Шатун двигуна
Шатун передає силу, що створюється в циліндрі і діє на поршень, на колінчастий вал через шийку штока (Малюнок 7-18). Кінець шатуна, з’єднаний з поршневим пальцем, називається малим кінцем, тоді як кінець, який з’єднується з шийкою колінчастого вала, називається великим кінцем. І малий, і великий кінець мають опорні поверхні. Таким чином, лінійна сила, що діє на поршень і змушує його завершити хід, може бути перетворена з обертової шийки колінчастого вала в силу обертання або крутний момент. Шатун без малого кінцевого підшипника, який використовується в поєднанні з поршнем крейцкопфа, не має сідла, а натомість має сідло, безпосередньо прикріплене до поршневого пальця; отже, верхній підшипник забезпечується підшипником сідла поршневого пальця. Більшість комерційних дизельних двигунів використовують шатуни з двох частин. Шатун зазвичай кують як ціле, а потім велику торцеву кришку відокремлюють, сполучену поверхню обробляють і скріплюють (болтами) для обробки.
Розрізний шатун
Протягом багатьох років технологія розділених шатунів використовувалася в гонках, але тепер вона стала загальною для дизельних двигунів. Деякі виробники дизельних двигунів називають це технологією розриву шатуна. Великий кінець розрізного шатуна обробляється цілком. Після механічної обробки великий кінець шатуна розколюється. Залежно від використовуваного матеріалу процес руйнування може відбуватися при кімнатній температурі або шатун може бути заморожений до мінусової-температури. Злам вимагає радіального відокремлення через великий кінець шатуна. Це створює грубий-на вигляд, але здатний утворити ідеальну кінцеву сполучну поверхню між шатуном і кришкою шатуна. Розрізний шатун, якщо він правильно зібраний, позбавляє необхідності виконувати процедуру перевірки бічного зазору шатуна після складання. Більшість виробників дизельних двигунів використовують роз’ємні шатуни принаймні в деяких своїх двигунах (Малюнок 7-19).
Рисунок 7-19 Сполучена поверхня шатуна з тріщинами: A. Розкладений стан; Б. У зібраному стані.
Конструкція шатуна
Більшість шатунів мають форму I-поперечного-перерізу, але також використовуються круглі поперечні-перерізи. Більшість шатунів мають масляні канали, просвердлені від великого до малого кінця для передачі мастила від шатунної шийки колінчастого вала до поршневого пальця для змащування та охолодження. Трапецієподібні шатуни або клиноподібні шатуни-стали звичайними, оскільки вони зменшують напругу вигину на поршневому пальці за рахунок збільшення площі поперечного-перерізу навантаження, що ідеально підходить для дизельних двигунів із високим тиском у циліндрі. Клиноподібні-шатуни мають малий клиноподібний-кінець. Шатуни сприймають два види навантажень: навантаження на стиск і навантаження на розтяг. Усі шатуни, показані на малюнках 7-20, 7-21 і 7-22, мають малі кінці у формі клина. Через важкі умови експлуатації, які витримують шатуни, вони мають складні властивості металу. Вони повинні мати певну еластичність, бути легкими та здатними сприймати навантаження на стиснення та розтягування поршня.
Рисунок 7-20 Розбирання втулки поршневого пальця.
Компресійне навантаження
Під час такту стиснення та силового такту циклу шатун піддається навантаженню стиснення. По-іншому це можна сказати «стискання». Знаючи тиск у циліндрі та значення площі поперечного-перерізу поршня, можна розрахувати ступінь компресійного навантаження на шатун. Шатуни комерційних дизельних двигунів рідко виходять з ладу через перевантаження компресією. Коли це відбувається, зазвичай воно виникає одночасно з іншими несправностями (наприклад, гідрозамком). Гідравлічний замок зазвичай є наслідком поломки прокладки ГБЦ, що призводить до витоку охолоджуючої рідини в циліндр.
