شاتون چیست: موتور که به عنوان قلب وسیله نقلیه شناخته می شود، انرژی شیمیایی سوخت را به نیروی مکانیکی تبدیل می کند. موتور از قطعات مختلفی از جمله پیستون، کاربراتور، شاتون، میل لنگ، پمپ بنزین و محفظه احتراق تشکیل شده است. شاتون یکی از مهم ترین بخش های انواع موتور احتراق داخلی (IC) است که حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت دورانی تبدیل می کند.
این مقاله ام کو پارت فروشگاه لوازم یدکی کیا عمدتاً کار شاتون، قطعات، انواع و کاربردها را توضیح می دهد.
شاتون موتور چیست؟
شاتون بخشی از موتور رفت و برگشتی است که میل لنگ را به پیستون متصل می کند. این قطعه همراه با میل لنگ، حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل می کند.
وظیفه اصلی شاتون خودرو این است که حرکت رفت و برگشتی را از پیستون گرفته، آن را به حرکت دورانی تبدیل کرده و به میل لنگ منتقل کند. شاتون ها بیشتر در موتورهای EC و موتورهای آی سی استفاده می شوند.
شاتون از فولاد آهنگری ساخته شده است. از آلیاژهای آلومینیوم نیز برای ساخت شاتون استفاده می شود. شاتون ها به طور خاص در مجموعه هایی با همان وزن چیده شده اند تا تعادل موتور را حفظ کنند.
اگر پیستون موتور و شاتون سبک باشد، موتور به دلیل وزن کم قطعات رفت و برگشتی، قدرت بیشتر و لرزش کمتری تولید می کند.
موتور شما باید شاتون های سبک، سفت و قوی داشته باشد زیرا نیروی رانش را از پیستون به پین میل لنگ منتقل می کند.
نحوه عملکرد شاتون
شاتون اتصالی بین میل لنگ و پیستون ایجاد می کند. باید از نظر مکانیکی قوی باشد. وظیفه اصلی شاتون انتقال حرکت خطی پیستون به حرکت چرخشی میل لنگ است.
از یک میله انتهایی کوچک و بزرگ تشکیل شده است. انتهای کوچکتر به یک پین که به عنوان پین گوجون یا پین پیستون شناخته می شود؛ وصل می شود که می تواند در داخل پیستون بچرخد. در انتهای دیگر، انتهای بزرگتر از طریق بلبرینگ حلقه آستین به یک میل لنگ متصل می شود تا اصطکاک را کاهش دهد. یک موتور کوچکتر برای یاتاقان های غلتشی استفاده می شود که استفاده از سیستم روانکاری پمپ را حذف می کند.
شاتون دارای یک سوراخ در انتهای بزرگتر است که به داخل یاتاقان نفوذ می کند و اجازه می دهد تا روغن به سمت فشار دیواره سیلندر پاشیده شود تا حرکت پیستون و رینگ پیستون روان شود.
همانطور که قدرت تولید شده توسط فرآیند احتراق سوخت، پیستون موتور را فشار می دهد، پیستون شروع به رفت و برگشت می کند.
با حرکت رفت و برگشتی پیستون، این حرکت رفت و برگشتی را به شاتون انتقال می دهد. شاتون همراه با میل لنگ این حرکت را به حرکت چرخشی تبدیل می کند. پس از تبدیل حرکت به حرکت چرخشی، میله حرکت حاصل را به میل لنگ منتقل می کند.
قطعات شاتون
شاتون دارای قطعات اصلی زیر است:
- کپ شاتون
- پیستون
- گژن پين
- دسته
- مهره و پیچ
- سر کوچک
- یاتاقان
- سر بزرگ
- بوش
1) سر کوچک
انتهای شاتون که به پین پیستون متصل می شود، انتهای شاتون کوچکتر نامیده می شود. این قسمت توسط پیستون حرکت می کند و آن را به میله منتقل می کند.
2) سر بزرگ
انتهای میله ای که به میل لنگ متصل می شود، سر بزرگ شاتون نامیده می شود. وظیفه اصلی این بخش انتقال حرکت از میله های اتصال به میل لنگ از طریق پین میل لنگ است.
3) بوش
اتصال سر کوچک و بزرگ از طریق بوش ایمن می شوند. بوش دارای چشمی محکم است که انتهای کوچک دسته را به هم متصل می کند.
انتهای بزرگ به پین میل لنگ متصل می شود. انتهای آن به دو بخش تقسیم می شود و توسط محفظه میل لنگ پشتیبانی می شود.
4) یاتاقان
انتهای بزرگتر میله دارای یک یاتاقان است که به درپوش یاتاقان متصل است. این قسمت یاتاقان از دو قسمت تشکیل شده است که روی میل لنگ درگیر می شود. این ناحیه ای است که میله در جهت مخالف حرکت می کند.
5) پیچ و مهره
از پیچ و مهره ها برای ثابت کردن انتهای میله ها استفاده می شود. همانطور که میله اتصال به پایین میل لنگ درگیر می شود، سر بزرگ با مهره ها و پیچ های مختلف در دو طرف محکم می شود. بنابراین، اگر همه این قطعات را با هم ترکیب کنید، می توانید از شاتون استفاده کنید.
6) دسته
از مهره ها و پیچ ها برای اتصال کلاهک یاتاقان و شاتون استفاده می شود. بعد از پیچ و مهره از تیر مقطعی به نام دسته استفاده می شود. این میله ممکن است دارای بخش های دایره ای، لوله ای یا مستطیلی باشد.
7) گژن پین
یک گژن پین برای اتصال شاتون به پیستون استفاده می شود. این یک لوله توخالی فولادی سخت شده است. پین از انتهای کوتاه تر میله عبور می کند و روی پیستون متصل می چرخد.
8) پیستون
پیستون از طریق یک میله اتصال به میل لنگ متصل می شود. پیستون به عنوان یک دوشاخه متحرک عمل می کند که در محفظه فشرده سازی رفت و برگشتی دارد.
9) کپ شاتون
کپ شاتون دارای یک تناسب سایش است که عملکرد را کنترل می کند و فاصله جانبی محل قرارگیری کپ شاتون مناسب را تنظیم می کند.
ساخت و عملکرد شاتون
شاتون دارای دو نوع انتهایی است: یک انتهای کوچک و یک انتهای بزرگ. انتهای بزرگ آن نسبت به طول خود زاویه قائمه دارد تا بتواند به راحتی روی یک میل لنگ جمع شود. از دو پیچ و مهره برای ثابت کردن درپوش یاتاقان روی محفظه شاتون استفاده می شود.
آخرین موتورها حاوی فلز یاتاقان نیستند که در سوراخ‌های انتهایی بزرگ ذوب شده باشند، بلکه از یک پوسته یاتاقان فولادی ملایم گسسته استفاده می‌کنند.
یاتاقان های فنجانی دارای ساییدگی هستند، اما برای اطمینان از قرار گرفتن مناسب کلاهک های یاتاقان، فاصله جانبی و بیش از حد را کنترل می کنند. برخی از موتورها از یاتاقان های خار استفاده می کنند. در چنین حالتی از یک قطعه فلزی نازک استفاده می شود. این قطعه فلزی به شین معروف است.
شاخک ها نازک تر می شوند تا سایش یاتاقان متعادل شود و از فاصله مناسب یاتاقان بین میل لنگ و شاتون اطمینان حاصل شود.
باید در نظر داشته باشید که همه شاتون های موتور باید وزن یکسانی داشته باشند. در غیر این صورت، لرزش های قابل توجهی ممکن است ظاهر شود. هنگام مونتاژ، شاتون و درپوش یاتاقان باید با یکدیگر مطابقت داشته باشند. معمولاً یک شماره شناسایی دارد، بنابراین هنگام برداشتن موتور برای تعمیر گیج نمی شوید.
انواع شاتون
شاتون دارای انواع زیر است:
- میله های فلزی پودری
- میله های آهنگری
- میله های ریخته گری
- میله های بیلت
- میله Master and slave
- چنگالی و تیغه دار
- شاتون ساده
1) شاتون ساده
این نوع شاتون ها در موتورهای مخالف و خطی استفاده می شوند. انتهای بزرگتر این میله به یک میل لنگ متصل شده و با درپوش یاتاقان ثابت می شود.
از گل میخ یا پیچ برای نصب کلاهک های بلبرینگ روی انتهای شاتون ها استفاده می شود. در طول مونتاژ مجدد موتور، باید میله را در همان موقعیت نسبی در همان محفظه تعویض کنید تا از تناسب و تعادل مناسب اطمینان حاصل کنید.
2) چنگالی و تیغه دار
میله های چنگالی و تیغه دار در موتورهای هواپیمای V12 و موتورهای موتور سیکلت V-twin استفاده می شود. در هر جفت سیلندر موتور، میله “چنگال” در انتهای بزرگتر به دو بخش تقسیم می شود و میله “تیغه” از سیلندر مقابل باریک می شود تا این فضا را در شاخک جا دهد.
