Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

Зачем снимать шатуны с велосипеда

Иногда требуется снять шатуны велосипеда для того, чтобы получить доступ к обслуживанию каретки или прочистить грязь.

Сами шатуны могут ломаться. На первый взгляд это кажется невероятным развитием событий, но шатуны подвержены изгибам, повреждению шлица, шатуны могут ломаться в любой из точек или, что является наиболее частым недугом, получают повреждение резьбы для крепления педали.

Резьба в шатуне для педали – это отдельная печальная тема. Часто пользователь перетягивает эту резьбу или наоборот не всегда контролирует затяжку и подтягивает разболтавшееся крепление. Это приводит к повреждению резьбы. Можно было бы нарезать резьбу большего диаметра, но тогда в образовавшееся отверстие не встанут стандартные педали. Помимо этого, резьба может повредиться из-за того, что ремонтник начал вкручивать педаль под небольшим углом и срезал грани резьбы, или лучше сказать – самостоятельно угробил резьбу. Во всех этих случаях шатуны потребуется демонтировать и/ или заменить на новые. Можно попытаться отремонтировать шатуны.

Шатуны с велосипеда потребуется снять и в случае, если нужно поменять звезды (или одну из звезд). Ведь на современных шатунах звезда крепится не при помощи сварочного аппарата или расклёпа, а при помощи так называемых бонок. Звезда – это расходный материал, который выходит из строя и снашивается гораздо быстрее, чем сами шатуны.

Больше всего проблем возникает с алюминиевыми шатунами. Если качество их изготовления низкое, то они активно ломаются и снимаются с большим трудом. Всё дело в некачественном алюминии, используемом на дешевых изделиях.

Ремонт шатунов

Шатуны большинства автотракторных двигателей изготавливают из сталей 45, 40Х, 40Г и др. Основные дефекты шатунов: изгиб и скручивание стержня; износ отверстия нижней головки шатуна, втулки и отверстия верхней головки под втулку; износ опорных поверхностей крышки под гайки шатунных болтов и др.

Шатуны выбраковывают при наличии трещин, обломов, аварийных изгибов. Кроме того, шатуны двигателей СМД-60, СМД- 64 и их модификаций выбраковывают, если смяты треугольные шлицы на опорных поверхностях разъема нижней головки.

Изгиб и скрученность шатунов проверяют при помощи индикаторных и оптических приспособлений. В мастерских общего назначения для проверки шатунов используют приспособление КИ-724, которое является универсальным и позволяет контролировать шатуны двигателей разных марок. Перед проверкой в отверстие плиты 4 приспособления вставляют оправу 7. При этом опорная поверхность 8 оправки для нижней головки шатуна должна находиться вверху, а зажимной палец 5 — внизу. Шатун без втулки верхней головки закрепляют на оправке 7. В отверстие верхней головки шатуна предварительно вводят малую оправку приспособления. Установив призму 2 на малую оправку, перемещают шатун вместе с оправкой и призмой до тех пор, пока упор призмы не коснется поверхности плиты. В таком положении закрепляют оправку рукояткой 6. Затем снимают шатун с приспособления, а призму с индикатором устанавливают на оправку 7 и перемещают, пока упор призмы не коснется поверхности плиты и стрелка индикатора не повернется на 1,0-1,5 оборота. В этом положении стрелку верхнего индикатора устанавливают на ноль. Поворачивают призму на оправке так, чтобы измерительный стержень нижнего индикатора и второй упор соприкасались с плитой, и устанавливают на ноль стрелку другого индикатора.

Устанавливают шатун на оправке 7 так, чтобы его нижняя головка уперлась в ограничитель 3. Ставят призму на малую оправку верхней головки шатуна и подводят ее к плите. При касании упора призмы стрелка верхнего индикатора покажет величину изгиба в сотых долях миллиметра на длине 100 мм. Повернув призму другой стороной, нижним индикатором определяют величину скрученности шатуна.