Навантаження на розтяг
Навантаження на розтяг — сила розтягування. У кінці кожного такту поршень фактично зупиняється у верхній мертвій точці (ВМТ) або нижній мертвій точці (НМТ) циліндра. Коли двигун працює на 2000 об/хв, це реверсування руху відбувається майже 70 разів на секунду в кожному шатуні. Чим більша маса поршневого вузла, тим більше сила інерції, а отже, зростає і розтягуюча напруга шатуна і кривошипно-шатунної шийки. У двигунах, які використовують важкі шарнірно-поршневі вузли, це навантаження може бути надзвичайно високим. Розтягуюче навантаження на шатун зростає разом із частотою обертання двигуна та відповідною швидкістю поршня. Коли двигун працює на надмірній швидкості, підвищене навантаження на розтягування шатуна може призвести до руйнування при розтягуванні.
Зміщена головна шапка
Багато виробників зміщують сполучаються поверхні двох половин великої головки (від горизонтального напрямку). Це гарантує, що шатунні болти не повинні нести повне навантаження на розтяг шатуна. Шатун, показаний у кріпленні шатуна на малюнку 7-20, має зміщену головку.
Технічна підказка
Один із способів перевірити, чи шатун трохи зігнутий, - це зняти головку блоку циліндрів і перевірити висоту кожного поршня в циліндрі у верхній мертвій точці. Якщо шатун сильно зігнутий, то двигун не зможе обертатися.
Огляд шатуна
1. Як показано на малюнку 7-20, за допомогою преса зніміть втулку підшипника, потім встановіть кришку головки та затягніть її відповідно до специфікацій.
2. Використовуйте внутрішній штангенциркуль або подовжувач, який відповідає мікрометру зовнішнього діаметра, щоб виміряти великий отвір головки та малий отвір головки. Концентричність великої головки має вирішальне значення, а сила розтягування є результатом навантаження на підшипник шатуна.
3. Прямолінійність і крученість шатуна слід перевіряти на механічному приладі для перевірки шатунів (рисунок 7-21) або електронному шатунному вимірювальному приладі.
Рисунок 7-21 Інструмент перевірки шатуна / кріплення шатуна.
4. Використовуйте стиснене повітря майстерні, щоб продути масляні канали в отворах шатуна. За потреби використовуйте щітки для волосіні з нейлоновою-щетиною для очищення.
5. Нарешті, проведіть електромагнітну магнітно-порошкову дефектоскопію шатуна, щоб перевірити наявність тріщин. Цей процес передбачає використання електромагнітного заліза для намагнічування шатуна, а потім нанесення дрібного магнітного порошку (сухим методом або методом розчинної суспензії). Тріщини переривають магнітне поле, і магнітний порошок концентрується на дефекті. Коли магнітний порошок суспендований у розчині, він покривається білим пігментом, щоб невеликі тріщини можна було спостерігати за допомогою чорного світла (ультрафіолетового світла). Будь-який компонент, який пройшов магнітно-порошкову дефектоскопію, слід розмагнітити перед повторним використанням.
6. Під час заміни малої кінцевої втулки шатуна нововстановленій втулці слід надати розмір і форму за допомогою розгортки екструзійного -типу, як показано на Малюнку 7-22.
Рисунок 7-22 Втулка поршневого пальця компресійного типу.
При роботі з шатунами необхідно бути особливо обережним. Встановлюючи шатун на поршень, використовуйте лещата з мідними губками та злегка затискайте. Незначні вм’ятини та подряпини на шатуні можуть створити точки концентрації напруги, що потенційно призведе до руйнування. Більшість виробників дизельних двигунів рекомендують проводити перевірку електромагнітного порошку кожного разу, коли шатун знімається з двигуна. У порівнянні з потенційною шкодою, спричиненою поломкою шатуна, вартість магнітно-порошкової перевірки незначна. Коли шатун виходить з ладу в працюючому двигуні, результатом зазвичай є те, що шатун розлітається і пробиває лиття блоку циліндрів. Виробники рекомендують замінити шатуни, які не пройшли перевірку. Під час ремонту двигуна пам’ятайте, що видалення матеріалу з шатуна змінить його вагу, тим самим змінивши динамічний баланс двигуна. На малюнку 7-23 показано процедуру вимірювання великого отвору головки шатуна за допомогою мікрометра.
Рисунок 7-23 Вимірювання великого отвору головки шатуна за допомогою мікрометра.
