - P40321048
Подробнее »
В наличии  9 384.00 ₽
- 5 %
8 915.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX / EXC125 98-16 Husqvarna TE/TC 12-16


Athena - P40321047
Подробнее »
В наличии  9 290. 00 ₽
- 5 %
8 826.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX-F 250 06-12, EXC-F 250 07-13


Athena - P40321042
Подробнее »
На заказ 12 012.00 ₽
- 5 %
11 411.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX-F 250 13-15 EXC-F 250 14-16 Husqvarna FE 250


Athena - P40321043
Подробнее »
В наличии  16 516.00 ₽
- 5 %
15 690.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX-F 350 13-15 4T


Wossner - P4061
Подробнее »
На заказ 23 478.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX-F 450 10-12 SMR 10


Athena - P40321044
Подробнее »
На заказ 15 953. 00 ₽
- 5 %
15 155.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX65 09-15


Barikit - B-217
Подробнее »
На заказ 6 731.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX65 09-19 Husqvarna TC 17-19


Athena - P40321039
Подробнее »
В наличии  7 976.00 ₽
- 5 %
7 578.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX85 06-12 SX105 06-11


Athena - P40321040
Подробнее »
На заказ 8 633.00 ₽
- 5 %
8 202.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM SX85 13-17


Athena - P40321041
Подробнее »
На заказ 9 384. 00 ₽
- 5 %
8 915.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM XC ATV 08-12 EXC 450 SX SMR


Hot Rods - BC8666
Подробнее »
На заказ 15 963.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала KTM XCR-W EXC-R 08 XC-W 09


Hot Rods - BC8663
Подробнее »
На заказ 15 953.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Rotax 122/123 Aprilia RS/SX/RX 125


Barikit - B-128
Подробнее »
На заказ 8 766.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Suzuki RM-Z 450 05-07, 13-18


Athena - P40321030
Подробнее »
В наличии  13 607. 00 ₽
- 5 %
12 926.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Suzuki RM125 04-11


Athena - P40321027
Подробнее »
На заказ 9 384.00 ₽
- 5 %
8 915.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Suzuki RM250 '89-95 + RMX250 '89-98


ProX - 03.3310
Подробнее »
На заказ 11 583.00 ₽
- 5 %
11 004.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Suzuki RM250 03-12


Athena - P40321028
Подробнее »
На заказ 10 322.00 ₽
- 5 %
9 806. 00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Wössner Kawasaki KX125 88-91 / KDX125 / KDX200 88-06 / KDX220 98-05


Wossner - P2033
Подробнее »
На заказ 9 458.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YFZ450 '06-09


ProX - 03.2436
Подробнее »
На заказ 13 248.00 ₽
- 5 %
12 586.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ 125 01-04


Wossner - P2017
Подробнее »
На заказ 9 458.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ 125 05-18


ProX - 03. 2225
Подробнее »
На заказ 9 786.00 ₽
- 5 %
9 297.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ 125 2001-2004


ProX - 03.2221
Подробнее »
На заказ 10 356.00 ₽
- 5 %
9 839.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ 250 90-98


Wossner - P2029
Подробнее »
На заказ 10 322.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ 250 F 03-13 WR 250 F 04-13 Gas Gas EC 250 F 10-15 EC 300 4T 14-15


ProX - 03.2403
Подробнее »
На заказ 12 908. 00 ₽
- 5 %
12 262.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ 250 LC 99-18 YZ 250 X 16-18


Athena - P40321019
Подробнее »
На заказ 10 322.00 ₽
- 5 %
9 806.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ125 01-04


Athena - P40321016
Подробнее »
На заказ 9 196.00 ₽
- 5 %
8 737.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ125 05-17


Athena - P40321017
Подробнее »
На заказ 9 196.00 ₽
- 5 %
8 737. 00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ125 86-00


Athena - P40321015
Подробнее »
На заказ 9 196.00 ₽
- 5 %
8 737.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ250F 03-13 Gas Gas EC 250 F 10-15 EC 300 4T 14-15


Athena - P40321020
Подробнее »
В наличии  12 199.00 ₽
- 5 %
11 589.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ250F 14-18 WR250F 15-18


Athena - P40321021
Подробнее »
В наличии  12 199.00 ₽
- 10 %
10 979.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ450F '06-09 + WR450F '07-11


ProX - 03. 2426
Подробнее »
На заказ 14 663.00 ₽
- 30 %
10 264.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ450F 03-05 WR450F 04-06


Athena - P40321022
Подробнее »
На заказ 13 419.00 ₽
- 5 %
12 748.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ450F 06-09


Athena - P40321023
Подробнее »
На заказ 13 419.00 ₽
- 5 %
12 748.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ450F 10-17


Athena - P40321024
Подробнее »
На заказ 13 419. 00 ₽
- 5 %
12 748.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала Yamaha YZ80 93-01 YZ85 02-09


Wossner - P2008
Подробнее »
На заказ 8 768.00 ₽

Шатун ремкомплект коленвала YZ450F 06-09 / WR450F 07-09 4T


Barikit - B-189
Подробнее »
На заказ 12 281.00 ₽

Шатуны для тюнинга двигателя машины

Деталь, соединяющую коленвал и поршень двигателя называют – шатун. Расскажем про шатуны для тюнинга двигателя авто - зачем нужны и что дают, если сделать облегчение. Как уменьшить вес стандартного шатуна.

Для чего нужны

При тюнинге двигателя увеличение его объема - один из лучших способов для наибольшей прибавки мощности. Но помните, что увеличивая ход коленвала, но используя стандартные шатуны обычной длины, поршни получают большую боковую нагрузку. Это ведет к механическим потерям и уменьшения крутящего момента на выходе. Для достижения максимального эффекта необходимо при увеличении хода коленвала увеличивать высоту шатуна. Использование более длинных деталей потребует изготовление кованых поршней с меньшей высотой. Это вызвано тем, что используя большой ход коленчатого вала и высокие шатуны, не хватит высоты блока цилиндров, чтобы уместить в него стандартный поршень.

Одна из важнейших вещей при подготовке шатунов для модернизированного двигателя — это их прямизна. Изогнутые, или слегка деформированные детали уменьшат мощность мотора, т.к. они удерживают поршень в отверстии цилиндра под углом, увеличивая трение. Поэтому проверка совмещения является обязательной операцией при сборке форсированного мотора.

Уменьшение веса

Важным фактором является вес. Большинство имеет большие балансировочные подушки на обоих концах. Эти подушки можно уменьшить, соответствующим образом уменьшая его массу. Убедитесь, что на них останется достаточно материала, т. е. что облегченные шатуны могут быть отбалансированы перед окончательной сборкой.

Уменьшая подушки балансировки и убирая лишний вес, можно уменьшить общую массу примерно на 10%. Например, комплект из 4 штук можно уменьшить на 900 грамм. Это не увеличит мощности, но улучшит реакцию на открывание дроссельной заслонки, что улучшит разгон автомобиля. Т.е. двигатель будет быстрее раскручиваться и работать на высоких оборотах больше времени.

Также снижается инертность работы мотора, что скажется на уменьшении механических потерь и снижения бокового давления на поршень.

Обзор шатунов - в чём отличие

Перед тем как шатуны пойдут на «облегчение», их нужно проверить на наличие поверхностных трещин. Если намереваетесь серьёзно их обработать, то рекомендуется проверить их до и после обработки, для выявления возможных трещин вблизи поверхности. Небольшие поверхностные дефекты могут быть удалены простой шлифовкой. Если проверка выявила наличие серьезных трещин, то его нужно заменить.

Многие автолюбители пытаются уменьшить вес самостоятельно. Для этого берут болгарку и срезают всё лишнее. Это делать опасно из-за возможного разрушения детали в будущем. Не понятно, как поведёт себя облегченный шатун и не разрушит ли он весь мотор. Если собираете двигатель для тюнинга авто, то покупайте заводские детали с облегчением или делаете на фрезерном станке. Стоимость тюнинговых не так велика, а гарантий намного больше.

Болты шатунов являются деталями, на которые часто не обращают внимания. Но если болты растянулись под нагрузкой, то зажимной эффект будет уменьшен, и шатун ослабит захват вкладышей подшипников. Правило выбора простое: покупайте лучшие (дорогие) болты, которые можете найти.

Поршни и шатуны двигателя

Поршень действует как подвижная заглушка в цилиндре, образуя нижнюю часть камеры сгорания. Между поршнем и стенкой цилиндра имеется газонепроницаемое уплотнение, поэтому единственный способ расширения горячих газов сгорания - это прижать поршень вниз. То же самое и с пушечным ядром, но вместо того, чтобы улететь на чей-то любимый пиратский корабль, вращающийся коленчатый вал толкает поршень вверх по цилиндру, и цикл повторяется.

Более 60% трения внутри двигателя происходит за счет движения поршневого узла, и поэтому это одна из основных областей повышения эффективности двигателей. Поршень все еще находится в стадии разработки и исследований, что мы вскоре увидим более подробно.

Огромные силы создаются при изменении направления поршня при его движении вверх и вниз. Более легкий поршневой узел имеет меньший импульс, таким образом прикладывая меньшее усилие и позволяя двигателям с более высокими оборотами. Это означает, что происходит постоянный толчок для уменьшения веса шатуна и поршня.

Поршень соединен с коленчатым валом через шатун , часто сокращается до стержень или же шатун . Эти части вместе известны как поршень в сборе . Оба конца шатуна могут поворачиваться: часть шатуна, которая соединяется с поршнем, называется малый конец , а конец, который крепится вокруг коленчатого вала, называется большой конец . Большой конец будет иметь вкладыши подшипники которые минимизируют трение и поддерживают точный масляный зазор с шейкой штока на коленчатом валу.Шатун разделен на две части - с крышка стержня используется для зажима вокруг подшипника шатуна и коленчатого вала.

Компоненты поршневого узла

Поршень

Вся мощность в двигателе достигается за счет силы, воздействующей на верхнюю часть поршня. Эта сила определяется как площадь поршня, умноженная на давление газа. Более крупные поршни и более высокое давление газа обеспечат большую мощность. В целом размер поршня ограничен конструкцией двигателя, но поршень действительно играет жизненно важную роль в поддержании высокого давления газа, создавая газонепроницаемое уплотнение со стенкой цилиндра.

Верхняя поверхность поршня называется кроны (также голова или же купол ). В серийных двигателях корона бывает различной формы, но обычно она бывает плоской, выпуклой или выпуклой.

[Различные формы коронки]

Практически все современные поршни включают предохранительные клапаны которые обеспечивают зазор вокруг клапанов в верхней части хода поршня.

Заводная головка, находящаяся в непосредственном контакте с горячими дымовыми газами, сильно нагревается.Именно эта область расширяется больше всего, поэтому будет небольшой конус внутрь от нижней части поршня, чтобы обеспечить больший зазор вокруг этой верхней площадки между головкой и верхним поршневым кольцом.

Хотя нам требуется газонепроницаемое уплотнение, нам также необходимо, чтобы поршень плавно перемещался по цилиндру с минимальным трением, поэтому поршню требуется некоторое клиренс . У обычного поршня зазор между ним и стенкой цилиндра составляет 0,1 мм (0,004 дюйма) - это примерно ширина человеческого волоса.Чтобы сохранить этот зазор, поршень должен быть точно обработан, а сплав, из которого он сделан, будет точно определен с учетом теплового расширения.

Небольшой зазор между поршнем и стенкой цилиндра перекрывается кольца поршневые , которые входят в канавки на поршне в области, известной как ремень поршневой . Пространства между этими канавками называются кольцо приземляется .

Поршень прикреплен к шатуну с помощью короткой полой трубки, называемой штифт на запястье , или же палец поршневой .Эта булавка для запястья несет полную силу сгорания.

На поршень при сгорании действуют не только вертикальные силы, но и боковые силы, вызванные постоянно изменяющимся углом шатуна. Из-за этих боковых сил поршню требуются гладкие поверхности, чтобы он мог прилегать к стенке цилиндра и удерживать поршень в вертикальном положении. Боковые поверхности поршня известны как Юбка поршня .

[Пышная юбка и юбка-тапочка]

Есть два типа юбок.Самый простой - это пышная юбка или сплошная юбка, представляющая собой классический поршень трубчатой ​​формы. Эта конструкция до сих пор используется на грузовиках и больших коммерческих двигателях, но уже давно заменена на автомобили и мотоциклы более легкой конструкцией, известной как тапочек поршневой .

У скользящего поршня часть юбки срезана, остались только поверхности, которые опираются на переднюю и заднюю часть стенки цилиндра. Такое удаление сводит к минимуму вес и уменьшает площадь контакта между поршнем и стенкой цилиндра, тем самым уменьшая трение.

Современные производственные двигатели дополнительно уменьшают трение между поршнем и стенкой цилиндра за счет использования Покрытия поршней с низким коэффициентом трения , как тефлон в сковороде с антипригарным покрытием. Эти покрытия обычно наносятся трафаретной печатью в виде заплатки на юбки поршней - например, на изображенном на рисунке покрытии на основе графита двигателя Ford Fiesta Ecoboost.

[Поршень Ford]

По мере того, как поршень опускается на такте сгорания, он будет оказывать боковое усилие в направлении, противоположном наклонному шатуну.Направление цилиндра, на которое действует эта сила, известно как сторона осевого напора, и поршень и стенка цилиндра будут подвергаться большему износу в этой области.

[Схема тяги]

Поршень становится невероятно горячим, и ему необходимо эффективно отводить это тепло. Тепло от поршня идет в три места: в виде лучистого тепла в камеру сгорания, в стенки цилиндра через поршневые кольца и вниз по шатуну. Кроме того, во многих двигателях поршень охлаждается с помощью масла, распыляемого на нижнюю часть.

Поршневые кольца

Поршневые кольца плотно прилегают к поршню, перекрывая небольшой зазор между поршнем и стенкой цилиндра. Обычно на поршне имеется три поршневых кольца, выполняющих разные функции.

Компрессионные кольца

Два верхних кольца называются кольца компрессионные (также известен как кольца нажимные или же газовые кольца ) и их основная роль заключается в предотвращении проникновения газов через небольшой зазор между поршнем и стенкой цилиндра. Этот проход газа через поршень в картер известен как минет и должны быть минимизированы для сохранения сжатия.

Компрессионные кольца обычно изготавливаются из твердого чугуна и оказывают внешнее давление на стенку цилиндра. Это внешнее давление возникает из-за естественной упругости колец, но дополняется на такте сгорания давлением газа за кольцами, которое более плотно прижимает их к стенке цилиндра.

[Давление газа за компрессионными кольцами]

Важно отметить, что компрессионные кольца не оказывают бокового давления на поршень и не действуют для него как направляющие.Канавка в поршне будет глубже, чем ширина поршневого кольца, что позволит кольцу скользить по масляной пленке.

Компрессионные кольца также передают тепло от поршня к стенке цилиндра, где оно рассеивается в охлаждающей жидкости, протекающей через водяные рубашки.

Эти кольца сломаны с небольшим зазором, который позволяет устанавливать и снимать их поверх поршня. Ширина этого зазор поршневого кольца указывается производителем, и его можно измерить, поместив кольцо внутрь цилиндра и измерив зазор с помощью щупа. На этом рисунке зазоры сильно преувеличены, на самом деле они будут очень тонкими - 0,2 мм или меньше.

Кольца контроля масла

Кольцо нижнее на поршне Кольцо масляное . Масло постоянно разбрызгивается на стенки цилиндров либо из отверстий в шатунах, либо из форсунок, установленных в картере. Для минимального трения нам нужна тонкая масляная пленка, а функция маслосъемного кольца заключается в том, чтобы удалить излишки масла и оставить идеальную масляную пленку для скольжения компрессионных колец и юбки поршня.

Нам определенно не нужно масло в камере сгорания: присутствие масла может вызвать плохое сгорание, высокие выбросы, чрезмерное накопление углерода на клапанах и поршнях и синий дым - все это плохие новости для плавного двигателя.

