4.4. Стержень шатуна

Таблица 4.3

Конструктивные размеры стержня шатуна [11]

86

Длина стержня шатуна зависит от высоты двигателя и размеров картера.

Стержень шатуна по отношению к продольной оси кривошипной головки располагают симметрично. Смещение стержня шатуна относительно кривошипной головки позволяет уменьшить расстояние между осями цилиндров и длину двигателя. Однако в таких конструкциях наблюдается неравномерность износа шатунных шеек по длине. Такое смещение не рекомендуется делать более 10…15 %.

Стержень шатуна может быть выполнен с круглым, крестообразным и двутавровым сечением. Различные формы поперечных сечений стержней изображены на рис. 4.17.

В быстроходныхидвбгателях стержни шатуна выполняют двутаврового сечения. Так е шатуны имеют большую жёсткость при малом весе. Прицепные шатуны в некоторых конструкциях имеют круглое сечение с продольным каналом для облегчения.

В автомобильных двигателях отношение высоты двутаврового сечения к ширине изменяется в пределах 1,3…1,6.

Ширина наружных полок двутавра по длине шатуна в плоскости, перпендикулярной плоскости качания, выполняется в некоторых

двигателях неодинаковой − с уширением в местах перехода у поршневой и кривошипной головок (рис. 4.18). В связи с тем, что макс и- мум изгибающего момента от сил инерции ближе к нижней головке шатуна, стержень шатуна постепенно увеличивают в плоскости качания в месте перехода к кривошипной головке.

Большая продольная ось двутаврового сечения обычно располагается в плоскости качания шатуна. В V-образных двигателях с вильча-

87

тыми и внутренними шатунами для при-

дания большей жёсткости кривошипной головке продольная ось двутаврового сечения вильчатого шатуна часто располагается в плоскости, перпендикулярной к плоскости качания.

Круглые сечения шатунов, несмотря на то, что они удобны для механической обработки, применяют редко. При одинаковых абсолютных весах шатунов с круглым и двутавровым сечением места пере-

хода от стержня к поршневой и кривошипной головкам получаются более жёсткими при двутавровомИсечении. При

двутавровом сечении получают более жёсткую и прочную конструкцию с меньшим весом.

4.5. ПодшипникиДскольжения

Шатунные подшипники скольжения рядных двигателей компо-

передаются в теченСие сравн тельно короткого времени рабочего цикла: в конце такта сжатия и в начале такта расширения.

Нижняя половина нагружается силами инерции поступательно движущихся и вращающихся масс. Эти силы действуют на вкладыш значительно больший отрезок времени цикла. В двухтактных двигателях нижний вкладыш вследствие одностороннего действия сил по шатуну может не нагружаться.

У большинства двигателей с тонкостенными вкладышами верхняя и нижняя половины взаимозаменяемы.

Общая толщина шатунных вкладышей составляет δ = 1,3…2,0 мм для бензиновых двигателей с толщиной заливки 0,2…0,4 мм. Для ди-

зелей δ = 2,5…3,0 мм и толщина антифрикционного слоя 0,3…0,7 мм.

88

Вкладыши коренных подшипников в ыполняют толщиной

δ = 2,4…3,0 мм для автомобильных двигателей и δ = 4,0…5,0 мм для тракторных двигателей.

В кривошипную головку вкладыши устанавливают с натягом, величина которого зависит от диаметра шатунной шейки и колеблется в пределах 0,03…0,04 мм и доходит до 0,14 мм у двигателей с большой мощностью.

Диаметральные зазоры, отнесённые к диаметру шеек, в шатунных подшипниках составляют

∆шш = 0,00045...0,0015.

dшш

Осевой зазор, то есть возможное перемещение кривошипной головки вдоль шатунной шейки, не должен превышать 0,18…0,28 мм. Большие осевые зазоры могут привести к центробежной откачке мас-

Крепление вкладышей от проворачиванияИи осевых перемещений обеспечивается усиками, выдавленными у стыков и упирающимися в соответствующие канавки, выфрезерованные в шатуне и в

ла из подшипника и к падению давления в масляном слое.

А

Рис. 4.19. Вкладыши коленчатого вала [6]

На внутренних поверхностях вкладышей у плоскостей стыка снимается часть слоя заливки для устройства «холодильников» (см. рис. 4.19, поз. 3). Это связано с тем, что при затяжке шатунных болтов вкладыши, устанавливаемые с натягом, деформируются. При деформации края подшипника стремятся ущемить шейку коленчатого вала. Это приводит к разрушению плёнки масла и к сдвигу антифрикцион-

89

ной заливки и путём снятия металла у краёв устраняют эту опасность. Фрезеровка «холодильников» не по всей ширине обеспечивает меньшие утечки масла из подшипника и позволяет поддерживать необходимый уровень давления в масляном слое.

Вильчатые и внутренние шатуны опираются на толстостенные вкладыши (рис. 4.20). Недостаточная жёсткость кривошипных головок этих шатунов частично компенсируется жёсткостью самого вкладыша.

Рис. 4.20.СТолстостенные вкладыши в центральных шатунах [6] : 1 – тонкостенный вкладыш; 2 – толстостенный вкладыш; 3 – штифт

Внутренний шатун опирается на наружную поверхность толстостенного вкладыша через тонкостенный вкладыш 1 (см. рис. 4.20) или на антифрикционный слой, залитый непосредственно на толстостенный вкладыш 2, для чего последний выполняется с двусторонней заливкой.

От проворачивания вкладыши вильчатых шатунов фиксируются призонными штифтами 3. Борта вкладыша препятствуют перемещению стержня шатуна в направлении продольной оси коленчатого вала.

Вкладыши выполняют биметаллическими или триметалличе-

скими. У биметаллических имеется стальная основа и антифрикцион-

90