این مجموعه، گشتاور استال را که هنگام تعادل جفت سیلندر در برابر میل لنگ ایجاد می شود، حذف می کند.
در چیدمان یاتاقان های انتهایی بزرگ، میله چنگال دارای یک آستین یاتاقان پهن است که عرض میله و شکاف مرکزی را می پوشاند.
سپس میله تیغه مستقیماً از این آستین خارج می شود، نه روی میل لنگ. این دو میله را به عقب و جلو حرکت می دهد و سرعت سطح و نیروی وارد بر یاتاقان ها را کاهش می دهد. با این حال، سرعت بلبرینگ چرخش مداوم نیست، بلکه حرکت رفت و برگشتی است که مشکل اصلی روانکاری است.
3) میله های اصلی و فرعی
موتور شعاعی دارای میله های اصلی و فرعی می باشد. در این موتور یک پیستون حاوی یک میله اصلی است. این پیستون مستقیماً به میل لنگ متصل می شود. پیستون های دیگر میله های مربوطه خود را به حلقه های اطراف لبه میله اصلی متصل می کنند.
عیب شاتون اصلی این است که پیستون برده نسبت به پیستون اصلی کورس زیادی دارد. به همین دلیل، موتور V لرزش گسترده ای ایجاد می کند.
4) میله های بیلت
این نوع شاتون از آلومینیوم یا فولاد ساخته شده است. این میله ها نسبت به انواع دیگر شاتون ها دارای وزن کمتر، استحکام و عمر طولانی تر هستند.
خودروهای پرسرعت از میله های شمش استفاده می کنند. در برخی موارد، برای کاهش ایجاد استرس و سبک کردن بافت طبیعی مواد بیلت استفاده می شود.
5) میله ریخته گری
این شاتون ها قابلیت تحمل بار موتورهای استوک را دارند. بنابراین، اینها نسبت به سایر انواع شاتون ها ارجحیت دارند.
یکی از مزایای اصلی شاتون ریخته گری این است که هزینه تولید پایینی دارد. شما نمی توانید از آن برای برنامه های کاربردی با کارایی بالا استفاده کنید. میله ریخته گری دارای درز شفاف در مرکز است که آن را از میله آهنگری متمایز می کند.
6) میله های آهنگری
برخی از میله های اتصال با فرآیند آهنگری ساخته می شوند. این میله ها با فشار دادن مواد به شکل لبه ها تولید می شوند. آلیاژ آلومینیوم یا فولاد برای ساخت این میله ها با توجه به ماهیت کاربرد استفاده می شود.
آلیاژهای نیکل و آلیاژهای کروم رایج ترین آلیاژهای فولادی هستند. بنابراین، نیکل یا آلیاژ کروم استحکام میله را افزایش می دهد.
7) میله فلزی پودری
شاتون همچنین از فلز قدرت ساخته شده است که بهترین انتخاب برای سازندگان است. از مخلوطی از پودرهای فلزی که در قالب فشرده شده و تا دمای بالا حرارت داده می شود، ساخته می شود. مخلوط پودر فلز به شکل جامد می شود.
این محصول اساساً از فرم نهایی ساخته شده است، اگرچه ممکن است ماشینکاری جزئی مورد نیاز باشد. میله های اتصال فلزی پودری نسبت به فولادی هزینه کمتری دارند و از آهنی قوی تر هستند.
علل خرابی شاتون
ممکن است به دلیل یک یا چند مورد از دلایل زیر، اتصال شما خراب شود:
- خرابی پین
- دور زدن بیش از حد
- هیدرولاک شدن
- فشار زیاد
1) فشار زیاد
کشش و فشار زیاد؛ شاتون را فرسوده می کند تا زمانی که آسیب ببیند یا بشکند. کمبود روغن روانکار و وجود گرد و غبار در موتور می تواند این موضوع را تشدید کند.
مشکلات فشار بیشتر در موتورهای قدیمی رخ می دهد. بازسازی موتور همچنین می تواند منجر به خستگی در هنگام قرار دادن موتور جدید شود. این مشکل همچنین ممکن است زمانی رخ دهد که از قطعات اشتباه یا ارزان استفاده می کنید.
2) دور زدن بیش از حد
همپوشانی یا دور زدن بیش از حد یکی دیگر از دلایل خرابی شاتون است. این بیشتر در موتورهای جدید با کارایی بالا رخ می دهد.
اگر سرعت سنج سیگنال قرمز نشان می دهد، به این معنی است که میله ماشین شما در موقعیت خطرناکی قرار دارد. زیرا در سرعت های بالا نیروی وارد بر شاتون به شدت افزایش می یابد.
3) هیدرولاک شدن
مشکل هیدرولاک زمانی ظاهر می شود که آب به داخل حفره پیستون می رود و میله را تغییر شکل می دهد. این ممکن است زمانی اتفاق بیفتد که ماشین خود را بر روی یک جاده سیل زده رانندگی می کنید.
4) خرابی پین
آسیب به پین های پیستون می تواند منجر به خرابی فاجعه آمیز موتور شود. این اتفاق زمانی می افتد که شاتون به سمت بلوک موتور حرکت می کند یا زمانی که میل لنگ خم می شود.
برخی از موتورها می توانند باعث کاهش شدید قدرت شوند. اگر پین به دلیل این مشکل شکسته شود، موتور بلافاصله متوقف می شود. ممکن است موتور زنده مانده باشد یا خرابی کامل نیز رخ دهد.
کاربردهای شاتون
- موتورهای آی سی: میله های اتصال بیشتر در موتورهای آی سی از جمله موتورهای دیزلی یا موتورهای بنزینی استفاده می شوند. میل لنگ وسیله نقلیه شما را به پیستون متصل می کند و حرکت خطی پیستون را به حرکت چرخشی مورد نیاز برای حرکت خودرو تبدیل می کند.
- موتورهای استرلینگ: در موتور استرلینگ برای اتصال جابجایی ها یا پیستون ها به میل لنگ یا فلایویل استفاده می شود و به تبدیل انرژی گرمایی به انرژی مکانیکی کمک می کند.
- کمپرسورها: از میله های اتصال در کمپرسور رفت و برگشتی برای اتصال پیستون به میل لنگ استفاده می شود. آنها به فشرده سازی گازها برای کاربردهای مختلف کمک می کنند.
- موتورهای بخار: آنها در موتورهای بخار برای اتصال سر متقاطع یا پیستون به میل لنگ یا میل لنگ استفاده می شوند و حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت چرخشی تبدیل می کنند که بیشتر قایق های بخار، لوکوموتیوها یا ماشین آلات ثابت را به حرکت در می آورد.
- پمپ ها: این پمپ ها در پمپ های رفت و برگشتی برای انتقال حرکت خطی پیستون یا پیستون به حرکت چرخشی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن مکانیزم پمپ استفاده می شوند.
- ماشین آلات نساجی: آنها در ماشین آلات نساجی برای انتقال حرکت از محور محرک اصلی به اجزای مختلف ماشین استفاده می شوند.
- سیستم های تعلیق لوکوموتیو: در سیستم تعلیق، در برخی از لوکوموتیوها از شاتون برای اتصال چرخ های محرک به تیرهای اکولایزر استفاده می شود.
بخش پرسش و پاسخ
وظیفه شاتون چیست؟
وظیفه اصلی شاتون انتقال حرکت خطی پیستون به حرکت چرخشی میل لنگ است.
چگونه می توانم بلبرینگ شاتون مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنم؟
- مشخصات موتور خود را بررسی کنید و بر اساس آن میله را انتخاب کنید.
- مواد یاتاقان شاتون را در نظر بگیرید.
- فاصله یاتاقان را در نظر بگیرید. فاصله مناسب یاتاقان برای جلوگیری از سایش بیش از حد و اطمینان از ضخامت مناسب لایه روغن مهم است.
- سمت یاتاقان میله ای را در نظر بگیرید. برای یافتن اندازه صحیح یاتاقان باید قطر ژورنال میل لنگ و سوراخ محفظه شاتون را اندازه بگیرید.
- پوشش بلبرینگ را در نظر بگیرید.
- یاتاقان‌ها را از تولیدکنندگان معتبر با سابقه عملکرد، قابلیت اطمینان و کیفیت انتخاب کنید.
معمولا از چه موادی برای تولید شاتون استفاده می شود؟
تیتانیوم، آلومینیوم و فولاد بیشترین استفاده را برای تولید شاتون ها دارند. آلومینیوم به دلیل ویژگی های سبک وزن آن مشهور است و آن را برای کاربردهای با کارایی بالا ایده آل می کند. فولاد، فولاد متالورژی دقیقا آهنگری یا پودر شده، به دلیل دوام و استحکام بالا مشهور است.
