logo1

logoT

 

Шатун состоит из


Конструкция шатуна - RacePortal.ru

 На шатун воздействуют большие знакопеременные и изменяющиеся по величине усилия, вызванные давлением расширяющихся в цилиндре газов и инерцией деталей поршневой группы. Для уменьшения вибрации и повышения максимальных оборотов двигателя, что необходимо для повышения максимальной мощности двигателя, конструкторы стремятся сделать шатун, как и все остальные детали, совершающие возвратно-поступательное движение, как можно легче. Но это стремление вступает в противоречие с необходимостью обеспечения прочности шатуна, работающего под воздействием больших и разнообразных нагрузок. Кроме этого в массовом производстве большое значение имеет себестоимость материалов, из которых изготавливаются шатуны, и стоимость изготовления самого шатуна.

 Как и везде в технике, принятие технического решения, это постоянный выбор наиболее приемлемого компромисса для данных условий. Шатун состоит из двух головок и соединяющего их силового стержня. Верхняя головка шатуна (поршневая), меньшего размера, через поршневой палец соединяется с поршнем, а нижняя головка шатуна (кривошипная) соединяется с шатунной шейкой коленчатого вала. Верхняя (поршневая) головка шатуна неразъёмная. Её конструкция зависит от способа крепления поршневого пальца. Если двигатель имеет фиксированный поршневой палец, верхняя головка шатуна имеет цилиндрическое отверстие, изготовленное с высокой точностью и обеспечивающее установленный натяг (0,015 ÷ 0,040 мм) в соединении с поршневым пальцем.

 Соединением с натягом, при котором диаметр вала, вставляемого в отверстие несколько больше внутреннего диаметра отверстия. Существует несколько методов сборки таких соединений – запрессовка при помощи пресса, нагрев детали с отверстием или, наоборот, сильное охлаждение вала. Если поршневой палец плавающего типа, в верхнюю головку шатуна запрессовываются бронзовые или биметаллические втулки, изготовленные из стали с залитым во втулку тонким слоем бронзы.

 Но существуют двигатели с плавающим пальцем в верхней головке шатуна, в которой отсутствует втулка. В этом случае поршневой палец вращается непосредственно в отверстии верхней головки шатуна. Плавающий поршневой палец устанавливается в верхней головке шатуна с установленным зазором (0,015 ÷ 0,020 мм). Для смазывания плавающего поршневого пальца в верхней головке шатуна может быть сделано отверстие, через которое масло из внутренней полости поршня подаётся к поршневому пальцу. Поскольку нагрузки на нижнюю часть поршневой головки шатуна значительно ниже, чем на верхнюю часть верхняя головка шатуна форсированных двигателей делается в виде трапеции, что увеличивает опорную поверхность пальца во время рабочего хода поршня.

 Нижняя (шатунная) головка шатуна разборная. Состоит из верхней части, изготовленной как одно целое с шатуном и крышки нижней головки. Отверстие нижней головки шатуна растачивается на заводе при установленной крышке. Поэтому крышка нижней головки может использоваться только со своим шатуном. Во время ремонта двигателя не допускается замена крышки или установка крышки обратной стороной. Перед разборкой двигателя обязательно ознакомьтесь с видом совместных меток, и с какой стороны коленчатого вала они установлены.

 Крышка шатуна соединяется с шатуном при помощи шатунных болтов. Шатунные болты работают под очень большой нагрузкой. Поскольку крышка устанавливается относительно шатуна с высокой точностью, шатунные болты чаще всего являются направляющей деталью, определяющей совместное положение крышки относительно шатуна. Для этого большинство шатунных болтов имеют центрирующие участки, позволяющие точно установить крышку головки относительно шатуна. Шатунные болты чаще всего запрессовываются в шатун, поэтому при замене шатунных болтов для их выпрессовки из шатуна может потребоваться применение пресса. Выпрессовывайте шатунные болты только в случае их необходимой замены. Никогда не заменяйте шатунные болты и гайки шатунных болтов, на болты и гайки непредназначенные для этих целей. Всегда затягивайте гайки шатунных болтов только при помощи динамометрического ключа, даже когда устанавливаете крышку для контрольного замера размеров отверстия нижней головки шатуна. При любом подозрении, что шатунный болт начал вытягиваться, замените болт с гайкой на новые. Стандартная длина болта для каждого двигателя, обычно указывается в заводском руководстве по ремонту. Не пытайтесь исправить повреждённую резьбу болта при помощи плашки. Резьба шатунных болтов изготовляется методом накатки, а не нарезки

.

 Различные типы болтов крепления крышки шатуна. На некоторых болтах видны места, предназначенные для центровки крышки шатуна Для правильной установки крышки шатуна центрирование крышки также может осуществляться при помощи направляющих втулок или направляющих штифтов.

 В нижнюю головку шатуна вставляются тонкостенные вкладыши подшипников скольжения. По своей конструкции эти вкладыши практически не отличаются от вкладышей коренных подшипников коленчатого вала. Вкладыши подшипника нижней головки шатуна изготавливаются из тонкой стальной ленты, внутренняя поверхность которой залита специальным сплавом, обладающим высокими антифрикционными свойствами и обладающим высоким сопротивлением износу. Для каждого типа двигателя существуют различные типы антифрикционных сплавов, обладающих различными свойствами. Есть сплавы, которые легко притираются, но не обладают достаточной сопротивляемостью ударным нагрузкам, есть сплавы, которые наоборот обладают способностью выдерживать высокие ударные нагрузки, но имеют более низкие другие технические характеристики. По этому при ремонте двигателя необходимо использовать вкладыши подходящие не только по размеру, но и по материалу из которого изготовлены вкладыши. Тонкостенные вкладыши нижней головки шатуна изготавливаются номинального и несколько ремонтных размеров, под шатунную шейку коленчатого вала с уменьшенным, после необходимого ремонта, диаметром. Это позволяет при ремонте двигателя производить перешлифовку изношенных шеек коленчатого вала под следующий ремонтный размер, что удешевляет стоимость ремонта двигателя, поскольку стоимость перешлифовки коленчатого вала, меньше стоимости нового вала.

 Вкладыш изготавливается в виде дуги переменного радиуса, в месте замка большего, чем диаметр посадочного отверстия. Кроме того, длина вкладыша обеспечивает небольшой выступ вкладыша над плоскостью разъёма головки шатуна, этим обеспечивается необходимый натяг, предотвращающий проворачивание вкладыша в головке. Вкладыши также имеют установочный усик, вставляемый в канавки выфрезерованные в шатуне и крышке шатуна, которые тоже предназначены для исключения проворачивания вкладыша в нижней головке шатуна. А настоящее время выпускаются двигатели, не имеющие на вкладышах подшипников установочных усиков. В таких двигателях фиксация вкладышей осуществляется только за счёт необходимого натяга в головке шатуна, обеспеченного высокой точностью изготовления деталей.

 Антифрикционный материал имеет высокую износостойкость только в условиях работы с достаточной смазкой. Масло в подшипник нижней головки шатуна поступает из отверстия в шатунной шейке коленчатого вала. Некоторые шатуны имеют специальные дренажные отверстия, позволяющие регулировать прохождение масла через подшипник. Это необходимо потому, что масло кроме своей основной функции – смазка трущихся поверхностей, ещё служит для охлаждения этих поверхностей. Всегда необходимо точно выдерживать зазор в подшипнике шатуна. Наиболее точным измерением зазора является метод с применением специальной измерительной пластмассовой проволоки. Измерение зазора в шатунных подшипниках ничем не отличается от измерения зазора в коренных подшипника.

Стержень большинства шатунов массовых двигателей имеет двутавровую форму и расширяется к нижней головке шатуна. Существуют стержни другой формы, особенно у шатунов спортивных двигателей, изготовленных из алюминиевых сплавов. Шатуны дизельных двигателей обычно более массивные и более прочные по сравнению с шатунами бензиновых двигателей.

 В некоторых двигателях стержень шатуна имеет внутри просверленный масляный канал для подачи масла к верхней головке шатуна. Иногда в верхней части нижней головки шатуна делается отверстие, из которого масло под давлением разбрызгивается во внутренней полости поршня и цилиндра.

 Для уменьшения вибраций двигателя необходимо чтобы все шатуны двигателя имели одинаковый вес, более того должен быть одинаковым не только общий вес каждого шатуна, но и вес каждой верхней и каждой нижней головки шатуна. Для взвешивания каждой головки шатуна применяются точные (электронные) весы со специальным приспособлением (установочной скалкой). Сначала взвешиваются все шатуны двигателя, и результаты взвешивания записываются в специальную таблицу с отдельным указанием веса нижней и верхней головок каждого шатуна. Подгонка веса осуществляется по самому лёгкому шатуну, за счёт аккуратного снятия части металла со специальных наплывов (бобышек), расположенных на верхней головке шатуна и на крышке нижней головки. Иногда наплывы в нижней части шатуна расположены не на крышке нижней головки, а на стержне шатуна чуть выше нижней головки в месте нахождения центра тяжести шатуна.Стрелками отмечены бобышки, с которых снимается часть металла при подгонке веса шатунов одного двигателя.

 Материалы, из которых изготавливаются шатуны с целью уменьшения себестоимости производства шатуны массовых двигателей изготавливаются методом литья из специального чугуна, что в полнее обеспечивает требования двигателей работающих на бензине. Шатуны высоконагруженных двигателей, особенно дизельных двигателей с наддувом, изготавливаются методом горячей штамповки (ковки) из специальных легированных сталей. Кованые шатуны прочнее литых, но дороже в изготовлении. Кованый шатун легко отличить от литого по боковому шву. Боковой шов кованого шва широкий, а литого узкий. Шатуны некоторых современных двигателей изготавливаются методом спекания из порошковых металлов, такие шатуны обладают более высокой прочностью. Линия соединения нижней головки такого шатуна с крышкой шатуна имеет неровный колотый разъём, поскольку отделение крышки от шатуна происходи методом разлома. В этом случае обеспечивается наиболее точная установка крышки относительно шатуна.

 Для уменьшения веса, что необходимо для обеспечения повышения оборотов двигателя, шатуны двигателей дорогих спортивных автомобилей, где цена материала не имеет большого значения, изготавливаются из алюминиевых или титановых сплавов. Шатун, изготовленный из титановых или алюминиевых сплавов весит меньше чем стальной шатун на 50%. Особенно высокие требования предъявляются к материалам, из которых изготавливаются болты крепления крышки головки шатуна. Обычно они изготавливаются из высоколегированных сталей обладающих очень высоким пределом текучести превышающий этот показатель 2 ÷ 3 раза по сравнению с углеродистыми сталями.

