تیر
در این مقاله قصد داریم به شاتون و انواع آن و اجزای آن و همچنین جنس و ساختار آن بپردازیم.
فهرست
1- شاتون چیست
2- قطعات شاتون
3- مواد شاتون
4- انواع شاتون
5- خرابی شاتون
1- شاتون چیست؟
شاتون بخشی از موتور پیستونی‌است ، شاتون حرکت خطی بالا و پایین پیستون را به حرکت دایره ای میل لنگ تبدیل‌می‌کند و بنابراین در معرض کشش، فشرده سازی، خم شدن و کمانش قرارمی‌گیرد. شاتون اتصال بین پیستون و میل لنگ را ایجادمی‌کند و در نتیجه نیرو را منتقل‌می‌کند.
حرکت خطی بالا و پایین پیستون را به حرکت دایره ای میل لنگ تبدیل‌می‌کند و بنابراین در معرض کشش، فشرده سازی، خم شدن و کمانش قرارمی‌گیرد. شاتون با یک یاتاقان ساده روی میل لنگ نصب‌شده‌است.درپوش یاتاقان شاتون به انتهای بزرگ پیچ‌شده‌است. در بیشتر موارد، شاتون توخالی‌است یا با یک مجرای داخلی روغن ریخته‌گری برای تامین روان‌کننده پین گوجون عرضه‌می‌شود.
2- قطعات شاتون
قطعات شاتون به شرح زیراست:
انتهای کوچک:
انتهایی که شاتون به صفحه پیستون متصل‌می‌شود به انتهای کوچک شاتون معروف‌است.
انتهای بزرگ:
انتهایی که شاتون به کنار پین میل لنگ وصل‌می‌شود به انتهای بزرگ شاتون معروف‌است.
بوش یاتاقان:
هر دو انتهای شاتون با یک بوش یاتاقان ثابت‌می‌شوند. یک بوش برنز فسفر با یک سوراخ نصب‌شده‌است که به انتهای کوچک شاتون متصل‌است. انتهای بزرگ به میل لنگ وصل‌شده‌است. انتهای آن به دو قسمت تقسیم‌می‌شود و روی پوسته بلبرینگ میل لنگ پشتیبانی‌می‌شود.
درج یاتاقان:
در انتهای بزرگ شاتون، یک درج یاتاقان وجوددارد که به درپوش یاتاقان متصل‌می‌شود که به درج بلبرینگ معروف‌است. اینها در دو قسمت ساخته‌شده‌اند که روی میل لنگ با هم قرارمی‌گیرند. این موقعیتی است که میله اتصال در جهت معکوس حرکت‌می‌کند.
پیچ و مهره:
پس از اتصال شاتون به میل لنگ در پایین، دو طرف انتهای بزرگ توسط تعدادی پیچ و مهره بسته‌می‌شود. بنابراین، با ترکیب همه این اجزا، شاتون آماده استفاده‌است.
ساق:
علاوه بر این، هر یک از پیچ و مهره‌ها برای اتصال شاتون و کلاهک یاتاقان استفاده‌می‌شود. و یک تیر مقطع اعمال‌می‌شود که به نام ساقه شناخته‌می‌شود. بخش میله ممکن‌است مستطیلی، لوله ای و یک بخش دایره ای‌باشد.
انگشتی پیستون :
پیستون موتور با کمک یک لوله فولادی سخت شده توخالی به نام انگشتی پیستون به شاتون متصل‌می‌شود. انگشتی پیستون از انتهای کوتاه شاتون عبور می‌کند و روی پیستون درگیرمی‌چرخد.
پیستون:
پیستون با کمک شاتونی که معمولاً به میله یا Conrod کوتاه‌می‌شود به میل لنگ متصل‌می‌شود. هدف پیستون این‌است که به عنوان یک دوشاخه متحرک در سیلندر کارکند که قسمت پایین محفظه احتراق را تشکیل‌می‌دهد.
درپوش یاتاقان:
پوشش یاتاقان دارای یک تنظیم برای سایش‌هست، و حرکت را کنترل‌می‌کند و فاصله جانبی اجازه‌می‌دهد تا درپوش یاتاقان را به درستی سفت‌کنید.
3- مواد شاتون
برای به‌دست‌آوردن حداقل وزن و استحکام بالا، میله‌های اتصال از مواد زیر ساخته‌می‌شوند:
فولادهای میکرو آلیاژی
فلزات متخلخل
آلومینیوم با عیار بالا
CFRP و تیتانیوم (برای موتورهای با کارایی بالا)
میله‌های اتصال تولید انبوه آهنگری، ریخته گری یا زینتر‌شده‌اند. میله‌های اتصال فورج‌شده نسبت استحکام به وزن بهتر و هزینه کمتری نسبت به میله‌های اتصال متخلخل‌دارند. با این حال، ساخت قالب نسبتاً گران‌است.
4- انواع شاتون
در زیر انواع شاتون‌های مورد استفاده در انواع موتورها آورده‌شده‌است:
1- میله از نوع ساده
2- میله چنگالی و تیغه دار
3- میله‌های بیلت
4- میله‌های ریخته گری
5- میله‌های آهنگری
6- میله‌های فلزی پودری
1. میله‌های نوع ساده
نوع ساده شاتون در موتورهای خطی و مخالف استفاده‌می‌شود. انتهای بزرگ میله اتصال به میل لنگ وصل‌شده و با یک کلاهک یاتاقان نصب‌شده‌است.
درپوش بلبرینگ توسط یک پیچ در انتهای شاتون نصب‌می‌شود. شاتون باید در همان سیلندر و در همان موقعیت نسبی تعویض‌شود تا تناسب و تعادل مناسب خود راحفظ‌کند.
2. میله‌های چنگالی و تیغه دار
این نوع شاتون ها در موتورهای موتور سیکلت V-twin و موتور هواپیماهای V12 استفاده‌می‌شوند. در هر جفت سیلندر موتور، یک میله “چنگال” در انتهای بزرگ به دو قسمت تقسیم‌می‌شود و یک میله “تیغه” از سیلندر مقابل باریک‌می‌شود تا این شکاف را در شاخک جادهد.
این سیستم جفت تکان خوردن را که هنگام متعادل‌شدن جفت سیلندر همراه با میل لنگ ایجادمی‌شود، از بین‌می‌برد.
در نوع چیدمان بلبرینگ‌های انتهایی بزرگ، میله چنگال دارای یک آستین تک یاتاقان پهن‌است که در کل عرض میله، از جمله شکاف مرکزی گسترش‌می‌یابد.
سپس میله تیغه مستقیماً خارج از این آستین قرارمی‌گیرد، نه روی میل لنگ. این باعث‌می‌شود که دو میله به جلو و عقب حرکت‌کنند و این باعث کاهش نیروی وارد بر یاتاقان و سرعت سطح‌می‌شود. اما، سرعت یاتاقان نیز به جای چرخش مداوم، متقابل‌می‌شود، که یک مشکل اساسی برای روانکاری‌است.
3- میله billet
میله‌های اتصال billet از فولاد یا آلومینیوم طراحی‌شده‌اند. در مقایسه با انواع دیگر شاتونها، سبک‌تر، قوی‌تر و طول عمر بیشتری‌دارند.
معمولاً در وسایل نقلیه با سرعت بالا استفاده‌می‌شود.
4- میله‌های ریخته گری
این نوع شاتونها توسط سازندگان ترجیح‌داده‌شده و طراحی شده اند زیرا می توانند بار یک موتور استوک راتحمل‌کنند.
میله‌های ریخته گری نیاز به هزینه کم برای تولیددارند و نمی توان آنها را در کاربردهایی با اسب بخار بالا استفاده‌کرد. میله‌های ریخته گری دارای درز قابل توجهی در وسط هستند. که آنها را از نوع آهنگری جدامی‌کند.
5- میله‌های آهنگری شده
برخی از میله‌های اتصال به روش آهنگری ساخته‌می‌شوند. این نوع شاتون ها با فشردن یک ذره از مواد به شکل انتهایی ساخته‌درمی‌آیند. بسته به خواص مورد نیاز، مواد ممکن‌است آلیاژ فولاد یا آلومینیوم باشد. آلیاژهای فولادی که معمولاً مورد استفاده‌قرارمی‌گیرند آلیاژ کروم و نیکل هستند. محصول نهایی برای شکننده بودن طراحی‌نشده‌است. از این رو، آلیاژهای نیکل یا کروم استحکام شاتون را افزایش‌می‌دهند.
6- میله‌های فلزی پودری
نوعی ازمیله‌های اتصال نیز از فلز پودری طراحی‌شده‌اند زیرا انتخاب مناسبی برای تولید کنندگان‌است. با مخلوط پودر فلزی که در قالب فشرده‌شده و تا دمای بالا گرم می‌شود تهیه‌می‌شود. این مخلوط به شکل جامد درمی‌آید. ممکن است نیاز به ماشینکاری سبک داشته‌باشد اما محصول اساساً از قالب محصول نهایی خارج‌می‌شود. میله‌های فلزی پودری ارزان تر از فولادهستند و از میله‌های ریخته گری قوی ترهستند.
5- خرابی شاتون
در طول هر چرخش میل لنگ، یک شاتون اغلب در معرض نیروهای زیاد و مکرر قرارمی‌گیرد: نیروهای برشی ناشی از زاویه بین پیستون و میل لنگ، نیروهای فشاری در حین حرکت پیستون به سمت پایین، و نیروهای کششی هنگام حرکت پیستون به سمت بالا. این نیروها با مجذور دور موتور (RPM) متناسب‌هستند.
خرابی شاتون که اغلب به آن “پرتاب میله” می‌گویند، یکی از شایع ترین علل خرابی فاجعه بار موتور در خودروهااست
که اغلب میله شکسته را از کناره میل لنگ عبورمی‌دهد. و در نتیجه موتور را غیرقابل ترمیم‌می‌کند.
علل رایج خرابی شاتون عبارتند از خرابی کششی ناشی از دورهای بالا موتور، نیروی ضربه هنگام برخورد پیستون به سوپاپ (به دلیل مشکل در سوپاپ)، خرابی میله یاتاقان معمولاً به دلیل مشکل روغن کاری یا نصب نادرست شاتون‌است.
شاتون و انواع آن
