Как собрать шатун с крышкой нижней головки
Перейти к содержимому

Как собрать шатун с крышкой нижней головки

  • автор:

Шатун поршня: конструкция, причины неисправности, ремонт

Шатун поршня обеспечивает передачу энергии от поршня к коленчатому валу. Первое применение таких деталей датируется концом III века н.э. Устройства, похожие на современные шатуны использовались на лесопилках в Малой Азии, принадлежавшей Римской империи. Они служили для преобразования вращательного движения водяного колеса в поступательно для привода пилы. Подобные конструкции были обнаружены при раскопках в Эфесе, которые датируются VI веком н.э.

Конструкция шатуна

Устройство шатунно-поршневой группы

Шатун в процессе работы совершает 2 вида движения – круговые, в месте соединения нижней головки с коленвалом, и возвратно-поступательные, в месте соединения верхней головки и поршня. При эксплуатации двигателя на данную деталь постоянно воздействуют высокие нагрузки.

В шатун входят следующие элементы:

  • Верхняя головка (поршневая)
  • Нижняя головка (кривошипная)
  • Силовой стержень

Поршневая головка

Поршневой палец соединяет верхнюю головку с поршнем. Сама головка представляет собой цельную неразборную конструкцию. Палец может быть плавающим и фиксированным.

Поршневая головка шатуна

В первом случае в верхнюю головку пальца впрессовываются бронзовые или биметаллические втулки. Но это относится не ко всем двигателям. Существуют модификации, где этих втулок нет, а сам палец свободно вращается в отверстии головки шатуна благодаря зазору. Для обеспечения работоспособности подобной детали важно обеспечить смазывание поршневого пальца.

Для установки фиксированных пальцев в головке шатуна проделывается отверстие цилиндрической формы, изготовленное с очень высокой точностью. Диаметр этого отверстия меньше, чем диаметр поршневого пальца. Благодаря этому обеспечивается необходимый натяг при соединении двух деталей.

Верхняя головка шатуна имеет форму трапеции. Это позволяет увеличить опорную площадь поверхности при работе поршня и снизить разрушительное воздействие очень высоких нагрузок.

Кривошипная головка

Кривошипная головка служит для соединения шатуна и коленвала. В большинстве шатунов этот элемент разъемный, что обусловлено методом сборки двигателя. Крышка головки фиксируется на шатуне болтами, но в некоторых случаях для этих целей используют штифты или бандажное крепление.

Нижняя шатунная головка

На шатуне можно использовать лишь ту крышку, которая была установлена на заводе. Это обусловлено тем, что она имеет определенный вес и размер, и потому не может быть заменена на другую.

Разъем головки относительно расположения стержня может быть прямым (90° к оси) или косым (под определенным углом к оси). В V-образных ДВС применяется последний вид.

В нижней части шатунной головки находятся подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Для их производства используется стальная лента, с внутренней стороны покрытая антифрикционным материалом, который обладает высокими противоизносными характеристиками. Данный слой работает исключительно при наличии моторного масла, в противном случае он быстро разрушается.

Антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY для деталей ДВС

Для подшипников скольжения шатунов, коренных подшипников коленвала, юбок поршней, распределительных валы, втулок пальцев, в дроссельной заслонке подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Данный материал эффективно снижает трение и износ, предотвращает заклинивание поршня в цилиндре и задир поверхностей. Он не разрушается при длительном воздействии моторного масла, предотвращает движение рывками, работает в режиме масляного голодания.

Благодаря аэрозольной упаковке с выверенными параметрами распыления нанесение покрытия не вызывает затруднений. Полимеризация материала происходит как при комнатной температуре, так и при нагреве.

Силовой стержень

Стержень шатуна имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях, в отличие от бензиновых, шатуны более прочные и массивные. В спорткарах для производства этих деталей используется алюминий, что способствует снижению массы автомобиля.

Все шатуны в двигателе должны иметь одинаковую массу. В противном случае при работе ДВС будут сильные вибрации. Это требование распространяется также на обе головки детали. Для выравнивания веса шатунов их взвешивают на очень точных весах. После этого, выбрав самый легкий шатун, подгоняют массу других деталей под него путем снятия части металла на головках детали и с бобышек на стержне.

Конструкционные материалы для шатунов

Каждый автопроизводитель стремиться снизить затраты на производство и уменьшить вес деталей кривошипно-шатунного механизма. Но, ввиду того, что при работе шатуны испытывают высокие нагрузки, уменьшение их массы может отрицательно отразиться на прочности.

Для бензиновых серийных ДВС при массовом производстве шатунов применяется метод литья из специального чугуна. При такой технологии изготовления обеспечивается идеальный баланс между себестоимостью и прочностью детали.

Шатун дизельного двигателя

Шатуны для дизельных силовых агрегатов производятся методом горячей ковки или штамповки из легированной стали, так как использование литья для таких ДВС неуместно. Прочность таких изделий гораздо выше, чем у литых, но их стоимость и производство обходится дороже.

В автомобилях с форсированными ДВС и спорткарах используются шатуны из алюминиевых и титановых сплавов. Это позволяет повысить мощность двигателя и снизить его вес. Вес таких деталей на 50 % меньше, чем у стальных и чугунных шатунов.

Болты крепления крышки шатунной головки изготавливают из высоколегированной стали. В отличие от обычной углеродистой стали предел текучести такого материала в 2-3 раза выше.

Причины поломки

Износ деталей – основная причина выхода из строя шатуна. Ремонт верхней головки производится редко, а срок службы втулки эквивалентен ресурсу всего ДВС. Но существуют явления, при которых шатун может изогнуться или полностью разрушаться. Это происходит вследствие столкновения поршня с головкой блока, гидроудара или попадания в камеру абразивных веществ и посторонних предметов.

Последствия гидроудара

Подшипники нижней головки изнашиваются по причине неудовлетворительного смазывания. Об этом свидетельствует удлинение шатунных болтов, изменение цвета частей вкладышей (чернеют) и шатунной головки (становится темно-синей), замятие вкладышей. В случае, если смазывание обеспечивалось должным образом, причиной поломки служит разрушение или износ самих подшипников.

Причинами поломки шатуна может быть засорение фильтров, недостаточный уровень моторного масла и его несвоевременная замена, потеря маслом рабочих свойств, попадание в цилиндр загрязнений и абразивов.

Способы ремонта шатуна

Ремонт шатунов возможен в следующих случаях:

  • При деформации стержня
  • При износе зазора в верхней головке
  • При износе зазора и поверхности нижней части головки

Ремонтные работы начинаются с тщательного осмотра деталей. В первую очередь производится измерение овала и диаметра, зазоров в верхней и нижней части шатуна. Для этого используется нутрометр. При нормальных показателях замена шатуна не нужна. При деформации стержня отверстия головок непараллельны, в результате чего происходит перекос цилиндра, износ коленвала, головки шатуна, поршня и стенок цилиндра. Об этом свидетельствует повышение шумности ДВС при работе на высоких оборотах. Существует еще один способ проверки шатуна на деформацию – деталь устанавливается на проверочную плиту и раскачивается.

После осмотра можно производить ремонт. Качество работ напрямую зависит от точности специального оборудования.

Добиться нужного размера зазора нижнего шатуна позволяет снятие некоторого количества металла с поверхности крышки головки. Затем крышку следует установить на штатное место и зафиксировать при помощи болтов.

Ремонт шатунов

При расточке отверстия головки нужно учитывать заданный размер детали. Операция выполняется на расточном или универсальном станке. После этого выполняется хонингование.

При увеличенном зазоре под поршневой палец необходимо поменять бронзовую втулку под верхнюю головку. Новая деталь в процессе приработке примет нужный размер. Следует учитывать, что отверстия втулки и головки должны совместиться, иначе моторное масло, выходящее из поршня, не попадет на поршневой палец.

После расточки следует взвесить шатуны и подогнать их по массе. Для этой процедуры используется самая легкая деталь.

Шатунные вкладыши дополнительно следует обработать антифрикционным покрытием MODENGY Для деталей ДВС.

Сборка поршня с шатуном

Подберите для дизеля комплект шатунов 11 (см. рис. 75) в сборе с крышкой 15 и втулкой 9 по массе одной группы, т. е. все шатуны должны быть группы БI, или группы В1 и т. д. Разница в массах всех шатунов в комплекте на дизеле допускается не более 35 г.

Прочистите, промойте и продуйте сжатым воздухом маслоподводящие каналы в теле шатуна и два отверстия в верхней головке шатуна. Протрите и установите вкладыши в шатун и в крышку шатуна так, чтобы усик (выступ) вкладыша вошел в соответствующий паз. В шатун устанавливайте вкладыши 13 с канавкой, в крышку шатуна — вкладыши 14 без канавки.

Вставьте шатунные болты 12. Наденьте на болты крышку шатуна с вкладышами так, чтобы метки на бобышках шатуна и крышки были обращены в одну сторону, как и до разборки. На шатунные болты наверните гайки 16.

Подберите комплект поршней 1 по массе одной группы, т. е. все поршни должны быть группы Н4 или Н5 или Н6. Разница в массах поршней в комплекте допускается не более 10 г.

К комплекту поршней и шатунов подберите поршневые пальцы 7. Кроме вышеперечисленных требований сопрягаемые поршни, шатуны и поршневые пальцы должны быть одной размерной группы А1 или А2 под посадочный диаметр пальца.

Соедините поршневым пальцем поршень с шатуном. Перед сборкой поршень нагрейте до температуры 343. 373 К (70. 100 °С), поверхность поршневого пальца смажьте моторным маслом. Палец должен входить в отверстия в бобышках поршня от легких ударов резинового молотка. Шатун должен прокачиваться на поршневом пальце свободно, под действием своего веса, заедание не допускается.

Установите в канавки отверстия в бобышках поршня замки 6 поршневого пальца. Наденьте на каждый поршень, пользуясь щипцами (см. рис. 77), последовательно пять колец: два маслосъемиых 8 и 4 (см. рис. 75), два компрессионных нижних 3 и 2, одно компрессионное верхнее 1. Под верхнее маслосъемное кольцо 4 предварительно наденьте расширитель 5. Третье компрессионное кольцо 3 устанавливайте так, чтобы метка ВЕРХ ша кольце была обращена к днищу поршня.

Сборка и установка поршня и шатуна

Для запрессовки втулки 9 (см. рис. 130) нагрейте шатун 15 до температуры 353. 363 К (80. 90°С). Запрессуйте втулку заподлицо с торцами головки шатуна. Втулку для запрессовки можно охладить до 223 К (—50 °С).

Нагрейте поршень до температуры 343. 363 К (70. 90°С). Смажьте моторным маслом поршневой палец и втулку шатуна. Соберите поршень с шатуном., протолкнув легкими ударами медного молотка поршневой палец. Палец должен входить от усилия не более 30 Н (3 кгс).

Запрессуйте с обеих сторон поршня заглушку 12 поршневого пальца. При выступании заглушек над поверхностью поршня опилите их.

Установите в канавки специальными щипцами последовательно маслосбрасывающее 13 и три компрессионных 14 кольца фаской к днищу поршня. Расположите стыки колец под углом 120° относительно друг друга. Установите в шатун и крышку нижней головки шатуна верхний 32 и нижний 31 вкладыши по ранее нанесенным меткам.

Установка поршня и шатуна

Удалите нагар с верхней части поверхности цилиндров. Протрите цилиндры и шатунные шейки коленчатого вала 29 льняной салфеткой.

Смажьте моторным маслом шатунные шейки вала, вкладыши шатунов и крышек, цилиндры блока, поршни и шатунные болты. Установите по ранее нанесенным меткам поршни с шатунами в цилиндры, пользуясь для направления колец приспособлением. Шатун с меткой «1» должен быть установлен в первый цилиндр, с меткой «2» — во второй. Поршни перед установкой подбирайте соответственно размерным группам цилиндров.

Заведите шатун с болтами 16 нижней головки на шатунную шейку коленчатого вала. Установите крышку по ранее нанесенным меткам. Крышку с шатуном собирайте так, чтобы пазы под усики вкладышей находились с одной стороны. Закрепите крышку к шатуну, навернув на шатунные болты гайки 30.

Момент затяжки гаек 68,6 . 88,2 Н/м (7. 9 кгс/м). Допускается увеличение момента затяжки до 107,8 Н/м (11 кгс/м) для совмещения ближайшей прорези в гайке с отверстием в шатунном болте. Зашплинтуйте гайки, отогнув один конец шплинта на торец болта, другой на грань гайки.

Шатун должен перемещаться вдоль шейки вала от усилия руки.

Закройте крышкой люк поддона блока и установите на блок головку цилиндров.

Руководство по установке поршня и шатуна, проверка его размеров

Схема установки поршня и шатуна
Все посадочные и рабочие поверхности необходимо смазать перед установкой.
1 — Болты заменить, смазать моторным маслом резьбу и поверхность прилегания 60 Нм +90°
2 — Крышка шатуна пометить для повторной установки, пометить краской принадлежность к цилиндру,
3 — Вкладыши подшипника, следить за прочной посадкой стопорных выступов, заменять после каждого снятия, для обработанных шатунных шеек коленвала имеются ремонтные вкладыши: → Электронный каталог запчастей
4 — Шатун, заменять только весь комплект, пометить краской принадлежность к цилиндру, осевой зазор на шатунную пару: в новом состоянии 0,20 … 0,27 мм, предельный допуск осевого зазора: 0,30 мм, проверка радиального зазора
5 — Поршневой палец
6 — Стопорное кольцо 2 шт.
7 — Поршень
8 — Поршневые кольца, Измерить тепловой зазор, снимать и устанавливать с помощью клещей для поршневых колец, монтажное положение: при установке маркировка „TOP“, или сторона с надписью должна быть обращена к днищу поршня, разместить замки со смещением на 120°.

Фото в бортжурнале Audi S5 (1G)

Монтажное положение поршня
Осторожно!
Опасность разрушения покрытия днища поршня.
Для правильной установки уже работавших поршней отметить соответствие поршня цилиндру на днище поршня, для этого использовать краску. Не наносить насечки кернером или аналогичными инструментами на днище поршня.
Монтажное положение:
Стрелки на днищах поршней обращены в сторону ременных шкивов.
Большие выемки под клапаны -1- обращены к центру двигателя A13-10314

Фото в бортжурнале Audi S5 (1G)

Пометить шатуны
Если Шатун заменять то только в сборе.
– Промаркировать краской для обратной сборки шатуны и крышки нижних головок шатунов для обозначения их соответствия друг друга и цилиндру -стрелка- A13-10178

Фото в бортжурнале Audi S5 (1G)

Монтажное положения шатуна
Выступы -стрелки- на отшлифованных поверхностях пар шатунов „1 и 2“, „3 и 4“, „5 и 6“, а также „7 и 8“ должны быть обращены друг к другу. A13-10179

Фото в бортжурнале Audi S5 (1G)

Масляная форсунка охлаждения поршня
1 — Масляная форсунка
2 — Вставить болты с резьбовым лаком и затянуть моментом 9 Нм; резьбовой лак
Указание
Запрещается деформировать жиклеры поршня.
Деформированные жиклеры поршней заменить.

Фото в бортжурнале Audi S5 (1G)

Проверка поршней и диаметра цилиндров

– Измерить с помощью микрометра для наружных измерений 75 … 100 мм примерно в 15 мм от нижнего края, под прямым углом к оси поршневого пальца. Максимально допустимое отклонение от номинального размера: 0.03 мм.
Для установленного блока цилиндров требуется подобрать соответствующие поршни. V13-0862

Фото в бортжурнале Audi S5 (1G)

Размеры поршеня Ø мм
Номинальный размер стадии производства I 84,490 1)
Номинальный размер стадии производства II 84,590 1)
1) в размерах учитывается напыление (толщина 0,01 мм). Покрытие изнашивается.
Измерение внутреннего диаметра цилиндра
– При помощи нутромера -VAS 6078- провести замеры перекрестно в трех местах в поперечном направлении -A- и продольном направлении -B-.
Максимально допустимое отклонение от номинального размера: 0.08 мм. V13-0280
Диаметр цилиндра Ø мм
Номинальный размер стадии производства I 84,510 ± 0,005
Номинальный размер стадии производства II 84,610 ± 0,005

Фото в бортжурнале Audi S5 (1G)

Измерить зазор замка поршневого кольца
– Установить поршневое кольцо сверху, под прямым углом к стенке цилиндра, и вставить его до нижнего отверстия цилиндра, на расстоянии около 15 мм от его края.
– Для этого использовать поршень без колец. V13-0016

Поршневое кольцо новое мм Предельный допуск мм
1. компрессионное кольцо 0,20 … 0,35 0,80
2. компрессионное кольцо 0,20 … 0,40 0,80
Маслосъемное кольцо 0,20 … 0,40 0,80

Фото в бортжурнале Audi S5 (1G)

Измерить разность высоты поршневых колец
– Перед проверкой очистить кольцевую канавку поршня V13-0462

Поршневое кольцо новое мм Предельный допуск мм
1. компрессионное кольцо 0,035 … 0,085 0,200
2. компрессионное кольцо 0,005 … 0,045 0,150
Маслосъемное кольцо 0,010 … 0,050 0,200

Фото в бортжурнале Audi S5 (1G)

Проверка радиального зазора шатунов

Порядок работ
– Снять крышки шатунов.
– Очистить крышки подшипников и коренные шейки.
– Положить измерительную полоску Plastigage в соответствии с шириной подшипника на цапфу и во вкладыши подшипников.
– Установить крышки шатунов и затянуть моментом 60 Нм без доворота. Коленвал не проворачивать.
– Снова снять крышки шатунов.
– Сравнить ширину полоски Plastigage со шкалой:
Радиальный зазор:
нового: 0.020 … 0.069 мм.
Предельно допустимая величина: 0.120 мм.
Заменить болты шатуна.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *