Шатун — одна из самых нагруженных деталей поршневого двигателя (бензинового или дизельного).
Его задача — передавать линейное движение поршня на вращающийся коленвал.
Расскажем как устроен шатун, из каких материалов изготавливают и возможных проблемах с этой деталью.
Устройство шатуна
Шатуны — детали, соединяющие поршни и коленвал двигателя: это подвижная металлическая «тяга», передающая усилие между поршнем и валом.
Устройство шатуна состоит из трех частей:
- верхняя (поршневая головка) — имеет отверстие для пальца, соединяющего шатун с поршнем;
- нижняя (кривошипная головка) — крепится к коленчатому валу;
- средняя (стержень) — соединяет обе головки.
Форма и размеры шатуна зависят от типа двигателя. В дизельных двигателях используют массивные шатуны из‑за высокой нагрузки, а в бензиновых — более легкие, чтобы снизить инертность механизма на высоких оборотах.
Верхняя поршневая головка
Верхняя головка шатуна (неразъемная) соединяется с поршнем через поршневой палец. Есть два варианта конструкции:
- С фиксированным пальцем: стальной палец жестко запрессован в головку шатуна, подвижность обеспечивается его вращением в бобышках поршня.
- С «плавающим» пальцем: палец может вращаться и в головке шатуна, его осевое перемещение ограничивают стопорные кольца в поршне. В этом случае в головку запрессовывают биметаллические или бронзовые втулки, а смазка подаётся через масляные каналы для снижения трения.
Для увеличения площади опоры и выдерживания высоких нагрузок на такте рабочего хода верхнюю головку делают шире средней части шатуна.
Стержень
Стержень — несущая часть шатуна, соединяющая его верхнюю и нижнюю головки и передающая усилие между поршнем и коленчатым валом.
При проектировании его стремятся сделать прочным и лёгким, поэтому чаще всего используют двутавровое сечение (в виде буквы Н) с расширением от
верхней головки к нижней — оно обеспечивает прочность на изгиб и небольшой вес.
Реже встречаются овальные, цилиндрические или крестообразные стержни.
Нижняя кривошипная головка
Нижняя головка шатуна вращается на шейке коленчатого вала с помощью подшипника скольжения — шатунных вкладышей (полукруглых пластин из стали с антифрикционным покрытием).
Они смазываются маслом под давлением, подаваемым через каналы в коленчатом валу.
Через нижнюю головку возвратно‑поступательное и колебательное движение шатуна преобразуется во вращательное движение коленвала.
Головка состоит из двух частей: одна — часть стержня, вторая — крышка шатуна, прикрученная болтами или шпильками.
При конструкции с «плавающим» пальцем внутри шатуна предусмотрен масляный канал от нижней головки к верхней для его смазки.
Как изготавливают шатуны
Шатуны для ДВС изготавливают из разных материалов:
- Чугун — для бензиновых автомобилей: недорогой материал, подходит для литья.
- Легированная сталь — для дизельных моторов с высокими нагрузками: детали штампуют или куют.
- Алюминиевые и титановые сплавы — для спортивных автомобилей: снижают вес примерно в 2 раза по сравнению с чугунными.
- Также используют композитные материалы.
Для точности сопряжения шатуна с крышкой применяют «разрывной» метод:
- Деталь отливают цельной.
- Обрабатывают поверхности и отверстия головок.
- Разрушают заготовку, отламывая крышку.
- При соединении болтами получают идеально точное отверстие нижней головки.
Что может случиться с шатунами
Шатуны — надежная деталь, обычно служащая до капремонта двигателя. Основные проблемы:
- Износ втулок (в верхней части) или вкладышей (в нижней) — возникает из‑за некачественной смазки (забитые каналы или дешёвое масло), проявляется характерным стуком при работе двигателя.
- Деформация или разрушение из‑за гидроудара — происходит, если в цилиндры попадает вода (например, при проезде брода). Несжимаемая жидкость создает критическую нагрузку: шатун гнется или ломается, часто пробивая стенку блока цилиндров. Такая поломка («рука дружбы») делает двигатель неремонтопригодным.
Краткий итог:
- Шатун — важнейшая деталь двигателя, которая преобразует движение поршня из поступательного во вращательное коленвала.
- Он состоит из верхней и нижней головок, соединенных стержнем.
- Шатуны обладают длительным сроком службы, сопоставимым с ресурсом двигателя.
- Чаще всего страдают подшипники шатунов, что вызывает снижение мощности двигателя и давления масла. Проблема проявляется в виде характерного стука при работе мотора.
Ferio помогает найти качественные б/у запчасти и комплектующие для автомобилей.
Чтобы получить список нужных деталей с ценами, отзывами и информацией от проверенных поставщиков, заполните заявку по ссылке.