 При ремонте некоторых высокофорсированных спортивных двигателей требуется обязательная замена болтов и гаек крепления крышки головки шатуна.Во время ремонта двигателя многие автомеханики практически не контролируют состояние шатуна. Они уверенны, что неисправными могут быть только детали, подвергающиеся износу: поршневые кольца, сами поршни, стенки цилиндров, направляющие втулки клапанов другие трущиеся детали. А в шатуне, особенно с фиксированным поршневым пальцем, непосредственно трущихся деталей нет. Поэтому принимается, что шатун всегда исправен, и шатуны устанавливаются в ремонтируемый двигатель не только без ремонта, но и вообще без проверки их технического состояния.

 Довольно часто шатуны имеют деформацию, не допускающую их установку в ремонтируемый двигатель. Даже если двигатель автомобиля не подвергался аварийным неисправностям с последующим ремонтом, шатун может быть деформирован под воздействием штатных нагрузок. Тем более повышается вероятность деформации шатуна, если в результате обрыва ремня привода ГРМ, при котором от удара поршня были погнуты клапаны двигателя, если двигатель подвергся гидроудару, вследствие попадания воды в цилиндры двигателя или произошло прокручивание вкладыша и, соответственно перегрев нижней головки шатуна.

 Деформация шатуна может произойти из-за неправильного ремонта, когда при установке фиксированного поршневого пальца, для нагрева верхней головки шатуна использовалась газовая горелка. Отверстие нижней головки шатуна, под воздействием ударных нагрузок, может принять овальную форму при неправильном моменте затяжки болтов крепления крышки головки шатуна или вытягивания болтов крепления крышки. Поэтому проверка геометрии и, в случае необходимости, ремонт или замена шатуна являются обязательными при ремонте двигателя. Сначала необходимо измерить диаметр, овальность и конусность отверстий верхней и нижней головок шатуна. Сделать это можно при помощи универсального нутромера, но в специализированных мастерских для этой цели может применяться специальные точные приспособления

 Очень важным показателем геометрии шатуна является параллельность осей отверстий головок шатуна. Деформация стержня шатуна может привести к тому, что оси этих отверстий будут не параллельны. Это приведёт к перекосу поршня в цилиндре и, соответственно, повышенной шумности при работе двигателя, преждевременному износу поршня, стенок цилиндра, опорной поверхности нижней головки шатуна и коленчатого вала, а при сильном перекосе поршневого пальца и к разрушению поршня. Точно проверить параллельность осей отверстий шатуна можно только при помощи специальных приспособлений. К сожалению, такие приспособления часто отсутствуют даже в специализированных мастерских. А для проверки деформации стержня шатуна при помощи поверочной плиты или лекальной линейки требуется определённый опыт, да и эти, не очень удобные мерительные инструменты, бывают не во всех ремонтных предприятиях. Кроме того, на некоторых V-образных двигателях нижняя головка шатуна расположена несимметрично относительно стержня и верхней головки шатуна. И тогда проверить геометрию шатуна при помощи поверочной плиты вообще не удастся. Стержень шатуна может иметь спиральную закрутку или осевой искривление. В любом из этих случаев ось поршневого пальца будет не параллельна оси коленчатого вала, а ось поршня будет не параллельна оси цилиндра. Проверка наличия искривления стержня шатуна

Шатуны

Шатуны передают усилия, действующие на поршни, шатунным шейкам коленчатого вала дизеля. Они испытывают большие динамические нагрузки. Изготовлены шатуны из высококачественной легированной стали штамповкой. Если шатунная шейка коленчатого вала связана с одним поршнем (дизели Д100 и ПД1М), то шатун представляет собой фасонный стержень двутаврового сечения с верхней и нижней головками (рис. 73, а, б). Нижняя головка разъемная. Крышка шатуна 5 крепится к стержню шатунными болтами 7 из хромони-келевой стали. В средней части болты имеют пояски для центровки шатуна и крышки. Поверхность болтов должна быть полированной без каких-либо концентраторов напряжений. Головки болтов круглые с лысками для удержания от проворачивания при затяжке.

В верхнюю головку шатуна запрессована втулка 2, служащая подшипником для поршневого пальца. У дизеля ПД1М втулка 2 целиком бронзовая, а у дизелей типа Д100 она состоит из двух неразъемных втулок - наружной стальной и внутренней бронзовой. У внутренней втулки по всей поверхности прорезаны наклонные канавки, служащие для равномерного распределения масла по поверхности пальца. Втулки головок в средней части имеют кольцевую канавку и отверстия для подвода масла.

Шатунный подшипник нижней головки шатуна состоит из двух бронзовых вкладышей, залитых слоем баббита толщиной 0,5-0,7 мм. Около стыков вкладышей с одной и другой стороны выфрезерованы холодильники для создания масляного клина. Вкладыши шатунных подшипников дизелей типа Д100 невзаимозаменяемы. Вкладыш, устанавливаемый в расточку корпуса шатуна, является наиболее нагруженным и называется рабочим бесканавочным вкладышем. Его внутренняя поверхность не имеет канавки (см. рис. 73, а, вид А). По среднему сечению вкладыша с обоих концов выфрезерованы карманы, в которых просверлены отверстия, соединяющиеся с косыми каналами маслопровода шатуна. Косые каналы а соединяются с центральным каналом б в стержне шатуна.

29. Шатуны

Вкладыш, располагающийся в крышке шатуна (см. рис. 73, а, вид Б) имеет кольцевую канавку и называется нерабочим канавочным вкладышем. В центре канавки просверлено отверстие. У вкладышей дизеля 2Д100 оно служит для подачи масла к продольному каналу в шатуне и далее на смазывание втулки пальца шатуна. У этого дизеля оба вкладыша кана-вочные и они взаимозаменяемые. Опыт эксплуатации показал, что у таких вкладышей возможно возникновение полусухого трения в шатунном подшипнике, вызывающего повреждение вкладышей и задиры шеек осей. Поэтому на дизелях 1 ОД 100 менеенагруженный (нерабочий) вкладыш сделан взаимозаменяемым с вкладышами дизеля 2Д100, а рабочий выполнен бесканавочным, обладающим большей несущей способностью.

Верхняя головка шатунов дизеля типа Д100 имеет шаровую поверхность, к которой притерта ползушка, служащая для приема масла в охлаждающую полость поршня и уплотнения от утечек масла по поверхности между нею, головкой шатуна и вставкой. Шатуны нижнего и верхнего поршней дизелей Д100 невзаимозаменяемы. Нижний длиннее верхнего на 102,2 мм.

Шатунные подшипники дизеля ПД1М состоят из двух взаимозаменяемых бронзовых вкладышей, удерживаемых от осевого смещения буртами. От проворачивания вкладыши фиксируются штифтом 8, устанавливаемым в отверстие нижней половинки подшипника. Отверстие в верхнем вкладыше служит для соединения с маслопроводом стержня шатуна.

У всех дизелей шатунные вкладыши устанавливаются в постели подшипников с натягом, который должен обеспечить непроворачиваемость вкла дышей в процессе работы дизеля. Возвышение одного конца каждого вкладыша над плоскостью разъема для создания нормального натяга должно составлять 0,11-0,13 мм.

У дизелей с У-образным расположением цилиндров каждая шатунная шейка коленчатого вала воспринимает усилие сразу от двух шатунно-поршневых групп. В этом случае шатун одной шатунно-поршневой группы присоединяется непосредственно к шейке коленчатого вала и называется головным, а второй шатун шатунно-поршневой группы присоединяется к развитой головке главного шатуна и называется прицепным. Есть конструкции, когда оба шатуна присоединяются непосредственно к шейке коленчатого вала.

Соединение двух шатунов называют шатунным устройством. У дизелей типа 5Д49 оно состоит из главного 1 (см. рис. 70) и прицепного 11 шатунов. Прицепной шатун своей расточкой в нижней части опирается на палец 12 и крепится к нему двумя болтами 10, составляя единое целое. Палец 12 вставлен в проушины развитой нижней головки главного шатуна. Втулка 13, запрессованная в проушины, служит подшипником для пальца.

В верхние головки шатунов запрессованы стальные втулки 7, внутренняя поверхность которых покрыта свинцовистой бронзой. Кольцевая проточка в средней части втулок сообщается двумя отверстиями с каналами маслопровода от шейки коленчатого вала к поршню. Нижняя головка главного шатуна имеет зубчатый стык з с крышкой 15 шатуна, препятствующий поперечному смещению крышки. Крышки притянуты к головке четырьмя болтами 14, резьба которых для повышения усталостной прочности обкатана. С этой же целью внутренние поверхности головки шатуна под вкладышем упрочнены накаткой. Вкладыши 16 шатунных подшипников стальные тонкостенные, залитые свинцовистой бронзой. Наружные поверхности вкладышей покрыты тонким слоем меди для устранения фреттинг-коррозии, возникающей при взаимных микропе ремещениях соприкасающихся тел. Внутренняя поверхность вкладышей для улучшения прирабатываемости покрыта тонким слоем свинцовистого сплава. Расточка вкладышей подшипника выполнена с некоторым увеличением диаметра от середины к краям (гиперболической). Такая форма расточки создает лучшие условия для гидродинамического режима смазывания подшипника с учетом упругих деформаций шеек коленчатого вала.

Шатунные вкладыши устанавливают с натягом и их положение фиксируется штифтами, запрессованными в стержень и крышку шатуна. Для перетока масла в нижнем вкладыше имеется проточка с отверстиями, по которым масло с шатунной шейки поступает в канал д нижней крышки и перетекает к каналам стержней шатунов. Часть масла направляется по продольному каналу главного шатуна для смазывания верхней головки и охлаждения поршня, а часть масла поступает через канал е в пальце 12 прицепного шатуна к каналу г шатуна и далее на смазывание головки шатуна и охлаждение поршня шатунно-поршневой группы с прицепным шатуном.

Шатуны - ответственные и тяже-лонагруженные детали. Поэтому их поверхности упрочняют дополнительно наклепом дробью. Для обеспечения условий уравновешивания шатунно-поршневых групп детали их собираются комплектно. При переработке все детали комплекта (шатун с крышкой, болты, гайки) должны быть поставлены на свои места по меткам, иметь определенные массу и размеры. Каждый комплект должен быть промаркирован.

⇐ | Поршневые кольца | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Силы, действующие в шатунно-кривошипном механизме дизеля | ⇒

Шатун. Функции, особенности шатуна

В двигателе внутреннего сгорания шатун – это деталь кривошипно-шатунного механизма. Элемент соединяет поршни с коленчатым валом. Необходимы шатуны для передачи поступательных движений поршней и превращения этих движений во вращение коленчатого вала. В результате машина может ехать.

Конструкция

Мы уже примерно знаем, что такое шатун, и сейчас рассмотрим особенности конструкции. Деталь соединяет поршень с коленчатым валом. В процессе работы совершаются очень сложные движения. Верхняя головка шатуна выполняет возвратно-поступательные движения, нижняя часть делает круговые. Шатуны в процессе работы воспринимают очень высокие нагрузки, и это учитывается в конструкции. Смотрите на схеме шатун двигателя.