Маслосъемное кольцо обычно состоит из двух тонких хромированных скребковых колец с проставкой, зажатой между ними для удаления масла. Он разработан, чтобы скользить по маслу при движении вверх и соскребать его при движении вниз. Это называется сегментированным дизайном.В канавке для контроля масла будут просверлены отверстия, чтобы излишки масла могли легко стекать обратно в картер.

Установка новых поршневых колец

Область стенки цилиндра над верхним компрессионным кольцом не охвачена кольцами, что снижает износ. Это может вызвать образование гребня в течение всего срока службы двигателя. Если новые кольца устанавливаются на цилиндр, который не подвергался повторной расточке, тогда может потребоваться кольцо с удаленной выемкой, известное как гребневик, чтобы гарантировать, что новое кольцо не соприкасается с этим гребнем материала.

[Схема смещения колец]

При установке новых колец зазоры должны быть смещены и никогда не должны находиться на одной линии друг с другом, чтобы предотвратить прямой путь для выхода газов.

Булавка на запястье

Поршень прикреплен к шатуну через полую трубку из закаленной стали, известную как штифт на запястье или же палец поршневой . Этот штифт проходит через маленький конец шатуна и позволяет ему поворачиваться на поршне.

Есть два метода закрепления булавки на запястье. А полуплавающий В конструкции штифт закреплен в шатуне, при этом он может свободно вращаться в отверстиях поршня. А полностью плавающий штифт запястья будет свободно вращаться как в малом конце, так и в поршне, и будет зафиксирован на месте с помощью стопорных колец или тефлоновых кнопок на концах штифта. Для полностью плавающей булавки на запястье будет заменяемая втулка внутри малого торцевого отверстия.

Штифт кисти может быть немного смещен в сторону, а не точно по центру поршня.Это известно как штифт смещенный и используется для уменьшения поперечного перемещения поршня внутри цилиндра. Избыточное движение из стороны в сторону известно как удар поршня из-за стука, который он производит.

Шатун

шатун передает силу от поршня к коленчатому валу, он постоянно подвергается растягивающим, сжимающим и изгибающим силам, поскольку он действует как посредник в этих двухтактных отношениях. Шатун должен быть конструктивно прочным, и неслучайно он принимает форму миниатюрной стальной двутавровой балки, похожей на своих более крупных собратьев, поддерживающих небоскребы и мосты. Профиль двутавровой балки обеспечивает максимальную прочность конструкции при минимальной стоимости веса, и, как и поршень, мы хотим сохранить как можно меньший вес шатуна.

Требуемая прочность шатуна означает, что он изготовлен из кованой стали или порошковой стали. У экзотических двигателей могут быть титановые стержни.Чугун не используется из-за его веса.

Верхняя часть шатуна, прикрепленная к поршню, называется малый . Он не всегда будет иметь опору. От малого конца стержень проходит по профилю двутавровой балки до самого конца. большой конец который разделен на две части, чтобы он мог плотно прилегать к шейке коленчатого вала. Нижняя часть стержня называется крышка стержня и он будет прикреплен шпильками или болтами к самому стержню.

Стержень в настоящее время обычно изготавливается как одно целое, а затем крышка стержня надрезается и отламывается. Это оставляет неровную поверхность сопрягаемой поверхности, но придает большую прочность. Важно, чтобы крышки шатунов не смешивались с другими шатунами - они должны быть вместе как единое целое.

Шатунная головка будет иметь вкладыши подшипников в двух половинах, эти вкладыши подшипников будут изготовлены из того же материала, что и вкладыши для основных цапф. Подшипники шатуна смазываются маслом, поступающим под давлением через каналы в коленчатом валу.

Во многих шатунах просверлено отверстие от большого конца вверх, через вал, до выпускного отверстия где-нибудь по их длине. Этот канал позволяет маслу проходить вверх по шатуну от большого конца и разбрызгиваться на упорную область стенки цилиндра, где трение является максимальным.

Неисправности

Поршневой удар

Износ стенки цилиндра или юбки поршня может привести к слишком большим зазорам между поршнем и стенкой цилиндра.Это допускает чрезмерное перемещение поршня из стороны в сторону. Когда поршень меняет направление вверху и внизу своего хода, это может привести к его ударам о стенку цилиндра, вызывая шум, известный как поршневой удар .

Шлепок поршня обычно усиливается, когда двигатель холодный, прежде чем поршень успеет прогреться и расшириться. Его можно вылечить путем механической обработки цилиндра и использования поршня увеличенного размера.

Модификации и апгрейды

Модернизированные поршни и шатуны

Установка набора более прочных и легких штоков и поршней позволит создать более мощный двигатель.Это может быть необходимо для наддува или наддува двигателя. Переход от кованых стержней к титановой или порошковой (спеченной) стали приведет к более мощному двигателю.

Покрытия поршней

Как обсуждалось выше, недавно разработанные двигатели часто имеют покрытие с низким коэффициентом трения, нанесенное на заводе на их поршни. Но эти покрытия также доступны на вторичном рынке для уменьшения трения и увеличения (или уменьшения) теплопередачи.

[Примеры покрытий]

  • На юбку нанесено покрытие для уменьшения трения между ней и стенкой цилиндра.
  • Керамическое покрытие может быть нанесено на головку и предназначено для отражения тепла обратно в камеру сгорания и уменьшения количества, передаваемого поршню.
  • Нижняя сторона поршня может иметь нескользящее покрытие, известное как масляное покрытие который отталкивает масло, тем самым уменьшая вес узла и обеспечивая более эффективное охлаждение масла.

Шатуны - обзор

10.6.3 Характеристики трения подшипников поршневого узла

Шатунные малые и большие подшипники представляют собой подшипники в поршневом узле. Они работают в суровых условиях при высоких динамических нагрузках и относительно низких скоростях шейки (например, Zhang et al. , 2004). Их моменты трения важны для точности расчета динамики поршневого узла. Сила трения поршневого пальца напрямую влияет на наклон юбки поршня. Их моменты трения необходимо включить в баланс моментов уравнений динамики поршневого узла.Их моменты трения в подшипниках могут быть рассчитаны либо с помощью упрощенного подхода с использованием эквивалентного граничного коэффициента трения, умноженного на действующую нагрузку и радиус подшипника, либо с помощью более сложного подхода, включающего уравнения трения гидродинамической смазки, представленные в предыдущем разделе.

Сухара и др. (1997) измерил трение в подшипнике втулки поршневого пальца полуплавающего поршневого пальца с запрессовкой в ​​автомобильном бензиновом двигателе. Они обнаружили, что сила трения подшипника поршневого пальца увеличивается с давлением в цилиндре во второй половине такта сжатия, такте расширения и первой половине такта выпуска.Они заметили резкий скачок силы трения при полной нагрузке сразу после ВМТ срабатывания, когда давление в цилиндре было самым высоким. Другой гораздо меньший пик произошел при угле поворота коленвала 90 ° после ВМТ срабатывания, когда шатун изменил направление. Пики силы трения указывали на характеристики граничной смазки поршневого пальца в этих областях. Сухара и др. (1997) обнаружил, что трение поршневого пальца находилось в диапазоне от 6,5% (при половинной нагрузке) до 16% (при полной нагрузке) среднего эффективного давления трения (FMEP) юбки поршня и колец, и им нельзя было пренебречь.Их результаты очень похожи на результаты аналитического моделирования, когда при моделировании предполагается граничное трение для поршневого пальца (Xin, 1999). Поршневой палец и узкий конец шатуна лишь слегка качаются вперед и назад. Силу трения поршневого пальца можно рассчитать, умножив нагрузку на палец на эквивалентный коэффициент трения.

Очень интересная диаграмма Стрибека была опубликована Suhara et al. (1997 г.) для подшипника поршневого пальца. Они заметили, что коэффициент трения уменьшается по мере уменьшения рабочего параметра во второй половине такта сжатия, что указывает на операцию гидродинамической смазки.Коэффициент трения резко увеличивается по мере дальнейшего уменьшения рабочего параметра в течение первой половины хода расширения, указывая на то, что подшипник поршневого пальца работает в режиме смешанной смазки. Сухара и др. (1997) полагал, что повышающийся высокий коэффициент трения с рабочим параметром во второй половине такта расширения был вызван очень тонкой масляной пленкой, которая не утолщалась при увеличении рабочего параметра. Это свидетельствовало о недостаточных поставках смазочного масла в этом регионе.Они указали, что необходимо сделать упор на усовершенствование конструкции для уменьшения трения как для режима граничной смазки в первой половине такта расширения, так и для режима масляного голодания во второй половине такта расширения.

