Типы шатунов велосипеда

Принцип действия

Шатуны (кривошипы) – это особые устройства, которые устанавливаются непосредственно на вал каретки и к которым крепятся педали. Эти своеобразные рычаги передают энергию, образуемую в результате кручения педалей непосредственно на вал каретки и в дальнейшем, за счет цепи звезд (звезды) на заднюю втулку. Они отличаются высокой прочностью и необходимость их выбора и замены возникает лишь в результате нечастых поломок или при замене звёздочек. А также в случаях, если велосипед комплектуется их неразборной модификацией, что характерно для большинства недорогих моделей.

Каждый производитель стремится сделать свой велосипед уникальным

Помимо придания уникальных особенностей конструкции, важное внимание уделяется и деталям, среди которых системы кривошипов. включающие в себя правый и левый шатуны, а также вал каретки и звездочки. Ведущая звездочка может интегрироваться с правым рычагом либо иметь отдельные крепления

Ведущая звездочка может интегрироваться с правым рычагом либо иметь отдельные крепления

Велосипед, оснащенный ими, отличается большей практичностью, так как позволяет менять звезды по мере их износа, не прибегая к замене всего узла в комплекте. Кривошипы соединяются друг с другом валом каретки. При выборе велобайка следует учитывать, какая система установлена на велобайк

Ведущая звездочка может интегрироваться с правым рычагом либо иметь отдельные крепления. Велосипед, оснащенный ими, отличается большей практичностью, так как позволяет менять звезды по мере их износа, не прибегая к замене всего узла в комплекте. Кривошипы соединяются друг с другом валом каретки. При выборе велобайка следует учитывать, какая система установлена на велобайк.

Колеса

Колеса

Переднее колесо рулевое, а заднее ведущее. Современные велосипедные колеса имеют одинаковый диаметр. Но некоторые специализированные и детские байки могут иметь колеса разного диаметра.

Какими они должны быть?

Современным колесам выдвигаются несколько важных требований:

• Прочность и легкость
• Выдержка нагрузок от неровных дорог и ударов
• Сбалансированность

Размеры.

Минимальное значение колес составляет 20 дюймов. Это применимо к детским велосипедам. Подростковые велосипеды оснащены колесами 24 дюймов. Стандартный размер колеса горного велосипеда считается 26 дюймов. А вот самыми крупными принято считать 28-дюймовые колеса. Они встречаются в гибридных и шоссейных байках.

• 28″ позволяют разогнать большую скорость на трассе
• 26″ компактнее, обеспечивают жесткость во время поездок по неровным поверхностям

А новшеством стали 29-дюймовые колеса, на которые все больше растет спрос.

Причины поломки

Износ деталей – основная причина выхода из строя шатуна. Ремонт верхней головки производится редко, а срок службы втулки эквивалентен ресурсу всего ДВС. Но существуют явления, при которых шатун может изогнуться или полностью разрушаться. Это происходит вследствие столкновения поршня с головкой блока, гидроудара или попадания в камеру абразивных веществ и посторонних предметов.

Подшипники нижней головки изнашиваются по причине неудовлетворительного смазывания. Об этом свидетельствует удлинение шатунных болтов, изменение цвета частей вкладышей (чернеют) и шатунной головки (становится темно-синей), замятие вкладышей. В случае, если смазывание обеспечивалось должным образом, причиной поломки служит разрушение или износ самих подшипников.

Причинами поломки шатуна может быть засорение фильтров, недостаточный уровень моторного масла и его несвоевременная замена, потеря маслом рабочих свойств, попадание в цилиндр загрязнений и абразивов.

Применение съемника

Специальное приспособление, которое предназначено для демонтажа трудносъемных деталей называют съемником. Это и ежу понятно. В нашем случае, для снятия шатуна с вала каретки велосипеда. Выглядит он так.

Такой вид съемника шатунов предусматривает возможность для снятия также и педали.

Шатун на валу удерживается мощным болтом с размером головки 8мм. Отвинтить болт не представляет никакого труда. Но сложность в том, что шатун сидит на валу с небольшим натягом и имеет конусообразную посадку. Очень часто в мокрую погоду вода и грязь проникают в место сопряжения шатуна и вала. Тогда он прикипает к валу и снять шатун практически невозможно. Но у нас в инструментарии, конечно же, имеется съемник для шатунов, который представляет собой сложную токарную деталь – винт с двухуровневой головкой под рожковый ключ и гнездовой. На винт навинчена хитрая гайка с наружной и внутренней резьбой. Долго объяснять, а на фотографии все предельно понятно.

Материал шатунов

Рычаги педалей могут изготавливать из разных материалов:

• сталь,
• алюминий,
• титан,
• карбон.

На какие только ухищрения не идут производители шатунов, чтобы снизить вес: изготавливают их сложной замысловатой формы, делают канавку снаружи, оставляют пустоту внутри. Более легкие шатуны, кроме того что снижают общий вес велосипеда, так ещё легче раскручиваются. Чем меньшую массу нужно раскрутить, тем быстрее можно ускориться.

Хотя шатуны и являются одними из самых нагруженных деталей велосипеда, их можно сделать пустотелыми. Как в случае с рамой велосипеда, точно так же полый рычаг педали сохраняет свою прочность и жесткость при намного меньшем весе. Наличие пустоты внутри детали значительно на показатели прочности не влияет.

Стальные шатуны могут быть цельными и трубчатыми. Для отечественных велосипедов и шоссейных их делают цельными. Очень часто на горные велосипеды и спорт байки BMX ставят облегченные полые рычаги педалей.

Все прочные, у которых низка вероятность поломки, алюминиевые детали изготавливают горячей или холодной ковкой. Велосипедные шатуны прессуют по металлической вставке, а затем её удаляют, после чего получается готовая деталь с фигурной канавкой. Полые рычаги из алюминия делают только методом холодной ковки Hollowtech, впервые внедрённым фирмой Shimano. Такие изделия применяются вместе с полым валом каретки, закреплённые на его 8-ми шлицевых торцах увеличенного диаметра.

Для редких спортивных велосипедов изготавливают шатуны из титана или карбона. Карбоновые изделия могут быть как однородными, так и с алюминиевой или титановой основой внутри. Ясное дело, что чем сложнее технология изготовления, тем дороже готовое изделие.

Ремонт без инструментов – это возможно

У обычных пользователей вряд ли где-то завалялся съемник шатунов, особенно для Octalink, хоть и стоит он копейки. Но рано или поздно наступит момент, когда либо система, либо каретка придут в негодность и потребуют срочной замены. При наличии необходимых инструментов, замена этих запчастей осуществляется за 10-15 минут.

Самый простой способ снять шатуны с велосипеда без съемника, как было упомянуто выше, – с помощью молотка. Актуален он как для Octalink, так и для обычного квадрата. Последующие действия выглядят таким образом:

1. Снимите заглушки с шатунов, если они присутствуют.
2. Ключом на 13 мм, выкрутите кареточные болты. Во многих каретках на сегодняшний день установлены болты под шестигранник 6 мм.
3. Если вы не хотите визуально повредить велосипедные шатуны, оберните их несколькими слоями плотной ткани, картона, скотча или возьмите сосновый брусок в несколько сантиметров толщиной. В идеале, для такой необычной задачи подойдет киянка.
4. Переверните велосипед, уперев на руль и седло.
5. Начинайте простукивать по шатуну с умеренной силой с внутренней стороны, как можно ближе к оси. Можно время от времени ударять по шатуну с внешней стороны, чтобы хоть как-то его расшевелить.
6. В случае если конструкция спрессована очень плотно, можно попробовать точечно ударять с помощью стамески или бородка, приставленного к головке шатуна.

Обратите внимание: используя этот метод, вы можете повредить раму, кареточный узел или сам шатун. К тому же любой удар по звездам, скорее всего, деформирует их и сделает непригодными для использования

Стоит сказать, что снять прикипевшие шатуны бывает проблематично, даже имея съемник. Скорее всего, таким способом вы не сможете снять прикипевший велосипедный шатун, как бы не старались. Но не стоит отчаиваться, для таких случаев придумали другие способы.

Комментарии

Велосипедный шатун это специальный рычаг, усилие прилагаемое на него передается на вал каретки. Устанавливается пара шатунов с противоположных сторон под углом 180 градусов. Благодаря такой технологии велосипедист может по очереди прилагать усилия и давая ногам постепенно отдыхать.

Ремонт шатунов производится при малейших повреждениях, так как любая трещина может вызвать поломку всего шатуна которая может привести к печальным последствиям.

Приобретая новые шатуны обратите внимание на свою каретку, они различаются по оси и соответственно шатуны различаются по длине. В случае сорванной резьбы не обязательно покупать новую педаль, можно обратиться в мастерскую где нарежут резьбу заново

В случае сорванной резьбы не обязательно покупать новую педаль, можно обратиться в мастерскую где нарежут резьбу заново.

Иногда можно заметить хруст и вибрацию в каретке, но вероятнее всего виновата не каретка и все подозрения можно переложить на шатун, скорее всего разболтались соединения. Снимите шатун и нанесите свежую смазку. Далее все закрутите назад.

Крепления шатунов может делится на два вида. На квадрат и шлицевое.

Первый вид всегда встречается на велосипедах начального уровня, а также на любительских. В этих случаях вал каретки имеет квадратные торцы, которые становятся более узкими к краям. На эти узкие края и надеваются шатуны. Закрепляется это все простыми болтами или гайками

Также на валу может иметься отверстие с резьбой, в которое просто закручивается необходимый болт (важно подобрать правильный и точный диаметр)

Для удобства снятия шатунов используйте ключ в совместной работе с съемником. Те устройства которые дороже идут сразу с ручкой, ну и понятное дело. Которые подешевле потребуют поиска дополнительного элемента. Используя шлицевой съемник у вас наверняка не возникнет никаких проблем, они возникнут с квадратным съемником, ведь он требует некоторой сноровки. При неверном применении можно все окончательно сломать и испортить. Снять шатун можно будет только агрессивным способом.

Сложно сказать, что используя один из видов съемника снять шатуны сложная задача. Если приноровиться – то можно проводить необходимую работу за несколько минут. Если велосипед и все его комплектующий очень дорогие, то лучше не рисковать и обратиться в сервисный центр специализирующийся на ремонте велосипедов. Еще можно обратиться в опытному велосипедисту, который вероятнее всего может с закрытыми глазами разобрать и собрать весь велосипед за то время пока вы будете снимать шатуны.

Настоятельно рекомендуем вам обзавестись специальным ключом с которым работы по снятию шатуна и педалей пойдет значительно быстрее и комфортнее. Важным фактором является то, что снять шатун без съемника является хоть и выполнимой задачей, но вероятнее всего это повредит сам шатун или прочие комплектующие.

Конечно же все вело любители должны уметь не только преодолевать препятствия на пути, но и обращаться с комплектующими их железных коней. Такие знания позволят сэкономить достаточно средств на сервисных центрах или новых деталях. Конечно некоторые любители обращаются к специалистам, даже не пытаясь разобраться в проблеме и работе механизмов самого велосипеда. Но беда может возникнуть в любом месте и чтобы провести первичный ремонт, потребуются знания, которые можно получить лишь только при собственноручно замененных деталях. Иначе придется отправляться пешком до ближайшего центра, или просить помощи у проезжающих мимо вело любителях, если такие имеются. В крайнем случае придется вызывать такси. Еще в крупных городах существует сервис по экстренному ремонту велосипедов. Таким образом достаточно запомнить их номер и при возникшей проблеме обратиться к ним. Время прибытия составляет приблизительно десять минут. Так вы сможете продолжить свой путь и не замарать руки.

Помните, что самостоятельный ремонт это хорошо. Используйте специальные съемники для шатунов и приобретайте качественные материалы.

Выбор подходящих шатунов для велосипеда

Велосипедист рано или поздно сталкивается с вопросом замены шатуна. Этот вопрос актуален в случае, если деталь поломалась, повредилась либо если требуется замена звёздочек в неразборных конструкциях. Замена шатуна требует от владельца велосипеда базового понимания вопроса

На какие свойства и характеристики нужно обратить особое внимание при покупке детали и как выбрать шатуны для велосипеда?

Устройство системы крепления

Шатун — это неотъемлемая часть трансмиссии байка, обеспечивает преобразование возвратно-поступательных движений во вращение заднего колеса. С этой деталью соединены звездочки, каретка и рама велосипеда, в отдельности элемент не функционирует. Как правило, у бюджетных велосипедов основная звезда соединяется с правым шатуном в неразборную конструкцию. Более дорогие модели дают возможность отсоединить передние звёздочки от системы в случае необходимости.

Если звёздочки источились и есть необходимость в их замене — вероятнее всего, придётся снимать всю систему, т. к. в большинстве случаев нет возможности устранить проблему точечно. С передними звёздами нужно приобрести соответствующие шатуны, хотя сами они довольно износостойкие. Повредить их можно только в случае аварии. Деталь может изогнуться, переломаться, посадочные места — разноситься.

При покупке этой детали нужно помнить о разновидностях кареток, имеющих разные способы крепежей к валу, поэтому возьмите с собой в магазин образец. Возможно, вы найдёте конструкцию кареточного узла с шатунами в сборке.

Конструкция шатуна

Особенности конструкции шатунов напрямую зависят от типа мотора и схемы его компоновки. Так для бензиновых двигателей используются легкие шатуны, в дизелях – тяжелые.

Основные элементы шатуна – стержень, верхняя поршневая головка, нижняя кривошипная головка.

Поршневая головка соединена со стержнем поршневым пальцем, кривошипная головка – с шейкой коленвала.

Стержень

Данная деталь шатуна может иметь различный тип сечения, которое может быть похоже на прямоугольник, на круг, крест или может быты Н-образным. Некоторые типы двигателей оснащаются шатунами, в которых стержни имеют небольшую масляную канавку для своевременной подачи масла в поршневую головку.

В большинстве случаев верхний отдел кривошипной головки оснащается маленьким отверстием для разбрызгивания масла во внутренних полостях поршня и цилиндра.

Поршневая головка

Поршневая головка размещена вверху и является неразъемным шатунным элементом, конструкция которого напрямую зависит от метода установки поршневого пальца.

В двигателях, в которых установлен палец фиксированного типа, поршневая головка имеет специальное цилиндрическое отверстие для его установки. В ДВС с пальцем плавающего типа, такая головка комплектуется бронзовой или биметаллической втулкой.

В тех моделях двигателей, которые используют плавающий палец, но втулка не предусмотрена, вращательные движения пальца осуществляются в соответствующем отверстии головки.

С целью снижения значительных нагрузок на палец, некоторые модели ДВС комплектуются шатунами с поршневыми головками в форме трапеции.

Кривошипная головка

Головка шатуна, которая расположена внизу отличается разборной конструкцией, основным назначением которой является соединение двух механизмов – коленвала и самого шатуна.

Головка состоит из верхней части и крышки, которая крепится к шатуну крепежными болтами. Кроме всего прочего такая головка может иметь два типа разъемов по отношению к стержневой оси – косой (выполненный под углом) и прямой (выполненный перпендикулярно).

Длина цилиндрового блока зависит от толщины нижней головки. В головке  устанавливаются тонкие вкладыши подшипника скольжения, которые могут иметь от 2-х до 5-ти слоев, изготовленных из стальных полос, внутренняя часть которых покрывается защитным антифрикционным составом, соответствующим определенному типу двигателя.

Как правило, в современных ДВС применяются вкладыши, состоящие из 2-х и 3-х слоев. В двухслойном вкладыше на металлическую основу просто наносится слой антифрикционного состава, а в трехслойном вкладыше добавляется еще и изоляционный слой.

Чтобы снизить вибрации и шумы при работе двигателя, все установленные шатуны, а также их составные части должны иметь равную массу. Это значит, что в одном шатуне масса отдельной его детали должна быть одинаковой по отношению к массе аналогичной детали в другом шатуне.

