وظیفه شاتون سمند چیست و دلایل شاتون زدن موتور و علائم آن چیست ؟
وظیفه شاتون چیست و ماشین چگونه شاتون میزند؟
فهرست مطالب
سیلندر و تمام اجزای داخلی آن را می‌توان از اصلی‌ترین قطعات خودرو دانست که خرابی هر کدام از این اجزا می‌تواند خسارات بسیار جدی به صاحب خودرو وارد کند. پس نگهداری از اجزای سیلندر باید اولویت اول هر راننده‌ای باشد، در غیراینصورت باید خود را آماده پرداخت هزینه‌های گزافی بابت تعمیر آن‌ها نماید. در بسیاری از مواقع خرابی یک قطعه از سیلندر تنها به خودش آسیب وارد نمی‌کند و کل سیستم را تحت تاثیر قرار می‌دهد. یکی از این اجزای مهم سیلندر، شاتون نام دارد که وظیفه‌ای کلیدی برای آن تعریف شده است. در ادامه با تن پارت همراه باشید تا با زبانی ساده از صفر تا صد این قطعه را برای شما شرح داده و به تمام سوالات شما پاسخ دهیم.
شاتون چیست؟
شاتون (به انگلیسی Connecting Rod) بخشی از موتور رفت و برگشتی است که میل لنگ را به پیستون متصل می‌کند. شاتون، همراه با میل لنگ، حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل می‌کند. به عبارت بهتر وظیفه اصلی شاتون این است که حرکت رفت و برگشتی را از پیستون گرفته، آن را به حرکت دورانی تبدیل کرده و به میل لنگ منتقل کند. شاتون‌ها بیشتر در موتورهای EC و موتورهای IC استفاده می‌شوند.
شاتون از فولاد آهنگری ساخته شده است. دارای مقطع I-beam است. از آلیاژهای آلومینیوم نیز برای ساخت میله‌های اتصال استفاده می‌شود. میله‌های اتصال به طور خاص در مجموعه‌هایی با همان وزن چیده شده‌اند 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 می‌کند. موتور شما باید شاتون‌های سبک، سفت و قوی داشته باشد زیرا نیروی رانش را از پیستون به پین میل لنگ منتقل می‌کند.
شاتون قطعه‌ای میله مانند است که از سه قسمت اصلی تشکیل شده است:
- سر کوچک: این قسمت که به صورت یکدست با ساق یا بدنه است همیشه با پیستون در ارتباط بوده و با کمک قطعه‌ای به نام گژن پین به آن متصل می‌شود. در واقع ضربات پیستون در ابتدا به این قسمت وارد می‌شود.
- بدنه: ساق شاتون با دیگر قسمت‌ها به صورت یکپارچه طراحی شده است. بعد از انتقال ضربات پیستونه به سر کوچک، ضربات به واسطه این قسمت یعنی ساق به سر بزرگتر منتقل می‌شود.
- سر بزرگ: این قسمت که با نام یاتاقان بزرگ هم نیز شناخته می‌شود. با حرکت این قسمت لنگ میل لنگ به چرخش در می‌آید و با انتقال حرکت عمودی پیستون به میل لنگ، نقش خود را ایفا می‌کند و حرکت را به حرکت چرخشی منتقل می‌کند.
وظیفه شاتون چیست؟
موتور به عنوان قلب وسیله نقلیه شناخته می‌شود که انرژی شیمیایی سوخت را به نیروی مکانیکی تبدیل می‌کند. موتور از قطعات مختلفی از جمله پیستون، کاربراتور، شاتون، میل لنگ، پمپ بنزین و محفظه احتراق تشکیل شده است. شاتون یکی از مهمترین بخش‌های موتور احتراق داخلی است که حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت دورانی تبدیل می‌کند.
شاتون اتصالی بین میل لنگ و پیستون ایجاد کرده و باید از نظر مکانیکی قوی باشد. همان‌طور که گفته شد 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 پین پیستون وصل می‌شود که می‌تواند در داخل پیستون بچرخد. در سمت دیگر، انتهای بزرگتر از طریق بلبرینگ‌ها به یک میل لنگ متصل می‌شود تا اصطکاک را کاهش دهد. شاتون دارای یک سوراخ در انتهای بزرگتر است که به داخل یاتاقان نفوذ می‌کند و اجازه می‌دهد 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 می‌دهد، پیستون شروع به رفت و برگشت می‌کند.
با حرکت رفت و برگشتی پیستون، این حرکت رفت و برگشتی را به شاتون انتقال می‌دهد. شاتون همراه با میل لنگ این حرکت را به حرکت چرخشی تبدیل می‌کند. پس از تبدیل حرکت به حرکت چرخشی، میله حرکت حاصل را به میل لنگ منتقل می‌کند.
به طور خلاصه وظایف شاتون عبارتند از:
- ایجاد ارتباط بین میل لنگ و پیستون
- فشرده سازی مخلوط سوخت و اکسیژن
- تبدیل حرکت عمودی پیستون به حرکت دورانی
اجزای شاتون
شاتون یک جزء است اما می‌توانیم آن را به اجزای فرعی زیر تقسیم کنیم:
- انتهای بزرگ: انتهای بزرگ (Big end) شاتون قسمتی است که به پین میل لنگ متصل می‌شود. برای اطمینان از اتصال ایمن از مهره‌ها و پیچ‌های مخصوص استفاده می‌شود.
- انتهای کوچک: انتهای کوچک (Small end) شاتون در موتورهای رفت و برگشتی به پیستون متصل می‌شود.
- قسمت Rod: میله قسمت مرکزی شاتون است که انتهای بزرگ را به انتهای کوچک متصل می‌کند. این میله همچنین دارای سوراخ‌های مرکزی برای عبور روغن روانکاری از یک سر به سر دیگر است، به خصوص در موتورهایی که دارای پیستون‌های روغنی خنک هستند.
- بوش (Bush): از یک یاتاقان در انتهای کوچک شاتون استفاده می‌شود تا حرکت صاف بین پیستون و انتهای کوچک را تسهیل کند. بوش تحت تماس مداوم فلز به فلز با پین پیستون عمل می‌کند. همچنین باید توجه داشت که بار روی بوش انتهایی کوچک به طور قابل توجهی بیشتر از سایر یاتاقان‌های موتور است. بنابراین، این بوش‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که بارهای چرخه‌ای بالا را تحمل کنند.
- بلبرینگ: یاتاقان‌ها قطعات نیم دایره‌ای از مواد کم اصطکاک هستند که بین شاتون و میل لنگ در انتهای بزرگ قرار می‌گیرند. بلبرینگ از تماس فلز با فلز جلوگیری کرده و همچنین به حفظ لایه روغن بین آن‌ها کمک می‌کند. این مزایا باعث افزایش دوام میل لنگ و همچنین شاتون می‌شود.
- پیچ و مهره: پیچ و مهره‌ها، میله اتصال را در انتهای بزرگ و همچنین انتهای کوچک محکم می‌کنند. این پیچ و مهره‌ها بیشترین فشار را در هر موتوری دارند. آن‌ها باید تنش‌های کششی نوسانی، تنش‌های خمشی و تنش‌های برشی را در طول عملیات تحمل کنند.
ساخت شاتون
انتخاب مواد برای شاتون یک فرآیند بسیار مهم است. ما می‌خواهیم شاتون ما دارای استحکام کششی و فشاری بالایی باشد و همچنین در برابر شکست خستگی مقاومت کند. بر اساس کاربرد، مواد برای میله اتصال یا شاتون می‌تواند بسیار متفاوت باشد.
فولاد متداول‌ترین ماده میله اتصال در کاربردهای مربوط به خودرو است. برای نیروهای فشاری بالا، آلیاژ آلومینیوم یا فولاد ندولری ریخته‌گری شده گزینه‌های خوبی هستند. هنگامی که ما نیاز به کار با نیروهای کششی بالا داریم، فولاد ریخته گری، آهنگری یا ساخته شده مناسب‌تر است.
فولاد متداول‌ترین ماده برای ساخت شاتون است.
هنگامی که هزینه نگران کننده است و عملکرد کمتر رضایت بخش است، چدن به خوبی کار می‌کند و ارزان‌تر است. از سوی دیگر، زمانی که هزینه نگران کننده نیست، تیتانیوم به خوبی کار می‌کند، زیرا وزن را کاهش داده و عملکرد بالایی را ارائه می‌دهد. برای میله‌های اتصال سبک، ممکن است از آلیاژهای آلومینیوم مانند T6-2024 یا T651-7075 نیز استفاده کنیم.
به غیر از مواد ذکر شده در بالا، شاتون ممکن است از فلز متخلخل با پایه آهن، فولاد میکرو آلیاژی و چدن گرافیت کروی ساخته شود.
انواع شاتون
بر اساس روش ساخت آن‌ها می‌توان شاتون‌ها را به چهار نوع تقسیم کرد که عبارتند از:
- شاتون ریخته گری (Cast rod)
- شاتون آهنگری (Forged rod)
- شاتون فلزی پودری (Powdered metal rod)
- شاتون بیلت (Billet rod)
شاتون ریخته گری
شاتون‌های ریخته‌گری میله‌های اتصال ساخته شده از فرآیند ریخته گری هستند. ریخته‌گری به طور کلی آسان‌تر و ارزان‌تر از سایر روش‌ها است. این میله‌ها برای کاربردهای کم مصرف و سرعت کم که به سطوح کارایی خیلی بالا نیاز ندارند، مناسب هستند. استفاده از شاتون‌های ریخته‌گری به سازندگان کمک می‌کند تا هزینه‌ها را کاهش داده و تجهیزات خود را برای اکثر مشتریان مقرون به صرفه نگه دارند. با این حال، آن‌ها هرگز نباید برای کاربردهای با سرعت بالا استفاده شوند، زیرا معایب استفاده از شاتون ریخته‌گری در موقعیت‌های با کارایی بالا، بسیار بیشتر از مزایای آن است.
شاتون آهنگری
همان‌طور که از نام آن پیداست، شاتون‌های آهنگری از فرآیند آهنگری ساخته می‌شوند. این فرآیند، ساختار دانه فلز را با شکل میله‌ای تراز می‌کند و خواص مکانیکی مانند شکل‌پذیری، چقرمگی و استحکام خستگی را بهبود می‌بخشد. اینها همه خواص بسیار مطلوب در شاتون هستند. استحکام شاتون‌های فولادی آهنگری بیشتر از شاتون‌های فلزی پودری است. این شاتون‌ها می‌توانند نسبت تراکم بالاتری را حفظ کنند در حالی که نیازهای سخت تحمل اندازه و وزن را برآورده می‌کنند.
شاتون فلزی پودری
شاتون‌های فلزی پودری به سرعت به رایج‌ترین نوع شاتون‌ها در صنعت خودرو تبدیل می‌شوند. آن‌ها یک جایگزین مقرون به صرفه و با کارایی بالا برای شاتون‌های ریخته گری یا ماشین کاری شده سنتی ارائه می‌دهند. شاتون‌های فلزی پودری نیازی به ماشینکاری اضافی ندارند، که با وجود داشتن هزینه مواد اولیه بالاتر از ریخته گری، سودآوری فرآیند را بهبود می‌بخشد. یک شاتون‌ها فلزی پودری یا متخلخل فلزی با قالب‌گیری فشار پودر فلز و حرارت دادن آن در کوره برای ایجاد اتصال فلزی ساخته می‌شود. برای خواص مکانیکی حتی بهتر، شاتون‌های فلزی پودری در فرآیند آهنگری قرار می‌گیرند. این باعث بهبود استحکام تسلیم، استحکام کششی، چگالی، قابلیت کشیدگی، چقرمگی و مقاومت در برابر خستگی می‌شود.
شاتون بیلت
شاتون‌های بیلت از یک شمش فولادی مسطح ساخته شده‌اند. در برنامه‌های CAD طراحی شده و سپس با استفاده از روش‌های CNC مانند واترجت، برش لیزری و … برش داده می‌شوند. در نتیجه شاتون‌های بیلت را می‌توان در اندازه‌ها و طرح‌های مختلف تولید کرد. از آنجایی که شاتون‌های بیلت معمولاً در دسته‌های محدودی که سفارشی‌سازی شده‌اند تولید می‌شوند، به زمان بیشتری برای طراحی، راه‌اندازی و عملیات تکمیل نیاز دارند. این باعث می‌شود شاتون‌های بیلت نسبت به شاتون‌های آهنگری ساخته شده از همان مواد مقرون به صرفه‌تر باشند.
شاتون زدن خودرو چیست؟
عبارت “شاتون زدن” در بین تعمیرکاران بسیار رایج است و شاید بسیاری از شما آن را تاکنون شنیده باشید. شاتون زدن در واقع همان خرابی شاتون می‌باشد. شاتون زدن، یکی از اتفاق‌هایی می‌باشد که برای هر ماشینی ممکن است رخ دهد. امّا این‌که چرا این اتفاق می‌افتد و چه نشانه‌هایی دارد از موضوعاتی است که بهتر است هر راننده‌ای نسبت به آن اشراف داشته باشد.
در حقیقت شاتون از قطعات اصلی پیشرانه خودرو است که دارای وظایف مهمی می‌باشد. شاتون‌های مورد استفاده شده در یک پیشرانه باید در یک اندازه و سایز باشند. در غیر این صورت موتور، توازن وزنی خود را از دست داده و منجر به لرزش شدید آن می‌شود.
شاتون زدن زمانی رخ می‌دهد که میزان روغن موتور در کارتل کاهش پیدا می‌کند و یا روغن موجود نمی‌تواند روانکاری درستی بین قطعات انجام دهد. در این صورت پیستون خشک کار کرده که باعث افزایش دمای آن می‌شود. این افزایش حرارت باعث منبسط شدن قطعات پیستون و در نهایت قفل شدن گژن پین می‌شود. فشار ایجاد شده به سمت پایین انتقال پیدا کرده و باعث قفل شدن شاتون و خمیدگی آن می‌شود. اگر شاتون به طور کامل قفل شود حتی ممکن است دچار شکستگی نیز بشود.
نشانه‌های شاتون زدن چیست؟
نشانه‌های شاتون زدن چند مورد خاص و محدود می‌باشد که به راننده این هشدار را می‌دهد که مشکلی در موتور خودرو وجود دارد. از آنجایی که خرابی شاتون می‌تواند آسیب‌های جبران ناپذیری را برای خودرو به همراه داشته باشد، بهتر است با داشتن اطلاعات و دانش کافی نسبت به نشانه‌های خرابی شاتون از آسیب‌های احتمالی دیگر قطعات جلوگیری کنید. این نشانه‌ها و علائم عبارتند از:
- صدای تق تق در موتور: صدایی شبیه به تق تق در زمان کارکردن پیشرانه از شایع‌ترین نشانه‌های شاتون زدن است. این صدا با افزایش سرعت بیشتر و بلندتر می‌شود و به طور مکرر شنیده می‌شود.
- روغن‌ریزی: اگر شاتون آسیب دیده باشد موتور به روغن‌ریزی می‌افتد و تاثیرات مخربی را به همراه خواهد داشت. اگر چراغ چک فشار روغن روشن شده یعنی فشار روغن پایین می‌باشد و به خوبی در پیشرانه جریان پیدا نمی‌کند. در صورتی که روغن‌ریزی موتور را برطرف نکنید موتور بر اثر گرما و حرارت بالا دچار ساییدگی و اصطکاک قطعات از جمله شاتون می‌شود.
- خمیدگی ساق شاتون: با وجود نشانه‌های ذکر شده در قسمت بالا اگر مشکوک به آسیب‌دیدگی شاتون شدید بهتر است آن‌ها را به طور چشمی بازرسی کنید. هرگونه خمیدگی در آن نشان از شاتون زدن خودرو می‌باشد. البته بهتر است این مورد توسط تعمیرکار مجربی انجام شود.
- پرت شدن قطعات فلزی: خرابی شاتون به طور معمول با صدای بلند و پرتاب فلز از محفظه موتور به همراه است.
بهترین راه و مطمئن‌ترین روش برای بررسی وضعیت شاتون، باز کردن موتور و بررسی محل اتصال میل لنگ به شاتون و یاتاقان‌ها و پیستون است. این کار نیاز به دانش کافی و هزینه بالایی دارد.
دلایل شاتون زدن چیست؟
- تصادف شدید: درست است که شاتون از فولاد ساخته شده و در بحث سختی فلزات، فولاد حرف اول را میزند، اما همین شاتون ممکن است در تصادفات شدید، دچار آسیب شود. به خصوص در تصادفاتی که از سمت جلو ضربه به خودرو وارد می‌شود. توصیه می‌کنیم اگر از سمت جلو تصادفی کردید، حتماً از تعمیرکار بخواهید که شاتون‌ها را مورد بازبینی قرار دهد تا از سلامت آن اطمینان حاصل کنید.
- ضربات شدید در پیستون: احتراق غیر عادی و زودرس در سیلندر باعث می‌شود پیستون ضربات بسیار محکمی را به شاتون وارد کند و دچار آسیب دیدن این قطعه شود. در حقیقت احتراق نامناسب که از تزریق نادرست سوخت به داخل سیلندر صورت می‌گیرد باعث غیر عادی شدن فشار وارد شده به پیستون و شاتون می‌شود و این موضوع باعث می‌شود پیستون زودتر از زمان مشخص و با فشار بیشتر به سمت پایین حرکت کند. در این شرایط شاتون تحت فشار بالا قرار گرفته و ممکن است بشکند.
- یاتاقان‌های فرسوده: موتور خودرو از قطعات ریز و درشتی تشکیل شده است که خرابی هر یک می‌تواند بر دیگری تاثیر گذاشته و باعث آسیب دیدگی دیگر اجزای موتوری شود. یاتاقان از کوچکترین و ساده‌ترین قطعات موتوری است. استفاده از یاتاقان‌های بی‌کیفیت و نامرغوب باعث ضعیف شدن عملکرد شاتون می‌شوند. در تصویر زیر محل قرارگیری یاتاقان را مشاهده می‌نمایید.
- دنده معکوس در سرعت‌های بالا: استفاده نادرست از دنده معکوس به خصوص در سرعت‌های بالا نه تنها می‌تواند منجر به آسیب دیدگی و از بین رفتن شاتون شود؛ به طور حتم خرابی دیگر قطعات یدکی خودرو را نیز در بر خواهد داشت.
- روغن کاری نادرست اجزای شاتون: خشک کار کردن پیستون باعث ایجاد فشار در شاتون می‌شود. بنابراین می‌توان گفت روغن کاری نادرست اتصالات شاتون می‌تواند باعث فرسودگی زودرس آن شود.
- هرز شدن اتصالات شاتون: اگر شاتون به درستی تنظیم نشده باشد و اتصالات آن به میل لنگ و پیستون با دقت کافی صورت نگیرد به احتمال زیاد خرابی شاتون را به همراه خواهد داشت.
- فرو رفتن پیشرانه در آب عمیق: در این حالت زمانی که استارت زده شود شاتون سریعاً خم شده و می‌شکند. برای جلوگیری از این اتفاق نباید درون آب و تا زمانی که آب از موتور کاملاً خارج نشده، استارت زد.
- دور موتور بالا: زمانی که با دور موتور بالا رانندگی می‌کنید نیروی بسیار زیادی به شاتون وارد می‌شود. چرا که در این حالت پیستون‌ها با سرعت بالاتری حرکت کرده و باعث می‌شوند شاتون‌ها دچار شکستگی شوند.
- تقویت کردن موتور: برخی از راننده‌ها برای بهینه‌تر کردن قدرت موتور، قطعاتی را به آن‌ها اضافه می‌کنند. این موضوع ممکن است باعث شود موتور به درستی کار نکرده و فشار بیش از حد آن باعث خرابی میل لنگ، پیستون و شاتون می‌شود.
جمع‌بندی
سیلندرهای خودروهای درون سوز و احتراق داخلی دارای عملکرد بسیار پیچیده‌ای هستند و این عملکرد پیچیده توسط ده‌ها قطعه ریز و درشتی که در آن تعبیه شده، انجام می‌گیرد. شاید برای شما قابل تصور نباشد اما 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 از قضا وظیفه مهمی نیز برای آن در نظر گرفته شده است. 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.
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 پیشرانه و موتور خودرو گردد. شاتون زدن می‌تواند دلایل مختلفی داشته باشد که در این مقاله به صورت مفصل در رابطه با آن‌ها صحبت شد.
چرا شاتون می شکند؟
از آنجایی که در حرارت بالا، نیاز به روغن کاری مناسب است، اگر این روغن کاری به درستی انجام نشود ممکن است منجر به شکستن شاتون شود. برای کاهش احتمال مشکلات شاتون، از روغن موتور با کیفیت بالا استفاده کنید.
آیا تفاوتی بین پیستون و شاتون وجود دارد؟
بسیاری از افراد پیستون و شاتون را یکی می‌دانند که این امر صحیح نیست. هر کدام از این دو قطعه عملکرد متفاوتی از یکدیگر دارند.