§ 4. Шатуны и шатунные подшипники

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом и передает усилий, действующие на поршень, коленчатому валу.

Шатун должен быть прочным, жестким и легким. Его штампуют из высококачественной углеродистой или легированной стали, после чего подвергают механической и термической обработке.

Различают следующие элементы шатуна: верхнюю головку 13 (рис. 59), соединенную при помощи пальца с поршнем, стержень 5 и нижнюю головку 17.

Рис. 59. Шатуны двигателей:

а — Д-160; б —А-41, А-01М и ЯМЗ; в — ГАЗ-52; г —СМД-14: 1, 14 — отверстия для впрыски- вания масла; 2 — втулка верхней головки шатуна; 3 — канал для подвода масла к втулке верхней головкн шатуна; 4 — шатунный болт; 5 — стержень; 6 — штифт; 7 — нижний вкла- дыш; 8 — установочный штнфт крышки шатуна; 9 — шплинт; 10 — гайка; // — крышка ниж- ней головкн шатуна; 12 — верхний вкладыш; 13— верхняя головка шатуна; 15 — замковая шайба; 16 — сверление в нижней головке шатуна; 17 — нижняя головка шатуна.

Стержень 5 шатуна обычно двутаврового сечения. В верхнюю голоэ- ку 13 шатуна запрессовывают латунную или бронзовую втулку 2с от- верстиями и кольцевыми канавками для подвода масла к поверхности пальца. В шатунах двигателей Д-41, А-01М, ЯМЗ, СМД^бО и Д-160 мас- ло к втулке 2 верхней головки подается принудительно из нижней го- ловки по каналу 3 (рис. 59,а). У двигателей ГАЗ-52, ГАЭ-53, ЗЙЛ-130 и других масло во втулку верхней головки подается нерез отверстие 14 (рис. 59, в и з) разбрызгиванием. В двигателе Д-160 часть масла, по- даваемого под давлением по каналу 3 (рис. 59, а) во втулку 2, выбрыз- гивается через два отверстия 1 в верхней головке шатуна на внутрен- нюю поверхность днища поршня и охлаждает его.

Во избежание трения о бобышки поршня верхняя головка шатуна имеет длину, на 2—4 мм меньшую, чем расстояние между торцами бо- бышек поршня.

Нижняя головка шатуна для соединения с коленчатым валом дела- ется разъемной. Исключение составляют двигатели ПД-8, ГЩ-ШУ и его модификации, у которых коленчатый вал разборный, а нижняя головка неразъемная.

Съемная часть нижней головки шатуна называется крышкой. Пло- скость разъема нижней головки обычно перпендикулярна оси шатуна. У двшателей А-41, А-01М, СМД-60 и ЯМЗ (рис. 59,6) для обеспечения возможности установки шатуна через цилиндр разъем нижней головки сделан под углом к оси стержня шатуна.

У двигателей Д-37Е, А-41 и А-01М, СМД-60 и ЯМЗ крышка //фик- сируется треугольными шлицами и крепится к шатуну двумя болтами, которые ввертываются в резьбовые отверстия в теле шатуна и стрпорят- ся специальными пластинами (замковыми шайбами) 15.

У двигателей Д-160 и СМД-14 крышка 11 (рис. 59, а, и г) крепится к шатуну двумя шлифованными шатунными болтами 4 с корончатыми гайками 10. Болты плотно входят в отверстия шатуна и его крышки, бла- годаря чему обеспечивается точная их фиксация. Гайки стопорятся шплинтами 9, У двигателя ГАЭ-53 гайки шатунных болтов стопорятся контргайками.

Шатунные болты и их гайки изготовляют из легированной стали и подвергают термической обработке (закалке и отпуску). Чтобы при затяжке гаек болты не проворачивались, их головки имеют писцу (ГАЗ-52, ЗИЛ-130, СМД-14) или удерживаются штифтами 6 (напри- мер, Д-160). Гайки шатунных болтов затягивают динамометрическим ключом.

У двигателей. ГАЗ-52 и ГАЗ-БЗ нижняя головка щатуна распо- ложена несимметрично относительно средней плоскости стержня (рис. 59, в).

Шатуны двигателей ГАЗ-52, ГА3^53 и ЗИЛ-130 в нижней головке имеют небольшое сверление 16, через которое периодически фонтаниру- ет масло, подводимое к шатунному подшипнику. Этим маслом смазыва- ются зеркало цилиндра, кулачки распределительного вала и толкатели.

Отверстие в нижней головке шатуна, служащее постелью ДЛЯ уста- новки шатунного подшипника, обрабатывается с большой точностью. Верхняя часть нижней головки шатуна и крышка обрабатываются со- вместно, поэтому переставлять крышку с одного шатуиа иа другой нельзя. На поверхности обеих половин нижней головки шатуна ет&вятея одина- ковые цифры (номера) или метки спаренности, в соответствии с которы- ми соединяют крышку с шатуном и шатун с поршнем соответствующего цилиндра.

У двигателей ЗИЛ-130 на стержне шатуна в нижней части имеется небольшая бобышка. Шатуны левой группы цилиндров устанавливают в поршень так, чтобы бобышка была направлена в одну сторону с уста- новочной лыской 8 (см. рис. 49), то есть в сторону передней части ко-

ленчатого вала. Шатуны правой группы цилиндров устанавливают бо- бышкой по направлению к маховику.

У двигателей А-41, А-01М и ЯМЗ на нижних головках шатунов со стороны короткого болта 4 (рис. 59, б) и на крышках нанесены метки спаренности. При установке шатунов двигателей ЯМЗ на коленчатый вал короткие плечи их нижних головок должны быть обращены в противо- положные стороны.

Для обеспечения уравновешенности двигателя отклонение массы отдельных шатунов в пределах комплекта их для одного двигателя должно быть минимальным. Разница массы шатунов одного двигате- ля ГАЗ-52 не должна превышать 8 г, а у двигателя Д-240—10 г.

В нижние головки шатунов устанавливают подшипники скольже- ния. Исключение составляют двигатели ПД-8, ПД-10У и его модифика- ции, имеющие в нижней головке шатуна подшипник качения.

Шатунные подшипники большинства двигателей представляют со- бой тонкостенные вкладыши (рис. 60), изготовленные из стальной ленты толщиной 1—3 мм, внутренняя поверхность которой для уменьшения тре- ния и износа шеек коленчатого вала покрыта тонким слоем антифрик- ционного сплава (баббита, свинцовистой бронзы, алюминиевого). Тол- щина слоя антифрикционного сплава колеблется в пределах 0,40— 0,90 мм.

Баббиты обладают малым коэффициентом трения, хорошо удержи- вают масляную пленку, но их механические свойства понижаются с по- вышением температуры. Например, твердость баббита Б83 при повы- шении температуры от 20 до 100°С снижается примерно на 60%. По- этому при нагрузках, превышающих 10 МПа, и температуре подшипни- ка, большей 60—70° С, применяют свинцовистую бронзу или алюминие- вые сплавы: АСМ, содержащий добавки сурьмы (3,5—4,5%) и магния (0,3—0,7%); А0-20 (ГОСТ 9170—69), содержащий добавки олова (17,5—22,5%) и меди (0,7—1,3%).

Осевые смещения и проворачивания вкладышей предотвращаются их выступами —усиками 2, входящими в канавки в шатуне и его нижней крышке (СМД-60, Д-160, ЯМЗ, ГАЗ-53, ЗИЛ-130) и натягом, с которым вкладыши устанавливают в нижнюю головку шатуна.

Сталеалюминиевые вкладыши по всей поверхности покрывают сло- ем олова толщиной 0,003—0,009 мм. Лужение способствует быстрой приработке внутренней поверхности вкладышей к шейке коленчатого ва- ла и плотному прилеганию наружной поверхности вкладышей к внут- ренней поверхности нижней головки шатуна, а следовательно, надеж- ному отводу тепла от подшипника. Между сталеалюминиевым вклады- шем шатунного подшипника и шейкой вала имеется зазор 0,03—0,13 мм для создания масляного слоя.

У некоторых двигателей, чтобы создать зазор между верхней частью

вкладышей и шейкой коленчатого вала, у места стыка вкладышей сделаны продольные по всей длине сплошные срезы (лыски) шириной в несколько миллиметров и глуби- ной 0,03—0,04 мм. С этой же целью в дизелях СМД-14 вкладыши спро- филированы таким образом, что размер отверстия по плоскости разъ- ема примерно на 0,06 мм больше, чем в перпендикулярном направле- нии.

Рис. 60. Вкладыш шатунного подшип- ника:

1 — цилиндрическая выемка; 2 — фиксиру- ющий выступ (усик); 3 — отверстие для прохода масла.

Вкладыши шатунных подшип- ников взаимозаменяемы, то есть их можно устанавливать в шатун без

подгонки по месту, обеспечивая при этом необходимый зазор между подшипником и шейкой вала.

Шатунные подшипники не регулируются. Изношенные вкладыши заменяются новыми нормального или ремонтного размера.

Применение тонкостенных вкладышей дает следующие преимуще- ства: уменьшаются габариты и масса нижней головки шатуна, упроща- ется ремонт, удешевляется стоимость вкладышей,