Замініть шатун
У зв'язку з тим, що ремонт шатунів не є поширеним явищем при капітальному ремонті дизельних двигунів, шатуни слід перевіряти згідно з процедурами, визначеними виробником. Якщо виявиться, що вони не відповідають вимогам, їх слід замінити. При заміні шатуна узгодження ваги слід проводити відповідно до інструкції технічної служби виробника. Оскільки більшість вантажівок і автобусів з дизельними двигунами мають відносно нижчі швидкості порівняно з бензиновими двигунами, деякі виробники допускають певну гнучкість у цьому відношенні. Однак заміна шатуна на шатуни з іншою-вагою (більшою чи меншою) може призвести до дисбалансу двигуна. Виробники зазвичай кодують шатуни за вагою; як правило, існує вікно приблизно 1,4 унції (40 грамів) на кожну вагову категорію. Замінюючи несправні шатуни, переконайтеся, що вони відповідають коду ваги.
Більшість виробників вимагають заміни кріплень кришки шатуна щоразу, коли двигун збирають. Крім того, заміну слід виконувати за допомогою відповідних кріпильних елементів виробника замість -перехресних болтів класу SAE. Враховуючи наслідки виходу з ладу кріпильного елемента на кришці шатуна, деформація та розтягнення різьби роблять ризик повторного використання цих болтів дуже високим. Фактична кількість відмов дуже низька, але пам’ятайте, що наслідки виходу з ладу шатуна серйозні. Якщо ви виконуєте цю роботу для клієнта, рекомендується замінити кріпильні елементи та залишити рішення про повторне використання кріплень за клієнтом. Якщо ви любите ризикувати, у випадку офсетного з’єднання великої голови більш вигідним є повторне використання кріплень.
Шатунні підшипники
Більшість виробників двигунів використовують цільні-втулки, запресовані в малий кінець шатуна для малого кінця шатуна, і дво-пластові підшипники ковзання для великого кінця шатуна. Підшипники шатуна малого кінця слід зняти за допомогою відповідної оправки або пуансона (див. Малюнок 7-20) і преса або гідравлічного преса. Не рекомендується використовувати молоток і будь-який пуансон, розмір якого не відповідає розмірам малого кінцевого отвору шатуна, оскільки ймовірність пошкодження дуже висока. Нові цільні -втулки слід встановити за допомогою преса та оправки, щоб переконатися, що масляні отвори правильно вирівняні, а потім підібрати розмір за допомогою розгортки або інструмента для хонінгування, як показано на Малюнку 7-22. При встановленні окремих великих підшипників також слід звернути увагу на положення масляних отворів і вимірювання зазору між шийкою шатуна та підшипником. Як підшипникові пластини, так і шатунні малі торцеві втулки слід встановити в чисті та сухі отвори: очистивши підшипники розчинником, видаливши захисне покриття упаковки, а потім висушивши стисненим повітрям.
Технічна підказка
Після затягування кришки шатуна до шатуна відповідно до заданого крутного моменту слід перевірити бічний зазор шатуна. Заклинювання кришки шатуна та сполучення шатуна може спричинити застрягання двигуна та пошкодження колінчастого вала, подряпавши шатун. У випадках, коли шатун має тріщини, ця перевірка не потрібна, оскільки можна припустити, що кришка шатуна та шатун ідеально підходять. Переміщення вузла шатуна вперед-назад по цапфі має викликати клацання, що вказує на бічний зазор.
Розберіть і встановіть поршень
Поршневий вузол зазвичай стосується зібраного поршня, поршневих кілець і шатуна. Це іноді називають поршневим пакетом. деякі виробники включають гільзу циліндра у своє визначення комплекту поршнів. Більшість комерційних дизельних двигунів для дорожнього використання сконструйовано таким чином, щоб у разі необхідності здійснювати капітальний ремонт у кабіні: це означає, що поршневий вузол можна зняти з двигуна, не знімаючи колінчастого вала. У деяких двигунах розмір головки шатуна не дає зняти її з гільзи циліндра; в цьому випадку поршневий пакет і гільзу циліндра необхідно зняти як одне ціле. Перед тим, як знімати поршень, обов’язково зверніться до сервісної літератури виробника. Будь ласка, зверніть увагу, що в деяких дизельних двигунах, які не є дорожніми, поршневий вузол не можна зняти зверху, а це означає, що капітальний ремонт у кабіні неможливий. Встановлюючи поршневий пакет у отвір циліндра двигуна, використовуйте відповідний компресор поршневих кілець.