Технология шатунов: сотрудничество между компаниями и клиентами

Почему технологии так интересны? Для меня это потому, что оно всегда меняется. Что бы это ни было и насколько хорошо мы что-то делаем, мы всегда стремимся сделать это лучше. Существуют также проверенные технологии, полученные в ходе испытаний, но, что более важно, в реальных условиях использования и злоупотреблений – примером которых являются шатуны.

Я не знаю, выдерживают ли шатуны больше или меньше злоупотреблений, чем любой другой компонент двигателя, но это определенно по-другому. Краткий взгляд на силы, действующие на шатун, заставил меня почувствовать, что я больше изучаю высшую научную математику, чем изучаю компоненты двигателя, но я знаю достаточно, чтобы понять, что все дело в науке и математике, поэтому я не был удивлен.

Я подумал, что вместо того, чтобы пытаться разобраться в этом, проще узнать точку зрения тех, кто зарабатывает на жизнь технологиями, и взглянуть на новейшие аспекты конструкции шатунов. Первый этап моих поисков информации привел меня к CP-Carrillo.

Carrillo Industries, известная своими высокопроизводительными шатунами с момента ее основания в 1963 году, была приобретена CP Pistons в 2008 году и с тех пор известна как CP Carrillo. Их богатая гоночная история и имя хорошо знакомы моторостроителям.

Кристоф Вахманн рассказал мне об их разработке шатуна. Их последними достижениями в технологии шатунов для дрэг-рейсинга являются новые высокопрочные алюминиевые сплавы, термическая обработка и технологические маршруты. Одними из последних разработок являются высокопрочные стальные сплавы, термообработка и облегченные конструкции для различных видов стальных шатунов. «И последнее, но не менее важное — это новые подходы к проектированию для оптимизации системы в виде узла поршня и шатуна», — добавил Вахманн.

Исторически сложилось так, что наиболее распространенные неисправности, с которыми они сталкиваются, связаны с неправильным процессом сборки болта/сборки, что приводит к недостаточной нагрузке на зажим болта. Они также видят выход из строя балки из-за повышенного пикового давления в цилиндре в результате детонации или проблем с синхронизацией.

При разработке технологии новых шатунов они начинают с проектирования, и их программа испытаний включает в себя моделирование методом конечных элементов, импульсные испытания и испытания двигателя, повторяемые снова и снова по мере необходимости. «Пульсовое тестирование может дать очень хорошую информацию о потенциальных структурных проблемах», — говорит Вахманн. «Испытания двигателя по-прежнему необходимы для проверки любых потенциальных динамических проблем и износа контактных поверхностей и подшипников».

Самая большая проблема при проектировании шатунов, пояснил Вахманн, — это найти наилучший компромисс между легким весом, долговечностью и производительностью системы с поршнем и коленчатым валом в сборе, а также попытаться найти этот компромисс в ограниченном доступном пространстве.

Конструкция шатунов учитывает ряд факторов, включая вес и прочность. Вахманн отметил, что жесткость в определенных областях очень важна для предотвращения овализации шатуна и износа подшипников, а их динамическое поведение (резонансные частоты) также имеет решающее значение, что делает эти важные аспекты проектирования.

Вахманн сказал, что наиболее требовательными сегментами производительности, с которыми они работают, являются автомобили Sprint Cars, Micro Sprint Cars и NHRA Top Fuel. Большая часть получаемых ими отзывов, влияющих на конструкцию шатунов, сосредоточена вокруг доступного пространства внутри двигателя, на которое влияют другие компоненты, такие как противовесы, масляные форсунки и днища поршней.

«Чтобы выделиться среди производителей двигателей, CP-Carrillo уделяет особое внимание безупречному качеству, повторяемой долговечности и легкому весу», — говорит Вахманн.

То, что я узнал от Вахмана, дало мне хорошее понимание мира разработки шатунов, гораздо больше, чем могли бы дать сложные математические формулы, и мне также предстоял еще один этап пути.

Некоторое представление по этому вопросу мне удалось получить от Трипа Мэнли из Manley Performance Products. Имя, которое является синонимом гоночной индустрии, Manley Performance было основано в 1966 году Хэнком Мэнли. Их первые несколько десятилетий бизнеса были отмечены отношениями с такими клиентами, как Дон Гарлитс, Бо Лоуз, Джо Монделло, Билл Дженкинс и «Джангл Джим» Либерман.