У двигуні внутрішнього згоряння шатун – це деталь кривошипно-шатунного механізму. Елемент з’єднує поршні з колінчастим валом. Необхідні шатуни для передачі поступальних рухів поршнів і перетворення цих рухів в обертання колінчастого вала. В результаті машина може їхати.
Конструкція
Ми вже приблизно знаємо, що таке шатун, і зараз розглянемо особливості конструкції. Деталь з’єднує поршень з колінчастим валом. У процесі роботи відбуваються дуже складні рухи. Верхня головка шатуна виконує зворотно-поступальні рухи, нижня частина робить кругові. Шатуни в процесі роботи сприймають дуже високі навантаження, і це враховується в конструкції. Дивіться на схемі шатун двигуна.
Елемент складається з верхньої головки, нижньої головки, а також з силового стрижня, який служить з’єднувачем. Деталь практично повністю цілісна і виготовляється із сталі, чавуну, алюмінієвих сплавів.
Верхня головка
Верхня головка шатуна – це та частина, що має отвір для поршневого пальця. У цей отвір після установки поршня запресовують палець. Конструкція верхньої головки цілісна. Форма її повністю визначається тим, як зроблено кріплення поршневих пальців.
Якщо палець фіксований, тоді в головці на шатуні отвір буде мати циліндричну форму. Отвір зроблено дуже точно, щоб забезпечувати потрібний натяг при з’єднанні. Натяг – це, коли розмір поршневого пальця трохи більше, ніж розмір отвори в голівці шатуна. Якщо палець має плаваючу конструкцію. Тоді в голівку шатуна упресовують біметалічні або бронзові втулки.
Але існують і моделі ДВЗ з плаваючим типом пальця, де немає втулок, і палець може вільно обертатися в отворі головки шатуна, адже отвір в головці зроблено з зазором. У цьому випадку до поршневому пальцю обов’язково подається масло. Верхня головка робиться у вигляді трапеції, так як вона відчуває величезні навантаження. Трапеція дозволяє збільшити опору в процесі роботи поршнів.
Нижня головка
Вона з’єднується через роз’ємне з’єднання з шатунної шийкою на колінчастому валу. Деталь складається з двох частин – верхньої частини і кришки. Верхня частина являє з шатуном єдине ціле. На заводі отвір в нижній головці розточується разом з кришкою, кожна з них може використовуватися тільки зі своїм шатуном. Кришка і шатун з’єднуються за допомогою болтового з’єднання.
У нижній частині є підшипники ковзання. Це деталі, по конструкції нагадують корінні вкладиші. Вони також виготовлені зі сталевої стрічки з антифрикційним покриттям.
Стрижень
Для більшості двигунів масового ринку стрижень має розширення до нижньої голівці і зроблений у вигляді двотаврової форми. В дизельних ДВЗ шатун зроблений більш міцним і масивним, на відміну від бензинових двигунів.
Деякі мотори можуть оснащуватися шатунами та інших форм. Зазвичай в стержні є внутрішній канал для подачі мастила до голівці. Іноді цей канал проходить і до нижньої голівки шатуна – це канал для подачі масла до вкладишів.
Матеріали
Щоб максимально знизити вібрації і шум, а також для підвищення потужності, інженери розробляють шатуни і інші елементи двигуна авто максимального малої ваги. Однак постійне полегшення веде до зниження міцнісних характеристик. А адже шатун – це деталь, відчуває величезні навантаження. Елемент повинен мати певний запас міцності.
Для економії і для зниження собівартості виробництва, вироби для ДВЗ виготовляють переважно з чавуну методом лиття. Даний підхід відмінно застосовується бензинових моторів. Чавун – це ідеальний компроміс між ціною і міцністю.
Що стосується дизелів, то всі деталі тут працюють під ще більш серйозними навантаженнями. Тому чавун тут недоречний. Шатуни для дизельних ДВЗ виробляють штампуванням і гарячої куванням. Матеріал у даному випадку – спеціальні леговані сталі. Шатун, виготовлений методом кування, значно міцніше литих чавунних виробів. Але і ціна значно вища.
Як працює?
Ми вже знаємо, як виглядає шатун. Як він працює, дізнаємося далі. Головне завдання елемента – взяти на себе передачу тягових зусиль від поршнів, що рухаються поступально до коленвалу. Таким чином, потреба перетворюється у обертальні рухи. Процес перетворення дуже швидкий.
Коли поршень знаходиться у положенні ВМТ або трохи нижче її, то паливна суміш запалюється і поршень виштовхується вниз. Шатун, з’єднаний з поршнем, також буде рухатися вниз, змушуючи колінчастий вал обертатися. Коли поршень двигуна досягне нижньої мертвої точки, за рахунок сили інерції колінчастий вал буде штовхати шатун і поршень нагору. Цей процес постійно повторюється і повторюється багаторазово.
Висновок
Отже, ми дізналися, що таке шатун. Це деталь для з’єднання поршнів і колінчастого валу. Механізм досить міцний і виконує важливу функцію в роботі ДВЗ.