Элемент состоит из верхней головки, нижней головки, а также из силового стержня, который служит соединителем. Деталь практически полностью цельная и изготавливается из стали, чугуна, алюминиевых сплавов.

Верхняя головка

Верхняя головка шатуна – это та часть, что имеет отверстие для поршневого пальца. В это отверстие после установки поршня запрессовывают палец. Конструкция верхней головки цельная. Форма ее полностью определяется тем, как сделано крепление поршневых пальцев.

Если палец фиксированный, тогда в головке на шатуне отверстие будет иметь цилиндрическую форму. Отверстие сделано очень точно, чтобы обеспечивать нужный натяг при соединении. Натяг – это, когда размер поршневого пальца немного больше, чем размер отверстия в головке шатуна. Если палец имеет плавающую конструкцию. Тогда в головку шатуна впрессовывают биметаллические или бронзовые втулки.

Но существуют и модели ДВС с плавающим типом пальца, где нет втулок, и палец может свободно вращаться в отверстии головки шатуна, ведь отверстие в головке сделано с зазором. В этом случае к поршневому пальцу обязательно подается масло. Верхняя головка делается в виде трапеции, так как она испытывает грандиозные нагрузки. Трапеция позволяет увеличить опору в процессе работы поршней.

Нижняя головка

Она соединяется через разъемное соединение с шатунной шейкой на коленчатом валу. Деталь состоит из двух частей – верхней части и крышки. Верхняя часть представляет с шатуном единое целое. На заводе отверстие в нижней головке растачивается вместе с крышкой, каждая из них может использоваться только со своим шатуном. Крышка и шатун соединяются при помощи болтового соединения.

В нижней части имеются подшипники скольжения. Это детали, по конструкции напоминающие коренные вкладыши. Они также изготовлены из стальной ленты с антифрикционным покрытием.

Стержень

Для большинства двигателей массового рынка стержень имеет расширение к нижней головке и сделан в виде двутавровой формы. В дизельных ДВС шатун сделан более прочным и массивным, в отличие от бензиновых двигателей.

Некоторые моторы могут оснащаться шатунами и других форм. Обычно в стержне имеется внутренний канал для подачи смазки к головке. Иногда данный канал проходит и к нижней головке шатуна – это канал для подачи масла к вкладышам.

Материалы

Чтобы максимально снизить вибрации и шум, а также для повышения мощности, инженеры разрабатывают шатуны и остальные элементы двигателя авто максимального малого веса. Однако постоянное облегчение ведет к понижению прочностных характеристик. А ведь шатун – это деталь, испытывающая огромные нагрузки. Элемент должен иметь определенный запас прочности.

Для экономии и для снижения себестоимости производства, изделия для ДВС изготавливают преимущественно из чугуна методом литья. Данный подход отлично применяется бензиновых моторов. Чугун – это идеальный компромисс между ценой и прочностью.

Что касается дизелей, то все детали здесь работают под еще более серьезными нагрузками. Поэтому чугун здесь неуместен. Шатуны для дизельных ДВС производят штамповкой и горячей ковкой. Материал в данном случае – специальные легированные стали. Шатун, изготовленный методом ковки, значительно прочнее литых чугунных изделий. Но и цена значительно выше.

Как работает?

Мы уже знаем, как выглядит шатун. Как он работает, узнаем далее. Главная задача элемента – взять на себя передачу тяговых усилий от поршней, движущихся поступательно к коленвалу. Таким образом, тяга превращается во вращательные движения. Процесс превращения очень быстрый.

Когда поршень находится в положении ВМТ или чуть ниже ее, то топливная смесь воспламеняется и поршень выталкивается вниз. Шатун, соединенный с поршнем, также будет двигаться вниз, заставляя коленчатый вал вращаться. Когда поршень двигателя достигнет нижней мертвой точки, за счет силы инерции коленчатый вал будет толкать шатун и поршень вверх. Данный процесс цикличный и повторяется многократно.

Заключение

Итак, мы узнали, что такое шатун. Это деталь для соединения поршней и коленчатого вала. Механизм довольно крепкий и выполняет важную функцию в работе ДВС.

Шатуны

Шатун служит связующим звеном между поршнем и кривошипом коленчатого вала. Так как поршень совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, а коленчатый вал — вращательное, то шатун совершает сложное движение и подвергается действию знакопеременных, носящих ударный характер нагрузок от газовых сил и сил инерции.

Шатуны автомобильных массовых двигателей изготовляют мето­дом горячей штамповки из среднеуглеродистых сталей марок: 40, 45, марганцевистой 45Г2, а в особенно напряженных двигателях из хромо-никеле­вой 40ХН, хромо-молибдено­вой улучшенной ЗОХМА и дру­гих легированных качествен­ных сталей.

Общий вид шатуна в сборе с поршнем и элементы его конструкции показаны на рис. 1. Основными элемен­тами шатуна являются: стер­жень 4, верхняя 14 и ниж­няя 8 головки. В комплект шатуна входят также: под­шипниковая втулка 13 верх­ней головки, вкладыши 12 нижней головки, шатунные болты 7 с гайками 11 и шплин­тами 10.

 

 

Рис.  1.   Шатунно-поршневая   группа в сборе с гильзой цилиндра; элементы конструкции шатуна:

1 — поршень; 2 — гильза цилиндра; 3 — уплотнительные резиновые кольца; 4 — стер­жень шатуна; 5 — запорное кольцо; б — порш­невой палец; 7 — шатунный болт; 8 — нижняя головка шатуна; 9— крышка нижней головки шатуна; 10 — шплинт; 11 — гайка шатунного болта; 12 — вкладыши нижней головки шату­на; 13 — втулка верхней головки шатуна; 14 — верхняя   головка  шатуна

Стержень шатуна, подвер­женный продольному изгибу, чаще всего имеет двутавровое сечение, но применяют иногда крестообразные, круглые, трубчатые и Другие профили (рис. 2). Наиболее рациональными являются двутавровые стержни, обладающие большой жесткостью при малом весе. Крестообразные профили нуждаются в более развитых головках шатуна, что приводит к переутяжелению его. Круглые профили отличаются простой геометрией, но требуют повышенного качества механической обработки, так как наличие у них следов обработки приводит к увеличению местной концентра­ции напряжений и возможной поломке шатуна.

Для массового автомобильного производства удобными и наибо­лее приемлемыми являются стержни двутаврового сечения. Пло­щадь поперечного сечения стержня обычно имеет переменную величину, причем минимальное сечение находится у верхней голов­ки 14, а максимальное — у нижней головки 8 (см. рис. 1). Это обеспечивает необходимую плавность перехода от стержня к ниж­ней головке и способствует повышению общей жесткости шатуна. С этой же целью и для уменьшения габаритов и веса шатунов

 

Рис. 2. Профили стержня шатуна: а) двутавровый; б) крестообразный; в) трубчатый;   г) круглый

в быстроходных двигателях автомобильного типа обе головки, как правило, отковываются за одно целое со стержнем.

Верхняя головка обычно имеет форму, близкую к цилиндриче­ской, но особенности ее конструкции в каждом конкретном случае

 

Рис. 3. Верхняя головка шатуна

выбираются в зависимости от методов фиксации поршневого пальца и его смазки. Если поршневой палец закрепляется в поршневой головке шатуна, то ее делают с разрезом, как показано на рис. 3, а. Под действием стяжного болта стенки головки несколько деформируются и обеспечивают глухую затяжку поршневого паль­ца. Головка при этом не работает на износ и выполняется с относи­тельно небольшой длиной, равной примерно ширине наружной полки стержня шатуна. С точки зрения выполнения монтажно-демонтажных работ предпочтительнее боковые разрезы, но использование их приводит к определенному увели­чению размеров и веса головкиу Верхние головки с креплением в них поршневых пальцев применялись на шатунах старых моделей рядных двигателей ЗИЛ, например, на 5 и 101 моделях.

При других методах фиксации поршневых пальцев в верхнюю головку шатуна в качестве подшипника запрессовывают втулки из оловянистой бронзы с толщиной стенок от 0,8 до 2,5 мм (см. рис. 3, б, в, г). Тонкостенные втулки изготовляют свертными из листовой бронзы и обрабатывают под заданный размер поршне­вого пальца после запрессовки в головку шатуна. Свертные втулки применяют на всех двигателях автомобилей ГАЗ, ЗИЛ-130, МЗМА и др.

Втулки верхней головки шатунов смазывают разбрызгиванием или под давлением. В автомобильных двигателях широкое распро­странение получила смазка разбрызгиванием. Капельки масла при такой простейшей системе смазки попадают в головку через одно или несколько больших с широкими фасками на входе масло-улавливающих отверстий (см. рис. 3, б) или через глубокую прорезь, сделанную фрезой со стороны, противоположной стержню. Подачу масла под давлением применяют только в двигателях, рабо­тающих с повышенной нагрузкой на поршневые пальцы. Масло подводится из общей системы смазки через канал, просверленный в стержне шатуна (см. рис. 3, б), или по специальной трубке, уста­навливаемой на стержне шатуна. Смазка под давлением применяется в двух- и четырехтактных дизелях ЯМЗ.

Двухтактные дизели ЯМЗ, работающие со струйным охлажде­нием днища поршней, имеют на верхней головке шатуна специаль­ные форсунки для подачи и распыливания масла (см. рис. 3, г). Малая головка шатуна снабжается здесь двумя толстостенными литыми бронзовыми втулками, между которыми образуется коль­цевой канал для подвода масла к форсунке-распылителю из канала в стержне шатуна. Для более равномерного распределения смазоч­ного масла на поверхностях трения втулок нарезаются спираль­ные канавки, а дозирование масла осуществляют с помощью калиб­рованного отверстия в пробочке 5, которую запрессовывают в канал стержня шатуна, как показано на рис. 4, б.

Нижние головки шатунов двигателей автомобильного и трак­торного типов обычно делают разъемными, с упрочняющими прили­вами и ребрами жесткости. Типичная конструкция разъемной голов­ки показана на рис. 1. Основная ее половина откована совместно со стержнем 4, а отъемная половина 9, называемая крышкой ниж­ней головки, или просто крышкой шатуна, скрепляется с основной двумя шатунными болтами 7. Иногда крышка крепится четырьмя и даже шестью болтами или шпильками. Отверстие в большой головке шатуна обрабатывают в собранном состоянии с крышкой (см. рис. 4), поэтому ее нельзя переставлять на другой шатун или изменять принятое положение на 180° относительно шатуна, с которым она была спарена до расточки. Чтобы предотвратить возможную путаницу на основной половине головки и на крышке, у плоскости их разъема выбивают порядковые номера, соответ­ствующие номеру цилиндра. При сборке кривошипно-шатунного механизма надо следить за правильной постановкой шатунов на ме­сто, строго руководствуясь инструкцией завода-изготовителя.