Небольшое уменьшение шероховатости поверхности может значительно снизить трение поршневого пальца, как указано Suhara et al. (1997) в своем обширном экспериментальном исследовании различных эффектов конструкции на трение поршневого пальца. Улучшение материала подшипника втулки пальца также имеет большое влияние на снижение трения.Уменьшение зазора в подшипнике выступа поршневого пальца, например, для снижения шума, может привести к увеличению трения в режиме граничной смазки из-за более серьезных неровностей контактов, особенно при полной нагрузке и высоком давлении в цилиндре. Чрезмерное уменьшение длины поршневого пальца и толщины стенки по причине уменьшения веса может привести к значительному увеличению нагрузки на агрегат и деформации подшипника выступа пальца. Это может привести к увеличению граничного трения и износа, если не будут приняты другие конструктивные меры для противовеса (например,g., используйте более качественный материал подшипника, уменьшите шероховатость поверхности, улучшите подачу масла).

Wiseco Automotive Коленчатые валы и шатуны

Кованая нижняя часть Advantage

В основе любого ремонта нижней части лежит прочный кованый коленчатый вал в сборе, обеспечивающий прочность и надежность, намного превосходящие любые литые детали, которым не хватает согласованности. Кованые коленчатые валы благодаря более легкому весу, более компактным размерам и лучшему демпфированию, имеют более высокие обороты и плавность хода, чем их литые аналоги.

Эта часть двигателя испытывает огромную нагрузку из-за скручивания и изгиба 1000 раз в минуту при работе под нагрузкой, вы же не хотите, чтобы низкокачественный продукт разрушил двигатель. Инженеры Wiseco работали вместе с K1 Technologies, чтобы спроектировать наши коленчатые валы так, чтобы они соответствовали или часто превышали допуски OEM, что давало вам наилучшую основу для восстановления нижней части.

K1 Кованые коленчатые валы

Wiseco и K1 Technologies объединились, чтобы представить вам одни из лучших коленчатых валов, доступных сегодня на рынке.Все коленчатые валы изготовлены из стали 4340, сердечник закален и отпущен для уменьшения напряжение и оптимизация прочности на разрыв. Коленчатые валы изготавливаются методом азотирования для закалки, а не с индукционной термообработкой. Это исключает размягчение между журналами и деформацией.

Наши коленчатые валы также имеют прямые масляные отверстия для лучшего смазывания шейки шатунов, чтобы гарантировать, что вы получите лучший кривошип за свои деньги. Каждый коленчатый вал K1 проверяется на магнитные частицы и выдерживается с максимальным допуском.0002 ”размер журнала. Противовесы размещены для оптимального снижения нагрузки и простоты балансировки.

K1 Кованые шатуны и заготовки

K1 предлагает два различных типа шатунов, изготовленных из кованой стали 4340 и заготовки из стали 4340. Фирменные болты, производимые ARP в соответствии со спецификацией K1, имеют асимметричную резьбу, чтобы равномерно нагружать каждую резьбу под давлением. Шатуны дробеструйная обработка для повышения усталостной долговечности и обработка в США с использованием наших современных хонинговальных головок Sunnen.Допуски на внутренний диаметр корпуса +/- .000050 ”(50 миллионных долей) соответствуют самым жестким принятым допускам в отрасли.

Стержни имеют колпачки с двойными перемычками для уменьшения деформации отверстия корпуса, и между лопастями нет гребня, действующего как концентратор напряжения. Стержни согласован по весу с точностью +/- 1 грамм и упакован в коробку с индивидуальным вращающимся, возвратно-поступательным движением и общим весом, удобно отмеченным для балансировки. В этих узлах также используется специальный материал втулки пальца кисти, обеспечивающий оптимальное снижение трения.

K1 Technologies также имеет возможность изготавливать шатуны на заказ в соответствии с вашими требованиями. Если вы не видите шатун в нашем каталоге для вашего приложения или например, особого веса или ширины, пожалуйста, свяжитесь с нами, и наши инженеры K1 могут изготовить индивидуальный набор стержней, созданных в соответствии с вашими точными спецификациями.

Шатуны | Коленчатый вал Огайо

Ohio Crankshaft производит четыре различных линейки шатунов и является дистрибьютором других ведущих брендов.
Все стержни коленчатого вала Ohio перед обработкой подвергаются магнитной плавке. Щелкните, чтобы перейти к желаемой леске

Алюминиевые стержни из Огайо Коленчатый вал
Стержни двутавровой балки для экстремальных нагрузок из Огайо Коленчатый вал
Стержни двутавровой балки Огайо - наши самые популярные
Стержни коленчатого вала Огайо, кованые для улицы / полосы
Стержни Оливера
Шатуны Билла Миллера
Шатуны из GRP3

Огайо Алюминиевые стержни коленчатого вала

Новые алюминиевые стержни с ЧПУ от Ohio Crankshaft
* Все стержни используют болты ARP 2000 *
Высококачественный алюминиевый стержень 7075T6 для спортсмена-гонщика.Разработано и протестировано на собственном производстве. Доступны самые популярные размеры. Стандартно поставляется с болтами ARP 2000. * Термическая обработка * Полностью обработана на станке с ЧПУ * Установочные установочные кольца крышки, без зазубрин, латунный опорный штифт

Размер Модель Цена
6.385 BBC $ 669.00
6.535 BBC $ 669.00
6,660 BBC 719 долл. США.00
6.700 BBC $ 719,00
6.800 BBC $ 769,00
7.100 BBC $ 769.00

Стержни двутавровой балки Ohio Crank Extreme Duty

Стержень двутавровой балки коленчатого вала Ohio разработан для применений с более высокой мощностью.
* На всех шатунах используются болты ARP 2000 *
В частности, для двигателей с азотом. Он разработан с дополнительным материалом в области вилки и использует более длинный болт.

Номер детали Модель Размер Цена
E6000 SBC 6.000 " $ 595
E6385 BBC 6.385 " $ 645
E6535 BBC 6.535 " $ 645
E6700 BBC 6,700 " $ 655
E6760 Крайслер 6.760 " 675 долл. США
E6800 BBC 6,800 " $ 700
E7100 BBC 7.100 " $ 725

Огайо Шатуны коленчатой ​​двутавровой балки

Шатун с двутавровой балкой коленчатого вала Огайо - безусловно, наш самый популярный шатун.
* На всех стержнях используются болты ARP 2000 *
Он разработан для долговечности, так как вокруг болта немного больше материала. Все они полностью обработаны на всех поверхностях, сняты напряжения и подвергнуты дробеструйной обработке.В нашем магазине есть хонинговальные станки Sunnen и Peterson с использованием новейших алмазных и стекловидных технологий.

Номер детали Модель Размер Цена
H5700 SBC 5,700 " 459 долл. США
H5850 SBC 5,850 " $ 459
H5950 SBC 5,950 " $ 475
H6000 SBC 6.000 " 449 долл. США
H6000SJ SBC 6.000 "с малым коромыслом $ 459
H6125 SBC 6,125 дюйма $ 459
H6135 BBC 6,135 дюйма $ 479
H6200 SBC 6.200 " $ 459
H6250 SBC 6.250 " $ 489
H6385 BBC 6.385 " 479 долл. США
H6535 BBC 6.535 " $ 479
H6700 BBC 6,700 " $ 509
H6800 BBC 6,800 " $ 509
H7100 BBC 7,100 дюйма $ 539
H5400 Ford Размеры Ford 5,400 дюйма 449 долл. США
H6200 Ford 6.200 "Шев. Размеры 459 $
H6625 Pontiac 6,625 дюйма $ 519
H6123 Chrysler 6,123 " $ 459
H6760A Chrysler 6,760 "440 со штифтом 1,094 $ 519
H6760B Chrysler 6,760 дюйма 440 со штифтом 0,990 $ 519
H6860B Крайслер 6.860 дюймов Hemi $ 519
Все стержни двутавровой балки включают болты ARP 2000

Огайо Коленчатый вал Кованые стрит / штанги

4340 Уличные и полосовые удилища с двутавровой балкой
Одно из наших новейших удилищ, уличное / полосовое удилище 4340, пользуется огромным спросом.
* Для всех стержней используются болты и гайки ARP 8740 *
Этот строительный стержень с двутавровой балкой выкован из стали 4340 (а не 5140, как используется в большинстве стержней в этом ценовом диапазоне). Внешний вид чем-то похож на штатные штанги.

