Шатун двигателя внутреннего сгорания

Шатун двигателя внутреннего сгорания: конструкция, назначение, из чего делают шатуны

Шатун – это соединительная деталь между коленвалом и поршнем, основное назначение которой является преобразование поступательных движений поршня внутри цилиндра во вращательные движения коленчатого вала, с которого вращение передается на колеса автомобиля через трансмиссию.

Конструкция шатуна

Особенности конструкции шатунов напрямую зависят от типа мотора и схемы его компоновки. Так для бензиновых двигателей используются легкие шатуны, в дизелях — тяжелые.

Основные элементы шатуна – стержень, верхняя поршневая головка, нижняя кривошипная головка.

Поршневая головка соединена со стержнем поршневым пальцем, кривошипная головка – с шейкой коленвала.

Данная деталь шатуна может иметь различный тип сечения, которое может быть похоже на прямоугольник, на круг, крест или может быты Н-образным. Некоторые типы двигателей оснащаются шатунами, в которых стержни имеют небольшую масляную канавку для своевременной подачи масла в поршневую головку.

В большинстве случаев верхний отдел кривошипной головки оснащается маленьким отверстием для разбрызгивания масла во внутренних полостях поршня и цилиндра.

Поршневая головка размещена вверху и является неразъемным шатунным элементом, конструкция которого напрямую зависит от метода установки поршневого пальца.

В двигателях, в которых установлен палец фиксированного типа, поршневая головка имеет специальное цилиндрическое отверстие для его установки. В ДВС с пальцем плавающего типа, такая головка комплектуется бронзовой или биметаллической втулкой.

В тех моделях двигателей, которые используют плавающий палец, но втулка не предусмотрена, вращательные движения пальца осуществляются в соответствующем отверстии головки.

С целью снижения значительных нагрузок на палец, некоторые модели ДВС комплектуются шатунами с поршневыми головками в форме трапеции.

Головка шатуна, которая расположена внизу отличается разборной конструкцией, основным назначением которой является соединение двух механизмов – коленвала и самого шатуна.

Головка состоит из верхней части и крышки, которая крепится к шатуну крепежными болтами. Кроме всего прочего такая головка может иметь два типа разъемов по отношению к стержневой оси — косой (выполненный под углом) и прямой (выполненный перпендикулярно).

Длина цилиндрового блока зависит от толщины нижней головки. В головке устанавливаются тонкие вкладыши подшипника скольжения, которые могут иметь от 2-х до 5-ти слоев, изготовленных из стальных полос, внутренняя часть которых покрывается защитным антифрикционным составом, соответствующим определенному типу двигателя.

Как правило, в современных ДВС применяются вкладыши, состоящие из 2-х и 3-х слоев. В двухслойном вкладыше на металлическую основу просто наносится слой антифрикционного состава, а в трехслойном вкладыше добавляется еще и изоляционный слой.

Чтобы снизить вибрации и шумы при работе двигателя, все установленные шатуны, а также их составные части должны иметь равную массу. Это значит, что в одном шатуне масса отдельной его детали должна быть одинаковой по отношению к массе аналогичной детали в другом шатуне.

Например, если масса стержня одного шатуна составляет 50 г., в таком случае во всех остальных шатунах стержни должны иметь аналогичную массу.

Подгонка массы шатунов происходит путем снятия тонкого металлического слоя с бобышек, которые располагаются на верхних шатунных головках. В некоторых случаях подобные бобышки находятся на шатунном стержне или нижней части поршневой головки.

Материалы для производства шатунов

Шатуны производятся двумя способами — штамповкой из высокопрочной стали или литьем из чугуна. В дизелях применяются шатуны, изготовленные из легированной стали методом ковки или горячей штамповки.

В некоторых видах бензиновых двигателей устанавливаются шатуны, производимые из порошкообразных металлов методом спекания.

Из-за напряженных условий работы данная деталь КШМ должна отличаться надежностью, долговечностью и износостойкостью.