 

Рис. 4. Нижняя головка шатуна:

а) с прямым разъемом; б) с косым разъемом; 1 — половина головки, отковы­ваемая совместно со стержнем 7; 2 — крышка головки; 3 — болт шатуна; 4 — треугольные шлицы; 5 — втулочка с калиброванным отверстием; 6 — канал в стержне для подвода масла к поршневому пальцу

Для двигателей автомобильного типа с характерной совместной отливкой цилиндра и картера в одном блоке и Ессбще при наличии блок-картерной отливки остова двигателя желательно, чтсбы боль­шая головка шатуна свободно проходила через цилиндры и не за­трудняла выполнение монтажно-демонтажных работ. Когда габа­риты этой головки развиты так, что она не проходит в отверстие цилиндровой гильзы 2 (см. рис. 1), то комплект шатуна в сборе с поршнем 1 (см. рис. 1) можно свободно установить на место только при снятом коленчатом вале, что создает крайние неудобства при ремонте (Иногда поршень без уплотнительных колец, но собранный с шатуном удается просунуть за смонтированный коленчатый вал и вставить его в цилиндр со стороны картера (или, наоборот, вынуть из цилиндра через картер), а потом завершать сборку поршневой группы и шатуна, затрачивая на все это непроизводительно много времени). Поэтому развитые нижние головки выполняют с косым разъемом, как сделано это в дизеле ЯМЗ-236 (см. рис. 4, б).

Плоскость косого разъема головки обычно располагают под углом 45° к продольной оси стержня шатуна (в отдельных случаях возможен угол разъема 30 или 60°). Габариты таких головок после удаления крышки резко уменьшаются. При косом разъеме крышки чаще всего крепятся болтами, которые ввертываются в основную

половину головки. Реже для этой цели применяют шпильки. В отли­чие от нормальных разъемов, выполняемых под углом 90° к оси стержня шатуна (см. рис. 4, а), косые разъемы головок (см. рис. 4, б) позволяют несколько разгружать шатунные болты от разрывающих усилий, а возникающие при этом боковые усилия воспринимаются буртиками крышки или треугольными шлицами, сделанными на стыкующихся поверхностях головки. У разъемов (нормальных или косых), а также под опорными плоскостями шатунных болтов и гаек стенки нижней головки обычно снабжают упрочняющими приливами и утолщениями.

В головках автомобильных шатунов с нормальной плоскостью разъема в подавляющем большинстве случаев шатунные болты одновременно являются установочными, точно фиксирующими поло­жение крышки относительно шатуна. Такие болты и отверстия под них в головке обрабатывают с высокой чистотой и точностью, как установочные штифты или втулки. Шатунные болты или шпиль­ки являются исключительно ответственными деталями. Обрыв их связан с аварийными последствиями, поэтому они изготовляются из высококачественных легированных сталей с плавными перехо­дами между элементами конструкции и подвергаются термообра­ботке. Стержни болтов выполняются иногда с проточками в местах перехода к резьбовой части и около головок. Проточки делают без подрезов с диаметром, равным примерно внутреннему диаметру резьбы болта (см. рис. 1 и 4).

Шатунные болты и гайки к ним у ЗИЛ-130 и некоторых других автомобильных двигателей изготовляются из хромо-никелевой ста­ли марки 40ХН. Применяются для этих целей также стали 40Х, 35ХМА и аналогичные им материалы.

Чтобы предотвратить возможное проворачивание шатунных болтов при затягивании гаек, их головки делают с вертикальным срезом, а в зоне сопряжения кривошипной головки шатуна со стерж­нем выфрезеровывают площадки или углубления с вертикальным уступом, удерживающим болты от проворачивания (см. рис. 1 и 4). В тракторных и других двигателях шатунные болты фикси­руются иногда специальными штифтами. С целью уменьшения габаритов и веса головки шатунов болты размещают по возмож­ности ближе к отверстиям под вкладыши. Допускаются даже небольшие выемки в стенках вкладышей, предназначенные для прохода шатунных болтов. Затяжка шатунных болтов строго нор­мируется и контролируется с помощью специальных динамометри­ческих ключей. Так, в двигателях ЗМЗ-66, ЗМЗ-21 момент затяжки составляет 6,8—7,5 кГ·м (≈68—75 н-м), в двигателе ЗИЛ-130 — 7—8кГ·м (≈70—80 н-м), а в двигателях ЯМЗ — 16—18 кГ·м (≈160—180 н-м). После затяжки корончатые гайки тщательно шплинтуются, а обычные (без прорезей под шплинты) фиксируются каким-либо другим способом (специальными контргайками, отштам­пованными из тонкой листовой стали, замковыми шайбами и т. д.).

Чрезмерная затяжка шатунных болтов или шпилек недопустима, гак как может привести к опасной вытяжке у них резьбы.

Нижние головки шатунов автомобильных двигателей обычно снабжаются подшипниками скольжения, для которых применяют сплавы, обладающие высокими антифрикционными свойствами и необходимой механической стойкостью. Только в редких случаях применяют подшипники качения, причем наружными и внутрен­ними обоймами (кольцами) для их роликов служат сама головка шатуна и шейка вала. Головка в этих случаях делается неразъем­ной, а коленчатый вал — составным или разборным. Так как вместе с изношенным роликовым подшипником приходится иногда заменять весь шатунно-кривошипный узел, то широкое применение подшипники качения находят лишь в сравнительно дешевых двига­телях мотоциклетного типа.

Из антифрикционных подшипниковых сплавов в двигателях внутреннего сгорания чаще всего применяют баббиты на оловянной или свинцовой основах, алюминиевые высокооловянистые сплавы и свинцовистую бронзу. На оловянной основе в автомобильных двигателях применяют сплав баббит Б-83, содержащий 83% олова. Это качественный, но довольно дорогой подшипниковый сплав. Более дешевым является сплав на свинцовой основе СОС-6-6, содержащий по 5—6% сурьмы и олова, остальное — свинец. Его называют также малосурьмянистым сплавом. Он обладает хоро­шими антифрикционными и механическими свойствами, стоек против коррозии, отлично прирабатывается и по сравнению со спла­вом Б-83 способствует меньшему износу шеек коленчатого вала. Сплав СОС-6-6 применяется для большинства отечественных карбю­раторных двигателей (ЗИЛ, МЗМА и др.). В двигателях с повы­шенными нагрузками па шатунные подшипники применяют высокооловянистый алюминиевый сплав, содержащий 20% олова, 1% меди, остальное — алюминий. Такой сплав используется, напри­мер, для подшипников V-образных двигателей ЗМЗ-53, ЗМЗ-66 и др.

Для шатунных подшипников дизелей, работающих с особенно высокими нагрузками, применяют свинцовистую бронзу Бр.С-30, содержащую 30% свинца. Как подшипниковый материал, свинцо­вистая бронза обладает повышенными механическими свойствами, но сравнительно плохо прирабатывается и подвержена коррозии под воздействием кислотных соединений, накапливающихся в мас­ле. При использовании свинцовистой бронзы картерное масло должно содержать поэтому специальные присадки, предохраняю­щие подшипники от разрушения.

В старых моделях двигателей антифрикционный сплав зали­вали непосредственно по основному металлу головки, как говори­лось «по телу». Заливка по телу не оказывала заметного влияния на габариты и вес головки. Хорошо обеспечивала отвод тепла от шатунной шейки вала, но так как толщина слоя заливки состав­ляла более 1 мм, то в процессе работы вместе с износом сказывалась заметная усадка антифрикционного сплава, вследствие чего отно­сительно быстро увеличивались зазоры в подшипниках и возни­кали стуки. Чтобы устранить или предупредить стуки подшипни­ков, их периодически приходилось подтягивать, т. е. устранять излишне большие зазоры за счет уменьшения числа тонких латун­ных прокладок, которые с этой целью (около 5 штук) ставились в разъем нижней головки шатуна.

Метод заливки по телу в современных быстроходных транспорт­ных двигателях не применяется. Нижние головки их снабжаются сменными взаимозаменяемыми вкладышами, форма которых точно соответствует цилиндру, состоящему из двух половин (полуколец). Общий вид вкладышей показан на рис. 1. Два вкладыша 12, поставленные в головку, образуют ее подшипник. Вкладыши имеют стальную, реже бронзовую, основу, с нанесенным на пей слоем антифрикционного сплава. Различают вкладыши толстостен­ные и тонкостенные. Вкладыши несколько увеличивают габариты и вес нижней головки шатуна, особенно толстостенные, имеющие толщину стенок более 3—4 мм. Поэтому последние применяются только для сравнительно тихоходных двигателей.

Шатуны быстроходных автомобильных двигателей, как правило, снабжаются тонкостенными вкладышами, выполненными из сталь­ной ленты толщиной 1,5—2,0 мм, покрытой антифрикционным сплавом, слой которого составляет всего 0,2—0,4 мм. Такие двух­слойные вкладыши называются биметаллическими. Они применяют­ся на большинстве отечественных карбюраторных двигателей. В настоящее время получили распространение трехслойные так называемые триметаллические тонкостенные вкладыши, у которых на стальную ленту сначала наносится подслой, а потом уже анти­фрикционный сплав. Триметаллические вкладыши толщиной 2 мм применяются, например, для шатунов двигателя ЗИЛ-130. На сталь­ную ленту таких вкладышей наносится медно-никелевый подслой, покрытый малосурьмянистым сплавом СОС-6-6. Трехслойные вкла­дыши применяются также для шатунных подшипников дизелей. Слой свинцовистой бронзы, толщина которого обычно составляет 0t3—0,7 мм, сверху покрывают еще тонким слоем свинцово-оловянистого сплава, что улучшает прирабатываемость вкладышей и пре­дохраняет их от коррозии. Трехслойные вкладыши допускают большие удельные давления на подшипники, чем биметаллические.

Гнездам под вкладыши и самим вкладышам придают строго цилиндрическую форму, а поверхности их обрабатывают с высокой точностью и чистотой, обеспечивая полную взаимозаменяемость для данного двигателя, что значительно упрощает ремонт. Под­шипники с тонкостенными вкладышами не нуждаются в периоди­ческой подтяжке, так как имеют малую толщину антифрикционного слоя, не дающего усадки. Они ставятся без регулировочных про­кладок, а изношенные заменяются новым комплектом.

С целью получения надежного прилегания вкладышей и улучшения их контакта со стенками головки шатуна они изготовляются так, чтобы при затягивании шатунных болтов обеспечивался неболь­шой гарантированный натяг. От проворачивания тонкостенные вкладыши удерживаются фиксирующим усом, который отгибается у одной из кромок вкладыша. Фиксирующий ус входит в специаль­ную пазовую канавку, выфрезерованную в стенке головки у разъема (см. рис. 4). Вкладыши с толщиной стенок 3 мм и более толстые, фиксируются штифтами (дизели В-2, ЯМЗ-204 и др.).

