Причины деформации шатунов дизелей ЯМЗ

Как показали исследования коленчатых валов, после длительной эксплуатации одной из наиболее вероятных причин прижога шатунных шеек является пластическая деформация отверстия нижней головки шатуна - гнезда под шатунные вкладыши вследствие смятия шлицев стыков шатуна и его крышки. Другая причина деформации отверстия нижней головки - нестабильность сопряжения крышки и шатуна при обработке отверстия нижней головки и ее демонтаже из-за смещения крышки относительно шатуна в осевом направлении па величину зазора между фиксирующими поясками шатунного болта и отверстия в крышке и шатуне. Изменение зазора в шатунных подшипниках из-за деформации отверстия нижней головки при заданных пределах крутящего момента затяжки шатунных болтов составляет 0,020 мм.

В результате этих опытов, носивших методический характер, выявилась необходимость исследований для оценки конструктивной жесткости головки шатуна. С этой целью были определены деформации отверстий нижних головок шатунов различной конструкции. Конструктивная жесткость шатунов исходной конструкции дизелей ЯМЗ-236 достаточно высока. Очевидно, значительные деформации отверстий нижних головок шатунов обусловлены в основном технологическими факторами, в частности, связанными с изготовлением стыков шатуна и его крышки.

Для проверки данной гипотезы была изготовлена партия шатунов с трехкратным обжатием шлицев силой 8 т перед окончательной обработкой отверстия нижней головки.

Дальнейшие исследования показали, что значительное изменение отверстия нижней головки шатуна происходит в результате смещения крышки относительно шатуна из-за непараллельности образующих шлицев стыков оси отверстия нижней головки. Обеспечить точную параллельность образующих шлицев и оси нижней головки технологически не удается, так как при окончательной обработке отверстия нижней головки невозможно базироваться на образующие шлицев стыков. Это обусловлено тем, что данная обработка производится в сборе с крышкой. Поэтому для исключения влияния непараллельности образующих шлицев оси отверстия нижней головки на деформацию последней необходимо предотвратить возможность перемещения крышки относительно шатуна в осевом направлении.

Чтобы проверить правильность этого предположения, были определены деформации отверстий нижних головок у партии шатунов, у которых крышки были зафиксированы в плоскости разъема с помощью тонкостенной втулки при сохранении системы фиксации в поперечном направлении по шлицам крышки и шатуна. В данной конструкции шатуна не требуется зазор между крышкой, втулкой и шатуном для компенсации несоосности оси резьбы шатуна и шатунного болта относительно посадочных поясков. Деформация отверстия нижней головки шатуна при фиксации его крышки втулкой уменьшается в 1,7 раза. Это обусловлено тем, что при такой фиксации полностью исключается влияние непараллельности образующих шлицев и оси отверстия нижней головки и частичное влияние смятия рабочих поверхностей шлицев.

В дальнейшем деформация отверстия нижней головки шатуна может быть уменьшена путем предотвращения смещения крышки относительно шатуна, а также устранения смятия поверхностей стыков. Это подтверждается снижением деформации отверстий нижних головок шатунов с плоским стыком и фиксацией крышек в осевом направлении при помощи втулки.