Например, если масса стержня одного шатуна составляет 50 г., в таком случае во всех остальных шатунах стержни должны иметь аналогичную массу.

Подгонка массы шатунов происходит путем снятия тонкого металлического слоя с бобышек, которые располагаются на верхних шатунных головках. В некоторых случаях подобные бобышки находятся на шатунном стержне или нижней части поршневой головки.

4 способа крепления на валу каретки

• Клин – устаревший вариант, распространенный на велосипедах времен СССР а также все еще встречающаяся на недорогих детских двухколесниках.
• Квадрат – вариант, когда оба шатуна крепятся на едва скошенном клиновидном квадрате каретки. В этом варианте детали затягиваются при помощи гаек, которые в свою очередь закрываются пластиковыми пыльниками.
• Шестигранник – прототип квадрата с большим количеством граней для снятия давления на ось каретки.
• Шлицевое соединение – усовершенствованный стандарт OctaLink, в котором каретка имеет больший диаметр, а также оснащена восемью выступами для большего сцепления. В этом случае шатуны затягиваются болтом под ключ шестигранник, вместо стандартного съемника, который в данном случае применить не удастся.

Из чего состоит шатун велосипеда?

На первый взгляд шатун велосипеда представлен простой конструкцией, предназначение которой заключается в передаче усилия на заднее колесо.

Конструктивными особенностями можно назвать следующее:

1. В большинстве случаев система представлена сочетанием левого и правого шатуна.
2. В основном конструктивном элементе есть отверстие, предназначенное для крепления педалей.
3. На звездочке есть определенные крепежные отверстия, которые позволяют равномерно распределить нагрузку.
4. Устанавливается и защита от звезды. Она защищает одежду от повреждения и грязи.
5. Посадочный элемент для крепления каретки.

Материал шатунов

При изготовлении шатунов могут применяться самые различные материалы.

Наиболее распространенными назовем:

• Углеродистая сталь. Сегодня она применяется при изготовлении практически всех изделий, что связано прежде всего с высокой прочностью и надежностью. Обычная сталь из-за воздействия повышенной влажности покрывается коррозией, но есть и нержавеющая сталь.
• Алюминий. Подобный сплав получил широкое распространение по причине небольшого веса. Кроме этого, материал не реагирует на воздействие повышенной влажности. Однако не стоит забывать о том, что алюминий мягкий сплав, при передаче высокой нагрузки конструкция может деформироваться. Поэтому служат алюминиевые шатуны на протяжении относительно недлительного периода.
• Титан. Этот материал сегодня применяется крайне часто, так как характеризуется повышенной устойчивостью к различного рода воздействию. Недостатком титана можно назвать его довольно высокую стоимость. Производство подобного сплава определяет то, что в его структуре редко образуются пустоты, которые могут стать причиной снижения прочности. Кроме этого, на поверхности даже при длительном применении в условии повышенной влажности не появляется коррозия. Титан легче стали и при этом обладает высокой прочностью.
• Карбон. Современные технологии позволили получить материалы, обладающие повышенной прочностью, износоустойчивостью и легкостью. При этом карбон выглядит довольно привлекательно, может прослужить в течение длительного периода. Карбоновые шатуны устанавливаются в большинстве случаев на спортивных велосипедах.

При выборе изделия стоит учитывать, что производители идут на самые различные ухищрения для снижения стоимости шатунов. Примером можно назвать создание полых изделий или с различными канавками. За счет этого существенно снижается вес конструкции.

Стальные шатуны на сегодняшний день изготавливаются трубчатыми или цельными. На ответственных велосипедах устанавливается цельный вариант исполнения, характеризующийся повышенной прочностью.

Определение поломки шатуна и пути решения проблемы

Ремонт шатунов двигателя — работа не сложная

Хотя при поломке последствия могут быть очень плачевными, поэтому важно уметь определять поломку этой детали и пути быстрого ремонта

Первый признак поломки — стук в двигателе. Но многие могут спутать его со звукам распредвала, клапана или других элементов двигателя. Перепутать стук шатунов двигателя с другими звуками очень сложно. Он очень сильно похож на частый и громкий стук молотка.

Для того чтобы проверить в каком цилиндре поломка нужно попробовать снять провода с крышки трамблёра, но делать это нужно последовательно. Сняв один из проводов звук в двигателе уменьшится — это значит, что поломка скрыта именно в этом цилиндре.

На инжекторных двигателях сделать это немного сложнее. На модификации с фишками, нужно снять фишку с катушки зажигания, тем самым отключив нужный цилиндр.

После того как вы определили в каком цилиндре поломка — разберите двигатель и проверьте все шатуны. Если окажется что помимо сломанного шатуна в двигателе есть ещё и гнутые, то проблема может возникнуть в том, что с одной стороны поршень будет испытывать большее трение, а с другой пропускать масло, что впоследствии приведёт к образованию нагара.

Определить гнутый шатун очень просто. Для этого вам понадобится плоская поверхность и наждачная бумага. Натяните бумагу на поверхность и потрите об неё каждый шатун поршневой головкой. Если шатун ровный, то поверхность верхней головки будет равномерно блестящая. Если же шатун кривой, то поверхность будет блестеть не равномерно. В случае если шатун кривой — его так же следует заменить.

Менять шатун нужно в нескольких случаях:

• Деформирован стержень
• Появились зазоры в верхней или нижней части головки

Какие же могут быть причины обрыва шатуна в двигателе? Очень просто!

1. Поддерживайте достаточный уровень масла
2. Меняйте фильтр, не допускайте его загрязнения
3. Меняйте масло каждые 7-12 тыс км

Чтобы хорошо и правильно отремонтировать шатун, желательно использовать специализированное оборудование, если у вас такого оборудования нет, то лучше доверить дело профессионалам.

Во-первых, для того чтобы привести нижний шатун в идеальное заводское состояние — вам нужно обточить крышку головки. Слой, который вы снимите, должен быть минимальным. После проведения операции установить головку в прежнее положение и затяните болты.

Во-вторых, помните, что нельзя растачивать головку больше установленного диаметра. Для того чтобы не превысить допустимое значение — расточку следует выполнять на специализированном станке.

В-третьих, после расточки шатуна может увеличиться зазор под поршневым пальцем в головке. Для решения этой проблемы нужно заменить бронзовую втулку, после чего она примет требуемый диаметр.

Шатун — звено в цепи передачи возвратно-поступательного движения от поршней коленчатому валу ДВС, который преобразует линейное движение во вращательное в кривошипно-шатунном механизме.

Материалы изготовления

Шатуны, как и непосредственно рамы, могут изготавливаться из различных материалов. В настоящее время активно используют:

• сталь;
• алюминий;
• карбон;
• титан.

Изделия из стали обладают немалым весом и, соответственно, делают велосипед более тяжелым. Для облегчения общей конструкции байка производители останавливают свой выбор на использовани полых деталей либо предусматривают наружную канавку. Литые цельные модели применяют для шоссейников, горные велосипеды нуждаются в более легкой конструкции всех систем и поэтому комплектуются трубчатыми деталями. Как и во всех велокомплектующих, стальные кривошипы устанавливаются на бюджетные велобайки и в BMX дисциплине.

Алюминиевые шатуны характеризуются значительно меньшим весом. Благодаря им сам велосипед становится более легким. Их изготавливают способом холодной или горячей ковки, что значительно повышает прочность деталей и минимизирует вероятность внезапной поломки. Для дополнительного снижения веса их также могут изготавливать полыми. Алюминиевые кривошипы наиболее распространенные в велосфере, так как по обычаю этот материал имеет наилучший баланс цены, качества и веса.

Шатуны из титана и карбона используются для комплектации дорогих профессиональных байков. Их стоимость сильно выше алюминиевых собратьев и она оправдывается только при стремлении избавить велосипед от каждого лишнего грамма веса.

Нередко производители останавливают свой выбор на комбинированных системах, когда карбоновая деталь усиливается вставками из алюминия или титана. В бюджетных моделях стальные шатуны усиливаются алюминием.