Шатунные подшипниковые вкладыши современных автомобиль­ных двигателей смазываются маслом, поступающим под давлением через сверление в кривошипе из общей системы смазки двигателя. Для поддержания давления в смазочном слое и увеличения его несущей способности рабочую поверхность шатунных вкладышей рекомендуется выполнять без маслораспределительных дуговых или продольных сквозных канавок. Диаметральный зазор между вкладышами и шатунной шейкой вала обычно составляет 0 025— 0,08 мм.

В тронковых двигателях внутреннего сгорания применяют шатуны двух типов: одинарные и сочлененные.

Одинарные шатуны, конструкция которых подробно рассмат­ривалась выше, получили большое распространение. Они приме­няются во всех однорядных двигателях и широко используются в двухрядных автомобильных двигателях. В последнем случае на каждую кривошипную шейку вала рядом друг с другом устанав­ливают два обычных одинарных шатуна. Вследствие этого один ряд цилиндров смещается относительно другого вдоль оси вала на величину, равную ширине нижней головки шатуна. Чтобы уменьшить такое смещение цилиндров, нижнюю головку изготов­ляют с возможно меньшей шириной, а иногда шатуны выполняют с асимметричным стержнем. Так, в V-образных двигателях автомо­билей ГАЗ-53, ГАЗ-66 стержни шатунов смещены относитель­но оси симметрии нижних головок на 1 мм. Смещение осей цилин­дров левого блока относительно правого составляет в них 24 мм.

Использование обычных одинарных шатунов в двухрядных дви­гателях приводит к увеличению длины шатунной шейки вала и общей длины двигателя, но в целом такая конструкция является самой простой и экономически целесообразной. Шатуны имеют одинаковую конструкцию, создаются и одинаковые условия работы для всех цилиндров двигателя. Шатуны можно полностью унифи­цировать также с шатунами однорядных двигателей.

Сочлененные шатунные узлы представляют единую конструк­цию, состоящую из двух спаренных между собой шатунов. Их обыч­но используют в многорядных двигателях. По характерным призна­кам конструкции различают вильчатые, или центральные, и кон­струкции с прицепным шатуном (рис. 5).

 


Рис. 5. Сочлененные шатуны: а) вильчатой конструкции, б) с прицепным шатуном

У вильчатых шатунов (см. рис. 5, а), используемых иногда в двухрядных двигателях, оси больших головок совпадают с осью шейки вала, в связи с чем их называют также центральными. Большая головка главного шатуна 1 имеет вильчатую конструкцию; а головка вспомогательного шатуна 2 устанавливается в развилку главного шатуна. Его называют поэтому внутренним, или средним, шатуном. Оба шатуна имеют разъемные нижние головки и снаб­жаются общими для них вкладышами 3, которые от проворачивания чаще всего фиксируются штифтами, расположенными в крышках 4 вильчатой головки. У зафиксированных таким образом вкладышей внутренняя поверхность, соприкасающаяся с шейкой вала, пол­ностью покрывается антифрикционным сплавом, а наружная — только в средней части, т. е. в зоне размещения вспомогательного шатуна. Если вкладыши не фиксируются от проворачивания, то поверхности их с обеих сторон полностью покрываются анти­фрикционным сплавом. В этом случае вкладыши изнашиваются более равномерно.

Центральные шатуны обеспечивают одинаковую величину хода поршней во всех цилиндрах V-образного двигателя, как и обычные одинарные шатуны. Однако комплект их довольно сложен в про­изводстве, а вилке не всегда удается придать нужную жест­кость.

Конструкции с прицепным шатуном проще в производстве и обладают надежной жесткостью. Примером такой конструкции может служить шатунный узел дизеля В-2, показанный на рис. 5, б. Он состоит из главного 1 и вспомогательного прицепного 3 шатунов. Главный шатун имеет верхнюю головку и двутавровый стержень обычной конструкции. Нижняя его головка снабжена тонкостен­ными вкладышами, залитыми свинцовистой бронзой, и выполнена с косым разъемом относительно стержня главного шатуна; иначе ее нельзя скомпоновать, так как под углом 67° к оси стержня на ней размещают две проушины 4, предназначенные для крепления при­цепного шатуна 3. Крышка главного шатуна крепится шестью шпильками 6, завернутыми в тело шатуна, причем от возможного проворачивания они фиксируются штифтами 5.

Прицепной шатун 3 имеет двутавровое сечение стержня; обе головки его неразъемны и поскольку условия их работы аналогич­ны, то они снабжены бронзовыми подшипниковыми втулками. Сочленение прицепного шатуна с главным осуществляется при помощи полого пальца 2, закрепленного в проушинах 4.

В конструкциях V-образных двигателей с прицепным шатуном последний располагают относительно стержня главного шатуна справа по вращению вала, чтобы уменьшить боковое давление на стенки цилиндра. Если при этом угол между осями отверстий в проушинах крепления прицепного шатуна и стержня главного шатуна больше угла развала между осями цилиндров, то ход порш­ня прицепного шатуна будет больше хода поршня главного шатуна.

Объясняется это тем, что нижняя головка прицепного шатуна опи­сывает не окружность, как головка главного шатуна, а эллипс, большая ось которого совпадает с направлением оси цилиндра, поэтому у поршня прицепного шатуна 5 > 2г, где 5 — величина хода поршня, а г — радиус кривошипа. Например, у дизеля В-2 оси цилиндров расположены под углом 60°, а оси отверстий в про­ушинах 4 пальца нижней (большой) головки прицепного шатуна и стержня главного шатуна — под углом 67°, вследствие чего раз­ница в величине хода поршней составляет в нем 6,7 мм.

Сочлененные шатуны с прицепивши и особенно с вильчатыми конструкциями кривошипных готовок вследствие относительной их сложности в двухрядных автомобильных двигателях применяют­ся очень редко. Наоборот, использование прицепных шатунов в звездообразных двигателях является необходимостью. Большая (нижняя) головка главного шатуна в звездообразных двигателях выполняется неразъемной.

При сборке автомобильных и других быстроходных двигателей шатуны подбирают из условий, чтобы комплект их имел минималь­ную разницу в весе. Так, в двигателях автомобилей «Волга», ГАЗ-66 и ряде других верхняя и нижняя головки шатунов подгоняются по весу с отклонением ±2 г, т. е. в пределах 4 г (≈0,04 н). Следо­вательно, общая разница в весе шатунов не превышает у них 8 г (≈0,08 н). Лишний металл обычно снимают с бобышэк-приливов, крышки шатуна и верхней головки. При отсутствии у верхней головки специального прилива вес подгоняют обтачиванием ее с обе­их сторон, как, например, в двигателе ЗМЗ-21.

Отклонения от весовых показателей, принятых для шатунно-поршневой группы, не допускаются, так как это нарушает уравно­вешенность двигателя.

 

  Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.


Newer news items:

Older news items:


Крывошипно-шатунный механизм

Как и у паровой машины, возвратно-поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение вала двига­теля внутреннего сгорания. Это преобразование выполняет кривошипно-шатунный механизм. Он состоит из поршня, шатуна (в отдель­ных случаях имеется шток и крейцкопф), коленчатого вала и махо­вика.

При наличии штока и крейцкопфа (крейцкопфные двигатели) боковое давление, возникающее при наклонном положении шатуна, не передается на поршень и стенки цилиндра, а воспринимается ползуном и параллелями. К крейцкопфпым двигателям относятся все двигатели двойного действия и двигатели большой мощ­ности.

Однако у большинства двигателей внутреннего сгорания шток, ползун и параллели отсутствуют. Такие двигатели называются беекрейцкопфными или тронковыми. Тронковые двигатели менее сложны вследствие отсутствия крейцкопфного узла и имеют меньшую высоту, что также весьма ценно.

При работе тронкового двигателя боковое давление, возникаю­щее при наклонном положении шатуна, воспринимается поршнем и передается рабочей поверхности цилиндра. В этом случае поршень шарнирно соединяется непосредственно с шатуном и выполняет роль ползуна.

Поршень воспринимает давление газов и передает его шатуну и коленчатому валу. Поршни могут быть цельными и составными, с охлаждением жидкостью и без охлаждения. Чаще всего поршни диаметром до 400 мм изготовляются цельными.

На фиг. 88 представлен цельный поршень тронкового типа без охлаждения. Он имеет стаканообразную форму и состоит из нижней цилиндрической части 2, называемой тронком или юбкой, и верхней части 4, называемой головкой поршня. Длина поршня тронкового типа обычно составляет 1,3—1,6 диаметра цилиндра D и определяется допустимым удельным давлением на стенки цилиндра; кроме того, она зависит от количества уплотнительных колец 3 и от расстояния между ними. Удельное давление не должно пре­восходить 6—8 кГ/см2.

Количество уплотнительных (компрессионных) колец колеблется в пределах 3—6. Эти кольца служат для воспрепятствования про­рыва газов между поршнем и стенками цилиндра. Они выполняются квадратного, прямоугольного и трапецеидального сечения с различ­ными формами замков (стыков). Для свободного расширения кольца при нагревании предусматривается зазор в замке, величина которого в холодном состоянии составляет для двух верхних колец 0,006D, а для остальных 0,004D.

Опыт показывает, что лучшее уплотнение с меньшей потерей на трение получается при большем числе узких колец.

Кольца должны прилегать к рабочей поверхности цилиндра без просветов, а поэтому должны быть достаточно упруги, но не чрез­мерно, чтобы не увеличивать потери на трение и не усиливать износ рабочей поверхности цилиндра. Однако давление колец на стенку цилиндра зависит не только от их упругости, но главным образом от величины давления газов. Газы, проникая через зазор между кольцом и торцовой поверхностью канавки в поршне, прижимают кольцо к стенке цилиндра. Естественно, что наибольшее давление газы оказывают на первое сверху кольцо; поэтому наибольшему износу подвергается цилиндрическая поверхность первого кольца, которая в большей степени изнашивает и рабочую поверхность цилиндра.

Поршневые кольца изготовляются из серого и легированного чугуна.

Технические условия на изготовление поршневых колец дизелей установлены ГОСТом 7133-54. Для повышения износостойкости как кольца, так и рабочей поверхности цилиндра не менее чем одно верхнее кольцо должно иметь покрытие пористым хромом. Хро­мирование колец заключается в нанесении гальваническим спосо­бом пористого хрома слоем 0,1—0,2 мм.

Пористый хром обладает способностью разносить масло по поверхности втулки.

Разносят масло и сами кольца (фиг. 79, а). При движении поршня вниз поршневое кольцо прижи­мается к верхней торцовой поверхности канавки. Нижней кромкой кольцо соскабливает со стенки втулки масло, которое и попадает в образовавший­ся зазор. При движении поршня вверх кольцо пе­ремещается в канавке и прижимается к ее нижней торцовой поверхности; при. этом масло вытесняется в зазор, образующийся меж­ду верхней поверхностью канавки и кольцом.

