Как выбрать шатун поршня двигателя

Каждый из элементов автомобильного ДВС является критически важным и незаменимым. Взять тот шатун – это относительно небольшой элемент, который соединяется поршень с коленвалом. Во время работы двигателя именно благодаря шатуну передается усилие от двух упомянутых деталей. Само движение, которое описывает шатун, очень сложное. Усилия, принимаемые шатуном, также сложно описывать – они постоянно меняются во времени, так как энергия расширяющихся газов не является постоянной во времени величиной. Также важно учитывать инерцию деталей, входящих в поршневую группу. Шатун поршня постоянно испытывает сильные нагрузки и иногда выходит из строя. Такая поломка критична для двигателя. Грамотному автолюбителю нужно разбираться в устройстве мотора, правилах его эксплуатации и особенностях выбора новых деталей ДВС.

Как устроен шатун

Движение шатуна является возвратно-поступательным, однако воздействующие на него нагрузки весьма разнообразны. Обобщенно их называют циклическими нагрузками. Длительное воздействие этих нагрузок на любое металлическое изделие приводит к появлению на нем трещин, сколов, изгибов и прочего. По этой причине все шатуны двигательных поршней изготавливают с учетом того, что они будут эксплуатироваться максимально долго в максимально жестких условиях. Как показывает практика, простые конструкции зачастую оказывается самыми износостойкими и отказоустойчивыми. Шатун состоит из:

• Нижней головки;
• Верхней головки;
• Стержня.

На верхней головке должен быть закреплен поршень, а на нижней, которая является разъемной, крепят коленчатый вал. Для получения заготовки шатуна используют многоэтапную штамповку и термообработку. Изделие получается не слишком твердым, материал – вязким и довольно пластичным. Форма шатуна также по ходу развития автомобильной индустрии многократно переосмысливалась – ведущие конструкторы добились того, что напряжения в опасных местах тела шатуна было сильно уменьшено. К слову, конструкцию шатуна также меняли, опираясь на особенности поршневых пальцев. А именно:

• Если поршневой палец фиксированный, то верхняя (она же поршневая) головка шатуна имеет цилиндрическое отверстие, диаметр которого на 0,015 – 0,040 мм меньше диаметра вставляемого в него изделия. Это гарантирует возможность реализации соединения с натягом;
• Если палец плавающий, то в поршневую головку сначала запрессовывают биметаллическую или бронзовую втулку. В некоторых случаях обходятся и без втулки. Головку шатун под пальцы плавающего типа имеют небольшие отверстия, через которые смазывающий материал попадает к поршневому пальцу.

Вызывает интерес и нижняя (часто называется просто шатунной) головка шатуна – она разборная. Целостность изделия гарантируют специальные шатунные болты, которые, как правило, являются еще и направляющими деталями. Обычно шатунные болты запрессовываются прямо в шатун, так что для их извлечения требуется специальное оборудование. Резьбовая часть шатунного болта получается отнюдь не методом нарезки, а методом накатки – ее невозможно повторить с помощью плашки.

Особенности стержней шатунов

Сегодня большинство шатунов поршней имеют двутавровую форму, которая расширяется по мере приближения к нижней головке. Шатуны спортивных двигателей имеют другую форму, но и изготавливают их обычно из алюминия с учетом особенностей работы конкретной модели двигателя. Если сравнить шатун с дизельного двигателя с таковым от бензинового, то легко заметить, что первый шатун будет более массивным. В некоторых случаях стержень шатуна намеренно просверливают – через такой канал масло будет подаваться к поршневой головке. Как уже было указано выше, эта же головка также может иметь отверстие, через которое масло будет разбрызгиваться по полостям цилиндра и поршня.

Автолюбителям важно знать, что каждый шатун двигателя должен иметь абсолютно одинаковый вес. И заметьте: одинаково весить должны обе крайние части шатуна. Нет ничего удивительного в том, что при выборе шатунов их взвешивают на специальных электронных весах с установочной скалкой. Вес подгоняют по самому легкому из шатунов – при подборе всех остальных с них будут снимать металлические наплыву (бобышки), которые легко заметить или на стержне, или на головках.

Коротко об используемых материалах

Принятые еще очень давно нормы изготовления шатунов поршней ДВС предусматривают использование высококачественной стали, содержание которой в углероде составляет от 0,3 до 0,45 процентов. Оптимальные стали:

1. Хромоникелевые;
2. Марганцовистые;
3. Хромолибденовые;
4. Хромистые.

Сегодня для снижения себестоимости деталей ее изготавливают из чугуна методом литья. Именно такие шатуны установлены в двигателях массовых автомобилей. Если двигатель стоит в грузовом или дизельном автомобиле, то его шатуны изготовлены из стали методом ковки. В некоторых случаях используется метод спекания – изготавливают такие шатуны из порошковых металлов, так что изделие может похвастать высочайшей прочностью. Если взглянуть на нижнюю головку такого шатуна, то можно легко заметить неровный колотый разъем. Это означает, что съемная крышка от шатуна была отделена методом разлома.

Самыми дорогими шатунами являются алюминиевые или титановые. Они весят вполовину меньше стального. Такие изделия активно используются в дорогостоящих спортивных автомобилях – они обеспечивают работу двигателя на повышенных оборотах без серьезных потерь энергии. В покупке подобных шатунов есть смысл и при тюнинге двигателя, хотя внимание в первую очередь стоит уделять поршням.

Шатунные болты изготавливают преимущественно из высоколегированных сталей. Предел их текучести вдвое-втрое больше предела текучести даже самой качественной углеродистой стали. Но даже такие болты со временем выходят строя. Если двигатель автомобиля высокофорсированный, то он требует периодической замены болтов. Во всем остальном шатун и смежные с ним элементы мотора отличаются высокой надежностью - они редко выходят из строя, не требуют обслуживания и т.д.

Дефекты и ремонт шатунов

Кривошипно-шатунный механизм авто эксплуатируется в невероятно жестких условиях, так что нет ничего удивительного в том, что отдельные его элементы периодически выходят из строя. По неясным причинам многие механики при диагностике неисправностей двигателя уделяют внимание только поршневой группе, хотя по-хорошему надо изучить и шатун. Типовыми неисправностями шатунов являются:

• Деформация стержня в результате разрушения клапана, реже – седла клапана, гидравлического удара;
• Сильный износ отверстий головок. Нижняя головка разрушения в силу неисправностей шатунного подшипника, который перегревается, изнашивается или переворачивается, а верхняя головка приходит в негодность при критическом износе втулки.

Опытные автомеханики могут с точностью определить геометрические характеристики шатунов. Изначально детали моют и высушивают, а затем, руководствуясь рекомендациями завода-изготовителя, при помощи точного станочного и измерительного оборудования проверяют геометрию. Вот что должно быть сделано:

• Измерена овальность отверстия нижней головки – не более 0,02 миллиметра;
• Проверен износ нижней головки. Для сравнения берется новый шатун или же механик руководствуется справочными данными;
• Аналогичным образом проверяется верхняя головка;
• Проверена деформация шатуна. Механик должен измерить непараллельность головок.

Далее на усмотрение владельца авто может быть произведен ремонт шатуна. Вот какие этапы он предусматривает:

1. Правка. Это выравнивание плоскостей, а также устранение деформаций, которые могли образоваться в процессе скручивания детали;
2. Обработка и замена комплектующих. В соответствии с данными, полученными в ходе измерения геометрических параметров шатуна, деталь будут обрабатывать. После обработки меняют втулку верхней головки. Финальной стадией обработки является хонингование на специальном станке;
3. Контроль. После всех операций хороший механик должен проверить размеры детали, а также зафиксировать данные о работе в технологической карте.

Как правило, изношенные шатуны можно восстановить. Процедура не из дешевых, но в ценовом плане она выгодно отличается от покупки новых запчастей. Поскольку у шатунов очень большой запас прочности, их дефектовка и обработка не будет отрицательно сказываться на дальнейшей эксплуатации автомобиля.

Как определить неисправность шатунов

Опытные автолюбители знают, что стучать в двигателе могут разные детали. Как ни странно, именно по звуку можно определить, в целостности ли шатуны. Однако здесь помнить, что стуки вкладышей автомобильного коленвала и вкладышей шатунов несколько отличаются друг от друга. Вот например:

• Если приходят в негодность вкладыши коленчатого вала, то их стук можно описать как глухой и металлический. Он хорошо слышен когда двигатель работает на низких оборотах, а также при их резком увеличении и последующем сбросе газа. Если автолюбитель заметил, что стуки появились внезапно и они слышны отчетливо, то причина может крыться в моторном масле – возможен перепробег или использование поддельного масла;
• Стук вкладышей шатунов можно отчетливо слышать при наборе оборотов. Более того, этот звук сигнализирует о том, что мотор может попросту заклинить. Ремонт двигателя обязателен и медлить с ним нельзя.

Худшее что может произойти: обрыв шатуна. При обрыве деталь попадает под коленвал, может поломать блок, порвать ремень ТНВД. Что еще хуже, при поломке шатуна блок может натурально оторваться от кронштейнов и прокрутиться под капотом работающего автомобиля. К счастью, шатун не является той деталью, которая может внезапно сломаться. Вот что могло явиться причиной поломки:

• Масляное голодание;
• Сильный износ шеек;
• Клин поршня в цилиндре;
• Установка бракованной детали;
• Установка неподходящей крышки шатуна;
• Установка неподходящих подшипников;
• Вылет шатунного болта.

Исходя из описанного выше, дадим автолюбителям несколько полезных советов. Во-первых, доверяйте работу по разборке и ремонту шатунов только проверенным автомеханикам. Во-вторых, никогда не допускайте масляного голодания. В-третьих, никогда не игнорируйте стук мотора – если вы его слышите и он отличается от стука гидрокомпенсаторов (возможно при использовании плохого масла), лучше отправиться в автосервис. В-четвертых, правильно подбирайте новые шатуны. Последний совет касается всех: тех, кто просто решил подобрать замену износившимся шатунам, и тех, кто ищет детали для тюнинга двигателя.

Как выбрать новые шатуны

При выборе шатунов, шатунных болтов и подшипников допускать ошибку в совместимости никак нельзя. Такие простые, на первый взгляд, детали должны подбираться под конкретный мотор. Более того, крышки шатунов не взаимозаменяемы – одна крышка подходит только к конкретному шатуну. Как правило, шатуны продаются комплектом. Их можно подобрать по:

• Артикулам. Их можно найти в сети или руководствоваться VIN-кодом;
• Параметрам автомобиля и двигателя. Параметры двигателя здесь даже важнее, но учесть нужно все: марку, модель, год выпуска, объем двигателя, используемое топливо и прочее;
• Параметрам шатуна. Обычно размеры и вес детали учитывают те автолюбители, которые решили спроектировать двигатель самостоятельно. Нужно брать учет: длину (от центра одной головки к центру другой), размеры дном поршня мотора и головкой шатуна, размеры между клапанами ДВС и поршнем, размеры вкладышей, форму шатуна и его ширину.

Категорически не рекомендуем рядовому автолюбители брать шатун, руководствуясь только его геометрией. Сегодня уточнить совместимость шатунов с двигателем достаточно легко в сети – ищите информация на сайтах производителей, тематических форумах и порталах и т.д. Более того, если местом поиска шатунов стала, к примеру, авторазборка, то продавец должен дать автолюбителю возможность самому отправиться с этой деталью в специализированную мастерскую, проверить геометрию и только потом определиться с тем, можно ли ее устанавливать. Лучше искать шатун по параметрам автомобиля и его двигателя, а покупку совершать в проверенных магазинах. Другой вариант: найти владельца авто с таким же двигателем, который выставил свой транспорт на авторазборке, и купить уже находившийся в эксплуатации шатун.

Неоригинальные детали шатунно-поршневой группы найти сложно. Автолюбитель всегда получает все тот же оригинал – или под именем марки авто, как например Man, или под именем производителя того же оригинала (OE Germany, BF, Kolbenschmidt). Сами шатуны могут продаваться сразу в сборе с поршнями или же комплектом по 4 штуки. Иногда удается купить шатуны не комплектом, а по-отдельности.

Как распознать подделку

В последнее время на рынке начали появляться поддельные шатуны. Особенно остро стоит проблема покупки шатунов под старые моторы. Оригинальная деталь существенно отличается от поддельной, так что автолюбителю не нужно иметь особых знаний и навыков чтобы подобрать качественную запчасть. Вот чем может похвастать оригинальный шатун:

• Наличием кода детали;
• Очень плотно запрессованной втулкой;
• Наличием раскола на месте соединения шатуна и крышки (внимательно изучите нижнюю головку);
• Высоким качеством обработки металла.

Такой шатун попросту не удастся установить на двигатель. Так что при покупке деталей для ремонта ДВС руководствуйтесь не только данными об их применимости, но и тем, что покажет визуальный осмотр. Хоть подделывают детали моторной группы не очень часто, такие подделки являются самыми опасными. Напоминаем, что из этой категории запчастей чаше всего подделывают прокладки ГРМ.

Вывод

На самом деле подобрать подходящий шатун несложно. Avto.pro помогает в поиске и уточнении применимости запчастей. Шатуны поршней не являются исключением. Эксперты площадки заранее уточнили совместимость запчастей с конкретными моделями авто и конкретными двигателями, так что автолюбитель гарантированно покупает именно то, что ему нужно. Сама же необходимость выбора нового шатуна возникает очень редко. Если подойти к подборе запчастей серьезно и взять оригинал или же аналог хорошего производителя, необходимость в дальнейшей замене шатунов отпадет – новые прослужат очень долго.