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

Шатун двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению -и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Цел изобретения — повышение надежности . К стержню 1 шатуна посредством болтов (Б) 3 и гаек (Г) 4 присоединена кривошипная головка 2. Г 4 снабжены лысками, контактирующими с поверхностью стержня 1. Отношение площади опорной поверхности головки Б 3 к площади сечения стержня Б 3 составляет не менее 1,5(5, где GT — предел текучести материала Б 3 в ГПа. Использование неподвижных Г 4 позволяет применять В 3 увеличенного диаметра, что при сохранения рекомендованных значений напряжений в его стержне обеспечивает увеличение усилия затяжки и, следовательно повышенное силовое замыкание стыков. Это обеспечивает надежность шатуна и его подшипника. 2 ил. г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ П. Т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 4655474/27 (22) 27.02.89 (46) 15 05 ° 91. Бюн. II 18 (71) Производственное объединение

«Коломенский завод» (72) E.À.Иикитин, Л,Д.Котельников и А.h.mðèîëâeâ (53) 621.827. 1(088.8) (56), Никитин Е.А. и др. Тепловозные дизели тина Д 49. И.: Транспорт, 1982 с. 30. (54) ИАТУН ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение надеж, SU„„1649148 А1

2 ности. К стержню 1 шатуна посредством болтов (Б) 3 и гаек (Г) 4 нрисоединена кривовипная головка 2. Г 4 снабжены лысками, контактирующими с поверхностью стержня 1. Отношение площади опорной поверхности головки

Б 3 к площади сечения стержня Б Э составляет не менее 1,56 где (т предел текучести материала Б 3 в

ГПа. Использование неподвижных Г 4 позволяет применять Б 3 увеличенного диаметра, что при сохранении рекомен» дованных значений напряжений в его стержне обеспечивает увеличение усилия затяжки и, следовательно, повышенное силовое замыкание стыко». Это обеспечивает надежность шатуна и его подшипника. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в конструкциях двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг. 1 схематично изображен шатун; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1.

Шатун двигателя. внутреннего сго=

paws состоит из стержня 1 главного шатуна, крышки 2, соединенной со стержнем 1 при помощи болтов 3 и гаек 4.

Гайки 4 расположены в нишах 5 стержня 1 главного шатуна и снабжены лысками-б.

Сборку шатуна осуществляют следу-. ющим образом.

Гайки 4 устанавливаются торцами на опорные поверхности в ниши 5 стержня 1 шатуна. Болты 3, снабженные головками под ключ, вворачиваются в неподвижно установленные гайки 4, которые лысками 6 контактируют с боковой поверхностью ниши 5, обеспечивая тем самым их неподвижность. Затяжка болтов осуществляется регламен» тировано.

Соотношение диаметров опорной поверхности головки болта и стержня болта назначают из условий гарантированного замыкания разъемов нижней головки шатуна.

Исходя из общемашиностроительных норм, напряжение в стержне болта от затяжки должны составлять 0,6Q . С другой стороны, зкспериментальйо установлено, что для обеспечения монтажа болтового соединения беэ задиров на @ опорных поверхностях, уровень удельных давлений на трущихся опорных поверхностях под головки болтов не должны превышать 0,4 ГПа. Таким обраРз 0 66„ t эом — (0,4 ГПа или — — — 6

Роп Рс (0 4 ГПа, Откуда — 1, 5G, Г оп

Fg т где à — площадь опорной f!QBBpxsoc TH под головку болта;

Fp — площадь сечения болта;

P, — усилие затяжки болтов;

5 „ — предел текучести материала болта.

Таким образом, применение в предлагаемой конструкции неподвижных гаек позволяет использовать крепежные элементы большего диаметра при сохранении рекомендованных значениях напряжений в стержне болта. Это позволяет увеличить усилие затяжки н, следовательно, обеспечить повышенное силовое замыкание стыков нижней головки шатуна с его стержнем, что обесгечивает длительную надежную работу шатуна и его подшипника.

Шатун двигателя внутреннего сгорания, содержащий стержень с разъем- ной кривошипной головкой, крышка подшипника которой соединена со стержнем шатуна при помощи крепежных элементов в виде болтов и гаек с цилиндрическои бокОвои поверхностью О л и ч а ю шийся тем, что, целью повышения надежности путем увеличения усилия затяжки крышки за счет использования крепежных элементов большего диаметра и фиксации гаек относительно стержня шатуна, боковая поверхность гаек снабжена лысками, контактирующими с поверхностью шатуна, а отношение площади опорной поверхности головки болта к площади сечения его стержня составляет не менее 1,5G где G — предел текучесбол- а 1649148

Техред Л,Сердюкова Корректор И,Эрдейи

Заказ 1507 Тираж 425 Подписное

ВНИКЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101