При следующем ходе поршня вниз рассмотренное явле­ние повторяется. Таким образом происходит перекачивание масла на поверхности втулки вверх. Это явление именуют насосным действием колец. Оно особенно заметно у четырехтактных двигателей при наличии разрежения в цилиндре в период всасывающего хода.

Осевой зазор между поршневым кольцом и его канавкой для верхнего кольца при диаметре цилиндра от 160 до 300 мм должен быть 0,08—0,25 мм; для остальных колец 0,05—0,15 мм. При диа­метре цилиндра выше 300 мм для верхнего кольца — 0,12—0,3 мм, для остальных колец 0,07—0,25 мм.

При повышенном зазоре между поршневыми кольцами и канав­ками насосное действие колец возрастает и масло перекачивается в камеру сгорания, чем увеличивается расход масла.

Для уменьшения поступления масла в камеру сгорания устанавливают одно или два маслосъемных кольца, соскабливаю­щие масло со стенок цилиндра и отводящие его через отверстия в стенках поршня в картер двигателя. Схема действия маслосъемного, кольца простейшей конструкции представлена на фиг. 89, б.

При движении поршня вверх давление масла, собирающегося в кольцевом пространстве скоса, сжимает кольцо и масло проходит

через образовавшийся зазор между втулкой и кольцом вниз, а при движении поршня вниз масло через отверстия, просверленные по всей окружности поршня, удаляется внутрь поршня и стекает в картер.

При установке поршневых колец в канавки поршня замки колец располагают таким образом, чтобы у соседних колец они не прихо­дились бы один против другого, а были смещены примерно на 120°. В двухтактных двигателях замки колец во избежание их поломки смещают от продувочных и выхлопных окон. С этой целью их закреп­ляют штифтами (фиг. 90).

Материалом для изготовления поршней служит главным образом серый чугун (обычно марки СЧ 24-44). Для быстроход­ных двигателей поршни для уменьшения сил инерции изготовляют из алюминие­вых сплавов, удельный вес которых при­мерно в 2,5 раза меньше удельного веса чугуна. Иногда для таких двигателей из­готовляют чугунные поршни облегченной конструкции (с тонкими стенками и реб­рами жесткости).

Для предотвращения заедания поршня вследствие его расшире­ния при нагревании должен быть зазор между поршнем и рабочей поверхностью цилиндра. Величина зазора между юбкой чугунного поршня и поверхностью цилиндра в среднем 0,001D; между верх­ней частью головки поршня и поверхностью цилиндра (0,004— 0,008) D, где D—диаметр цилиндра. Больший зазор в верхней части поршня объединяется наличием здесь значительно больших тепловых напряжений. Эти напряжения иногда вызывают появление трещин в днище поршня. Поэтому поршни больших диаметров делают обычно составными; нередко их головка выполняется из литой стали. Головка поршня соединяется с юбкой шпильками. Такая конструкция дает ряд преимуществ: а) возможность применения для головки материала повышенного качества; б) возможность замены головки, не меняя всего поршня; в) получение более надежной и сравнительно свободной от литейных напряжений кон­струкции; г) возможность некоторой регулировки пространства сжатия с помощью прокладки между головкой и юбкой.

Поршни двигателей двойного действия состоят из двух головок с уплотнительными кольцами и промежуточной части между ними.

Для предупреждения недопустимого теплового напряжения и появления трещин поршень следует охлаждать. В двигателях неболь­шой мощности (с небольшим диаметром цилиндров) поршни охла­ждаются посредством теплообмена через поршневые кольца и юбку со стенкой цилиндра, охлаждаемой водой; кроме того, для повы­шения теплоотдачи увеличивают теплоотдающую поверхность днища поршня за счет ребер, обращенных во внутреннюю полость поршня.

В двигателях большой мощности (с большим диаметром цилин­дров) приходится прибегать к искусственному охлаждению порш­ней водой или маслом, так как с увеличением диаметра цилиндра теплоотдающая поверхность его растет в квадрате, а объем цилиндра, который определяет собой количество сжигаемого топлива, растет в кубе. Отсутствие в этом случае жидкостного охлаждения может привести к перегреву поршня. Жидкость подводится к поршням или качающимися трубами а шарнирными соединениями, или телеско­пическими трубами.

Для шарнирного соединения поршня тронкового типа с шатуном служит палец 5 (фиг. 88). Он укрепляется в приливах — бобышках 7, имеющихся с двух сторон поршня. Во избежание повреждения рабочей поверхности цилиндра длина пальца берется несколько меньше диаметра поршня, а сам палец крепится от продольного перемещения.

Однако во время работы двигателя нагрев­шийся палец должен иметь возможность свободно удлиняться, не вызывая деформа­ции поршня. В поршне, представленном на фиг. 88, это достигается применением пружинных колец 6. Для этой же цели применяют крепление, показанное на фиг. 91. Стопор 1 плотно входит в гнездо, имеющееся в пальце, не давая ему перемещаться по оси, стопор 2 вхо­дит в продольный паз пальца 3 и позволяет ему свободно удлиняться при нагревании, не давая проворачиваться. Пальцы, которые могут свободно поворачиваться в бобышках, называются плавающими. Они обычно установлены в бронзовых втулках. Плавающие пальцы, вследствие указанной свободы, изнашиваются более равно­мерно.

Поршневые пальцы изготовляют из углеродистой или легирован­ной стали ГОСТ 8052-56. Для меньшего истирания их рабочая поверхность цементируется и закаливается. Для уменьшения веса пальцы обычно делают пустотелыми.

У крейцкопфных двигателей поршневой шток соединяется непосредственно с головкой поршня при помощи фланца и шпилек.

Шатун передает усилие газов от поршня на коленчатый вал и поэтому работает на продольный изгиб и на сжатие. Материалом для шатунов обычно является углеродистая сталь марки 45. В быстроходных мощных двигателях применяются шатуны из хромоникелевой стали, например, марки 40ХН.

Шатун состоит из верхней головки 3 (фиг. 92), стержня 5 и ниж­ней головки 8. Стержень шатуна выполняется круглого или дву­таврового сечения. Для уменьшения веса шатуна по его оси просверливается канал 6, который используется для подвода смазоч­ного масла к поршневому пальцу.

Верхняя головка шатуна обычно отковывается заодно с телом шатуна и очень редко (у мощных тихоходных двигателей) делается разъемной. На фиг. 92 верхняя головка выполнена с запрессо­ванной втулкой 4 из бронзы; она застопорена от проворачивания шпилькой, проходящей в отвер­стие 2.

Применяются также втулки из стали с заливкой свинцовистой бронзой. У двигателей, работа­ющих с меньшим тепловым на­пряжением, иногда применяется заливка из баббита. В двигателях большой мощности применяются разрезные вкладыши. Для устра­нения повышенного зазора при разрезном вкладыше служат про­кладки, нажимные болты и клинья.

Нижняя головка шатуна де­лается разъемной. На фиг. 92 дана конструкция нижней головки со съемной головкой. В этом случае нижняя часть стержня шатуна оканчивается фланцем 9 с плоской нижней опорной поверхностью. Это упрощает отковку и обработку шатуна; кроме того, с помощью стальной (компрессионной) про­кладки 7 можно, изменяя ее тол­щину, регулировать объем про­странства сжатия и степень сжа­тия рабочего цилиндра.

Для центрирования на съемной головке делается выступающий шип 10, пригоняемый плотно к соответствующей впадине ша­туна.

Прокладки 11 в стыке двух половин нижней головки регулируют зазор в мотылевом подшипнике — между поверхностью антифрикционной (обычно баббитовой) заливки нижней головки и мотылевой шейкой. Вынимая прокладки (они представляют собой набор латунных пластин), можно уменьшить зазор, компенсируя выработку подшипника.

В быстроходных дизелях и у всех карбюраторных двигателей нижняя головка шатуна делается разъемной (но не съемной). В этом случае верхняя часть нижней головки отковывается вместе со стерж­нем шатуна.

Шатунные болты 12 нагружаются усилием затяжки и дополнительной переменной силой, вызванной силами инерции поступательно движущихся масс. Затяжка болтов производится специальными гайками со шплинтовкой, что предохраняет их от само­произвольного отвинчивания. Для устранения поворота болта при закреплении гайки используются стопорные болтики 1, входящие в специальный паз болта. Обрыв шатунных болтов может вызвать значительные разрушения двигателя; поэтому шатунный болт является весьма ответственной деталью.

Для изготовления болтов применяют в основном сталь 30ХНЗА, для изготовления гаек болтов — сталь 35 и 40Х.

Шатуны крейцкопфных двигателей имеют верхнюю головку вилкообразной формы, состоящую из двух разъемных подшипников, которые охватывают цапфы ползуна. Нижняя головка не отличается от головки шатуна тронкового двигателя.

Шатуны легких быстроходных дизелей и карбюраторных двига­телей чаще всего штампуются. Особым конструктивным устройством отличаются шатуны двигателей с двухрядным наклонным V-образным расположением цилиндров. У этих двигателей шатуны одного ряда цилиндров соединяются с коленчатым валом двигателя при помощи нижней головки, а шатуны второго ряда шарнирно связаны с шатунами первого ряда (фиг. 93). Таким образом, одна мотылевая шейка воспринимает здесь работу двух цилиндров.

Коленчатый вал подвергается значительным изгибающим и скручивающим усилиям. Поэтому он должен хорошо противостоять деформациям, вызванным этими усилиями. Валы бывают в зависимо­сти от числа цилиндров одно-, двух-, трех-, четырех коленчатые и т. д.

Каждое колено или мотыль состоит из двух щек 1 (фиг. 94). мотылевой (или шатунной) шейки 2 и двух шеек 3, лежащих в рамовых подшипниках. Иногда мотыли имеют противовесы (на чертеже отсутствуют).

Коленчатый вал двигателей малой и средней мощности обычно цельный. У крупных двигателей коленчатые валы выполняются составными; в этом случае две его части соединяются фланцами 4, скрепленными болтами или шпильками. Концевые фланцы 5, составляющие единое целое с валом, служат для соединения двигателя с потребителем энергии.

Коленчатые валы являются дорогой деталью, которую ввиду сложности их изготовления может выполнить не всякий завод, изготовляющий двигатели. Валы изготовляются посредством ковки или штамповки. Многоколенчатые валы мощных двигателей изго­товляются с составными мотылями; в этом случае щеки и шейки отковываются и обрабатываются отдельно, а затем соединяются посредством горячей прессовой посадки.

Коленчатые валы дизелей должны соответствовать ГОСТу 704-52, который предъявляет высокие требования к качеству материала вала, а также к точности и чистоте механической обработки рабочей поверхности шеек вала. Валы изготовляются из качественной угле­родистой или легированной стали.