Для шатунов дизелей всех марок изгиб не должен превышать 0,05 мм, а скрученность — 0,08 мм на длине 100 мм (расстояние между упором призмы и измерительным стержнем индикатора). Допустимый изгиб шатунов автомобильных двигателей 0,03 мм, допустимая скрученность 0,06 мм.

Шатуны, имеющие изгиб или скрученность, выходящие за допустимые значения, восстанавливают или выбраковывают. Допускается правка с подогревом стержня пламенем газовой горелки до температуры 450-500°С. Подогрев снимает внутренние напряжения в стержне шатуна, которые во время работы двигателя стремятся возвратить шатун в исходное (деформированное) состояние.

Износ отверстий нижней головки шатуна устраняют несколькими способами в зависимости от степени износа. Перед восстановлением проверяют опорные поверхности под головки шатунных болтов и гаек, а также плоскости разъема.

Опорные поверхности фрезеруют до выведения следов износа. Смятые или изношенные плоскости разъема фрезеруют или шлифуют до получения параллельности плоскостей с образующей отверстия. Непараллельность допускается не более 0,02 мм на всей длине плоскостей разъема.

Если слой металла, снятый шлифованием с плоскостей разъема крышки, не превышает 0,3 мм, а с плоскостей разъема шатуна 0,2 мм для дизелей и соответственно 0,4 и 0,3 мм для карбюраторных двигателей, то шатун собирают, затягивают гайки с нормальным усилием затяжки и растачивают, а затем шлифуют до номинального размера.

Если отверстия под вкладыши в шатунах изношены настолько, что с плоскостей разъема требуется снимать слой металла больший, чем указано выше, то отверстия восстанавливают наращиванием слоя металла (железнение, газопламенное напыление и др.) с последующей обработкой под номинальный размер.

Изношенное отверстие под втулку в верхней головке шатуна растачивают или развертывают до выведения следов износа и запрессовывают втулку увеличенного размера по наружному диаметру. Отверстие под втулку растачивают на станке УРБ-ВП-М или на токарном станке с помощью специального приспособления. После расточки втулку раскатывают роликовыми раскатниками на тех же станках. При растачивании оставляют припуск на раскатку 0,04-0,06 мм. Процесс раскатки уменьшает шероховатость поверхности и увеличивает прочность посадки втулки на 70—80%.

Изношенные втулки верхней головки шатуна восстанавливают обжатием с последующим наращиванием наружной поверхности меднением, осадкой в шатуне, термодиффузионным цинкованием с последующей механической обработкой.

Строение шатуна

Шатун ДВС состоит из:

  1. верхней поршневой головки;
  2. силовой стержень;
  3. нижней кривошипной головки.

Верхняя головка шатуна изготавливается цельной. Это соединительный элемент с отверстием для поршневого пальца. Верхняя головка не разъемная.

Силовой стержень выполняется цельным, без соединительных частей.

Нижняя головка шатуна — это место соединения шатунной шейки коленвала ДВС. Нижняя головка разборная, соединяются шатунными болтами. Во время ремонта вместо шатунных болтов нельзя ставить обычные, так как шатунные выдерживают большую температуру и нагрузку. Испорченную резьбу на шатунных болтах не восстанавливают методом нарезки, на заводе резьбу создают методом накатки, а не нарезкой плашкой. Это означает, что при поврежденной резьбе шатунных болтов, их следует заменить, а не ремонтировать.

В нижнюю головку в посадочное место устанавливают тонкостенные вкладыши (подшипники скольжения). Подшипники для нижней головки шатуна не отличаются по конструкции от коренных вкладышей коленвала.

В некоторых шатунах имеются специальные отверстия для прохождения моторного масла к подшипнику скольжения.

Для подачи масла к верхней головке, в некоторых видах предусмотрено смазывающее отверстие. Силовой стержень дизельных двигателей более толще, массивнее.

1 — шатунный болт; 2 — крышка; 3, 4 — нижний и верхний шатунные вкладыши; 5, 8 — нижняя и верхняя головки шатуна; 6 — корончатая гайка; 7 — стержень шатуна; 9 — втулка (гильза); 10, 11 — штифты; a — канал; б, в, г — стержень, конусный поясок и головка шатунного болта; д, е — дугообразные канавки; ж, и, о — радиальные отверстия; з, м — холодильники; к, л — кольцевые канавки; н — короткая канавка; п — выемка под штифт; р — лыска.

По конструкции строение шатунов классифицируют на:

  • двутавровые;
  • круглые;
  • ромбические.

Двутавровые используются в автомобильных двигателях внутреннего сгорания.

Круглые шатуны применяются в двигателях для судов.

Ромбические шатуны назначаются для двигателей к высокоскоростным гоночным автомобилям.

Кривошипные головки классифицируются на:

Шатуны с простыми кривошипными головками устанавливают в простые ДВС.

Шатуны с прицепными кривошипными головками используются в звездообразных и V-образных двигателях.

Шатуны с вильчатыми кривошипными головками применяются в V-образных и W-образных моторах.

4 Постукивание во всех режимах работы мотора

Довольно звонкий стук, который слышен при любых условиях работы силового агрегата, обычно вызван износом клапанов. Частота постукиваний в этом случае – в два раза реже частоты оборотов двигателя, а звук доносится из верхней части двигателя.

Причиной цокота клапанов является:

  • естественная амортизация;
  • износ кулачков распредвала;
  • неисправность гидрокомпенсаторов;
  • поломки клапанных пружин.

В некоторых моторах клапаны могут стучать из-за неправильно выставленного угла газораспределения или проскальзывания ремня ГРМ на один или несколько зубьев.

Глухое постоянное постукивание на любых оборотах двигателя в сочетании с низким давлением масла свидетельствует об износе коренных шеек коленвала. Если затянуть с ремонтом в этой ситуации, то в скором времени двигатель окончательно выйдет из строя.

Постукивания и шумы во время работы двигателя также могут быть вызваны:

  • неисправным приводом бензонасоса на бензиновых моторах;
  • поломкой топливного насоса высокого давления на дизеле;
  • выходом из строя помпы, привода ГРМ и другого навесного оборудования.

Верхняя головка

Верхняя головка шатуна – это та часть, что имеет отверстие для поршневого пальца. В это отверстие после установки поршня запрессовывают палец. Конструкция верхней головки цельная. Форма ее полностью определяется тем, как сделано крепление поршневых пальцев.

Если палец фиксированный, тогда в головке на шатуне отверстие будет иметь цилиндрическую форму. Отверстие сделано очень точно, чтобы обеспечивать нужный натяг при соединении. Натяг – это, когда размер поршневого пальца немного больше, чем размер отверстия в головке шатуна. Если палец имеет плавающую конструкцию. Тогда в головку шатуна впрессовывают биметаллические или бронзовые втулки.

Но существуют и модели ДВС с плавающим типом пальца, где нет втулок, и палец может свободно вращаться в отверстии головки шатуна, ведь отверстие в головке сделано с зазором. В этом случае к поршневому пальцу обязательно подается масло. Верхняя головка делается в виде трапеции, так как она испытывает грандиозные нагрузки. Трапеция позволяет увеличить опору в процессе работы поршней.

Конструкция

Мы уже примерно знаем, что такое шатун, и сейчас рассмотрим особенности конструкции. Деталь соединяет поршень с коленчатым валом. В процессе работы совершаются очень сложные движения. Верхняя головка шатуна выполняет возвратно-поступательные движения, нижняя часть делает круговые. Шатуны в процессе работы воспринимают очень высокие нагрузки, и это учитывается в конструкции. Смотрите на схеме шатун двигателя.

Элемент состоит из верхней головки, нижней головки, а также из силового стержня, который служит соединителем. Деталь практически полностью цельная и изготавливается из стали, чугуна, алюминиевых сплавов.

3 Силовой агрегат стучит при разгоне или на нагрузке

Раннее зажигание или детонация топлива – наиболее частая причина звонкого стука мотора на высоких оборотах при разгоне или при работе на нагрузке. Раннее воспламенение топлива нарушает работу цилиндров и вызывает частый звонкий стук.

На автомобилях с датчиком детонации идентифицировать проблему раннего зажигания можно по загоревшемуся индикатору «Check Engine». Если же на вашем авто нет бортового компьютера, то опытный моторист без труда определит эту проблему по характерному звуку.

Детонацию двигателя нередко вызывает некачественное топливо или использование бензина с несоответствующим октановым числом. Причиной появления раннего зажигания могут стать и загрязненные форсунки, износ клапанных колец, нерабочий датчик детонации. Точно установить причину можно только после диагностики в автосервисе.

Звонкий и высокий металлический стук в блоке цилиндров во время нажатия на педаль газа при разгоне может вызываться поршневыми пальцами. Его отчетливо слышно во время перегазовки, а также в момент сброса газа.

Конструкция КШМ

В отличие от прочих агрегатов автомобиля конструкция механизма кривошипно-шатунного условно включает в себя часть поршневой группы и коленчатый вал. Состоит КШМ из подвижных деталей и неподвижных элементов. Одну или несколько степеней свободы имеют:

  • шатун и поршень;
  • кольца компрессионные, стопорные и маслосъемные;
  • палец поршневой и кольцо стопорное;
  • вкладыши, болт крепежный и крышка шатуна;
  • маховик и коленвал;
  • противовес и шейки шатунные, коренные;
  • вкладыши.

К неподвижным элементам относятся головка и блок цилиндров.

В зависимости от конструкции ДВС и количества цилиндров кинематика кривошипно шатунного механизма несколько видоизменяется:

  • в рядном двигателе плоскость коленвала и цилиндров полностью совпадает;
  • в VR-образном моторе происходит смещение на угол 15 градусов;
  • в W-образном приводе величина смещения достигает 72 градусов.

Другими словами, в рядном двигателе рабочий цикл осуществляется поочередно 4-мя цилиндрами, что позволяет равномерно распределить нагрузки на коленвал. Для достижения компактных размеров ДВС модификации с большим количеством цилиндров размещаются V-образно. Что так же позволяет смягчить нагрузки на коленвал за счет гашения части энергии.

Чтобы характеристика кривошипно шатунного механизма была стабильной в момент перегрузок (высокая температура, большое давление и обороты, трудности с подачей смазки), вместо шариковых/роликовых подшипников применяются элементы скольжения с шатунными и коренными вкладышами. Неравномерность угловых скоростей вала в отдельных циклах сглаживается массивным маховиком за счет инертности этой детали.

Почему стучит шатун в двигателеAutoRemka

Опытные водители знают, что самый опасный стук в моторе связан с шатуном. Если произошел износ его вкладышей или другая поломка, то с ней оперативно справиться не удастся. Тут уже не поможет заливка масла с высоким показателем вязкости, ни использование позднего зажигания, ни применение новых подкладок. Все эти меры только на время могут избавить от стука, но первопричину не устранят.

Когда стучит шатун в двигателе, то это почти всегда означает, что следует приступать к капитальному ремонту. Надо будет убирать коленвал, так как на его шейке наверняка образовался эллипс, производить проточки под вкладыши и т.п.

Как правило, стук шатуна часто особенно сильно слышен в том случае, когда сбрасывается газ. Если речь идет о дизельном движке, то стучание может быть немного другим, так как поршни в таких моторах часто достаточно плотно при работе приближаются к головке блока. И при деактивации проблемного цилиндра звук может сохраниться, но он станет похож на тот, который обычно случается при сломанном ремне для газораспределения.

Специалисты не рекомендуют медлить с ремонтом машины, у которой неисправен шатун. То есть правильное решение – доехать как можно скорее до гаража или автосервиса и там уже решать проблему. Хотя некоторые особо «живучие» движки от японских машин могли протянуть с такой поломкой месяц и более.

Почему же возникает шатунный стук? В первую очередь из-за неправильной эксплуатации. Хотя в некоторых случаях ремонта требуют моторы, у которых попросту ослабла гайка на шатуне. Если водитель внимательный и рано расслышал начинающийся стук детали, то можно будет даже избежать расточки коленного вала. Но на практике такое происходит редко, так как гайки в моторе развинчиваются крайне оперативно и в движке со сломанным шатуном ближайшие детали быстро размолотит.

Как работает?

Мы уже знаем, как выглядит шатун. Как он работает, узнаем далее. Главная задача элемента – взять на себя передачу тяговых усилий от поршней, движущихся поступательно к коленвалу. Таким образом, тяга превращается во вращательные движения. Процесс превращения очень быстрый.

Когда поршень находится в положении ВМТ или чуть ниже ее, то топливная смесь воспламеняется и поршень выталкивается вниз. Шатун, соединенный с поршнем, также будет двигаться вниз, заставляя коленчатый вал вращаться. Когда поршень двигателя достигнет нижней мертвой точки, за счет силы инерции коленчатый вал будет толкать шатун и поршень вверх. Данный процесс цикличный и повторяется многократно.

Материалы

Чтобы максимально снизить вибрации и шум, а также для повышения мощности, инженеры разрабатывают шатуны и остальные элементы двигателя авто максимального малого веса. Однако постоянное облегчение ведет к понижению прочностных характеристик. А ведь шатун – это деталь, испытывающая огромные нагрузки. Элемент должен иметь определенный запас прочности.

Для экономии и для снижения себестоимости производства, изделия для ДВС изготавливают преимущественно из чугуна методом литья. Данный подход отлично применяется бензиновых моторов. Чугун – это идеальный компромисс между ценой и прочностью.

Что касается дизелей, то все детали здесь работают под еще более серьезными нагрузками. Поэтому чугун здесь неуместен. Шатуны для дизельных ДВС производят штамповкой и горячей ковкой. Материал в данном случае – специальные легированные стали. Шатун, изготовленный методом ковки, значительно прочнее литых чугунных изделий. Но и цена значительно выше.

Возможные причины стука ДВС

Стоит отметить, что стук может прогрессировать не одинаково, то есть быстро или медленно усиливаться в процессе эксплуатации. В списке основных элементов ЦПГ, ГРМ и КШМ, которые могут стучать, отмечены:

  • стук поршня в цилиндре;
  • стучат поршневые пальцы;
  • стучит распределительный вал в головке блока;
  • стук коленвала в блоке цилиндров;
  • коромысло и ось клапанного механизма;
  • клапан и направляющая клапана;
  • клапан и ГБЦ;

В случае износа двух деталей ГРМ, которые изготовлены из твердого материала, двигатель может одинаково стучать долгий период времени. Если произошел износ мягких элементов, которые работают в паре с деталями из более твердого материала (коренной, шатунный вкладыш, подшипники распредвала), тогда посторонний звук будет быстро усиливаться. Далее мы рассмотрим наиболее опасные стуки двигателя.

Стучат поршни

Звук стучащего поршня в цилиндрах локализуется в блоке цилиндров, отличается глуховатым тоном (напоминает звук постукивания по глиняной посуде), а также может сопровождаться щелчками. Наиболее часто проявляется на холодную, а также на малых оборотах и при резком сбросе газа в движении. После прогрева стук поршней на холодном двигателе пропадает, так как происходит температурное расширение поршня. Обычно поршень стучит при появлении зазора около 0.3 — 0.4 мм.

Стук поршневых пальцев

Поршневые пальцы стучат звонко и высоко по тону, стук явно металлический. Отчетливо прослушивается во время перегазовки, а также в момент сброса газа или нажатия на акселератор для ускорения. Зоной локализации является блок цилиндров. Обычно появляются при наличии зазора около 0.1 мм.

Дополнительно диагностируется неисправность путем выкручивания свечи зажигания. Со снятой свечей процесс сгорания топлива в цилиндре не происходит, что означает отсутствие нагрузок на поршень.

Добавим, что подобный стук также возникает в результате использования неподходящего для данного типа двигателя топлива (детонация), а также при значительной нагрузке на мотор при низких оборотах коленвала (движение в гору на повышенной передаче).

Стук коренных подшипников (вкладышей) коленвала

Такой стук возникает в результате износа, который появляется на вкладышах коленчатого вала. По звучанию стук металлический, немного приглушенный, локализован в области картера двигателя. Отчетливо прослушивается на низких оборотах прогретого мотора (слабое давление моторного масла), при резком поднятии оборотов и сбросе газа. Зазоры увеличиваются между шейкой и вкладышем, составляя около 0.1-0.2 мм. При падении давления смазки до критически низких показателей стук будет звонким на всех режимах.

Необходимо отметить, что резко начать стучать коленвал может также по причине использования моторного масла низкого качества или такого смазочного материала, который не соответствует допускам производителя для данного типа ДВС. В этом случае масло нужно незамедлительно сменить, а перед заменой система смазки требует промывки.

Стучат вкладыши шатунов

Если стучат шатунные вкладыши, тогда звук похож на аналогичную неисправность коренных подшипников, но прослушивается более отчетливо. Появление такого стука с резко возрастающей интенсивностью в моменты смены оборотов коленвала указывает на необходимость срочного ремонта. Эксплуатировать двигатель с таким стуком запрещается, так как мотор, выражаясь простым языком, рискует «словить клин».

В каких случаях необходим демонтаж шатуна

Шатун никакого обслуживания и особого ухода не предполагает. Его замена проводится только в случае, который мы описали выше и при механическом повреждении. Необходимость в демонтаже возникает, когда нам нужно добраться до каретки или полностью ее разобрать смазки, промывки или регулировки.

Также иногда после дождя возникает малоприятный скрип, который вызван попаданием песка в сопряжение шатун-вал. В этом случае его приходиться разбирать и чистить посадочное место.

Просто так шатун не снимется и для этого нужно применить либо определенную ловкость рук, либо специальный съемник. Об этих способах мы расскажем подробно.

Когда необходим демонтаж

Понимать, как открутить шатуны на велосипедах, нужно в следующих случаях:

Для получения доступа к обслуживанию каретки — убрать грязь, смазать.
Поломка. Может показаться, что это невозможно, однако элемент сгибается от нагрузки, шлиц повреждается. Встречаются поломки в любой точке шатуна, чаще всего диагностируется срыв резьбы для крепления педали.
Проблемы с резьбой. Владельцы велосипеда часто перетягивают ее, или затяжки наоборот не хватает, фиксация разбалтывается. Допускается решение — нарезать резьбу другого диаметра, но тогда в конечное отверстие не войдут стоковые педали. Кроме того, резьба повредится, потому что мастер может попытаться крутить педаль под уклоном и срезать грани. При любом исходе элементы придется снять, а на их место установить новые. Иногда деталь поддается ремонту.
Когда необходимо поставить, сменить звезды (или одну из них). В современных моделях она крепится не при помощи сварки или заклепок, а с использованием бонок

Звезда считается расходником, который со временем изнашивается, становится нерабочим — его важно заменить.

Больше проблем с алюминиевыми элементами. Если они произведены недостаточно качественно, имеют нестандартный размер, то быстро ломаются и тяжело демонтируются. Виной всему — разбавленный сплав и дешевые материалы.

Комментарии (1)

Здесь вы можете заказать копию любого сайта под ключ, недорого и качественно, при этом не тратя свое время на различные программы и фриланс-сервисы.

Клонированию подлежат сайты как на конструкторах, так и на движках: — Tilda (Тильда) — Wix (Викс) — Joomla (Джумла) — WordPress (Вордпресс) — Bitrix (Битрикс) и т.д. телефон 8-996-725-20-75 звоните пишите viber watsapp Копируются не только одностраничные сайты на подобии Landing Page, но и многостраничные. Создается полная копия сайта и настраиваются формы для отправки заявок и сообщений. Кроме того, подключается админка (админ панель), позволяющая редактировать код сайта, изменять текст, загружать изображения и документы.

Здесь вы получите весь комплекс услуг по копированию, разработке и продвижению сайта в Яндексе и Google.

Хотите узнать сколько стоит сделать копию сайта? напишите нам 8-996-725-20-75 звоните пишите viber watsapp

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector