Исходные данные для разработки технологического процесса
Шатун – это соединительная деталь между коленвалом и поршнем, основное назначение которой является преобразование поступательных движений поршня внутри цилиндра во вращательные движения коленчатого вала, с которого вращение передается на колеса автомобиля через трансмиссию.
Особенности конструкции шатунов напрямую зависят от типа мотора и схемы его компоновки. Так для бензиновых двигателей используются легкие шатуны, в дизелях - тяжелые.
Основные элементы шатуна – стержень, верхняя поршневая головка, нижняя кривошипная головка.
Поршневая головка соединена со стержнем поршневым пальцем, кривошипная головка – с шейкой коленвала.
Стержень
Данная деталь шатуна может иметь различный тип сечения, которое может быть похоже на прямоугольник, на круг, крест или может быты Н-образным. Некоторые типы двигателей оснащаются шатунами, в которых стержни имеют небольшую масляную канавку для своевременной подачи масла в поршневую головку.
В большинстве случаев верхний отдел кривошипной головки оснащается маленьким отверстием для разбрызгивания масла во внутренних полостях поршня и цилиндра.
Поршневая головка
Поршневая головка размещена вверху и является неразъемным шатунным элементом, конструкция которого напрямую зависит от метода установки поршневого пальца.
В двигателях, в которых установлен палец фиксированного типа, поршневая головка имеет специальное цилиндрическое отверстие для его установки. В ДВС с пальцем плавающего типа, такая головка комплектуется бронзовой или биметаллической втулкой.
В тех моделях двигателей, которые используют плавающий палец, но втулка не предусмотрена, вращательные движения пальца осуществляются в соответствующем отверстии головки.
С целью снижения значительных нагрузок на палец, некоторые модели ДВС комплектуются шатунами с поршневыми головками в форме трапеции.
Кривошипная головка
Головка шатуна, которая расположена внизу отличается разборной конструкцией, основным назначением которой является соединение двух механизмов – коленвала и самого шатуна.
Головка состоит из верхней части и крышки, которая крепится к шатуну крепежными болтами. Кроме всего прочего такая головка может иметь два типа разъемов по отношению к стержневой оси - косой (выполненный под углом) и прямой (выполненный перпендикулярно).
Длина цилиндрового блока зависит от толщины нижней головки. В головке устанавливаются тонкие вкладыши подшипника скольжения, которые могут иметь от 2-х до 5-ти слоев, изготовленных из стальных полос, внутренняя часть которых покрывается защитным антифрикционным составом, соответствующим определенному типу двигателя.
Как правило, в современных ДВС применяются вкладыши, состоящие из 2-х и 3-х слоев. В двухслойном вкладыше на металлическую основу просто наносится слой антифрикционного состава, а в трехслойном вкладыше добавляется еще и изоляционный слой.
Чтобы снизить вибрации и шумы при работе двигателя, все установленные шатуны, а также их составные части должны иметь равную массу. Это значит, что в одном шатуне масса отдельной его детали должна быть одинаковой по отношению к массе аналогичной детали в другом шатуне.
Класс детали – «Некруглые стержни»
Материал – Сталь 45Г2
Шатун относится к деталям класса «Некруглые стержни». Он изготовлен из кованой Сталь 45Г2 с твердостью поверхности НВ 228-269. Базовыми поверхностями являются отверстия верхней и нижней головок. Отверстия головок шатуна изнашиваются неравномерно с образованием овальности и конусности.
Шатун подвергается высоким нагрузкам на сжатие, вследствие чего могут возникнуть деформации такие, как изгиб, скручивание и сжатие (уменьшение расстояния между осями головок).
Химический состав, механические и физические свойства стали 45Г2 указаны в таблицах 1.1, 1.2 и 1.3.
Таблица 1.1 – Химический состав стали 45Г2
| Наименование и марка материала | Химический элемент и его процентное содержание, % | |||||||
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | |
| Сталь 45Г2 | 0,41-0,49 | 0,17-0,37 | 1,4-1,8 | До 0,3 | До 0,035 | До 0,035 | До 0,3 | До 0,3 |
Таблица 1.2 – Механические свойства стали 45Г2
| Наименование и марка материала | Показатель | ||||
| Не менее | |||||
Временное сопротивление при растяжении
(кгс/мм2)
| Предел текучести
(кгс/мм2)
| Относительное удлинение,
| Ударная вязкость
(кгс/мм2)
| Твердость без термической обработки, МПа | |
| Сталь 45Г2 |
Таблица 1.3 – Технологические и эксплуатационные свойства стали 45Г2
| Марка материала | Вид обработки | Обрабатываемость резанием | Свариваемость при восстановлении | Износостойкость |
| Сталь 45Г2 | Закалка и отпуск, масло | Хорошо | Трудносвариваемая. Способы сварки: РДС - необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка. | Склонна к отпускной хрупкости |
Карта технический требований на дефектацию детали указана в таблице 1.4.
Таблица 1.4 – Карта технических требований на дефектацию детали
| Деталь: Шатун в сборе | ||||||
| № детали: 66-1004045 | |||||||
| Материал: Сталь 45Г2, ГОСТ 4543-31 | Твёрдость: HB 228-269 | ||||||
| Обозначение по эскизу | Наименование дефектов | Способ установления дефекта и измерительные инструменты | Размеры, мм | Заключение | |||
| Номинальный | Допустимый без ремонта | Допустимый для ремонта | |||||
| Уменьшение расстояния между осями верхней и нижней головок | Специальный шаблон | 156±0,050 | - | Менее 155,95 | Ремонтировать. Осталивание нижней головки с последующим растачиванием | ||
| Износ торцов нижней головки | Шаблон 25,6 мм | 
| 25,6 при отсутствии рисок и задиров | Более 25,6 при наличии рисок и задиров | Ремонтировать. Шлифование торцов | ||