Для облегчения веса коленчатого вала обычно его шейки имеют осевые сверления и образующиеся каналы используются для под­вода смазки. Вначале из рамового подшипника через радиальные отверстия в шейке вала (фиг. 95, а) масло входит в центральный канал вала, откуда по каналам в мотылевой щеке и мотылевой шейке выходит в мотылевый подшипник.

От мотылевого подшипника масло через шатунный канал проходит к поршневому пальцу. Осевые сверления шеек закрываются торцовыми заглушками. Часто отвер­стия в щеках сверлят на искось от рамовой шейки к мотылевой (фиг. 95, б) и в сверления вставляют латунные трубки, развальцо­ванные на концах. В этом случае заглушки для отверстий в рамовых и мотылевых шейках не требуются.

Коленчатый вал должен не только удовлетворять условиям прочности, но и способствовать равномерности вращения, уравновешивая силы инерции движущихся частей двигателя. В соответст­вии с этим, углы между моты­лями берутся такими, чтобы чередование вспышек в рабочих цилиндрах происходило через равные углы поворота вала; кроме того, эти вспышки назна­чают по возможности так, чтобы не было подряд вспышек в двух соседних цилиндрах.

Так как в четырехтактных двигателях цикл соответствует 720°, а в двухтактных 360° по углу поворота вала, то, следо­вательно, при числе цилиндров г угол поворота вала между двумя вспышками должен быть:

в четырехтактных двигателях ? = 720? / i;

в двухтактных ? = 360 / i.

В табл. 13 даны схемы рас­положения колен и цифрами показан порядок чередования вспышек при различном числе цилиндров.

Для примера разберем порядок работы цилиндров шестицилиндрового четырехтактного двигателя. Угол поворота вала между двумя вспышками должен быть ? = 720?/ 6 = 120°.

Чтобы обеспечить эти условия, колена вала можно расположить, например так, как показано па схеме табл. 13, и наивыгоднейший порядок вспышек при вращении вала против часовой стрелки сле­дует считать 1—4—2—6—3—5. Такое расположение колен и поря­док вспышек создаст условия, при которых возможно чередовать вспышки через каждые 120° поворота вала и не будет одновремен­ных вспышек в двух соседних цилиндрах. Если, например, порядок работы цилиндров назначить 1—4—5—б—3—2, то после вспышки в третьем цилиндре последует вспышка во втором; при этом одно­временно давление в обоих цилиндрах значительно (в третьем цилиндре расширение, а во втором сжатие) и напряжение в рамовой шейке между вторым и третьим мотылями получается излишне большим. То же явление будет иметь место между пятым и четвер­тым цилиндрами.


Шатуны

Шатуны

   Шатун связывает колено вала с поршнем в тронковых двигателях или с ползуном (крейцкопфом) в крейцкопфных. При работе шатун совершает сложное качательное движение и подвергается переменной по величине и направлению нагрузке от сил давления газов и сил инерции. Действующие на шатун силы вызывают в нем сложные деформации: сжатие, растяжение, продольный и поперечный изгиб.

шатун с неразъемной кривошипной головкой

   Конструкция шатуна состоит в основном из: стержня, верхней поршневой и нижней кривошипной головок, шатунных болтов и вкладышей. Но существуют конструкции в которых число элементов может уменьшаться или добавляться. Например есть шатуны с неразъемной кривошипной головкой (нет шатунной крышки) они применяются в двигателях с составным коленчатым валом (такими были главные шатуны на авиационных звездообразных моторах) или в качестве прицепных шатунов, которые применяются и на V-образных тепловозных двигателях например 12ЧН18/20 (М 756), 23/30 (Д40) и на авиационных звездах.

прицепной шатун с цилиндрической пятой

На большинстве конструкций прицепных шатунов вместо кривошипной головки имеется цилиндрическая пята (шатун в таком случае скрепляется с пальцем прицепа болтами). Такими выполнены прицепные шатуны на двигателях  ЧН26/26 (Д49), Д70 и Д80 (Харьковского завода), GE 7FDL (у него и вместо поршневой головки цилиндрическая пята).

   Существует также большое разнообразие форм поперечного сечения стержня шатуна. Однако чаще всего из-за наличия поперечного изгиба шатуна в плоскости его движения (т.е. перпендикулярно коленчатому валу), выбирают профили с преимущественным расположением материала именно в этой плоскости и с ориентацией в ней большей высоты сечения. При этом при использовании двутаврового сечения достигается повышенная жесткость в плоскости качения при относительно малой массе, как известно изгибные напряжения достигают больших величин на удалении от оси симметрии, поэтому  материала там минимум, а на удалении от оси наоборот целесообразно расположить больше материала и там как раз находятся полки двутавра. Разновидность двутаврового сечения является двутавровое сечение с утолщением в центре для размещения масляного канала.

шатун с прямоугольным сечением стержня

      Имеют место и конструкции с прямоугольным профилем, они более легки в изготовлении, но при одинаковой жесткости с "двутавровыми" шатунами имеют большую массу и их применение ограниченно лодочными моторами и малооборотными двигателями.

шатун с круглым сечением стержня

       Наименее рациональной с точки зрения веса ( при одинаковой жесткости) является круглая форма сечения стержня, однако и такая форма используется в двигателях, в основном судовых малооборотных (например, на крейцкопфных) и малофорсированных . Такую форму можно усовершенствовать если выполнить круглый стержень полым (со сверлением). Однако такие шатуны легче в обработке ( более технологичны) в них легче устроить масляный канал для снабжения маслом поршневого пальца и для охлаждения поршня (если оно не выполняется с помощью форсунок). Стержни овального сечения имеют те же недостатки и достоинства, что и стержни с круглым сечением.

Особо следует отметить конструкцию главных шатунов сочлененных шатунных механизмов, такие шатуны имеют проушину в которую устанавливается ( иногда запрессовывается) палец прицепного шатуна. Сейчас наиболее популярна конструкция с запрессованной специальной втулкой в проушине главного шатуна и со свободно вращающимся в ней пальцем, к которому болтами прикреплен прицепной шатун. Такая конструкция имеет существенное преимущество перед конструкцией с запрессованным пальцем так как габариты проушины меньше (меньше ослабление конструкции, легче изготовление и  установка) из-за отсутствия у прицепного шатуна кривошипной головки. Также следует отметить что чем меньше радиус прицепа, тем ближе кинематика прицепного шатуна к главному (а следовательно и индикаторный процесс) из этого также следует преимущество конструкции со "свободным пальцем", так как нет кривошипной головки, то и палец можно расположить ближе к шатунной шейке без вреда для прочности конструкции (в конструкции с закрепленным пальцем "прицепа" такое сделать невозможно).

шатун со шпильками работающими на срез

Наиболее распространенно соединение шатуна и крышки с болтами работающими на разрыв, но встречаются и конструкции с соединением работающими на срез (это продиктовано уменьшением размера кривошипной головки), но прочность такого соединения не велика, трудно обеспечить требуемую затяжку вкладышей. На иллюстрации приведена кривошипная головка с соединением шатуна(серый цвет) и крышки(белый цвет) штифтами(оранжевый цвет) работающими на срез ,такое соединение применяется на двигателях 12ЧН18/20 (М 756).

шатун с отъемной кривошипной головкой

Следует рассказать о шатунах с отъемной кривошипной головкой (или стержнем), такая конструкция имеет распространение в основном на судовых двигателях, это связано с теснотой моторного отделения - шатун с отъемной головкой легче монтировать (вынуть вместе с поршнем из цилиндра). Между головкой и шатуном в таком случае может ставиться прокладка (отмечена на иллюстрации оранжевым цветом), регулирующая степень сжатия. Такие шатуны применяются на двигателях Д70 и Д80 (Харьковского завода), хотя они имеет тепловозное предназначение, на судовых дизелях MAN, на крейцкопфных судовых дизелях ДКРН (брянского завода), B&W и т.д. Но такое соединение понижает прочность узла, и ограниченно областью применения в основном на тихоходных двигателях, и там где по другому сделать узел невозможно - на крейцкопфных двигателях это технологически оправданно (легче изготовление, монтаж, сборка).

Приведенные иллюстрации не являются точными копиями каких либо конструкций, но они отображают концепцию заложенную в данном типе конструкции.

Все пожелания можете отправлять на адрес: [email protected] (пишите лучше через свой ящик, если у вас не настроена почтовая программа).

Алексей Никонов. Nikonoff`s®

Использование материалов сайта в интернет-ресурсах разрешается только при указании источника (Сайт «Посиделки у Кузьмича») и гиперссылки на www.nikonoffs.narod.ru.

На главную

 


Резьбовой стержень Fischer RG M 8x150

Резьбовой стержень FISCHER RG M для ампул смолы R M

Диаметр: 8 мм
Длина: 150 мм
Эффект. глубина анкеровки: 80 мм
Макс. полезный объем: 60 мм
Размер ключа: 13 мм
В упаковке: 10 шт .
Цена указана за одну штуку!

Для крепления:


  • Стальные конструкции
  • Сборная шина
  • Консоль
  • Лестницы
  • Кабельные лотки
  • Машины
  • Лестница
  • Ворота
  • Фасад
  • Лестница
  • Деревянные конструкции

Описание продукта:

Надежная зажимная система.состоит из резьбового стержня RGM и ампулы из смолы RM. Двухкомпонентная ампула на основе винилэфирной смолы, содержащая отвердитель. При напылении стержень РГМ разбивает ампулу в просверленном отверстии, и смола смешивается. полностью окружает поверхности стержня.

Преимущества / Выгоды:
Стержни поставляются вместе с гвоздезабивателем для легкой и правильной установки Высокая прочность и низкая усадка смолы обеспечивают самые высокие нагрузки в бетоне без трещин.Этот тип анкеровки свободен от напряжения расширения.

Установка:
1 - Просверлите отверстие нужного диаметра и глубины.
2 - Тщательно очистить отверстие металлической щеткой, а затем выдуть пыль насосом или компрессором. Повторите процедуру не менее трех раз.
3 - Вставьте капсулу в отверстие.
4 - Установите ключ для установки штока на ударную дрель.
5 - Для резьбовых шпилек - вверните стержень в отверстие с помощью перфоратора.
6 - Для арматурного стержня - энергично забить стержень в отверстие (по возможности несколько раз повернуть вокруг оси стержня.
7 - Перед загрузкой - дождаться полного затвердевания смолы.

.

Композитные стержни для армирования бетона

Композитные брусья используются в строительных конструкциях уже несколько десятков лет. Высокая коррозионная стойкость, высокая прочность на растяжение, электромагнитная индифферентность и простота резки – основные факторы, определяющие выбор композитных стержней в качестве усиления конструкции. Многочисленные реализации, в которых использовалась такая арматура, и положительные результаты многих испытаний доказывают, что она является хорошей альтернативой классической арматурной стали.

Композитный стержень Bascoglass состоит из непрерывных стеклянных волокон, отфильтрованных полимерной смолой. Основная роль волокон заключается в обеспечении соответствующей прочности и жесткости композита, тогда как смола отвечает за соединение волокон с соответствующим расстоянием между ними, защиту их поверхностей от повреждений и передачу на них напряжений.

Для изготовления композита эти волокна «встраиваются» в термореактивную смолу (Bascoglass использует эпоксидную смолу).Сфера применения композитных стержней Kompret производства Bascoglass учтены особенности, отличающие их от арматурной стали:

  • линейно-упругое поведение во всем диапазоне нагрузок,
  • высокая прочность на растяжение,
  • низкий модуль упругости, высокая коррозионная стойкость,
  • электромагнитное, электрическое и электростатическое безразличие,
  • легко режется и имеет низкую плотность.

Приглашаем к сотрудничеству »

Эти свойства арматуры GFRP влияют на конструкцию элементов, армированных композитной арматурой, и определяют ее применение: конструкции, подвергающиеся воздействию агрессивных условий окружающей среды, временные конструкции, элементы, требующие электромагнитной и электрической нейтральности, армирование промышленных полов, плит на грунт, сооружения многоэтажных автостоянок, инженерные сооружения (мосты, виадуки, акустические экраны, энергоемкие барьеры), сооружения, подвергающиеся сильной агрессии внешней среды (резервуары, силосы, очистные сооружения), приморские сооружения, сооружения больниц, поликлиник , лаборатории, хранилища взрывчатых веществ, элементы инфраструктуры традиционных и магнитных железных дорог, специальные фундаменты и временные сооружения (сваи, траншеи, элементы тоннелей, подземные сооружения), усиление и реконструкция существующих сооружений, сборные элементы малой толщины (напр.сборные железобетонные стены). Узнать больше »

Bascoglass , реализуя политику открытости к инновационным применениям композитных стержней, приглашает к сотрудничеству всех заинтересованных лиц.

.

Крестовина для катанки - Элко-Бис

Крестовина для катанки - Элко-Бис

Откройте для себя наши решения

Системы молниезащиты Осветительные штанги Системные решения База знаний

< Возврат

< Возврат

Осветительные штанги

< Возврат

< Возврат

Этот веб-сайт использует файлы cookie для предоставления услуг на самом высоком уровне.Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь на их использование.ОК .

Поковки нормализованные - характеристика процесса нормализации

Свойства стальных изделий и возможность их дальнейшего использования в технологических процессах зависят не только от марки и вида сплава, но и от способа получения конкретного элемента и применяемых методов. Во многих случаях, прежде чем можно будет приступить к дальнейшим этапам обработки, им необходимо будет восстановить их надлежащие характеристики посредством нормализации, такой какс нормализованными коваными стержнями.

Стальная конструкция и ее функциональные свойства и варианты обработки

Изделия из стали применяются для изготовления элементов машин, устройств и конструкций, чаще всего создаваемых в результате различных методов профилирования, а нередко и дополнительного усовершенствования . Во многих случаях их также необходимо соединять сваркой или сваркой или покрывать различными покрытиями. Планируя применение той или иной марки стали, конструкторы обращают внимание как на ее прочностные характеристики, так и на технологические процессы, в которых она может применяться.Не все марки стали одинаково пригодны для механической обработки, всех видов обработки пластмасс – резки, гибки, ковки или прокатки, а также термической и термохимической обработки – например, пересыщения, науглероживания или азотирования. Существует множество ситуаций, когда возможность непосредственного использования в конкретном процессе зависит от ранее проведенных обработок и, прежде всего, от их воздействия на структуру материала. Некоторые виды стали для облегчения дальнейшей обработки либо в силу способов их получения, либо в силу свойств, обусловленных составом конкретного сплава, требуют дополнительных мероприятий, например,отожженная , - поясняет представитель МТМ СТАЛЬ, специализирующейся на продаже качественной стали и цветных металлов.

Это прямой результат структуры самой стали и влияния на нее различных методов обработки . Сталь – это материал, который состоит из атомов железа и атомов углерода, а также некоторого количества других элементов – это могут быть остатки, образующиеся в результате состава руд, из которых они были получены в случае углеродистых сталей или специально введенные добавки , как и в случае с легированными сталями.Основные компоненты твердотельной стали образуют кристаллическую решетку со специфической и упорядоченной структурой. Тип создаваемой сети зависит от многих факторов, в том числе от свойств конкретного элемента. Железо и уголь, входящие в состав стали, относятся к так называемым аллотропные элементы , т.е. те, которые отличаются полиморфизмом , позволяющим образовывать различные кристаллические решетки в зависимости от преобладающих температуры и давления. При изменении температуры кристаллическая решетка может измениться из-за смещения атомов.Хотя химическая структура металла при этом не изменяется , в результате перестройки кристаллической решетки изменяются его физические свойства . Уголь имеет три аллотропные разновидности, а железо — две — они обозначаются последовательными буквами греческого алфавита, например α, β и γ.

Изменения строения кристаллической решетки характерны для процесса кристаллизации , происходящего при переходе металла из жидкой фазы в твердую. Происходит в основном в процессе создания и разливки стали, а также при ее частичном разжижении в рамках различных технологических процессов.В зависимости от условий при плавлении и затвердевании металла будет образовываться несколько иная кристаллическая решетка. Это связано с ходом самой кристаллизации, т. е. образования зародышей кристаллической решетки и ее роста, связанного с присоединением к ней еще атомов. В случае высоких температурных перепадов зародыши быстро формируются и растут, а их размеры весьма значительны. Если охлаждение происходит медленнее, образующаяся сетка будет состоять из более мелких зерен.Это связано с тем, что при быстрой кристаллизации энергия теряется медленнее, поэтому из ядер могут образовываться более крупные дендриты, т.е. структуры, напоминающие сильно расширенную снежинку. После заполнения всех дефектов структуры добавкой атомов происходит так называемое зерно . В случае стали могут развиваться различные типы зерен, которые представляют собой комбинацию железа и углерода: феррит α , аустенит γ и цементит Fe3C , представляющий собой интерметаллическую фазу.Из смеси феррита и цементита можно получить перлита , а из смеси аустенита и цементита - ледебурита . Образование отдельных зерен зависит от содержания углерода и температуры.

Способы изменения внутренней структуры стали

Различные виды обработки стали могут привести к изменениям структуры образующей ее кристаллической решетки. Это происходит, в частности, для пластической обработки , в которой возможно смещение структуры кристаллической решетки и дробления зерен .Это связано с увеличением напряжений в материале, которые в одних случаях могут быть благоприятны и влечь за собой упрочнение металла, в других - создавать препятствие для дальнейшей обработки, а в случае макроскопических напряжений приводить к разрушению трещин. Преобразование структуры металла также происходит при термической и термопластической обработке . В рамках этих процессов в стали происходят процессы, связанные с превращением отдельных типов зерен, например превращения феррита в аустенит при нагреве и перлитные, бейнитные или мартенситные превращения при охлаждении.

В ситуации, когда структура, полученная в результате термической обработки или процессов пластически-термической обработки, непригодна для конкретного применения, необходимо будет произвести отжиг , который позволит восстановить структуру металла до правильный заказ - в зависимости от используемой температуры и скорости охлаждения. Этот тип процедуры используется, например, для кованых стержней, которые должны быть стандартизированы. Отжиг включает в себя нагрев материала до определенной температуры и последующее охлаждение с соответствующей интенсивностью, чтобы он вернулся в состояние равновесия.

В самом низком температурном диапазоне выполняется отжиг для снятия напряжений , который применяется для готовых изделий, ранее подвергавшихся различным видам пластической или термической обработки. Он используется для устранения напряжений, но не изменяет структуру. Их изготавливают при температуре не выше 650°. При температурах от 600 до 700°С проводят рекристаллизационный отжиг . Здесь тоже нет реконструкции конструкции, а только снятие напряжений, т.е.в в результате холодной обработки и закалки материала. Зерна восстанавливают свою форму, и сталь можно подвергать дальнейшим операциям.

Отжиг также может привести к модификации структуры. Это будет иметь место, когда задействованы более высокие температуры, например, во время отжига с перегревом , который выполняется при 1000–1200 ° C для улучшения обрабатываемости материала. В этом случае эффектом будет рост зерна и образование крупнозернистой структуры.Подобные эффекты достигаются при размягчающем отжиге , где для подготовки к формованию в случае низкоуглеродистых сталей и к механической обработке в случае высокоуглеродистых сталей твердость снижается. В этом процессе так называемая сфероидит, представляющий собой шариковый цементит в ферритовой матрице. Вариантом отжига, позволяющим восстановить сталь до равновесного состояния, будет полный отжиг . В этом случае структуры могут стать однородными из-за очень медленного охлаждения. нормализация имеет очень похожий курс.

Почему кованые прутки нормируются?

Нормализующий отжиг направлен на получение однородной мелкозернистой структуры , что позволяет улучшить механические свойства и подготовить сталь к дальнейшей обработке . Выполняется при температуре, превышающей точку Ас3 или Аксм на 30-50°С. В результате короткого времени нагрева и медленного охлаждения перлит превращается в аустенит, что связано с образованием мелких зерен.Применение нормализующего отжига позволяет получить однородную структуру стали, что гарантирует повторяемость изделий, подвергнутых дальнейшей термической или термопластической обработке. Процесс нормализующего отжига применяют также после закалки и отпуска при науглероживании.

В случае кованых стержней нормализация позволяет избавиться от крупных зерен и привести стальную структуру к форме, в которую ее легче придать механической обработкой - напр.точение или фрезерование. Нормализация также снижает склонность стали к растрескиванию. Стандартизированная сталь дает больше возможностей для выбора дальнейшей обработки и расширяет диапазон возможных применений . Кованые брусья прекрасно подходят для изготовления различных элементов конструкции – кронштейнов, опор и стоек. После обработки — в зависимости от типа стали, из которой они изготовлены — их можно использовать в качестве исходного материала для производства различных деталей и узлов. Они часто используются для производства осевых элементов, валов и валов, шкивов и шестерен, втулок и цилиндров, а также шпинделей, роторов и коленчатых валов.Если они изготовлены из свариваемой стали, то могут использоваться для изготовления каркасов или служить частями различных металлоконструкций.

Изделия из кованых и нормализованных прутков также могут подвергаться различным процессам, связанным с термической обработкой . В зависимости от марки стали, из которой они изготовлены, они могут подвергаться закалке и отпуску, применяться для науглероживания и азотирования, а при необходимости и для пересыщения. Поэтому заказ продукции, прошедшей стандартизацию, экономит время и избавляет от необходимости выполнять этот процесс самостоятельно, что зачастую превышает технические возможности получателя, так как требует соответствующего оборудования.

.

Смотрите также

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf