Шатуни - це елементи поршневої системи двигуна, що працює на бензині або дизельному паливі. За рахунок них від поршнів, у напрямку колінвалу, передається енергія, що утворюється в результаті спалаху горючої суміші в камерах згоряння. Працюючи, металевий шатун здійснює рухи зворотно-поступального і кругового типу. Останні в місцях з'єднання з колінвалом, а зворотно-поступальні в точці контакту безпосередньо з поршнем. Основною причиною виробітку таких деталей є наявність механічного і термічного навантажень, а також негативний вплив сили тертя.
Маркування шатунів дасть змогу безпомилково підібрати такі вироби для заміни. Але навіть незважаючи на високу точність у заводському виконанні, вони відрізняються один від одного масою і розмірами. Тому, під час заміни такого елемента в одному циліндрі, він має підганятися під інші в інших циліндрах. Якщо змінюються всі шатуни, кожен має пройти зважування на точних вагах. Монтаж цих елементів необхідно виконувати так, щоб сила затягування шатунів скрізь була однакова. Дотримання цих правил збільшує експлуатаційний термін виробів, а також покращує роботу силового агрегату.
Що таке шатуни: конструкція та складові
Виготовляються ці деталі з міцної марки сталі, що витримує як механічні, так і термічні навантаження. Щоб детально розібратися, що таке шатуни, розглянемо елементи, з яких вони складаються:
- силовий стрижень, який виступає основою виробу;
- верхня головка, що являє собою вушко для монтажу поршня;
- нижня головка для з'єднання з колінвалом.
Верхня головка і силовий стрижень є цілісним виробом, а нижня має розбірну конструкцію. Важливо знати, як правильно встановити шатуни на колінвал, оскільки це з'єднання приймає на себе основне навантаження від тертя. Будь-які відхилення призведуть до нерівномірного розподілу енергії колінчастим валом і, відповідно, на різних його ділянках навантаження відрізнятиметься. Розглянемо кожен елемент індивідуально.
Силовий стрижень
Цей елемент наділений двотавровою формою, а також має розширення з боку верхньої головки. Шатуни в двигуні, що працює на дизельному паливі, мають більші розміри, за рахунок чого їхня міцність вища, ніж у аналогів для бензинових моторів. Для спорткарів стрижень із голівками виготовляється з алюмінію з метою зниження їхньої маси. Незалежно від матеріалу виготовлення і розмірів допустима різниця у вазі шатунів становить 10-15 грам, залежно від характеристик силового агрегату. На вантажних автомобілях і спецтехніці цей показник може досягати різниці до 40 грамів.
Якщо різниця у вазі виходить за ці значення, двигун буде сильно вібрувати. Тому маса кожного виробу підганяється вручну. Для цього вони всі зважуються, з них вибирають найлегший, а решту полегшують, підганяючи масу під обраний зразок. Зайву вагу прибирають за рахунок зняття металу на відливах стрижня або головках. Знаючи, як підігнати шатуни за вагою, можна скористатися болгаркою або заточним верстатом. В обох випадках прибрати зайвий метал не складе труднощів.
Верхня головка
За допомогою металевого пальця на голівці фіксується поршень. Вона виконана у формі правильної трапеції. Таке технічне рішення сприяє збільшенню опорної площі поверхні. Це, своєю чергою, знижує механічні навантаження і зменшує ймовірність руйнування головки. Щоб розуміти, як правильно встановити поршень на шатун, слід знати, що металевий палець, який з'єднує ці дві деталі, використовується фіксованого або плаваючого типу. Для встановлення першого отвір верхньої головки має бути меншим за діаметр фіксувального пальця. Це забезпечує необхідну щільність з'єднання деталей. Плаваючий тип з'єднання передбачає запресовування в головку спеціальних втулок, у яких палець може обертатися.
Нижня головка
Її називають кривошипною, оскільки у неї роз'ємна конструкція. Таке технічне рішення необхідне з урахуванням специфіки розбирання мотора. Розглядаючи, для чого потрібен шатун, ми уточнювали, що головка в нижній частині стрижня слугує для з'єднання деталі з колінвалом. Виконується це за рахунок того, що верхня її частина являє собою монолітний виріб зі стрижнем, а нижня частина знімна. Вона називається кришкою і приєднується до монолітної частини за допомогою болтів. Важливо дотримуватися моменту затягування шатунів, тому що колінчастий вал має вільно обертатися в нижній голівці. Не можна встановлювати не рідну кришку, оскільки це змінить вагу всього виробу, а тому, в разі її пошкодження, заміні підлягає вся деталь у зборі.
Коли змінюються шатуни в двигуні
Такі деталі виходять з ладу через зношення їхніх елементів, і не завжди можливе відновлення шатунів двигуна. Причиною появи вироблення виступають такі чинники:
- засмічення фільтрів;
- окислення мастильного матеріалу;
- низький рівень моторного масла;
- проникнення в циліндри абразивів;
- гідроудар;
- несвоєчасна заміна моторного мастила.
Виходячи з усього вищесказаного, всі проблеми випливають через проблеми з мастильним матеріалом. Це зумовлено тим, що верхня і нижня головки працюють з коефіцієнтом тертя, і що гірше мастило, то раніше буде потрібна заміна вкладишів шатуна. Вони встановлюються між нижньою головкою і шийками коленвала, виступаючи в ролі підшипників ковзання. Рідше можна відновити верхню головку, але майстри не рекомендують цього робити. Порушення геометрії самого стрижня не відновлюється.
Незалежно від того, як стукає шатун на дизелі та бензиновому двигуні, причина теж полягає в зносі вкладишів. Якщо не вжити заходів щодо заміни цих елементів, підвищується ймовірність пошкодження не тільки нижньої головки, а й самого колінчастого вала. Обумовлено це тим, що осьовий люфт шатуна на колінвалі, що утворюється внаслідок спрацьовування вкладок, сприяє коченню стрижня, за рахунок чого нижня головка б'ється об колінчастий вал.
Заміна і ступінь затягування шатунів
Для заміни такої деталі навіть в одному циліндрі необхідно розібрати практично весь силовий агрегат. Для початку розглянемо, як зняти поршень із шатуна, тому що розбирання починається саме з цього. Насамперед за допомогою викрутки знімається пружне стопорне кільце з поршневого пальця. Далі на нього слід натиснути з іншого боку, щоб витягнути його. Від'єднання від колінвалу відбувається за рахунок відкручування болтів і зняття кришки. Встановлення нової деталі виконується у зворотній послідовності, у вирішенні цього завдання знову допоможе маркування шатунів. Під час виготовлення стрижень і кришка нижньої головки маркуються, що не дає змоги переплутати ці деталі. Далі вони стягуються болтами.
Таким чином буде виконано з'єднання з колінчастим валом, і тут важливо, щоб ступінь затягування шатунів був скрізь однаковий - у межах від 43 до 53 Н-м. Це середнє значення для більшості легкових автомобілів. Точніші значення можна дізнатися в технічному мануалі до автомобіля. Останній крок - встановлення поршня. Для цього необхідний новий поршневий палець зі стопорним кільцем. Якщо вага всіх деталей була підігнана і витримано правильний момент затягування шатунів, мотор працюватиме тихо, а вироблення елементів поршневої групи буде мінімальним. Після заміни цих елементів і складання двигуна, важливо залити нове моторне масло. Це гарантує швидке припрацювання всіх деталей.