شاتون که “میله کانکشن” نیز نامیده می شود، بخشی از موتور پیستونی است که پیستون را به میل لنگ متصل می کند. شاتون به همراه میل لنگ، حرکت رفت و برگشتی پیستون را به چرخش میل لنگ تبدیل می کند.
شاتون بخشی از موتور پیستونی است که پیستون را به میل لنگ متصل می کند. تعمیرکاران قدیمی به این قطعه دسته پیستون هم میگویند. همراه با میل لنگ، میله اتصال حرکت رفت و برگشتی پیستون را به چرخش میل لنگ تبدیل می کند. شاتون برای انتقال نیروهای فشاری و کششی از پیستون مورد نیاز است. در رایج ترین شکل آن، در موتورهای احتراق داخلی، امکان چرخش در انتهای پیستون و چرخش در انتهای میل لنگ را فراهم می کند. شاتون های اولیه یک اتصال مکانیکی است که توسط آسیاب های آبی برای تبدیل حرکت چرخشی چرخ آب به حرکت رفت و برگشتی استفاده می شود. رایج ترین استفاده از شاتون ها در موتورهای احتراق داخلی یا موتورهای بخار است.
تارخچه شاتون خودرو
اولین شاتون ساخته شده در اواخر قرن سوم پیش از میلاد در ماشین چوببری شهر هیراپولیس روم پیدا شد. همچنین در دو ماشین چوب بری روم شرقی (اِفِسوس و گراسا) در قرن ششم از شاتون استفاده شده است. مکانیزم میل لنگ و شاتون در این ماشینهای چوببری در روم، حرکت دورانی چرخش آب را به حرکت خطی تیغههای اره تبدیل میکردهاند.
در دوره رنسانس در ایتالیا اولین ترکیب مورد استفاده ازمیل لنگ و شاتون در کتابهای رسم تاکولا دیده میشود. در این تصویر یک پیستون و پمپ نشان داده شده است که توسط یک چرخ آبی به حرکت در میآیند و با دو میل لنگ ساده و دو شاتون کار میکنند.
یکی از مستندات اولیه در خصوص طراحی و استفاده از شاتون نیز در تاریخی بین سالهای 1174 تا 1206 قبل از میلاد در کشور ارتقیه (ترکیه کنونی) به ثبت رسیده است که در آن، یک مخترع به نام الجزاری، یک ماشین را طراحی نموده است که در آن، از یک شاتون و میللنگ برای پمپکردن و بالا آوردن آب استفاده شده است.
شاتون چگونه کار میکند؟
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 مچ دست (همچنین 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 های 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.
اجزا شاتون
انتهای کوچک (Small End)
انتهایی که شاتون به صفحه پیستون متصل می شود به انتهای کوچک شاتون معروف است.
انتهای بزرگ (Big End)
انتهایی که شاتون به کنار پین میل لنگ وصل می شود به انتهای بزرگ شاتون معروف است.
یاتاقان بوش (Bush Bearing)
هر دو انتهای شاتون با یک بلبرینگ بوش ثابت می شوند. یک بوش برنز فسفر با چشمی جامد نصب شده است که به انتهای کوچک شاتون متصل است. انتهای بزرگ به میل لنگ وصل شده است. انتهای آن به دو قسمت تقسیم می شود و روی پوسته بلبرینگ میل لنگ پشتیبانی می شود.
درج یاتاقان (Bearing Insert)
در انتهای بزرگ شاتون، یک درج یاتاقان وجود دارد که به درپوش یاتاقان متصل است که به نام یاتاقان معروف است. اینها در دو قسمت ساخته شده اند که روی میل لنگ با هم قرار می گیرند. این موقعیتی است که میله اتصال در جهت معکوس حرکت می کند.
پیچ و مهره (Bolt and Nut)
پس از اتصال شاتون به میل لنگ در پایین، دو طرف انتهای بزرگ توسط تعدادی پیچ و مهره بسته می شود. بنابراین، با ترکیب همه این اجزا، شاتون آماده استفاده است.
ساق (Shank)
علاوه بر این، هر یک از پیچ و مهره برای اتصال شاتون و کلاهک یاتاقان استفاده می شود. و یک تیر مقطع اعمال می شود که به نام ساقه شناخته می شود. بخش میله ممکن است مستطیلی، لوله ای و یک بخش دایره ای باشد.
پین مچی (Wrist Pin)
پیستون موتور با کمک یک لوله فولادی سخت شده توخالی به نام پین مچی به شاتون متصل می شود. همچنین به عنوان پین گژن نیز شناخته می شود. پین مچ دست از انتهای کوتاه شاتون عبور می کند و روی پیستون درگیر می چرخد.
پیستون ( Piston)
پیستون با کمک شاتونی که معمولاً به میله یا Conrod کوتاه می شود به میل لنگ متصل می شود. هدف پیستون این است که به عنوان یک دوشاخه متحرک در سیلندر کار کند که قسمت پایین محفظه احتراق را تشکیل می دهد.
درپوش یاتاقان (Bearing Cap)
یاتاقان های پوسته دارای یک تنظیم برای سایش هستند، اما حرکت را کنترل می کند و فاصله جانبی اجازه می دهد تا درپوش یاتاقان را به درستی سفت کنید.
انواع شاتون
شاتون های نوع ساده (Plain type rod)
نوع ساده شاتون در موتورهای خطی و مخالف یکدیگراستفاده می شود. انتهای بزرگ شاتون از طرفی به میل لنگ و با یک کلاهک به یاتاقان نصب شده است. درپوش بلبرینگ توسط یک پیچ یا گل میخ در انتهای شاتون نصب می شود. شاتون باید در همان سیلندر و در همان موقعیت نسبی تعویض شود تا تناسب و تعادل مناسب حفظ شود.
شاتون چنگالی و تیغه دار (Fork and Blade Rods)
این نوع شاتون ها در موتورهای موتور سیکلت و موتورهای هواپیمای استفاده می شوند. در هر جفت سیلندر موتور، یک شاتون “چنگال” در انتهای بزرگ به دو قسمت تقسیم می شود و یک شاتون “تیغه” از سیلندر مقابل باریک می شود تا این شکاف را در شاخک جا دهد.
این سیستم جفت تکان خوردن را که هنگام متعادل شدن جفت سیلندر همراه با میل لنگ ایجاد می شود، از بین می برد. در نوع چیدمان بلبرینگ های انتهایی بزرگ، شاتون چنگال دارای تک یاتاقان پهن است که در کل عرض شاتون، از جمله شکاف مرکزی گسترش می یابد. سپس شاتون تیغه مستقیماً خارج از این بخش قرار می گیرد، نه روی میل لنگ. این باعث می شود که دو میله به جلو و عقب حرکت کنند و این باعث کاهش نیروی وارد بر یاتاقان می شود. اما، سرعت یاتاقان نیز به جای چرخش مداوم، متقابل می شود، که یک مشکل اساسی برای روانکاری است.
شاتون های بیلت (Billet rods)
شاتون های بیلت از فولاد یا آلومینیوم طراحی شده اند. در مقایسه با انواع دیگر شاتون ها، سبک تر، قوی تر و طول عمر بیشتری دارند. معمولاً در وسایل نقلیه با سرعت بالا استفاده می شود.
شاتون های ریخته گری (Cast Rods)
این نوع شاتونها توسط سازندگان طراحی شده اند زیرا می توانند بار یک موتور استوک راتحمل کنند. شاتون های ریخته گری نیاز به هزینه کم برای تولید دارند و نمی توان آنها را در خودروهایی با اسب بخار بالا استفادهکرد. شاتون های ریخته گری دارای درز قابل توجهی در وسط هستند. که آنها را از نوع آهنگری جدامیکند.
شاتون های آهنگری شده (Forged Rods)
برخی از شاتون ها به روش آهنگری ساختهمیشوند. این نوع شاتون ها با فشردن یک ذره از مواد به شکل انتهایی ساخته درمیآیند. بسته به خواص مورد نیاز، مواد سازنده 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.
شاتون های فلزی پودری (Powered Metal Conrods)
این شاتون ها 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. شاتون های فلزی پودری ارزان تر از فولادهستند و از شاتون های ریخته گری قوی ترهستند.
شاتون زدن چیست؟
شاتون زدن عامل گیریپاژ کردن موتور خودرو است. شاتون زدن زمانی اتفاق میافتد که حجم روغن موجود در کارتر به کمترین حد مورد نیاز برسد یا روغن خاصیت روانکاری خود را از دست داده باشد. خرابی واشر سر سیلندر و سرسیلندر میتواند موجب کاهش روغن خودرو شود. در این حالت پیستون بدون روغن کار کرده و حرارت آن بیش از حد بالا میرود. این حرارت بالا موجب انبساط بیشتر قطعات پیستون شده و در نتیجه گیژن پین درون شاتون قفل میشود. فشار وارده از سوی پیستون که به سمت پایین حرکت میکند همزمان با قفل کردن شاتون منجر به خم شدن یا شکستن شاتون میشودو به دیواره سیلندر ضربه وارد میکند. این ضربه منجر به ترک خوردن دیواره سیلندر میشود. در این صورت شاتون، میل لنگ، سیلندر و یاتاقانها همه آسیب دیده و باید تعمیرشوند. البته این حالت زمانی اتفاق میافتد که با سرعت بالا در حال رانندگی باشید.
اگر سرعت و دور موتور پایین باشد احتمال باز شدن قفل شاتون وجود دارد، در این حالت فشار ناشی از پیستون شاتون را خم کرده و شاتون خم شده حین حرکت با دیواره سیلندر برخورد کرده و صدای شدیدی همزمان با کار کردن موتور به گوش میرسد که منجر به پایین آمدن دور موتور میشود و خودرو به سختی به حرکت خود ادامه خواهد داد.
تفاوت شاتون زدن و یاتاقان زدن چیست ؟
برخی از علائم این دو مانند صدای تقتق موتور هنگام حرکت بسیار شبیه به هم و عوامل ایجاد آنها نیز تا حدودی مشترک هستند. یاتاقان زدن و شاتون زدن عموما به دلیل عدم روغنکاری و ضعف در سیستم روانکاری خودرو اتفاق میافتد. اما نکته مهم این است که این دو میتوانند عوامل ایجاد دیگری نیز باشند. به این معنی که وجود ایراد در یاتاقان میتواند منجر به شاتون زدن شود و بالعکس. اما تفاوت علائم آنها به این ترتیب است که صدای تقتق یاتاقان زدن با بالارفتن دور موتور افزایش مییابد ولی صدای تقتق ناشی شاتون زدن در حین حرکت ثابت است و از ابتدا تا انتها به یک شکل شنیده میشود. همچنین صدای شاتون زدن کمتر از صدای یاتاقان زدن است. اما به طور کلی برای تشخیص درست دلیل صدای غیرعادی موتور، باید به تعمیرگاه مراجعه کرد.
نکات مهم در نگهداری شاتون
شاتونهای موتور یکی از غیرقابل مدیریتترین قطعات هنگام انجام تعمیرات داخل موتور هستند.خرابی در این اجزای موتور اغلب منجر به تعمیرات پرهزینه و وقت گیر می شود، بنابراین ما 4 نکته رایج برای جلوگیری از خرابی موتور برای شما بازگو می کنیم.
- ار پی ام متناوب و توان در حد متوسط: هنگام کار با تجهیزات، از تغییرات ناگهانی در تقاضای قدرت موتور جلوگیری کنید. حتی مقاومت مواد در شاتونهای اتصال قوی است، نیاز ناگهانی به سطوح بالاتر چرخش ممکن است از تحمل آن فراتر رود و سپس شاتون از کار بیفتد، بنابراین میتوانید در چند ثانیه قطعات موتور را از بین ببرید.
- روغن کاری بهینه: اگر روغن کاری بین میل لنگ و شاتون ناقص باشد، گرمای بیش از حد تولید میشود که می تواند منجر به دو وضعیت احتمالی خرابی ناشی از یاتاقان یا شکستن شاتون شود. روغن کاری مناسب را با استفاده ازروغن موتورهای مرغوب انجام داده زیرا معمولاً دارای درجه ویسکوزیته مناسبی هستند که خرابی ها بر اثر اصطکاک را به حداقل می رساند.
- فواصل تعمیر و نگهداری: همه قطعات نیاز به یک برنامه تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده در چندین جزء از جمله موتور دارند. اگر این توصیههای مندرج در دفترچه راهنمای سازنده نادیده گرفته شود، خودرو در معرض خرابی قرار میگیرد که میتواند به دلیل عدم روانکاری مانند آنچه ذکر شد یا به دلیل وجود ترکهای نادیده گرفته شده در شاتونها باعث خوردگی و اصطکاک قطعات شود و در نهایت شکستن شاتون.
- شاتون های تقویت شده: برخی از تولیدکنندگان قطعات یدکی شاتون هایی ساخته شده از موادی متفاوت از مواد معمولی ارائه می دهند. معمولاً شاتون ها از آلیاژ چدن ساخته می شوند، با این حال، جایگزین هایی مانند آلیاژهای ساخته شده از جنس تیتانیوم که به دلیل مقاومت آن متمایز است، وجود دارد، سایر آلیاژهایی مانند فولاد آهنگری که ترکیبی از مقاومت و دوام را ارائه می دهد. قبل از استفاده از این شاتون ها، با یک متخصص مشورت کنید تا تصویر کاملی از مزایایی که هر ماده می تواند برای شما به ارمغان بیاورد به دست آورید.
- نصب صحیح در صورت تعویض شاتون : فرآیند نصب یا تعویض شاتون ها باید توسط کارشناسان متخصص در این زمینه انجام شود که بررسی ترخیص بلبرینگ، نصب صحیح پیچ، دقت ابعاد و … را انجام می دهند.
جمع بندی
سیلندرهای خودروهای دارای احتراق داخلی عملکرد بسیار پیچیدهای دارند و این عملکرد پیچیده توسط دهها قطعه ریز و درشت انجام میگیرد. شاید حذف حتی یک قطعه کوچک از سیلندر، میتواند کل عملکرد آن را تحت تاثیر قرار دهد. شاتون یکی از دهها قطعه قرار گرفته در سیلندر است که وظیفه مهمی دارد، این قطعه بین میل لنگ و پیستون ارتباط برقرار کرده و مانند یک اهرم، حرکت خطی پیستون را به حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل میکند. به عبارتی شاتون با اجازه دادن به پیستون باعث بالا و پایین رفتن آن میشود تا گشتاور چرخشی در موتور ایجاد شود.
برای خرید شاتون و یاتاقان خودروهای چینی میتوانید به فروشگاه اعتماد یدک مراجعه کنید.
شاتون مانند هر قطعه یدکی دیگری در ماشین، دچار خرابی میشود. خرابی شاتون میتواند بر کارکرد دیگر اجزا، تاثیر گذار باشد و باعث ایجاد مشکلاتی در موتور خودرو شود.