Номер детали Модель Размер Цена
I6000B SBC 6.000 "Посадка втулки с болтами и гайками 3/8" $ 199
I6200B SBC Болты и гайки 2/3/8 дюйма со втулкой 6,200 дюйма $ 219

Oliver I-Beam Стержни «параболической балки»

Шатун с двутавровой балкой OLIVER отличается эксклюзивной конструкцией «параболической балки», которая снижает напряжение в балке и обеспечивает самое высокое соотношение прочности и веса среди всех шатунов, доступных в настоящее время.

Все стержни подвергаются прецизионной механической обработке с использованием только сертифицированных на прокат заготовок из хромомолибденового сплава E4340, прошедших термообработку для получения 100% мартенситной структуры зерна.

Позвоните, чтобы узнать цены.

BME Кованые алюминиевые шатуны

Bill Miller Engineering - ведущий поставщик алюминиевых стержней для дрэг-рейсинговых компаний.
Их удочки можно найти в драгстерах от Джо Амато до Джона Форса. Уделяя первостепенное внимание качеству посредством испытаний, инспекций и контроля производственного процесса, BME уже более 30 лет поставляет одни из лучших стержней в отрасли.
Позвоните, чтобы узнать цены.

Шатуны из стеклопластика

Шатуны из стеклопластика

, мировой лидер в производстве алюминиевых заготовок и титановых шатунов, отмечает свое 17-летие в Денвере, штат Колорадо. GRP разрабатывает, производит и поставляет высококачественные алюминиевые шатуны из заготовок для одних из самых быстрых гоночных двигателей в мире.
Позвоните, чтобы узнать цены.

Объяснение скорости поршня

, угла штока и увеличенного рабочего объема.

Внимательный взгляд на ход коленчатого вала и его влияние на среднюю скорость поршня, инерцию и контроль огромных разрушительных сил, действующих внутри двигателя.

Производители двигателей давно рассчитывают среднюю скорость поршня своих двигателей, чтобы помочь определить возможные потери мощности и опасные ограничения числа оборотов. Это математическое упражнение было особенно важно при увеличении общего рабочего объема с помощью коленчатого вала с ходовым механизмом, потому что средняя скорость поршня будет увеличиваться по сравнению со стандартным ходом при тех же оборотах.

Но что, если бы существовала другая динамика двигателя, которая могла бы дать строителям лучшее представление о долговечности поршневого узла?

На видео выше показаны два двигателя, один с коротким ходом коленчатого вала, а другой со значительно более длинным ходом.Обратите внимание, что оба поршня достигают верхней мертвой точки и нижней мертвой точки одновременно, но поршень в двигателе с более длинным ходом (слева) должен двигаться значительно быстрее.

«Вместо того, чтобы сосредотачиваться на средней скорости поршня, обратите внимание на влияние силы инерции на поршень», - предлагает Дэйв Фасснер, руководитель отдела исследований и разработок компании K1 Technologies.

Давайте сначала рассмотрим определение средней скорости поршня, также называемой средней скоростью поршня. Это эффективное расстояние, которое проходит поршень за заданную единицу времени, и для сравнения оно обычно выражается в футах в минуту (фут / мин).Стандартное математическое уравнение довольно простое:

Средняя скорость поршня (фут / мин) = (ход x 2 x об / мин) / 12

Есть более простая формула, но о математике позже. Скорость поршня постоянно изменяется, когда он перемещается от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) и обратно в ВМТ за один оборот коленчатого вала. В ВМТ и НМТ скорость составляет 0 футов в минуту, и в какой-то момент во время хода вниз и вверх он будет ускоряться до максимальной скорости, а затем замедлится и вернется к 0 футов в минуту.

Когда поршень движется от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, на короткое время он полностью останавливается. Это создает огромную нагрузку на булавки для запястий. Показанные штифты Trend предлагаются с различной толщиной стенки, чтобы выдерживать необходимую нагрузку.

Существуют формулы для расчета скорости поршня при каждом градусе вращения коленчатого вала, но обычно это гораздо больше информации, чем требуется большинству производителей двигателей. Традиционно они смотрят на среднюю или среднюю скорость поршня во время вращения кривошипа и, возможно, вычисляют максимальную скорость поршня.

Средняя скорость поршня - это общее расстояние, которое поршень проходит за один полный оборот коленчатого вала, умноженное на число оборотов двигателя. Очевидно, что скорость поршня увеличивается с увеличением числа оборотов в минуту, и скорость поршня также увеличивается с увеличением хода. Давайте посмотрим на небольшой пример.

Чтобы просмотреть все предложения K1 Technologies по коленчатому валу, щелкните ЗДЕСЬ

Шевроле с большим блоком и коленчатым валом с ходом 4 000 дюймов, работающим при 6500 об / мин, имеет среднюю скорость поршня 4333 фут / мин.Давайте еще раз рассмотрим формулу, использованную для расчета этого результата. Умножьте ход на 2, а затем умножьте это число на число оборотов в минуту. Это даст вам общее количество дюймов, которое поршень прошел за одну минуту. В данном случае формула: 4 (ход) x 2 x 6 500 (об / мин), что равно 52 000 дюймов. Чтобы прочитать это в футах в минуту, разделите на 12. Вот полная формула:

(4 x 2 x 6500) / 12 = 4333 фут / мин

Вы можете упростить формулу с помощью небольшого математического трюка. Разделите числитель и знаменатель в этом уравнении на 2, и вы получите тот же ответ.Другими словами, умножьте ход на число оборотов в минуту, а затем разделите на 6.

(4 x 6500) / 6 = 4333 фут / мин

С помощью этой более простой формулы мы вычислим среднюю скорость поршня при увеличении хода до 4 500 дюймов.

(4,5 x 6500) / 6 = 4875 футов в минуту

Как видите, средняя скорость поршня увеличилась почти на 13 процентов, хотя число оборотов в минуту не изменилось.

Снижение веса поршня играет огромную роль в создании вращающегося узла, способного выдерживать высокие обороты.Кажущийся незначительным граммовый вес поршня увеличивается экспоненциально с увеличением числа оборотов.

Опять же, это средняя скорость поршня за весь ход. Чтобы рассчитать максимальную скорость, которую поршень достигает во время хода, требуется немного больше расчетов, а также длина шатуна и угол наклона штока в зависимости от положения коленчатого вала. Существуют онлайн-калькуляторы, которые вычисляют точную скорость поршня при любом заданном вращении коленчатого вала, но вот основная формула, которую часто используют производители двигателей, не требующая длины штока:

Максимальная скорость поршня (фут / мин) = ((Ход x π) / 12) x об / мин

Рассчитаем максимальную скорость поршня для нашего строкера BBC:

((4.5 x 3,1416) / 12) x 6500 = 7658 футов в минуту

Преобразуя футы в минуту в мили в час (1 фут в минуту = 0,011364 мили в час), этот поршень разгоняется от 0 до 87 миль в час примерно за два дюйма, а затем и обратно до нуля в оставшемся пространстве цилиндра глубиной 4,5 дюйма. Теперь представьте, что поршень BBC весит около 1,3 фунта, и вы можете получить представление об огромных силах, приложенных к коленчатому валу, шатуну и пальцу запястья - вот почему Фасснер предлагает посмотреть на силу инерции.

«Инерция - это свойство материи, которое заставляет ее сопротивляться любому изменению в своем движении», - объясняет Фусснер.«Этот принцип физики особенно важен при разработке поршней для высокопроизводительных приложений».

