Шатун: и вовсе не бездельник.

«Шатун», если говорят о человеке, - бездельник. Другое дело, в моторе: в нем эта деталь главная! Не зная специфики конструкции шатуна, приниматься за ремонт, тем паче тюнинг двигателя, - заведомо означает навредить.

ТЯНИ-ТОЛКАЙ

Движение поршня туда-сюда как-то надо превратить во вращение коленвала. Это задача шатуна. Его верхняя головка, соединенная через палец с поршнем, воспринимает давление сгорающей смеси. Нижняя «передает» его на кривошип и заставляет вал крутиться. Естественно, при этом шатун испытывает огромные переменные нагрузки. В начале впуска и в конце сжатия шатун «тянет на себя» и собственную массу, и поршень, так что силы инерции пытаются его «разорвать». На рабочем ходу и выпуске - сжимается под давлением газов от поршня и упирающегося коленвала. Ясно теперь, каково ему приходится? Только, в отличие от нас, смертных, ему прогибаться запрещено. Чуть поддайся он - и поршневую группу перекосит, начнет «прихватывать», и подшипники на шейках вала будут работать с перекосами. Ресурс деталей устремится к нулю, а они (поршневая и кривошип) являют собой основную «массу» движка (особенно по стоимости).

ТЮТЕЛЬКА В ТЮТЕЛЬКУ

Чтобы шатун выдерживал нагрузки, его изготавливают из высококачественной  прочной стали. Требования особенно строги к материалу шатуна форсированного двигателя (спортивного или с наддувом). Заготовку штампуют, тщательно следя за соблюдением образующегося профиля. Это требование - не просто «культура производства»: в многоцилиндровом моторе надо блюсти правило одинакового расположения центра масс всех шатунов. Имей двигатель пару и более цилиндров, тем более приличного объема, установка различающихся по весу (верхних и нижних головок) шатунов вызывает повышенную вибрацию.

Ладно бы, если вибрация обернется только неудобством для пилота (точнее, его седалища). Тряска обычно заканчивается преждевременным развалом шарниров кривошипа. Поэтому, меняя один шатун, убедитесь, что новый весит столько же, сколько и остальные. Подгонка массы шатунов - особого рода сложная работенка.

НЕ «МАМОЧКИ!» - «НОРМАЛЬНО»

Первое впечатление от шатуна: «Мама родная! Какой же он шероховатый!..» Хочется пригладить наждачком? Ни в коем случае! Чтобы вы знали: при штамповке наиболее прочным получается наружный слой металла, вот почему шатуны серийных двигателей снаружи не обрабатываются. Предостерегу и о другом «души порыве». Центральная часть шатуна (ее называют стержнем) обычно имеет двутавровое сечение. Новичка так и подмывает пройтись инструментом по его выступам: мол, куда столько «мяса», а вот ежели облегчить шатун - мотор «закрутится» свободней... Не трожь: именно такая форма придает шатуну максимальную жесткость при передаче знакопеременных усилий. Другое дело, если параллельно облегчаете поршневую. Задача снижения сил инерции всего механизма «разрешает» облегчить стержень на 10-15%. Его фрезеруют, затем тщательно полируют. Полировка обязательна: после обработки у шатуна почти не остается упрочненного слоя, а микронеровности, оставленные резцом, становятся концентраторами напряжений. Не уберете их - до обрыва шатуна на высоких оборотах вала - считанные часы.

ХОТЬ И БЛИЗКИ, НО РАЗНЫЕ

Вот головки шатуна есть разные. Сначала верхней - «поршневой». Нагрузки на нее приходятся меньшие, чем на кривошипную головку, поэтому она небольших размеров. Существуют три типа соединения поршневого пальца с шатуном.

Устаревший - запрессовка пальца в головку. Применяется самодельщиками и поныне при «вживлении» в мотор мотоцикла поршневой от массовых автомобильных двигателей 60-х годов. Преимущества такого шарнира: отсутствие люфта в сочленении «палец-шатун» позволяет свести размер головки к минимуму. Пусть не великое, но снижение силы инерции происходит. Однако достоинство «съедается» недостатком: палец не вращается, что приводит к увеличенному однобокому износу отверстий в бобышках поршня. Замена пальца требует навыков пиротехника: не нагреешь головку до 150-200'С, деталь в нее не установишь.

Второй тип - «плавающий палец», то есть подвижное соединение. В шатунную головку запрессована бронзовая втулка (вместе с пальцем представляет собой подшипник скольжения) или устанавливается подшипник качения - роликовый. Осевое перемещение пальца ограничивают съемные стопорные кольца, расположенные в бобышках поршня. Выгода в том, что палец при работе вращается, отчего увеличивается работающая поверхность. Ресурс шарнира заметно подрастает - до двух раз.

Для верхней головки шатуна 4-тактников характерна втулка. В сочетании с хорошо отлаженной системой принудительной смазки она способна пережить несколько «капита-лок» мотора. В 2-тактниках чаще используют игольчатый подшипник, и это разумно, поскольку условия смазки в шарнире значительно хуже (ведь смазка - не масло, а топливо-масляная смесь), так что пару «металл скользит по металлу» может «прихватить». Другое дело, подшипник качения не особенно долговечен в режиме «тяни-толкай».

Казалось бы, третьего не дано! Но в спортивных двигателях импортных машин уже лет двадцать как отказались от втулки. То есть стальной палец «плавает» непосредственно по стальному шатуну! И работает сопряжение неплохо. Оно позволило уменьшить шатунную головку с зазорным соединением до размера даже меньшего, чем у прессового. Но не «за просто так»: шатун изготовлен из сверхпрочной и исключительно твердой стали, палец не абы какой, а со специальным износостойким покрытием. Это и потянуло за собой повышение стоимости шатуна - он на четверть дороже «рядового».

Шатуны с виду разные, но суть их одна (слева направо): А - 2-тактника-«полтинника»; Б - неразъемный шатун «Урала» - конструкция, вымирающая из-за ненадежности смазки нижней головки; В - овальный шатун «Урала» жесткостью не блещет/а если оценивать с позиции применения его при тюнинге (облегчении) - никуда не годен; Г - шатун с разъемной кривошипной головкой (в двигателе «Днепра»); Д и Е - шатуны импортных мотоциклов.

Кривошипная головка. Различия ее разновидностей также обусловлены «тактностью» мотора. В кривошипе 2-тактника применяется роликовый подшипник. Он такой же, как и в верхней «голове», незначительно массивнее. Нижняя головка шатуна испытывает, вы помните, большие нагрузки, чем «поршневая».

В «4Т» головка разъемная (у подавляющего большинства таких моторов), а с коленвалом контактирует через вкладыши. Это -подшипник скольжения: основа - стальная, сверху мягкий антифрикционный спой.

Жесткость фиксации частей головки обеспечивают шатунные болты. Не путайте их с обычным крепежом! Эти болты из высоколегированной стали и обязательно закаливаются. Другой металл при работе шатуна растянется, и отверстие головки станет овальным. Сами подумайте, совместимы ли мягкий слой на вкладышах и ударные нагрузки? Это как помидор грохнуть об асфальт.

Болты еще выполняют и функцию фиксаторов положения крышки относительно шатуна, поэтому их диаметр выдерживается очень точно. Гайки - обязательно из тех же сталей и с особой самоконтрящейся площадкой. Иногда от откручивания гайки страхует шплинт - он продевается через обе детали.

Исключительно важное условие - беззазорное прилегание вкладышей к постелям: чем плотнее контакт, тем лучше отводится тепло от шатуна (через масло и коленвал) и тем долговечнее подшипник. Поэтому если при ремонте мотора обнаружите, что овальность отверстий превысила 0,05 мм, их нужно ремонтировать.

Нельзя переворачивать или путать крышки головок. Отверстия под вкладыши обрабатывают отдельно на каждом шатуне, и только такая пара деталей обеспечивает идеальный круг. Чтобы не ошибиться, на шатуне и крышке делают метки или клейма. Они после сборки должны оказаться с одной стороны.

Автор: M.
Источник: Журнал МОТО