Шатуны — это элементы поршневой системы двигателя, работающего на бензине или дизельном топливе. За счет них от поршней, в направлении коленвала, передается энергия, образующаяся в результате вспышки горючей смеси в камерах сгорания. Работая, металлический шатун совершает движения возвратно-поступательного и кругового типа. Последние в местах соединения с коленвалом, а возвратно-поступательные в точке контакта непосредственно с поршнем. Основной причиной выработки таких деталей является наличие механической и термической нагрузок, а также негативное воздействие силы трения.
Маркировка шатунов позволит безошибочно подобрать такие изделия для замены. Но даже несмотря на высокую точность в заводском исполнении, они отличаются друг от друга массой и размерами. Поэтому, при замене такого элемента в одном цилиндре, он должен подгоняться под остальные в других цилиндрах. Если меняются все шатуны, каждый должен пройти взвешивание на точных весах. Монтаж данных элементов необходимо выполнять так, чтобы сила затяжки шатунов везде была одинаковая. Соблюдение этих правил увеличивает эксплуатационный срок изделий, а также улучшает работу силового агрегата.
Что такое шатуны: конструкция и составляющие
Изготавливаются эти детали из прочной марки стали, выдерживающей как механические, так и термические нагрузки. Чтобы детально разобраться, что такое шатуны, рассмотрим элементы, из которых они состоят:
-
силовой стержень, выступающий основой изделия;
-
верхняя головка, представляющая собой проушину для монтажа поршня;
-
нижняя головка для соединения с коленвалом.
Верхняя головка и силовой стержень являются цельным изделием, а нижняя имеет разборную конструкцию. Важно знать, как правильно установить шатуны на коленвал, так как это соединение принимает на себя основную нагрузку от трения. Любые отклонения приведут к неравномерному распределению энергии по коленчатому валу и, соответственно, на разных его участках нагрузка будет отличаться. Рассмотрим каждый элемент индивидуально.
Силовой стержень
Данный элемент наделен двутавровой формой, а также имеет расширение со стороны верхней головки. Шатуны в двигателе, работающем на дизельном топливе, имеют более крупные размеры, за счет чего их прочность выше, чем у аналогов для бензиновых моторов. Для спорткаров стержень с головками изготавливается из алюминия в целях снижения их массы. Независимо от материала изготовления и размеров допустимая разница в весе шатунов составляет 10-15 грамм, в зависимости от характеристик силового агрегата. На грузовых автомобилях и спецтехнике этот показатель может достигать разницы до 40 грамм.
Если разница в весе выходит за эти значения, двигатель будет сильно вибрировать. Поэтому масса каждого изделия подгоняется вручную. Для этого они все взвешиваются, из них выбирается самый легкий, а остальные облегчают, подгоняя массу под выбранный образец. Лишний вес убирается за счет снятия металла на отливах стержня или головках. Зная, как подогнать шатуны по весу, можно воспользоваться болгаркой или заточным станком. В обоих случаях убрать лишний металл не составит труда.
Верхняя головка
Посредством металлического пальца на головке фиксируется поршень. Она выполнена в форме правильной трапеции. Такое техническое решение способствует увеличению опорной площади поверхности. Это, в свою очередь, снижает механические нагрузки и уменьшает вероятность разрушения головки. Чтобы понимать, как правильно установить поршень на шатун, следует знать, что металлический палец, соединяющий эти две детали, используется фиксированного или плавающего типа. Для установки первого отверстие верхней головки должно быть меньше, чем диаметр фиксирующего пальца. Это обеспечивает необходимую плотность соединения деталей. Плавающий тип соединения предусматривает запрессовывание в головку специальных втулок, в которых палец может вращаться.
Нижняя головка
Ее называют кривошипной, так как у нее разъемная конструкция. Такое техническое решение необходимо с учетом специфики разборки мотора. Рассматривая, для чего нужен шатун, мы уточняли, что головка в нижней части стержня служит для соединения детали с коленвалом. Выполняется это за счет того, что верхняя ее часть представляет собой монолитное изделие со стержнем, а нижняя часть съемная. Она называется крышкой и присоединяется к монолитной части посредством болтов. Важно соблюдать момент затяжки шатунов, потому что коленчатый вал должен свободно вращаться в нижней головке. Нельзя устанавливать не родную крышку, так как это изменит вес всего изделия, а потому, в случае ее повреждения, замене подлежит вся деталь в сборе.
Когда меняются шатуны в двигателе
Такие детали выходят из строя ввиду износа их элементов и не всегда возможно восстановление шатунов двигателя. Причиной появления выработки выступают следующие факторы:
-
засорение фильтров;
-
окисление смазочного материала;
-
низкий уровень моторного масла;
-
проникновение в цилиндры абразивов;
-
гидроудар;
-
несвоевременная замена моторного масла.
Исходя из всего вышесказанного, все проблемы вытекают из-за проблем со смазочным материалом. Это обусловлено тем, что верхняя и нижняя головки работают с коэффициентом трения, и чем хуже смазка, тем раньше потребуется замена вкладышей шатуна. Они устанавливаются между нижней головкой и шейками коленвала, выступая в роли подшипников скольжения. Реже можно восстановить верхнюю головку, но мастера не рекомендуют этого делать. Нарушение геометрии самого стержня не восстанавливается.
Независимо от того, как стучит шатун на дизеле и бензиновом двигателе, причина тоже заключается в износе вкладышей. Если не предпринять мер по замене этих элементов, повышается вероятность повреждения не только нижней головки, но и самого коленчатого вала. Обусловлено это тем, что осевой люфт шатуна на коленвале, образующийся в результате выработки вкладышей, способствует качению стержня, за счет чего нижняя головка бьется о коленчатый вал.
Замена и степень затяжки шатунов
Для замены такой детали даже в одном цилиндре необходимо разобрать практически весь силовой агрегат. Для начала рассмотрим, как снять поршень с шатуна, потому что разборка начинается именно с этого. Первым делом с помощью отвертки снимается пружинящее стопорное кольцо с поршневого пальца. Далее на него следует надавить с другой стороны, чтобы вытащить его. Отсоединение от коленвала происходит за счет откручивания болтов и снятия крышки. Установка новой детали выполняется в обратной последовательности, в решении этой задачи снова поможет маркировка шатунов. При изготовлении стержень и крышка нижней головки маркируются, что не позволяет перепутать эти детали. Далее они стягиваются болтами.
Таким образом будет выполнено соединение с коленчатым валом, и тут важно, чтобы степень затяжки шатунов была везде одинаковая — в пределах от 43 до 53 Н·м. Это среднее значение для большинства легковых автомобилей. Более точные значения можно узнать в техническом мануале к автомобилю. Последний шаг – установка поршня. Для этого необходим новый поршневой палец со стопорным кольцом. Если вес всех деталей был подогнан и выдержан правильный момент затяжки шатунов, мотор будет работать тихо, а выработка элементов поршневой группы будет минимальной. После замены этих элементов и сборки двигателя, важно залить новое моторное масло. Это гарантирует быструю приработку всех деталей.