Содержание
Шатунная группа
Строительные машины и оборудование, справочник
Шатунная группа
Шатунная группа служит связующим звеном между поршневой группой и коленчатым валом и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вал. В состав шатунной группы входят шатун, втулки, вкладыши, болты или шпильки с гайками. Во время работы двигателя шатунная группа совершает сложное движение и подвергается воздействию переменных по величине и направлению сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся деталей. Детали группы должны быть достаточно прочными и жесткими при небольшой конструктивной массе.
Шатун состоит из верхней головки, стержня и нижней головки. Верхняя головка шатуна неразъемная. Ее конструкция зависит от способа крепления поршневого пальца и условий его смазки. При применении плавающего пальца его подшипником является бронзовая или латунная втулка, запрессованная в верхнюю головку. Смазка втулки верхней головки шатуна автомобильных двигателей производится разбрызгиванием.
Смазка под давлением применяется только в двигателях, работающих с повышенной нагрузкой на поршневые пальцы.
Стержень шатуна симметричен относительно продольной оси и обычно имеет двутавровое сечение, что обеспечивает высокую прочность и жесткость при относительно малой массе.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Нижняя головка шатуна обычно изготовляется разъемной. Она должна обладать высокой жесткостью, иметь наименьший габарит, определяющий контуры картера, и массу. Съемная часть головки (крышка) крепится к телу шатуна болтами. Болты закрепляются гайками и шплинтами. Для увеличения прочности и жесткости крышки выполняются с ребрами и утолщениями различной формы. Шатуны штампуются из углеродистых и легированных сталей с последующей механической и термической обработкой. Шатунные болты и гайки изготовляются из высококачественных легированных сталей. В нижней головке шатуна устанавливаются подшипники скольжения, представляющие собой тонкостенные биметаллические вкладыши, верхняя и нижняя половины которых взаимозаменяемы.
Штифты, входящие в канавки шатуна и нижней крышки, предохраняют вкладыши от проворачивания и осевых перемещений. В последнее время применяются трехслойные вкладыши, у которых поверх стального основания нанесен медно-никелевый подслой, в свою очередь покрытый сплавом СОС-6-6. Такие вкладыши более износостойки.
У V-образных двигателей шатуны противолежащих цилиндров бывают трех типов: нижняя головка одного шатуна (главного) установлена на шейке вала; головка этого шатуна имеет специальные ушки, с которыми с помощью пальца соединен второй (прицепной) шатун один из шатунов имеет вильчатую нижнюю головку, в развилину которой входит другой шатун; нижние головки обоих шатунов установлены рядом на общей шейке, в этом случае один ряд цилиндров несколько сдвигается относительно другого вдоль оси вала.
Рис. 1. Шатун
Рекламные предложения:
Читать далее: Коленчатый вал автотракторного двигателя
Категория: —
Автомобили и трактора
Главная → Справочник → Статьи → Форум
3.
2. Шатунная группа
В
состав группы входят шатун, крышка
кривошипной головки, втулка верхней
(поршневой) головки, подшипниковые
вкладыши, шатунные болты и элементы их
фиксации.
3.2.1. Шатун
Назначение
шатуна — передача усилий от возвратно
— поступательно движущегося поршня к
вращающемуся коленчатому валу.
В
процессе работы двигателя шатун
испытывает интенсивные знакопеременные
нагрузки от газовых и инерционных сил
и от давления в результате натяга от
запрессованной в его поршневую головку
бронзовой втулки.
К
конструкции шатуна предъявляются
следующие требования:
— высокая
жесткость, обеспечивающая надежную
работу тонкостенных подшипниковых
вкладышей и шатунных болтов;
—
минимальные габаритные размеры и масса;
—
высокая усталостная прочность;
—
возможность прохождения кривошипной
головки через цилиндр при монтаже.
Шатун
изготовлен из конструкционной стали
40Х.
Заготовки
шатунов получают ковкой в штампах и
подвергают термической (нормализация)
и механической обработке. После
механической обработки — закалка с
высоким отпуском. Для повышения
усталостной прочности поверхность
шатунов подвергается дробеструйной
обработке.
Конструктивно
шатун выполнен со стержнем двутаврового
сечения, с разъёмной кривошипной головкой
с прямым плоским разъемом.
Крышка
кривошипной головки крепится двумя
шатунными болтами и фиксируется от
боковых смещений призонным пояском на
шатунных болтах.
В
поршневую головку шатуна запрессована
тонкостенная-δвт≈(1…3)мм.
подшипниковая втулка из свинцовистой
бронзы Бр.С30. Зазор между пальцем и
бронзовой втулкой назначается в пределах
Δ=(0,0004…0,001)dп.
Шатуны
подбирают из условий, чтобы входящие в
комплект двигателя экземпляры, имели
минимальную разницу по массе и положению
центра масс.
Верхнюю и нижнюю головки
шатунов подгоняют по массе с отклонением
±2 г. посредством удаления лишнего
металла с бобышек приливов крышки шатуна
и его верхней головки.
Конструктивные
параметры элементов шатуна определялись
по статистическим данным для двигателей
аналогичной конструкции [3].
Эскиз
элементов шатунной группы приведен на
рис.5.
Рис.5.
Эскиз элементов шатунной группы.
Верхняя головка шатуна:
-диаметр
отверстия под подшипниковую втулку d
d
=+(2…5)
мм=23,24 + 3,26=26,5 мм;
—
диаметр
головки Dг
Dг=(1,25…1,4)
d=1,3
26,5=34,45
мм;
—
ширина
головки а
а=b-(2…3)мм=33,2-2,2=31
мм;
—угол
заделки з
з=90…130=110.
Стержень шатуна:
—ширина
двутавра в среднем сечении hш
hш=(0,65…0,75)
Dг=0,67
34,45=23,0815 мм;
—
ширина
полки двутавра в среднем сечении bш
hш/bш=1,3…1,7=1,5
bш=
hш/1,56=15,38767
мм;
—
толщина
стержня
– аш
и
полки—tш
двутавра
аш
≈tш=2,5…4
мм=3 мм;
—ширина
двутавра в минимальном сечении hш.min
hш.
min=(0,55…0,65)
Dг=0,6
34,45=20,67 мм.
Кривошипная головка шатуна:
—
ширина
hкг
hкг=
D-(1,0…2,0)
мм=83-2=81 мм;
—
расстояние
между центрами шатунных болтов
С
С=65,95
мм;
—
диаметр
отверстия под вкладыши
Dшп
Dшп=dшш+(2…6)
мм= 53,95+3=56,95 мм.
—
диаметр
шатунной шейки
Оценка
работоспособности элементов шатуна и
корректировка его конструктивных
параметров производится по запасам
прочности при повторно-переменном
нагружении его поршневой головки и
стержня.
Расчётным
режимом является режим номинальной
мощности –
,.
Оценка
работоспособности поршневой головки
шатуна и корректировка его конструктивных
параметров производится по запасам
прочности при повторно-переменном её
нагружении.
Расчёт
коэффициента запаса прочности поршневой
головки шатуна производится для наиболее
нагруженной точки её наружной поверхности
в сечении её перехода проушины в стержень
шатуна :
—
напряжения
от технологического и теплового натяга
втулки:
МПа,
где
– удельное давление втулки на головку,
=
37,446 МПа,
=0,3
— коэффициент Пуассона,
Еш
= (1,87…2,16)
105
= 2
105,
Евт
= (1,03…1,18)
105
= 1,05
10 5
МПа
– модуль Юнга, соответственно, для
материалов шатуна и втулки,
(0,05…0,1)∙10-3
= 0,07 мм – технологический натяг при
запрессовке втулки [3],
мм
– тепловой натяг,
100…120K
= 110К – разность температур поршневой
головки на расчётном режиме и на
непрогретом двигателе[3],
αвт
= 1810-6,
αш
= 11
10-6
K-1
– коэффициенты линейного расширения,
соответственно, материалов втулки и
шатуна
—
максимальные растягивающие
и сжимающиенапряжения в цикле нагружения головки
в точкеА
расчётного сечения:
,
МПа.
–толщина
стенки головки
м
–средний
радиус головки
м
Коэффициент,
учитывающий долю действующих усилий
растяжения-сжатия, воспринимаемых
непосредственно головкой [3] :
мм
При
определении напряжений
величины
моментаи
нормальной силыв расчётном сечении рассчитываются по
уравнениям кривого бруса малой кривизны:
Н
Аналогичные
параметры при определении напряжений
:
=
Максимальные
и минимальные напряжения в цикле
нагружения поршневой головки шатуна
МПа
МПа
Определение
коэффициента запаса прочности
МПа
МПа
Для
стали 40Х
-1
= 400 МПа,т
=750 МПа,σ
= 0
Определение
зоны диаграммы усталостной прочности,
в которой расположен цикл нагружения:
А
< B,
следовательно, расчет проводится по
пределу текучести.
Здесь-
1,67
– совокупный фактор концентрации
напряжений в расчётном сечении поршневых
головок шатунов [3].
Характерные
величины запасов прочности поршневых
головок шатуна для двигателей аналогичной
конструкции находятся в пределах
2,5…5,0.
Стержень
шатуна
Оценка
напряжённого состояния стержня шатуна
проводится по запасу прочности при его
повторно-переменном нагружении силой
S.
Расчёт производится с учётом напряжений
продольного изгиба при центральном
сжатии для его среднего сечения
.
равноотстоящего от центров верхней и
нижней головок, так как это сечение
является наиболее нагруженным.
Экстремальные
напряжения нагрузочного цикла:
МПа;
МПа;
–максимальная
величина силы растягивающей стержень
шатуна
=
МН
–максимальная
величина силы сжимающей стержень шатуна
=
МН
fср
–
площадь среднего сечения стержня;
K
– коэффициент, учитывающий увеличение
напряженного состояния стержня от его
продольного изгиба при сжатии;
K
=1,1…1,15 = 1,13 [3]
МПа
МПа
Выбор
зоны диаграммы усталостной прочности,
в которой расположен цикл:
А
< B,
следовательно, расчет проводим по
пределу текучести.
1,67…2,5
= 1,9 [3]
Характерные
для автотракторных двигателей запасы
прочности стержня шатуна находятся в
пределах 2…3.
Transcend Energy Group — первый в мире шатун, состоящий из двух частей
Первый в мире
Двухкомпонентный соединительный стержень
Раскройте всю мощь вашего двигателя с помощью повышающего производительность Thunder Rod от Transcend Energy.
Преимущество, которое вы искали
Повысьте производительность вашего двигателя с помощью запатентованного, испытанного в боях громоотвода. С добавлением вторичного шарнира к штоку поршни будут опускаться быстрее и дальше на 9Угол поворота коленчатого вала 0 градусов, что увеличивает динамическую компрессию на 25–30%. Примите участие в соревнованиях с большей нагрузкой на коленчатый вал, увеличенным крутящим моментом и устранением поршня.
Предоставьте своим клиентам более высокую производительность с помощью одного простого обновления
Устранение поршневого камня
Увеличение динамического сжатия
Увеличение крутящего момента
9000 3
Конкуренты выглядят неплохо… особенно вид сзади
На протяжении десятилетий двигатель внутреннего сгорания пребывал в застое — из-за отсутствия значительных улучшений компании и команды жаждали конкурентного преимущества.
Это меняется сегодня. С совершенно новым двухсоставным шатуном Transcend Energy мы изменили будущее традиционных двигателей и расширили возможности как гоночных команд, так и обычных производителей. И самое приятное то, что это не какая-то дорогостоящая и сложная модернизация двигателя — все сводится к простому штоку поршня.
Работа с двигателями — это не работа,
это образ жизни.
Основатель и главный инженер Джон Вудворд занимается автомобилями всю свою жизнь. Вдохновленный дизайном своего отца, члена Национального Зала славы автомобилестроителей Джерри Вудворда, Джон создал Thunder Rod как дань уважения и продолжение наследия своей семьи.
Отрасли
Racing & Performance
Успешные гонщики не соглашаются на хороший двигатель — им нужно идеальный двигатель . Только выжимая все возможное из возможного, они могут мечтать подняться на подиум.
Наш новый Громовой Жезл — это гораздо больше, чем постепенные улучшения, к которым вы обычно привыкли.
У нас есть возможность перевернуть профессиональные гонки с ног на голову и превратить фотофиниши в громкие победы, и все это без необходимости капитального ремонта всей вашей машины или расходования вашего бюджета на разработку.
Transcend активно ищет дальновидных партнеров, которые заинтересованы в совместном управлении транспортом будущего. Мы открыты и готовы к партнерским отношениям, которые могут помочь нам достичь нашей цели — поставить на дорогу как можно больше двухкомпонентных шатунов. Это включает в себя как лицензирование нашей запатентованной технологии, так и/или установление стратегического партнерства с производителями, которые могут открыть следующую фазу Thunder Rod.
Присоединяйтесь к списку ожидания
Имя
Электронная почта
Присоединяйтесь к списку ожидания
По мере того, как эта революционная технология приближается к производству и распространению, ожидание растет, и у нашей двери выстраивается очередь.
Присоединяйтесь к нашему списку ожидания сегодня, чтобы быть в курсе обновлений основных этапов проекта, и когда мы будем готовы, вы можете стать одним из первых, кто получит в свои руки запатентованный громовой стержень! Хотя в настоящее время мы находимся на стадии исследований и разработок, мы надеемся в ближайшее время подготовиться к производству и к концу 2023 года начать продажу.
Присоединяйтесь к списку ожидания
Имя
Электронная почта
Утверждается, что двухкомпонентные шатуны повышают крутящий момент двигателя на низких оборотах на 30 %
Автомобильная промышленность
Посмотреть 5 изображений
Посмотреть галерею — 5 изображений
Transcend Energy Group из Юты утверждает, что у нее есть относительно простой и дешевый способ значительно увеличить выходной крутящий момент двигателей внутреннего сгорания, просто заменив стандартные шатуны на новые, состоящие из двух частей, со вторичным шарниром.
Когда поршни в двигателе движутся вверх и вниз, приводимые в движение расширяющимися газами при сгорании воздуха и топлива, шатуны или шатуны передают линейную силу поршней во вращательное движение коленчатого вала. Малый конец соединяется с поршневым пальцем в задней части поршня с подшипником, позволяющим ему изменять угол при вращении кривошипа, а большой конец наматывается на шатунную шейку, поэтому он может вращаться на 360 градусов, когда поршни толкают кривошип. .
«Thunder Rods» Transcend вызвали небольшой переполох на выставке SEMA в начале этого месяца. Они добавляют вторичное соединение к типичной конструкции шатуна, расположенное значительно ниже поршневого пальца и снаружи юбки поршня. Компания утверждает, что такое расположение заставляет поршни опускаться дальше и быстрее, когда кривошип поворачивается под углом 90 градусов, обеспечивая лучший рычаг для коленчатого вала и повышая «динамическое сжатие» на 25-30%.
Transcend заявляет, что их Thunder Rods обеспечивают резкое увеличение крутящего момента двигателя за счет добавления дополнительного шарнира к шатунам 9.
0002 Transcend Energy Group
Transcend сообщает Road and Track , что это фактически означает, что поршень движется быстрее, когда это важно — когда вы всасываете воздух через клапаны, когда вы его сжимаете, и когда он покидает верхнюю мертвую точку в ответ на расширение газа. И компания говорит, что более низкое крепление штифта дает поршню больше рычага на кривошип. Дополнительная скорость и рычаг создают дополнительный крутящий момент, особенно на низких оборотах.
Transcend также утверждает, что его шатуны, состоящие из двух частей, исключают раскачивание поршня — это наклон поршня из стороны в сторону в ответ на боковые силы от шатунов; поршень и кривошип наиболее эффективно взаимодействуют друг с другом, когда кривошип находится в положении 90 градусов, с максимально возможным смещением между шатунной шейкой и шатуном, и результирующие боковые силы толкают поршень вбок в стенки цилиндра. Это проблема, так как он может изнашивать цилиндры до овальной формы и разгружать поршневые кольца, вызывая потерю компрессии.
Помимо штифта, Громовые стержни активно взаимодействуют с боковыми стенками поршня с помощью пары седел, способных слегка вращаться. Transcend сообщает Road and Track , что они предотвращают наклон поршня и выравнивают давление по бокам цилиндра.
Седла по бокам верхней части Thunder Rods активно взаимодействуют со сторонами юбки поршня при установке
Transcend Energy Group
До сих пор компания разработала шатуны только для замены двигателей LS V8 объемом 5,3 и 6,2 литра от General Motors. В своих собственных тестах Transcend заявляет, что смогла настроить 5.3 так, чтобы он соответствовал выходному крутящему моменту стандартного 6.2 — скачок примерно на 30% — в диапазоне от 1500 до 3500 об/мин. Статическая компрессия в 6,2-литровом двигателе была увеличена со 155 фунтов на квадратный дюйм до 19 фунтов на квадратный дюйм.8 фунтов на квадратный дюйм, а двигатель, модифицированный Thunder Rod, достиг максимума при 32 градусах синхронизации, тогда как стандартный блок лучше всего составляет около 26 градусов.
Transcend говорит, что, хотя LS является популярным двигателем для тюнеров, он не оптимизирован для максимального использования конструкции Thunder Rod, и в конечном итоге компания надеется увидеть, что он может сделать со специально разработанными кривошипами и головками цилиндров. и поршни.
В то время как Transcend уверен, многие не убеждены, особенно с учетом текущего отсутствия стороннего тестирования и скудости результатов, представленных компанией. Двухсоставные шатуны тяжелее стандартных, создавая дополнительные силы инерции, которые будут существенно увеличиваться по мере увеличения оборотов двигателя, поэтому есть большая вероятность того, что даже если есть выигрыш на низких оборотах, он может быть достигнут за счет высоких оборотов. Мощность оборотов в минуту.
Эти шатуны в настоящее время разработаны только для двигателей GM LS V8
Transcend Energy Group
.
Кроме того, кажется, что такая конструкция создает дополнительную боковую силу на поршни, поскольку более низкая точка поворота и более короткий главный рычаг делают угол между шатуном и отверстием цилиндра еще больше.
Не только это, но и расстояние между основным поршневым пальцем и новым, нижним шарниром теперь эффективно становится моментным рычагом, который усиливает силы, заставляющие поршень наклоняться.
Так что Transcend обязательно нужно будет доказать, что ее шатуны делают то, что написано на банке, и что они могут делать это без увеличения износа двигателя. В любом случае, это интересная технология двигателя, которая раньше не использовалась в бензиновых двигателях, даже если она в некотором роде похожа на крейцкопфные шатуны, которые иногда используются в судовых дизелях и паровых двигателях.
Посмотрите (короткое, немое, визуализированное) видео ниже.
«Громовые стержни» Transcend заявляют о 30-процентном увеличении крутящего момента двигателя
Источник: Transcend Energy Group через Road and Track
Посмотреть галерею — 5 изображений
Лоз Блейн
Лоз был одним из самых разносторонних авторов с 2007 года и с тех пор зарекомендовал себя как фотограф, видеооператор, ведущий, продюсер и инженер подкастов, а также старший автор статей.