Про постройку AD-ского УЗАМ 2,0

Шатуны

      Шатунная группа обеспечивает шарнирную связь прямолинейно движущегося поршня с вращающимся коленчатым валом. Она включает шатун, крышку нижней головки шатуна, шатунные вкладыши, втулку верхней головки и детали крепления крышки нижней головки.
      Шатун воспринимает от поршня и передает коленчатому валу силу давления газа при рабочем ходе, а также обеспечивает перемещение поршневой группы при совершении вспомогательных процессов.
      При работе двигателя шатун совершает сложное плоскопараллельное движение. Он движется возвратно-поступательно вдоль оси цилиндра и качается относительно оси поршневого пальца
      Условия работы шатуна характеризуются значительными знакопеременными нагрузками, действующими по его продольной оси. Сила давления газов, воспринятая поршнем, сжимает шатун во время рабочего хода и в конце сжатия. Инерционные нагрузки стремятся оторвать поршень от коленчатого вала и растягивают шатун. Кроме того, знакопеременное качательное движение вызывает силу инерции, изгибающую шатун в плоскости его качания.
      Поршневая головка шатуна качается на поршневом пальце, а кривошипная вращается относительно пальца и шатунной шейки. Чтобы обеспечить движение шатуна относительно пальца и шатунной шейки с минимальным трением, избежать схватывания и задиров необходимо строго выдерживать геометрию этих элементов. В условиях значительных нагрузок это требует высокой жесткости шатуна и равномерности распределения давления на его опорных поверхностях.
      Исходя из условий работы, к конструкции шатунов предъявляются следующие требования:
      - высокая усталостная прочность;
      - высокая жесткость головок и тела;
      - малый вес;
      - габариты элементов шатуна не должны препятствовать его проходу через цилиндр при сборке двигателя;
      - простота и технологичность конструкции.
      После конструктивной разработки всех элементов шатуна и установления размеров производится расчет на прочность и корректируются принятые размеры.
      Расчетным режимом является режим максимальной мощности.
      По Сингуринди, шатун изготовлен из стали 40 или стали 45Г2. Масса шатуна в сборе колеблется от 800г (шатун старого образца - правильный во всех отношениях шатун) до 870-890г (уфимский современный шатун). Втулка поршневой головки изготовлена из алюминиево-железистой бронзы Бр.АЖ-9-4, или оловянисто цинковой бронзы Бр.ОЦ-10-2.
      На первый взгляд современный шатун имеет довольно серьезный недостаток - повышенную массу, которая в движении создаст дополнительные инерционные нагрузки, но вместе с тем после металлографического анализа я проникся уважением к уфимским моторостроителям. Материал шатунов из Уфы (купленных мной взамен луганским) оказался весьма приличным - Сталь 65Г2 (σ_0.2=785МПа, σ_в=980МПа). По правде говоря, для меня так и осталось загадкой, зачем для шатуна применять пружинную сталь (да, пружинной она становится после соответствующей термообработки). Однако теперь можно смело "срезать все лишнее" для получения шатуна оптимальной формы и массы!

Предварительно опиленный шатун и стандартный заводской

      Предварительно обрабатывал шатуны на грубом абразивном круге, затем на мелком. Помимо обработки тела шатуна снял 4 - 5 мм металла с весовой бобышки на крышке кривошипной головки. Снимал на плоскошлифовальном станке. На фрезерном тоже можно, только проходов за 5-10 с минимальной глубиной резания, чтобы не исказить форму уже обработанного отверстия под шатунную шейку.

Срезаю номер детали (выступающие номера тоже массой обладают) и заодно удаляю все неровности на внутренней полке двутавра, чтобы снять концентраторы напряжений

      После обработки тела и головок шатуна абразивными кругами разных мастей и удаления всех "признаков завода" в виде номеров, следов от плоскости разъема штампа, ковочных уклонов и прочих шероховатостей, прошлифовал более-менее крупные риски мелким корундовым абразивным кружком, зажатым в патрон дрели. Поверхность выровнялась довольно неплохо, но явно недостаточно для последующей полировки. Соответственно был введен дополнительный технологический шаг - обработка лепестковыми шкурками разной зернистости. Следует отметить, что при подобных "издевательствах над телом шатуна" последний, при переусердствовании, можно сильно перегреть, что крайне отрицательно скажется на физических свойствах металла. Чем грозит - объяснять не надо. Поэтому при абразивной обработке шатуна следует пойти по двум путям: либо набраться терпения и после непродолжительной резки давать металлу остыть, либо вводить в зону резания СОЖ (она же смазывающе-охлаждающая жидкость, представляющая собой, грубо говоря, минеральное масло, растворенное в воде ультразвуком). Сам пробовал так и так. Лучше получалось с охлаждением жидкостью.