Когда шатун удлиняется, он обеспечивает более мягкий переход при изменении направления поршня. Более длинный шатун также уменьшает высоту сжатия поршня и может помочь снять вес с вращающегося узла.

Сила инерции является функцией массы, умноженной на ускорение, и величина этих сил увеличивается как квадрат скорости двигателя.Другими словами, если вы удвоите частоту вращения двигателя с 3000 до 6000 об / мин, силы, действующие на поршень, не увеличатся - они увеличатся в четыре раза.

«Как только поршень поднимается вверх по цилиндру, он пытается продолжить движение», - напоминает Фусснер. «Его движение останавливается и немедленно прекращается только под действием шатуна и импульса коленчатого вала».

Из-за угловатости штока, на которую влияет длина шатуна и ход двигателя, поршень не достигает своей максимальной скорости вверх или вниз примерно до 76 градусов до и после ВМТ с точными положениями, зависящими от длины стержня до коэффициент хода », - говорит Фюсснер.

Шатуны Stroker , такие как эта кованая деталь LS7 от K1 Technologies, являются отличным способом увеличения рабочего объема. Однако при увеличении хода поршень должен ускоряться на каждом обороте быстрее, чтобы покрыть большую рабочую площадь стенки цилиндра. Ищете коленчатый вал LS Stroker? Кликните сюда.

«Это означает, что поршень имеет угол поворота кривошипа примерно на 152 градуса для перехода от максимальной скорости к нулю и обратно к максимальной скорости в течение верхней половины хода. А затем примерно 208 градусов, чтобы проделать ту же последовательность во время нижней половины гребка.Следовательно, восходящая сила инерции больше, чем нисходящая сила инерции ».

Если не брать в расчет шатун, есть формула для расчета первичной силы инерции:

0,0000142 x вес поршня (фунты) x об / мин2 x ход (дюймы) = сила инерции

Вес поршня включает кольца, палец и фиксаторы. Давайте рассмотрим простой пример одноцилиндрового двигателя с ходом 3.000 дюймов (такой же, как у Small-Block 283ci и 302ci Chevy) и 1.Поршень в сборе на 000 фунтов (453,5 грамма) при 6000 об / мин:

0,0000142 x 1 x 6000 x 6000 x 3 = 1534 фунта

С помощью некоторых дополнительных вычислений, использующих длину и ход штока, можно получить поправочный коэффициент для повышения точности результатов силы инерции.

Радиус кривошипа ÷ Длина стержня

«Из-за воздействия шатуна сила, необходимая для остановки и повторного запуска поршня, максимальна в ВМТ», - говорит Фусснер. «Эффект шатуна заключается в увеличении первичной силы в ВМТ и уменьшении первичной силы в НМТ на этот коэффициент R / L.”

В этом примере радиус равен половине хода коленчатого вала (1,5 дюйма), деленной на длину штока 6 000 дюймов, что дает коэффициент 0,25 или 383 фунта (1,534 x 0,25 = 383). Этот коэффициент добавляется к исходной силе инерции для хода вверх и вычитается при движении вниз.

Оба кривошипа слева и справа находятся в одной и той же точке при каждом вращении. Однако поршню слева придется двигаться намного быстрее, чтобы достичь верхней мертвой точки одновременно с поршнем справа.

«Таким образом, действительная восходящая сила в ВМТ становится 1917 фунтов, а фактическая направленная вниз сила в НМТ - 1151 фунт», - говорит Фасснер. «Эти силы изменяются прямо пропорционально весу поршневого узла и длине штока, а также пропорционально квадрату частоты вращения двигателя. Следовательно, эти цифры можно рассматривать как базовые, чтобы легко оценить силы, создаваемые в двигателе любого другого размера ».

Между прочим, средняя скорость поршня для этого 1-цилиндрового двигателя при 6000 об / мин составляет 3000 футов в минуту, а максимальная скорость поршня (с использованием нашей предыдущей формулы) составляет 4712 футов в минуту.

Что произойдет, если вы увеличите ход с 3.000 дюймов до 3.250 дюймов? Во-первых, средняя скорость поршня увеличивается до 3250 футов в минуту, а максимальная скорость поршня увеличивается до 5 105 футов в минуту. Затем основная сила увеличивается с 1534 фунта до 1661 фунта. Также есть изменение при добавлении нового коэффициента R / L 0,27 (1,625 ÷ 6.000). Фактическая восходящая сила в ВМТ становится 2 109 фунтов, а фактическая сила, направленная вниз в НМТ, становится 1213 фунтов.

«Если мы увеличим частоту вращения двигателя на 3.Ход от 250 дюймов до 7000 об / мин, при прочих равных условиях первичное усилие увеличивается до 2261 фунта », - говорит Фусснер. «Затем примените коэффициент R / L 0,27, и фактическая сила, направленная вниз, станет 1,651 фунта. Фактическая восходящая сила в ВМТ становится 2 871 фунт. Это почти полторы тонны! "

Теперь рассмотрим эффекты более легкого поршня. При сохранении хода 3,20 дюйма и 7000 об / мин, но при использовании поршня, который весит 340 граммов (0,750 фунта), максимальное усилие снижается с 2871 фунта до 2154 фунта, или на 717 фунтов меньшего усилия.Эта же более легкая конфигурация поршня будет иметь усилие в 1238 фунтов, необходимое для остановки и перезапуска поршня при НМТ, что на 413 фунтов меньше.

«Таким образом, с каждым полным оборотом двигатель будет испытывать на 1130 фунтов меньше силы инерции с более легким поршневым узлом», - говорит Фусснер. «Это уменьшение силы инерции, конечно, будет применяться к каждому цилиндру в многоцилиндровом двигателе. Двигатель, работающий на 7000 об / мин, будет останавливаться и запускать каждый поршень 14000 раз в минуту ».

Когда поршень достигает верхней мертвой точки на такте выпуска, он не является подушкой сжатия, которая могла бы замедлить его.Вместо этого шатун принимает на себя всю тяжесть силы, действующей на его балку, и пытается отделить его крышку. Качественные шатуны имеют первостепенное значение для высокомощного двигателя с высокими оборотами. Ищете кованые шатуны? Кликните сюда!

Средняя и максимальная частота вращения поршня по-прежнему являются ценными вычислениями для любого производителя двигателей, который вносит изменения в проверенную формулу. Превышение средней скорости поршня 5000 футов в минуту должно привлечь ваше внимание и побудить к переосмыслению выбора деталей. Чрезмерная скорость поршня может привести к непостоянной смазке стенки цилиндра, а в некоторых ситуациях поршень действительно будет ускоряться быстрее, чем фронт пламени во время сгорания.В то время как первое может вызвать поломку деталей, второе приводит к потере мощности.

Поршни также должны быть максимально легкими без ущерба для требуемой прочности и долговечности. Силы инерции будут растягивать шатуны и сопротивляться ускорению коленчатого вала, что снова может привести к выходу из строя деталей и снижению мощности.

«Мы знаем, что обычная мера, используемая в течение многих лет для предположения, что зона опасности структурной целостности поршня в работающем двигателе - это средняя скорость поршня», - резюмирует Фусснер.«Как инструктор по прыжкам с парашютом сказал своему ученику, болит не скорость падения, а внезапная остановка. Так и с поршнями. Поэтому вместо того, чтобы сосредотачиваться только на средней скорости поршня, давайте решим также рассмотреть влияние силы инерции на поршень и то, что мы можем сделать, чтобы уменьшить эту силу. А если это невозможно, убедитесь, что компоненты достаточно прочны, чтобы выдержать поставленную нами задачу ».

«Хотя увеличение длины штока смягчит инерционную нагрузку за счет изменения вышеупомянутого отношения R / L, оно не приведет к снижению средней скорости поршня, потому что до тех пор, пока не будет изменен ход», - продолжает Фусснер.«Поршень должен пройти одинаковое расстояние за один оборот коленчатого вала, независимо от длины штока. Скорость - это расстояние, пройденное за единицу времени ».

Последнее замечание по скорости поршня - 2,500 футов в минуту считалось верхним пределом скорости поршня не так давно. Важно учитывать, что средняя скорость поршня также используется в качестве ориентира для рассмотрения других компонентов двигателя, таких как шатуны и коленчатые валы. На заре создания горячих родов у большинства двигателей были чугунные кривошипы и шатуны, а также литые алюминиевые поршни, которые не так прочны, как детали двигателей сегодня.

«Таким образом, увеличение прочности этих деталей позволило более чем вдвое увеличить безопасную среднюю скорость поршня до 5000 футов в минуту и ​​более», - говорит Фасснер. «Другой фактор - это использование. Будет ли двигатель работать в течение длительного времени с высокой скоростью поршня или для быстрого прохождения по тормозной полосе? Уменьшение времени выдержки при высоких скоростях поршня увеличивает надежность. Прочные и легкие компоненты смогут выдерживать более высокие скорости поршней, чем тяжелые компоненты с меньшей прочностью ».

Шатуны

Шатун - это звено, которое передает силы между поршнем и коленчатым валом.[Рисунок 1-10] Шатуны должны быть достаточно прочными, чтобы оставаться жесткими под нагрузкой, и в то же время быть достаточно легкими, чтобы уменьшить силы инерции, возникающие, когда шток и поршень останавливаются, меняют направление и снова запускаются в конце каждого хода.

Рисунок 1-10. Шатун между поршнем и коленчатым валом.

Существует четыре типа шатунов в сборе [Рисунок 1-11]:

1. Обычный
2. Вилка и лезвие
3. Главный и шарнирно-сочлененный
4. Разъемный

Рисунок 1-11. Шатун в сборе.

Узел ведущей и шарнирно-сочлененной тяги

Узел ведущей и шарнирно-сочлененной штанг обычно используется в радиальных двигателях. В радиальном двигателе поршень одного цилиндра в каждом ряду соединен с коленчатым валом с помощью ведущего штока. Все остальные поршни в ряду соединены с ведущим штоком шарнирно-сочлененными шатунами. В 18-цилиндровом двигателе, имеющем два ряда цилиндров, есть две ведущие тяги и 16 шарнирных тяг. Шарнирно-сочлененные штоки изготовлены из кованого стального сплава двутавровой или Н-образной формы, обозначающей форму поперечного сечения.Бронзовые втулки запрессовываются в отверстия на каждом конце шарнирного штока для обеспечения подшипников шарнирного пальца и поршневого пальца.

Главный стержень служит связующим звеном между поршневым пальцем и шатунной шейкой. Конец шатунной шейки или шатуна содержит подшипник шатунной шейки или ведущего штока. Фланцы вокруг шатуна предназначены для крепления шарнирных штанг. Шарнирные штанги прикреплены к ведущей штанге с помощью поворотных пальцев, которые во время сборки вдавливаются в отверстия во фланцах ведущей штанги.Подшипник скольжения, обычно называемый втулкой поршневого пальца, установлен на поршневом конце ведущего штока, чтобы принять поршневой палец.

Когда используется коленчатый вал с разъемным шлицем или разъемным зажимом, используется цельный ведущий стержень. Ведущий и шарнирный стержни собираются и затем устанавливаются на шатунную шейку; Затем секции коленчатого вала соединяются вместе. В двигателях, в которых используется цельный коленчатый вал, большой конец ведущей штанги разделен, как и подшипник ведущей штанги.Основная часть ведущей тяги установлена ​​на шатунной шейке; Затем крышка подшипника устанавливается на место и прикручивается к ведущей штанге. Центры шатунов не совпадают с центром шатунной шейки. Таким образом, в то время как центр шатунной шейки описывает истинную окружность для каждого оборота коленчатого вала, центры шарнирных пальцев описывают эллиптическую траекторию. [Рис. 1-12] Эллиптические траектории симметричны относительно центральной линии, проходящей через цилиндр главной тяги. Видно, что основные диаметры эллипсов не совпадают.Таким образом, тяги имеют разные степени угловатости относительно центра хода кривошипа.

Рисунок 1-12. Эллиптическая траектория движения поворотных пальцев в шарнирно-сочлененной штанге.

Из-за разной угловатости соединительных тяг и эллиптического движения шарнирных пальцев не все поршни перемещаются на одинаковую величину в каждом цилиндре при заданном количестве градусов хода кривошипа. Это изменение положения поршня между цилиндрами может существенно повлиять на работу двигателя.Чтобы свести к минимуму влияние этих факторов на клапаны и момент зажигания, отверстия под шарнирные штифты во фланце ведущей штанги расположены не на одинаковом расстоянии от центра шатунной шейки, тем самым в некоторой степени компенсируя влияние угловатости стержня тяги.

Другой метод минимизации отрицательного воздействия на работу двигателя - использование компенсированного магнето. В этом магнето кулачок прерывателя имеет количество выступов, равное количеству цилиндров двигателя. Чтобы компенсировать изменение положения поршня из-за углового положения стержня тяги, выступы кулачка выключателя отшлифованы с неравномерным расстоянием между ними.Это позволяет контактам прерывателя размыкаться, когда поршень находится в правильном положении срабатывания зажигания.

Поворотные пальцы

Поворотные пальцы имеют прочную конструкцию, за исключением масляных каналов, просверленных в пальцах, которые смазывают втулки поворотных пальцев. Эти штифты могут быть установлены путем вдавливания в отверстия во фланцах ведущего стержня, чтобы предотвратить их проворачивание в ведущем стержне. Шарнирные пальцы также могут быть установлены со свободной посадкой, чтобы они могли проворачиваться во фланцевых отверстиях ведущей штанги, а также поворачиваться во втулках шарнирной штанги.Они называются полностью плавающими шарнирными пальцами. При любом типе установки стопорная пластина с каждой стороны удерживает штифт поворотного кулака и предотвращает боковое смещение.

Шатуны плоского типа

Шатуны плоского типа используются в рядных и оппозитных двигателях. Конец штока, прикрепленный к шатунной шейке, снабжен крышкой и двухсекционным подшипником. Крышка подшипника удерживается на конце штока болтами или шпильками. Для обеспечения надлежащей посадки и баланса шатуны всегда следует заменять в одном цилиндре и в одном и том же относительном положении.

Узел стержня вилки и ножа

Узел стержня вилки и ножа используется в основном в V-образных двигателях. Вилочный стержень разделен на конце шатунной шейки, чтобы обеспечить место для стержня лопасти между зубцами. На конце стержня коленчатого вала используется одинарный подшипник, состоящий из двух частей. В современных двигателях этот тип шатуна используется нечасто.

Летный механик рекомендует

Понимание длины стержня, высоты сжатия поршня и хода коленчатого вала

Внутренняя часть двигателя - это непостоянная экосистема, в которой каждый компонент напрямую влияет на другой.Длина штока, ход коленчатого вала и высота сжатия поршня - это три переменные, которые являются ключевыми для выбора идеального вращающегося узла. Вот более подробное описание их определения и эффектов.

Взаимосвязь между длиной шатуна, высотой сжатия поршня и степенью сжатия часто понимается неправильно, в основном из-за неправильного использования термина «сжатие». Честно говоря, это, вероятно, вообще не должно применяться к терминологии поршня, за исключением того, что касается объема поверхности днища поршня.Сжатие - это термин, связанный с объемом, который относится к степени сжатия. Это не имеет никакого отношения к механическому звену, создаваемому определенным ходом коленчатого вала и межцентровым расстоянием шатуна, или положением штифта, которое сводит головку поршня по существу к верхнему краю отверстия. Если вы изучите прилагаемую диаграмму, вы заметите, что существует четыре основных размера, определяющих соотношение кривошипа, штока и поршня.

Мы часто говорим, что двигатель имеет определенную степень сжатия, например, сжатие 10: 1.Но это не подходящее использование, когда речь идет о механическом взаимодействии хода кривошипа и длины штока. Высота штифта является предпочтительным термином, и вы можете увидеть соотношение на иллюстрации выше. При фиксированной длине хода изменение длины штока влияет на две вещи, ни одна из которых не является степенью сжатия. Он определяет требуемую высоту пальца для приведения головки поршня вровень с декой блока в ВМТ. Это также влияет на скорость приближения и отхода поршня относительно ВМТ и в некоторой степени на время пребывания поршня в ВМТ.

Основные размеры двигателя

  • Высота настила блока
  • Длина хода
  • Длина от центра до центра стержня
  • Высота пальца

Ход кривошипа, шатун и поршень должны входить в размер блока по высоте так, чтобы дека поршня приходилась почти заподлицо с поверхностью деки в ВМТ. Поскольку ход кривошипа вращается вокруг своего собственного центра на основном подшипнике, вы можете видеть, что только половина длины хода используется, когда поршень находится в ВМТ.Остальное расстояние занимает длина штока и высота пальца поршня. Итак, окончательный размер поршневого узла рассчитывается как:

½ длины хода + длина стержня + высота пальца

Поскольку высота блока фиксируется в узком окне, доступном для фрезерования палубы, комбинация длины хода, длины штока и высоты штифта должна составлять ту же высоту с небольшим допуском для требуемой высоты платформы и зазора между поршнем и головкой цилиндров, который также включает толщина прокладки.Обычной практикой в ​​кругах перформанса является обнуление блока. Это означает, что комбинация половины длины хода плюс длины штанги и высоты штифта равняется фиксированной высоте деки блока. Плоская часть верхней части поршня находится в точном соответствии с поверхностью деки блока. Это вынуждает производителя выбирать соответствующую толщину сжатой прокладки для регулирования зазора между поршнем и головкой. Неудивительно, что большинство рабочих прокладок головки в сжатом состоянии имеют толщину от 0,039 до 0,042 дюйма. Общепринятый минимальный зазор между поршнем и головкой со стальными шатунами составляет.035 дюймов.

Более длинные штоки неизменно поднимают положение пальца выше в поршне, где он пересекает канавку масляного кольца. Производители поршней, такие как Diamond, предлагают простое решение с опорной планкой маслосъемного кольца. Опорные направляющие отлично справляются со своей задачей и позволяют использовать поршни очень малой высоты.

Длина хода почти всегда выбирается первой, поскольку она связана с сочетанием диаметра отверстия и хода для желаемого смещения. Длину штанги обычно указывают далее в зависимости от области применения.Теории по этому поводу широко обсуждаются и часто противоречат друг другу, но, как правило, обычно выбираются более короткие штоки, чтобы добиться более быстрого отклонения от ВМТ, когда поршень начинает движение по каналу. Это быстрее открывает большее пространство для наполнения цилиндра, так что высокоскоростная система впуска может быстрее начать заполнять цилиндр. Он часто используется для улучшения отклика дроссельной заслонки в приложениях, которые часто регулируются.

Поршни с более короткими штоками быстрее прибывают в ВМТ и не задерживаются надолго, прежде чем они быстро уйдут.Поршень быстрее достигает максимальной скорости и при меньшем угле поворота коленчатого вала, что снижает воздействие объема цилиндра в точке максимального перепада давления. Для обеспечения оптимальной эффективности в этих условиях требуется соответствующая синхронизация впускных клапанов. Поскольку поршень быстрее достигает максимальной скорости, впускной клапан можно открыть раньше, чтобы воспользоваться преимуществом разницы давлений в цилиндре. В этот момент открывается меньший общий объем цилиндра, но раннее начало потока будет вытеснять поршень по каналу, поскольку объемное воздействие быстро увеличивается.Это обычно называют более сильным натягиванием поршня на заряд из-за его повышенного ускорения.

Более длинные штоки могут улучшить коэффициент хода штока, уменьшая осевую нагрузку на поршень. Распространенное заблуждение состоит в том, что длина стержня влияет на смещение, а это не так. Только диаметр цилиндра и ход коленчатого вала изменяют рабочий объем двигателя.

Во многих гоночных двигателях используются более длинные шатуны, чтобы уменьшить вес поршня, что положительно сказывается на форме кривой крутящего момента, ее расположении и эффективности сгорания.Для более длинных штоков обычно требуются более короткие и легкие поршни. Это подталкивает кольцевой пакет к поршню выше. При использовании без наддува строители ценят это, потому что им нравится перемещать кольцевой пакет вверх, чтобы облегчить возвратно-поступательный узел, улучшить стабильность поршня и минимизировать несгоревшие газы в щели над верхним кольцом. Однако более длинные стержни в приложениях с наддувом могут быть проблематичными, потому что приложения с наддувом должны перемещать кольцевой пакет вниз по поршню, чтобы перемещать его подальше от чрезмерного нагрева.Более длинные штоки затрудняют выполнение этого, поскольку отверстие под штифт пересекает канавку масляного кольца. Во многих случаях для применений с наддувом может быть указан более короткий стержень, поскольку давление наддува снижает потребность в критических отношениях настройки стержня / хода, необходимых для эффективной работы без наддува.

Фактически, шатуны обеспечивают дополнительный элемент настройки в двигателе для соревнований. Поскольку длина штока (от центра к центру) изменяется, она влияет на движение поршня, так что его можно использовать в качестве инструмента настройки.Влияя на ускорение и скорость поршня, он определяет скорость, с которой создается разница между атмосферным давлением (над карбюратором) и давлением в цилиндре во время такта впуска. Соответственно, это влияет на основные составляющие уравнения VE, то есть поперечные сечения впускного и выпускного трактов, синхронизацию клапана и оптимальную точку зажигания.

Этот размер блока от центральной линии главного отверстия определяет окончательную длину пакета для кривошипа, штока и поршня в сборе.Это включает длину стержня, половину длины хода и высоту штифта. Длину стержня и высоту штифта можно изменять в зависимости от применения, но окончательный размер всегда определяется высотой блока.

Более быстрое воздействие атмосферного давления улучшает наполнение цилиндра, и, таким образом, VE обеспечила размеры впускного тракта и синхронизацию клапанов надлежащего размера и синхронизации. Важно понимать, что и ускорение, и скорость поршня равны нулю в ВМТ и НМТ.Во всех промежуточных точках ускорение и скорость определяются длиной штанги. Для любой заданной длины штока поршень достигает максимальной скорости в точной точке хода относительно угла поворота кривошипа, когда ось штока находится под углом 90 ° к ходу кривошипа (обычно около 70-75 ° угла поворота кривошипа). Эта точка представляет собой самую высокую степень воздействия падения давления в цилиндре и тесно связана с синхронизацией впускных клапанов для оптимального наполнения цилиндра.

После выбора длины стержня у вас есть две части уравнения.Поскольку длина и ход штока теперь фиксированы, оставшейся переменной является высота штифта. Чтобы найти необходимую высоту штифта, сложите длину стержня и половину хода и вычтите результат из высоты настила блока. Блоки, которые не были декорированы, обычно обеспечивают коэффициент выдавливания около 0,020 дюйма. Это часто удаляется, когда блок равен нулю, чтобы соответствовать днищу поршня. На этом этапе производитель может оценить доступное пространство для пакета колец и определить, влияет ли более длинный стержень на расположение кольца.

Хотя эти поршни выглядят почти одинаково, поршень слева разработан для более длинного штока (или хода). Это очевидно из-за меньшей высоты сжатия, т.е. штифт запястья обрабатывается ближе к коронке.

Обратите внимание, что это не влияет на степень сжатия. Головка поршня все еще останавливается на поверхности деки блока, поэтому пространство сгорания (объем) над ней остается неизменным, если вы не измените толщину прокладки головки. Степень сжатия можно изменить только путем увеличения или уменьшения объема пространства сгорания над поршнем в ВМТ.И поскольку отношения механически фиксированы, на степень динамического сжатия может влиять только синхронизация кулачка.

Вы можете использовать калькулятор на веб-сайте Diamond, чтобы перебрать все эти цифры и определить лучшую комбинацию для вашего приложения. Заказывая поршни, технический представитель также может помочь вам найти лучшую комбинацию. Техник также может помочь вам с размещением пакета колец, чтобы избежать проблем с предохранительными клапанами. Есть несколько способов упаковать эти компоненты в зависимости от требований вашего приложения, и технические специалисты будут держать вас в необходимых пределах, чтобы защитить ваши инвестиции.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *