Шатун и его назначение в двигателе

Способы крепления на валу каретки

Применяется достаточно большое количество различных способов крепления на валу каретки.

Наибольшее распространение получили:

1. Штифт клиновидной формы применялся на протяжении длительного периода, встречается исключительно на детских велосипедах.
2. Вал с торцом квадратной формы. Этот вариант встречается крайне часто, клин изготавливается с квадратным сечением. Затяжка проводится при применении винта или гайки. Повысить надежность соединения можно за счет специального пыльника, который изготавливается из пластмассы.
3. Торец с шестигранной формой также изготавливается со специальным скосом. Обеспечить заклинивание можно за счет шатуна.
4. Шлицевой метод соединения. Этот стандарт получил название OctaLink. Вал каретки делают со сквозным отверстием, затягивание проводится за счет большого полого болта. Стоит учитывать, что в подобном случае применить традиционный съемник не получится.

От способа крепления зависит длительность службы конструкции. Кроме этого, от этого зависит то, какой съемный инструмент требуется при монтаже.

Затягиваем болты на двигателе правильно

Всю мою жизнь меня окружали автомобили! Сначала в деревне я уже в первом классе носился на тракторе по полям, потом была ЯВА, после копейка. Теперь я студент третьего курса «политеха» на автомобильном факультете. Подрабатываю автослесарем, помогаю ремонтировать автомобили всем своим знакомым.

В приведённой ниже таблице мы обозначили моменты затяжки всех резьбовых соединений на двигателе ВАЗ-2112.

Момент затяжки резьбовых соединений (таблица)

Деталь	Резьба	Момент затяжки, Н·м (кгс·м)
Двигатель
Болт крепления головки цилиндров	М12х1,25	Болты крепления ГБЦ необходимо затягивать в четыре приема: 1 – моментом 20 Н·м (2 кгс); 2 – моментом 69,4–85,7 (7,1–8,7 кгс); 3 – довернуть на 90°; 4 – снова довернуть на 90°.
Гайка шпильки крепления впускной трубы и выпускного коллектора	М8	20,87–25,77 (2,13–2,63)
Гайка крепления натяжного ролика	М10×1,25	33,23–41,16 (3,4–4,2)
Гайка шпильки крепления корпуса подшипников распределительного вала	М8	18,38–22,64 (1,87–2,31)
Болт крепления шкива распределительного вала	М10	67,42–83,3 (6,88–8,5)
Болт крепления корпуса вспомогательных агрегатов	М6	6,66–8,23 (0,68–0,84)
Гайка шпильки крепления выпускного патрубка рубашки охлаждения	М8	15,97–22,64 (1,63–2,31)
Болт крепления крышек коренных подшипников	М10х1,25	68,31–84,38 (6,97–8,61)
Болт крепления масляного картера	М6	5,15–8,23 (0,52–0,84)
Гайка болта крышки шатуна	М9х1	43,32–53,51 (4,42–5,46)
Болт крепления маховика	М10х1,25	60,96–87,42 (6,22–8,92)
Болт крепления насоса охлаждающей жидкости	М6	7,64–8,01 (0,78–0,82)
Болт крепления шкива коленчатого вала	M12х1,25	97,9–108,78 (9,9–11,1)
Болт крепления подводящей трубы насоса охлаждающей жидкости	М6	4,17–5,15 (0,425–0,525)
Гайка крепления приемной трубы глушителя	М8×1,25	20,87–25,77 (2,13–2,63)
Гайка крепления фланца дополнительного глушителя	М8×1,25	15,97–22,64 (1,63–2,31)
Гайка крепления троса сцепления к кронштейну двигателя	М12х1	14,7–19,6 (1,5–2,0)
Болт крепления кронштейна передней опоры подвески двигателя	М10х1,25	32,2–51,9 (3,3–5,5)
Гайка болта крепления передней опоры подвески двигателя	М10	41,65–51,45 (4,25–5,25)
Гайка болта крепления левой опоры подвески силового агрегата	М10	41,65–51,45 (4,25–5,25)
Гайка крепления кронштейна левой опоры подвески силового агрегата	М10	31,85–51,45 (3,25–5,25)
Болт крепления задней опоры подвески силового агрегата	М10х1,25	27,44–34 (2,8–3,47)
Гайка болта крепления кронштейна задней опоры подвески силового агрегата	М12	60,7–98 (6,2–10)
Болт крепления маслоприемника к крышке коренного подшипника	М6	8,33–10,29 (0,85–1,05)
Болт крепления маслоприемника к насосу	М6	6,86–8,23 (0,7–0,84)
Болт крепления масляного насоса	М6	8,33–10,29 (0,85–1,05)
Болт крепления корпуса масляного насоса	М6	7,2–9,2 (0,735–0,94)
Пробка редукционного клапана масляного насоса	М16х1,5	45,5–73,5 (4,64–7,5)
Штуцер масляного фильтра	М20×1,5	37,48–87,47 (3,8–8,9)
Датчик контрольной лампы давления масла	М14х1,5	24–27 (2,45–2,75)
Гайка крепления карбюратора	М8	12,8–15,9 (1,3–1,6)
Гайка крепления крышки головки цилиндров	М6	1,96–4,6 (0,2–0,47)

Инструмент для замеров

Несмотря на то, что выполнение работ по правилам затяжки требует специального подхода, однако большого количества времени подобная процедура не займёт.

Единственное, что потребуется для выполнения подобных работ – это динамометрический ключ.

Такой ключ используют для производства замера момента затяжки.

Устройство шатуна [ править | править код ]

В случае применения вкладышей, последние удерживаются от проворота своими «усами», попадающими в паз головки . Крышки подшипников в любых моделях двигателей нельзя путать между собой.

На циклическую прочность шатуна влияет радиус перехода, угол заделки верхней головки шатуна, а также качество поверхности всей детали. Для создания сжимающих напряжений шатуны часто подвергают дробеструйной обработке (после объёмной закалки и отпуска), авиационные обычно полировали.

В качестве материала применяют обычно легированную (40Г, 45Г2, 40ХН, 12ХН3А, 18ХНВА, 18Х2Н4А. ) или углеродистую сталь достаточной прокаливаемости : чем больше толщина сечения, тем более легированную сталь приходится применять. Для малоразмерных автомобильных двигателей обычным является применение селектированной по углероду закалённой стали; в тихоходных механизмах шатуны имеют большие сечения, и для увеличения 90 % прокаливаемости возрастающее количество легирующих элементов недопустимо увеличивает их стоимость. Поэтому шатуны судовых ДВС изготавливают из нормализованной углеродистой стали типа Ст5 (Сталь 30, 35, 40) . В автомобилях ВАЗ применяют сталь 40 селект. Хромоникелевые типа 12ХН3А применяют при необходимости цементации (получения высокой твёрдости) внутреннего диаметра головок, работающих с роликовыми подшипниками.

Алюминиевые шатуны встречаются в пусковых двигателях, что позволяет обходиться им без вставных вкладышей, штампованные титановые шатуны применяют на быстроходных гоночных моторах.

Шатуны в одном двигателе подбирают по массе. Причём желательно подгонять отдельно массы верхней и нижней головки, используя для подпиливания оставленные приливы на крышке и верхней головке . Однако некоторые механики предпочитают более лёгкий путь — при ремонте взвесить новые шатуны и поршни, выстроить по весу одни по возрастанию, а вторые по убыванию, потом соединить. Так масса поршневого комплекта легко и просто получается почти одинаковой .

Нижний подшипник шатуна в большинстве случаев разъёмный (может быть неразъёмным только при сборном коленвале), поэтому крышка соединяется с шатуном болтами (шпильками), реже штифтами. Шатунные болты изготовляют из качественных легированных сталей, подвергают закалке с отпуском, причём принимаются все меры по повышению усталостной прочности — плавный переход от резьбы, чистая обработка поверхности, поверхностное упрочнение. Это же относится и к шатунной гайке. Ввиду этого, шатунный болт не подлежит стандартизации, и всегда уникален.

Шатунные болты (шпильки) должны гарантировать нераскрытие стыка кривошипной головки, при этом болт испытывает переменное напряжение, зависящее от соотношения жёсткости болта и крышки. Чем меньше жёсткость болта (выше длина, меньше сечение), тем пульсации напряжений растяжения в нём ниже. Как только произойдёт раскрытие стыка, пульсация напряжений возрастает в несколько раз, и болты обрывает очень быстро .

Кривошипная (мотылёвая) головка имеет установленные вкладыши, фиксирующиеся от проворачивания «усами», вставленными в пазы головки. В случае подшипника из баббита (применяются высокопрочные оловянно-свинцовые баббиты типа Б83), между половинками шатуна устанавливают пакет металлических прокладок, и по мере износа баббита их снимают при обслуживании судового дизеля. Если же шатун имеет подшипники качения, то они могут быть насыпными (иглы), либо иметь обойму для роликов (современное решение). Обычные вкладаши изготовлены из сталеалюминиевой ленты (антифрикционный алюминиевый сплав, обычно содержит также олово), либо свинцовистой бронзы (имеет более высокое допустимое контактное давление) .

Верхняя головка шатуна в большинстве случаев имеет свёртную бронзовую втулку с отверстием для смазки. После запрессовки втулку разворачивают в размер пальца, обеспечивая нужную чистоту поверхности. Поскольку скорость вращения поршневого пальца невелика, долговечность узла во многих случаях обеспечивается при небольшом диаметре пальца и смазки разбрызгиванием.

Расточка

Все шатуны снимаются после последовательной проверки зазоров, также демонтируется и шлифуется коленчатый вал. Проведение расточки возможно только на специальном оборудовании – центростремителе, которое нечасто можно встретить у обычных автовладельцев. Поэтому здесь потребуется обращение к специалистам. После шлифовки производится подбор вкладышей коленвала соответствующего размера. Здесь не обойтись без такого инструмента, как микрометр, и примерки выбранных элементов. Далее все детали коленчатого вала устанавливаются в обратном порядке и завинчиваются крышки на коренных подшипниках.

Стоит отметить некоторые особенности обратного монтажа шатунов и вкладышей. Последние предварительно смазываются маслом, также должны быть закручены крышки. По сравнению с проводимыми подготовительными работами, на монтаж уходит намного меньше времени. При этом не стоит забывать про эксплуатацию коленчатого вала, которая характеризуется высокими нагрузками, а также про его высокую стоимость. Необходимо сделать все возможное для увеличения периода функционирования. Основную роль здесь играет шлифовка, проведенная в подходящее время. Такая процедура обеспечивает гладкость шеек и подготавливает их к дальнейшей эксплуатации.

Шатун

Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения. Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся (плавающий) поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяя, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала. Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.

Обслуживание КШМ

Чтобы не повредить детали КШМ, нужно соблюдать все требования изготовителя по периодическому обслуживанию и регулярному осмотру автомобиля.

Уровень масла, особенно на не новом автомобиле, следует проверять ежедневно перед выездом. Занимает это меньше минуты, а может сэкономить месяцы ожидания при серьезной поломке.

Топливо нужно заливать только с проверенных АЗС известных брендов, не прельщаясь двухрублевой разницей в цене.

Не стоит самостоятельно, по роликам из Сети, пытаться растачивать цилиндры, снимать нагар с колец и выполнять другие сложные ремонтные работы. Если у вас нет многолетнего опыта такой работы- лучше обратиться к профессионалам. Самостоятельная установка шатунного механизма после ремонта- весьма сложная операция.

https://youtube.com/watch?v=vWxGfwN0EgE

Применять различные патентованные средства «для преобразования нагара на стенках цилиндров», «для раскоксовывания» разумно лишь тогда, когда вы точно уверены и в диагнозе, и в лекарстве.

Устройство КШМ

Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из трех основных деталей:

1. Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ).
2. Шатун.
3. Коленчатый вал.

Все эти компоненты размещаются в блоке цилиндров.

ЦПГ

Назначение ЦПГ — преобразование выделяемой при горении энергии в механическое действие – поступательное движение. Состоит ЦПГ из гильзы – неподвижной детали, посаженной в блок в блок цилиндров, и поршня, который перемещается внутри этой гильзы.

После подачи внутрь гильзы топливовоздушной смеси, она воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых моторах и за счет высокого давления в дизелях). Воспламенение сопровождается сильным повышением давления внутри гильзы. А поскольку поршень это подвижный элемент, то возникшее давление приводит к его перемещению (по сути, газы выталкивают его из гильзы). Получается, что выделяемая при горение энергия преобразуется в поступательное движение поршня.

Для нормального сгорания смеси должны создаваться определенные условия – максимально возможная герметичность пространства перед поршнем, именуемое камерой сгорания (где происходит горение), источник воспламенения (в бензиновых моторах), подача горючей смеси и отвод продуктов горения.

Герметичность пространства обеспечивается головкой блока, которая закрывает один торец гильзы и поршневыми кольцами, посаженными на поршень. Эти кольца тоже относятся к деталям ЦПГ.

Шатун

Следующий компонент КШМ – шатун. Он предназначен для связки поршня ЦПГ и коленчатого вала и передает механических действий между ними.

Шатун представляет собой шток двутавровой формы поперечного сечения, что обеспечивает детали высокую устойчивость на изгиб. На концах штока имеются головки, благодаря которым шатун соединяется с поршнем и коленчатым валом.

По сути, головки шатуна представляют собой проушины, через которые проходят валы обеспечивающие шарнирное (подвижное) соединение всех деталей. В месте соединения шатуна с поршнем, в качестве вала выступает поршневой палец (относится к ЦПГ), который проходит через бобышки поршня и головку шатуна. Поскольку поршневой палец извлекается, то верхняя головка шатуна – неразъемная.

В месте соединения шатуна с коленвалом, в качестве вала выступают шатунные шейки последнего. Нижняя головка имеет разъемную конструкцию, что и позволяет закреплять шатун на коленчатом валу (снимаемая часть называется крышкой).

Коленчатый вал

Назначение коленчатого вала — это обеспечение второго этапа преобразования энергии. Коленвал превращает поступательное движение поршня в свое вращение. Этот элемент кривошипно-шатунного механизма имеет сложную геометрию.

Состоит коленвал из шеек – коротких цилиндрических валов, соединенных в единую конструкцию. В коленвале используется два типа шеек – коренные и шатунные. Первые расположены на одной оси, они являются опорными и предназначены для подвижного закрепления коленчатого вала в блоке цилиндров.

В блоке цилиндров коленчатый вал фиксируется специальными крышками. Для снижения трения в местах соединения коренных шеек с блоком цилиндров и шатунных с шатуном, используются подшипники трения.

Шатунные шейки расположены на определенном боковом удалении от коренных и к ним нижней головкой крепится шатун.

Коренные и шатунные шейки между собой соединяются щеками. В коленчатых валах дизелей к щекам дополнительно крепятся противовесы, предназначенные для снижения колебательных движений вала.

Шатунные шейки вместе с щеками образуют так называемый кривошип, имеющий П-образную форму, который и преобразует поступательного движения во вращение коленчатого вала. За счет удаленного расположения шатунных шеек при вращении вала они движутся по кругу, а коренные — вращаются относительно своей оси.

Количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров мотора, коренных же всегда на одну больше, что обеспечивает каждому кривошипу две опорных точки.

На одном из концов коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика – массивного элемента в виде диска. Основное его назначение: накапливание кинетической энергии за счет которой осуществляется обратная работа механизма – преобразование вращения в движение поршня. На втором конце вала расположены посадочные места под шестерни привода других систем и механизмов, а также отверстие для фиксации шкива привода навесного оборудования мотора.

Особенности маркировки

Если детали подшипника изношены или повреждены, когда не получается получить правильный зазор коленвала, ситуацию можно улучшить путем подбора новых вкладышей. Если шатуны растачивались, то они должны быть укомплектованы деталями соответствующих ремонтных размеров шатунных вкладышей. Обычно подбор доверяют специалистам.

При выборе новых шатунных подшипников ориентируются на маркировку по цветам — нужно смотреть на те детали, которые сняты с автомобиля. Если на элементах старых подшипников не сохранилось цветовой маркировки, то ищут ее на нижних головках. Там нужно увидеть метку в виде цифры — это класс подшипника. Также проверяют буквенные метки на коленчатом валу — они определяют размеры шатунных шеек.

Чтобы ориентироваться в карте выбора подшипников, используют маркировку на блоке цилиндров. Например, С3 говорит о том, что нужно устанавливать желтый и зеленый вкладыш. При этом любой из них может быть установлен в крышку или в постель. При выборе новых подшипников пользуются идентификационной цветовой картой маркировки шатунных вкладышей. Так, если найти букву на шейке шатуна и цифру на шатуне (например, D4), то по этой карте нужен подшипник синего цвета. Естественно, нужно помнить, что для разных двигателей цвета могут быть другими.

Виды и классификация шатунов [ править | править код ]

Шатуны различают по форме сечения стержня шатуна:

• двутавровые I-образные и H-образные (в зависимости от соотношению длин полок и перемычки двутавра);
• прямоугольные;
• круглые;
• трубчатые;
• ромбические.

Круглые обычны в судовых двигателях, по сверлению внутри подаётся смазка или охлаждение; ромбические — в гоночных моторах с большой частотой вращения, где важно улучшение аэродинамики. Простые шатуны тихоходных механизмов имеют сечение прямоугольной формы

По форме кривошипной головки шатуны бывают:

Вторые характерны для звездообразных и V-образных двигателей, вильчатые применяются в некоторых V- и W-образных двигателях. Ввиду более высоких газовых сил, при равном диаметре цилиндра необходимое сечение дизельного шатуна оказывается больше, поэтому дизельные шатуны тяжелее. Шатун испытывает сложное знакопеременное нагружение и рассчитывается отдельно по каждому своему элементу .

По виду подшипников в головках шатуна:

• скольжения (втулки, вкладыши);
• качения (шариковые, роликовые, игольчатые);
• с неподвижным пальцем (шарнир в бобышках поршня).

В нижней головки шатуна чаще всего установлен подшипник скольжения, имеющий сменный вкладыш с антифрикционным сплавом из свинцовистой бронзы (в дизелях, работающих на грязном по сере топливе), алюминиево-оловянным сплавом (чаще всего) или даже серебром (звездообразные быстроходные). Верхняя головка шатуна традиционно имеет бронзовую втулку, чаще всего со сверлением для подачи масла от подшипника нижней головки. Однако в двигателях с фиксацией поршневого пальца в шатуне (ранние модели ВАЗ) верхний шатунный подшипник отсутствует — нет ни втулки, ни роликов. Смотря по форсировке двигателя, шатуны могут иметь отверстие в кривошипной головке для подачи масла на гильзу цилиндра .

Некоторые конструкции имеют подшипники качения в нижней и даже верхней головке шатуна, в этих случаях внутренняя поверхность шатуна закаливается. Такой шатун не имеет вкладышей и ремонтных размеров, при износе меняют обойму с роликами, по результатам обмеров — шатун и/или коленчатый вал. Применение — быстроходные двигатели с воздушным охлаждением, двигатели с кривошипно-камерной продувкой — то есть те, в которых труднее обеспечить достаточное количество масла под давлением. Но наибольшее распространение имеют обычные со втулками и плавающим пальцем .

По виду разъема крышки шатуна:

• разъёмы прямые;
• косые (разъём под углом, для увеличения допустимого диаметра шейки).
• разламываемые (разрывные) шатуны — головку получают раскалыванием после глубокого охлаждения. Этим достигается максимальная точность при минимальной себестоимости;

Половинки нижней головки шатуна должны точно, без сдвига прилегать друг другу. Соединение головок — болтовое. В ранних конструкциях шатунные гайки фиксировались отгибными шайбами или проволокой.

По способу центрирования крышки:

• по шатунным болтам;
• по штифтам;
• зубцам ;
• шипам с последующей мехобработкой отверстия
• по невзаимозаменяемому хрупкому разрыву.

Поршень с кольцами и пальцем

Поршень – это небольшая цилиндрическая деталь, изготовленная из алюминиевого сплава. Его основным назначением является преобразование давления выделяемых газов в поступательное движение, передаваемое в шатун. Возвратно-поступательное движение обеспечивается за счет гильзы.

Поршень состоит из юбки, головки и дна (днища). Дно может иметь разную форму (выпуклую, вогнутую или плоскую), в нем содержится камера сгорания. На головке расположены небольшие канавки для поршневых колец (маслосъемных и компрессионных).

Кольца компрессионного типа предотвращают возможное попадание газов в двигательный картер, а кольца малосъемного типа предназначены для удаления лишнего масла со стенок цилиндра.

Юбка оснащена специальными бобышками с отверстиями, для установления поршневого пальца, соединяющий поршень и шатун.

Шатун

Шатун – еще одна деталь КШМ, которая изготавливается из стали методом штамповки или ковки, оснащенная шарнирными соединениями. Шатун предназначен для передачи энергии движения от поршня к валу.

Шатун складывается из верхней, разборной нижней головки и стержня. Верхняя головка соединяется с поршневым пальцем. Нижнюю разборную головку можно соединять с шейкой вала с помощью крышек (шатунных).

Кривошип (колено)

К любому кривошипу (колено) крепится шатун поршня. Зачастую кривошип располагается от оси шеек в определенном радиусе, что определяет ход поршня. Именно эта деталь дала название кривошипно-шатунному механизму.

Коленчатый вал

Еще одна подвижная деталь механизма сложной конфигурации, изготовленная из чугуна или стали. Основным назначением вала является преобразование поступательного поршневого движения поршня во вращательный момент.

Коленчатый вал складывается из шеек (коренных, шатунных), щек (соединяющих шейки) и противовесов. Щеки создают равновесие при работе всего механизма. Внутри шейки и щеки оснащены небольшими отверстиями, через которые под давлением происходит подача масла.

Маховик

Маховик, как правило, установлен на конце вала. Изготавливается из чугуна. Маховик предназначен для повышения равномерного вращения вала для запуска двигателя с помощью стартера.

В настоящее время чаще применяются маховики двухмассового типа – два диска, которые достаточно плотно соединены между собой.

Блок цилиндров

Это неподвижная деталь КШМ, которая изготавливается из чугуна или алюминия. Блок предназначен для направления поршней, именно в них осуществляется весь рабочий процесс.

Блок цилиндров может быть оснащен рубашками охлаждения, постелями для подшипников (распределительного и коленчатого вала), точкой крепления.

Головка цилиндров

Эта деталь оснащена камерой сгорания, каналами (впускными и выпускными), отверстиями для свечей зажигания, втулками и седлами. Головка цилиндров изготавливается из алюминия.

Как и блок, головка также имеет рубашку охлаждения, которая соединяется с рубашкой цилиндра. А вот герметичность этого соединения обеспечивается специальная прокладка.

Закрывается головка небольшой штампованной крышкой, при этом между ними устанавливается резиновая прокладка, устойчивая к воздействию масел.

Поршень, гильза цилиндров и шатун образуют то, что автомобилисты обычно называют цилиндр. Двигатель может иметь от одного до 16, а иногда и больше цилиндров. Чем больше цилиндров, тем больше общий рабочий объем двигателя и, соответственно, тем больше его мощность. Но нужно понимать, что при этом одновременно с мощностью растет и расход топлива. Цилиндры в двигателе могут располагаться по различным компоновочным схемам:

• рядная (оси всех цилиндров располагаются в одной плоскости)
• V-образная компоновка (оси цилиндров располагаются под углом 60 или 120 градусов в двух плоскостях)
• оппозитная компоновка (оси цилиндров располагаются под углом 180 градусов)
• VR-компоновка (аналогично V-образной, но плоскости располагаются под небольшим углом относительно друг друга)
• W-образная компоновка представляет собой совмещение на одном коленчатом валу двух VR-компоновок, расположенных V-образно со смещением относительно вертикали

От компоновочной схемы зависит балансировка двигателя, а так же его размер. Наилучшей балансировкой обладает оппозитный двигатель, однако он редко используется на автомобилях из-за конструктивных особенностей.

Так же отличным балансом обладает рядный шестицилиндровый двигатель, но его применение на современных автомобилях практически невозможно из-за его громоздкости. Наибольшее распространение получили V-образные и W-образные двигатели из-за наилучшего сочетания динамических характеристик и конструктивных особенностей.

Классификация

Наиболее часто встречающиеся виды систем можно разделить на группы.

По области применения: MTB системы Шоссейные системы Системы для дорожных велосипедов По принципу работы механизма переключения передач: Системы с несколькими звёздами Планетарные системы

По количеству звезд: С одной звездой С двумя звёздами («двойники») С тремя звёздами («тройники»)

Обычно звёзды крепятся к шатунам с помощью трёх-шести болтов (чаще — четырьмя или пятью). Элемент системы, к которому прикрепляются звёзды, часто именуется «пауком», из-за формы, напоминающей растопыренные во все стороны «лапы». Соответственно с количеством крепёжных отверстий, системы именуются «трёхлапками», «четырёхлапками» и так далее.

Возможность замены звёзд

Съёмные звёзды позволяют заменить их в случае износа или повреждения. Также это позволяет устанавливать звёзды с разным количеством зубов для различных условий, изменяя таким образом передаточное отношение. В системах для недорогих велосипедов звёзды часто выполнены несъёмными.

Система под квадрат. Звёзды съёмные

Система под Octalink. Звёзды съёмные

Передний переключатель

Специфические велосипедные системы

В тандемных велосипедах системы имеют обычно дополнительные звёзды для передачи крутящего момента от педалей второго ездока. Дисковый тормоз, встроенный в систему, применяется на велосипедах со втулкой без свободного хода (например, в велосипедах для велотриала). А иногда механизм свободного хода также располагается в системе ведущих звёзд.

К специфическим также можно отнести системы, разработанные для велосипедов с нестандартной трансмиссией (например, ременным или вальным приводом).

В последнее время стали популярны системы с овальными звездами. На сегодняшний день овальные звезды производятся серийно всеми крупными производителями: Е13, Race Face, Blackspire, AbsoluteBlack, Kore, OneUp Components. Выпускаются во всех наиболее распространенных стандартах, в одинарном исполнении и под переключение. Достоинство таких звезд – повышенная эффективность педалирования. В процессе вращения педалей усилие прикладывается неравномерно, и овальные звезды работают благодаря этому, более грамотно распределяя нагрузку. По ощущениям такая звезда более “круглая”, нежели обычные. С этими звездами легче забираться в гору, разгоняться и педалировать в мягком грунте. К недостаткам относится повышенный износ цепи и самой звезды (относительно круглых звезд из того же материала), у овальных звезд под переключение – более высокая требовательность к настройке переднего переключателя. Также при высоком каденсе при попытке переключения на меньшую звезду возможна ситуация, когда цепь не успевает полностью освободить большую звезду, в результате чего возможно “зажевывание” цепи между пером рамы и большой звездой, что может привести к поломке звезды и цепи. Для предотвращения такой ситуации рекомендуется уменьшить разницу в количестве зубьев на большой и малой звездах по сравнению с системой с обычными круглыми звездами.

Если резьба на оси «прикипела» к шатуну и не снимается

• Можно нанести на место соединения WD-40 на 10-15 минут и снова попробовать ее открутить.
• Если WD-40 нет, можно использовать другие средства (аналоги WD-40) или, например, керосин (ждать при этом нужно уже 2-3 часа).
• Если и после этого сложно открутить – попробуйте увеличить длину рычага. Просто возьмите более длинный ключ или наденьте на него металлическую трубу для увеличения плеча (закон Архимеда еще никто не отменял).
• Некоторые веломастера предлагают еще один способ. На место соединения оси и шатуна постепенно выливают воду из вскипевшего чайника, заставляя металл немного разогреться и из-за этого снизить плотность посадки. Лично я такой вариантом не пробовал и мне кажется, что температура кипятка в 90-100 градусов не очень сильно нагреют шатун, хотя вымоется он точно.

  Логичнее попробовать разогреть это место строительным феном или мощным паяльником. При работе с феном нагревайте именно место соединения оси и шатуна и следите за температурой корпуса педали, особенно если она пластиковая.

  Разогревать это место открытым огнем точно не стоит.

• Честно говоря, можно попробовать еще и несколько раз ударить по ключу молотком, чтобы хотя бы сдвинуть резьбу с «мертвой точки». По самой педали и, тем более, по шатуну наносить удары бесполезно – только погнете их.

Стержень шатуна

Стержень имеет двутавровое сечение и может быть крестообразным, круглым, прямоугольным, Н-образным. Для того, чтобы к его подшипнику поступала смазка, в стержне предусмотрен специальное углубление – канал.

Поршневая головка изготовлена в виде проушины. В нее с натягом вставлена втулка, выполняющая роль подшипника скольжения. Она изготавливается из биметаллического сплава с добавлением олова или свинца. Также она может быть из бронзы. Поршневая головка имеет различное устройство и тип крепления. Для того, чтобы минимизировать массу шатуна, на некоторых моделях двигателя они изготавливаются трапециевидной формы головки.

Соединение с коленчатым валом обеспечивается кривошипной головкой. Чаще всего она разъемная. Соединение нижней части головки с шатуном обеспечивается болтами. В редких случаях вместо болтов используются бандажное или штифтовое соединение. Разъем может быть двух типов: прямым или косым. Последний чаще всего применяется на двигателях с V-образным типом расположения поршней.

Чтобы обеспечить противодействие поперечным силам, поверхность кривошипной головки делается профилированной. Соединение может быть замковое с прямоугольными выступами или зубчатое. Наиболее распространенным современным способом соединения является контролированное раскалывание. Оно также именуется как Сплит-разъем. Данный вид соединения обеспечивает максимальный уровень стыковки частей.

От толщины головки зависит длина блока цилиндров. Данное правило особенно применимо для W и V образных типов моторов. Так, толщина головки шатуна двигателя автомобиля W12 производства компании Audi — 13 мм.

В кривошипной головке размещается подшипник, выполненный из двух вкладышей. Они в свою очередь могут быть 2,3,4, или даже 5-ти слойными. Чаще всего используются двух или трехслойные вкладыши. Двухслойный вкладыш представляет собой металлическую пластину, обработанную специальным антифрикционным покрытием.

В трехслойных вкладышах, между стальной и антифрикционным слоями, размещается изоляционный слой.

При работе двигателя шатун принимает на себя большую нагрузку т.к. совершает самую тяжёлую работу. Шатун передаёт мощность двигателя на колёса автомобиля, тем самым обеспечивая их необходимым крутящим моментом для движения. Делает он это благодаря возвратно-поступательному движению коленчатого вала и поршня.

Несмотря на то, что на всех двигателях шатуны выполняют одну и ту же работу — устроены они везде по разному. В первую очередь это зависит от типа двигателя: бензиновый или дизельный. Так же немаловажную роль играет компоновка двигателя: V-образная или рядная.

Для улучшения работы и снижения веса конструкторы стараются видоизменять шатуны и делать их более лёгкими, при этом сохраняя или даже увеличивая их заводскую прочность. Однако, проблема заключается в том, что, например, для дизельных двигателей шатуны всегда будут тяжелее, чем для бензиновых. Это обусловлено принципом работы самого ДВС.

Теперь давайте разберёмся из каких же составляющих состоит шатун двигателя внутреннего сгорания. В нём есть 3 основные детали: верхняя головка, стержень, нижняя головка. Верхняя головка имеет меньший диаметр и соединяется со стержнем поршневым пальцем. Соединение головки большего диаметра (кривошипной) происходит с помощью шейки коленчатого вала. Так у шатуна есть крышка, которая расположена в нижней головке и болты, закрепляющие её.

Подшипники скольжения очень тонкие и через отверстие в коленвале, которые сделаны на шатунных шейках, на них подаётся масло, под давлением создаётся масляная плёнка, в результате чего происходит скольжение между частицами масла.

Следующая важная деталь, о которой следует рассказать — это поршень. Он принимает на себя давление газов и дальше передаёт это усилие через шатун на коленчатый вал. В целом поршень — очень сложная техническая деталь, выполненная из алюминиевого сплава. Поршень должен быть очень прочным и лёгким, при этом при высоких температурах он не должен расширяться.

Диаметр поршня имеет немного меньший диаметр, чем цилиндр. Сделано это для того чтобы между стенками могло проходить масло и при этом не было трения металла об металл.

Поршневые кольца устанавливаются в специальные канавки в поршне и служат для уплотнения поршня с цилиндром. Сами кольца могут быть компрессионными и маслосъёмными. Компрессионных колец обычно два и они не дают газам прорываться, а маслосъёмное кольцо снимает масло со стенок цилиндров. Диаметр колец немного больше диаметра цилиндра, для лучшего уплотнения.