Материалы и заготовки для шатунов

Шатуны

Служебное назначение и технические условия на

Технология изготовления шатунов

Шатуны являются звеньями шатунно-кривошипных механизмов, главн-ым образом поршневых двигателей внутрен­него сгорания и компрессоров, где они служат для передачи силы от поршня и преобразования его возврат-но-поступательного движения во вращательное движение коленчатого вала двига­теля; в компрессорах наоборот – вращательное движение вала преоб-разуется в возвратно-поступательное движение поршня, осуществляющего сжатие воздуха для подачи его под давлением.

При работе шатуны подвержены действию значительных знакоперемен-ных рабочих нагрузок и сил инерции. Для этого шатун должен обладать дос-таточной прочностью и жесткостью при наименьшей возможной массе.

Общность служебного назначения шатунов определяет их конструктив-ную общность: наличие большой (кривошипной) и малой (поршневой) голо-вок, соединенных телом 1 (рис. 22.3) с ребрами по периферии. Однако конструктивное выполнение этих элементов у шатунов может быть различ-ным. Большинство шатунов имеет разъемные кривошипные головки, причем у авто­тракторных двигателей (у которых установка шатунов в картер через цилиндр затруднена из-за значительных размеров криво­шипных головок) разъем выполняют под углом к плоскости сим­метрии шатуна для удобства его установки. Кривошипные го­ловки шатунов крупных компрессоров в ряде случаев конструи­руют не только разъемными, но и отъемными от стержней, обра­зующих тело шатунов.

Рис. 22.3. Ша­тун: 1 – тело; 2 – крышка; 3 – втулка; 4 – бол- гы; 5 – гайки

При составных коленчатых валах с использованием подшип­ников каче-ния, как в мотоциклетных двигателях, возможно при­менение неразъемных кривошипных головок шатунов.

В кривошипные головки шатунов для снижения трения сколь­жения устанавливают вкладыши с антифрикционным покрытием.

Для обеспечения работы шатунов в двигателе или компрессоре внут-ренняя по­верхность вкладышей кривошипных головок должна прилегать к соответствующим шатунным шейкам коленчатого вала, а втулки или вкла­дыши поршневых головок – к пальцам поршней. Для этого необходимо, чтобы ось отверстия поршневой головки была параллельна оси от­верстия кривошипной головки и, кроме того, должны быть обеспечены определенная точность диаметральных размеров, формы и параметр шероховатости поверхностей отверстий обеих головок.

Допустимое колебание массы каждой головки и тела шатуна автомо-бильных и тракторных дви­гателей в комплекте не должно превышать 2...5 г, а для всего комплекта шатунов 4... 10 г.

Прочность шатунов гарантируется правильным выбором ма­териала и выполнением требований к их макро- и микроструктуре.

Основные технические требования на шатуны регламентиро­ваны для различных машин ГОСТами. В соответствии о ними от­верстие под запрессо-вываемую втулку и отверстие в ней под поршневой палец двигателя должны быть изготовлены с полями допусков Н7–Н8. Для повышения точности поршневого пальца авто­мобильные шатуны сортируют на группы по диаметру отверстия втулок с интервалом 2,5 мкм, а тракторные шатуны – согласно заводским ТУ, отклонение от цилиндричности отверстия втулки в шатуне не должно превышать 2,5 мкм для бензиновых двигателей и 2/3 допуска на его диаметр для дизельных двигателей. Параметр шероховатости поверхности отверстия втулки Rz = 2... 6,3 мкм.

Отверстия под вкладыши в кривошипных головках шатунов должны быть изготовлены с полями допусков Н6 – Н7. Допуски цилин­дричности отверстий – не более 4... 6 мкм для бензиновых двигателей и 2/3 допуска диаметра для дизельных шатунов, а Rz = 2... 6,3 мкм.

Допуск соосности отверстия запрессованной втулки с отвер­стием в кри-вошипной головке не должен превышать 0,04... 0,05 мм на длине 100 мм для бензиновых двигателей и 0,03… 0,05 мм на той же длине для дизельных. Допуск параллельности этих осей 0,02 … 0,04 на длине 100 мм.

Отклонения межосевого расстояния у шатунов для отдельных типов ± (0,03... 0,10) мм.

Допуск перпендикулярности торцов кривошипной головки к оси отверстия – не более 0,005... 0,010 мм на длине 100 мм для автотракторных двигателей.

Допуск перпендикулярности площадок под гайки и головки призонных болтов к осям отверстий для них 0,07... 0,010 мм на длине 100 мм.

Отверстия под призонные болты изготовляют по посадке Н9.

В качестве материалов для шатунов используют кон­струкционные среднеуглеродистые стали 40, 45 с НВ 210…255 и легированные стали 45Г2, 18ХНМА, 18Х2НЧВА, 40ХНМА, 18Х2Н4МА, 40ХН2МА с НВ 177... 255, а также высокопробные чугуны и титановые сплавы.

Заготовки шатунов автомобильных и тракторных двигателей в условиях массового производства получают в закрытых штам­пах на молотах и кривошипных прессах, причем в ряде случаев заготовку предварительно готовят на ковочных вальцах. Исполь­зуется и поперечно-винтовой прокат.

Заготовки шатунов, как правило, получают цельными. Зна­чительно реже крышку штампуют отдельно от тела шатуна, в этом случае можно использовать оборудование меньшей мощно­сти. Однако увеличивается расход металла на заготовки.

Заготовки шатунов часто имеют отверстие в кривошипной головке с припуском на обработку, а отверстие в поршневой го­ловке получают путем механической обработки или прошивают в заготовках с припуском на обработку.

Штампованные заготовки шатунов и крышек автотракторных двигателей нередко калибруют и чеканят. Калибрование повы­шает точность формы и размеров заготовок по всему профилю и постоянство их масс. В результате повышается точность уста­новки заготовок и снижается припуск на их механическую обра­ботку, а это способствует сокращению трудоемкости обработки и облегчает получение требуемого качества деталей. Чеканка торцов заготовок этих деталей позволяет получить расстояние между торцами с отклонением ± (0,08... 0,20) мм, следовательно, будет возможна большая точность установки заготовок, малые значения припусков, позволяющие производить сразу шлифова­ние. Механической обработке заготовок шатунов и крышек обычно предшествует термическая обработка для получения НВ 210—290.

Заготовки крупных шатунов получают штамповкой или ков­кой на молотах, реже штамповкой на прессах

Дата добавления: 2014-01-07