Шатун, впускной и выпускной коллекторы

Назначение шатунов — передавать усилия давления газов от поршня на коленчатый вал.

Основной нагрузкой для шатуна является усилие от давле­ния газов в цилиндре в момент наибольшего его значения. Эти усилия вызывают продольный изгиб шатуна; кроме того, шатун работает на растяжение от сил инерции поступательно-движу­щихся масс и на изгиб от сил инерции шатуна, возникаю­щих вследствие переменного, колебательного его движения (Рис. 3.14).

В конструкциях с прицепными шатунами главный шатун до­полнительно нагружен изгибающими усилиями, передаваемыми от прицепных шатунов.

Рис.3.14. Силы, Рис. 3.15. Разрыв верхней головки

действующие на шатуна силами инерции

шатун поступательно-движущихся масс

В результате перечисленных нагрузок напряжения в шатунах достигают значитель­ных величин, поэтому шатуны выполняются из высокосортной ста­ли, часто такого же со­става, как и коленча­тые валы. Чтобы из­бежать царапин, явля­ющихся источником появления третий, ша­туны подвергаются по­лировке.

Конструктивно в шатуне рассматривают три основные части: верхняя или поршне­вая головка; стержень шатуна; нижняя, или кривошипная, головка.

Верхняя голов­ка шатуна рабо­тает на разрыв от сил инерции поступательно-движущихся масс (Рис. 3.15) и на износ от трения о поршневой палец.

Для уменьшения трения в верхнюю головку стального ша­туна запрессовывают втулку, изготовленную из фосфористой или свинцовистой бронзы. От проворачивания втулка контрится стопорными штифтами. Смазка верхней головки, как правило, осуществляется маслом, обильно стекающим внутрь поршня через отверстия в канавках маслосборных колец. Для этой цели а верхней головке предусматриваются смазочные отверстия или канавки. В некоторых двигателях смазка верхней головки осу­ществляется маслом, подводимым под давлением по специальным трубочкам, укрепленным на шатунах, или по внутреннему сверлению шатуна.

Длина верхней головки подбирается так, чтобы удельное давление на поршневой палец было в пределах 400—500 кг/см², а толщина ее обеспечивала напряжение на разрыв не более 600-700 кг/см².

Стержень шатуна работает на продольный изгиб от силы давления газов и на изгиб от сил инерции шатуна и от усилий, передаваемых от прицепных шатунов. Поэтому стержни шатуна обычно делают двутаврового сечения, обеспечивающего наилучшее сопротивление изгибу.

При небольшой длине шатуна в целях облегчения его изго­товления стержню придается круглое сечение.

У главных шатунов звездообразных двигателей стержень делают более массивным по сравнению с стержнями прицепных шатунов, хотя силы давления газов на шатуны одинаковы в пер­вом и втором случаях. Это объясняется следующим:

1. длина главного шатуна на 30—35% больше длины при­цепных шатунов, следовательно, напряжения от продольного изгиба в главных шатунах больше, чем в прицепных;

2. вес главного шатуна во много раз превосходит вес при­цепного шатуна, следовательно, инерционные силы, изгибающие стержень главного шатуна, имеют несравненно большее значение;

3) стержень главного шатуна дополнительно нагружен уси­лиями изгиба, передаваемыми от прицепных шатунов.

Нижняя головка шатунов

По способу крепления шатуна на коленчатый вал различают два основных типа нижних головок:

• разъемные, применяются для рядных двигателей;

• неразъемные, применяются преимущественно для звездообразных двигателей.

Отъемная часть нижней головки называется крышкой. Для увеличения жесткости нижние головки шатунов делаются массивными и снабжаются ребрами. Крепление крышки возможно болтами или шпильками, располагаемыми в горизонтальной плоскости (Рис. 3.16).

При работе двух шатунов на одном кривошипе (V-образные двигатели) возможно два вида их сочленения:

1) Центральное сочленение (Рис. 3.17)— нижние голов­ки обоих шатунов вращаются вокруг центра шатунной шейки;

2) Прицепное сочленение - главный шатун крепится не­посредственно к шатунной шейке, а прицепной - к проушине главного шатуна (Рис. 3.16).

Эксцентричное сочленение, конструктивно наиболее простое и надежное, является преобладающим в рядных двигателях и единственно возможным в звездообразных.

Рис. 3.16. Способы крепления крышки нижней головки шатуна:

а - болтами; б - шпильками;

Нижняя головка главного шатуна звездообразного двигателя делается, как правило, неразъемной, и для возможности мон­тажа необходимо сделать разъемным коленчатый вал.

Рис. 3.17. Шатуны с центральным сочленением

При числе цилиндров, равном семи и меньше, на некоторых моторах применяют разъемные головки при неразъемном вале (Рис. 3.18). Это обусловлено желанием иметь более жестким коленчатый вал теряя несколько в жесткости нижней головки шатуна.

Нижняя головка главного шатуна звездообразного двигателя имеет две щеки, между которыми помещаются нижние головки прицепных шатунов (Рис. 3.19).

Соединение прицепных шатунов с главным осуществляется при помощи пальцев, которые запрессовываются в отверстия щек в специальными пласт инками контрится от проворачивания.

На главных шатунах звездообразных двигателей антифрикцион­ный слой заливается не на нижнюю головку, а на специальную втулку, которая одновременно используется для подвода масла под давлением к пальцам прицепных шатунов.

Нижние головки прицепных шатунов конструктивно мало отличаются от верхних головок.

Рис.3.18 Разъемный шатун двигателя с семью цилиндрами