شاتون چیست و چه نقشی در عملکرد موتور دارد

شاتون، که در زبان انگلیسی به آن "connecting rod" می‌گویند، نوعی اهرم است که در موتورهای پیستونی وظیفه دارد حرکت خطی پیستون را به حرکت چرخشی میل‌لنگ تبدیل کند.

یاتاقان در میان شاتون و میل‌لنگ قرار دارد و وظیفه‌اش جلوگیری از سایش و یاتاقان زدن موتور در صورت عدم دسترسی به روانکار است. این قطعه crucial به کاهش اصطکاک بین شاتون و میل‌لنگ کمک می‌کند و به بهبود عملکرد موتور کمک می‌نماید.

شاتون باید ترکیبی از سبکی و استحکام را داشته باشد، زیرا باید قادر به تحمل تنش‌های کششی و خمشی ناشی از حرکات پیستون باشد بدون اینکه دچار تغییر شکل شود. به همین دلیل، امروزه شاتون‌ها عمدتاً از فولادهای پرکربن و آلیاژهای پیشرفته نظیر فولاد و آلومینیوم تولید می‌شوند. در موتورهای مسابقه‌ای، معمولاً از مواد سبکی مانند آلومینیوم و تیتانیوم برای ساخت شاتون استفاده می‌شود. طراحان به دنبال استفاده از مواد کامپوزیت برای تولید این قطعه در آینده نزدیک هستند.

شاتون شامل دو سر و یک ساقه می‌باشد. مقطع عرضی ساقه شاتون به‌گونه‌ای طراحی شده است که شباهتی به حرف (I) در زبان انگلیسی دارد، به‌طوری‌که قسمت میانی آن فرورفته و بخش‌های کناری برجسته به نظر می‌رسند.

شاتون در موتور خودرو به عنوان یکی از اجزای حیاتی شناخته می‌شود و دارای دو سر متفاوت است: یک سر کوچک در بالای آن برای اتصال به پیستون و یک سر بزرگ در پایین برای پیوستن به میل‌لنگ. به طور معمول، قسمت بالایی شاتون به صورت یکپارچه ساخته می‌شود، در حالی که قسمت پایینی معمولاً به شکل دو تکه تهیه می‌گردد و با استفاده از پیچ و مهره به هم متصل می‌شود. با این حال، در برخی از موتورها امکان دارد که هر دو سر شاتون به صورت یکپارچه طراحی شده باشند. همچنین، معمولاً بر روی سمت چپ شاتون یک سوراخ یا زائده تعبیه شده که وظیفه روغن‌کاری سمت تحت فشار سیلندر را بر عهده دارد.

طول شاتون و دور موتور

طول شاتون نقش اساسی در دور موتور خودرو و مقدار گشتاور تولیدی دارد. به عبارت دیگر، هر چه طول شاتون کاهش یابد، دور موتور افزایش می‌یابد و بالعکس. با کاهش طول شاتون، نیروی حاصل از احتراق به سرعت بیشتری به حرکت میل‌لنگ تبدیل می‌شود و این امر منجر به تولید دور بیشتری می‌گردد.

در خودروهای مسابقه‌ای، به منظور افزایش دور موتور، طول شاتون‌ها به طور معمول کوتاه‌تر طراحی می‌شود.

به دلیل فشار بیشتر وارده بر شاتون، از طراحی‌های مستحکم‌تری مانند I-beam یا H-beam با مقطع خاص استفاده می‌شود تا نیروی بیشتری را بدون افزایش وزن اضافی تحمل کند. این شاتون‌ها معمولاً از موادی همچون فولاد فورج‌شده، آلومینیوم با آلیاژ مقاوم یا حتی تیتانیوم که با دقت توسط CNC برش خورده، تولید می‌شوند.

اگرچه موتور برقی نیازی به شاتون ندارد، اما به دلیل حضور موتور احتراق داخلی در سیستم‌های هیبریدی، این سامانه نیز شامل پیستون و شاتون می‌باشد.

دوران بیش ‌ازحد:

اگر موتور بیش از حد مجاز بچرخد، افزایش نیروهای اینرسی ممکن است باعث شکست شاتون شود.

کمبود روغن:

با کاهش روغن در موتور، ممکن است یاتاقان‌های شاتون دچار سوختگی شوند و در نتیجه شاتون شل شده یا حتی از جای خود جدا گردد.

احتراق زودهنگام (ناک زدن):

فشار بالا در محفظه سیلندر می‌تواند نیرویی بیش از اندازه به شاتون وارد کند.

متریال ضعیف یا ایراد ساخت:

استفاده از شاتون‌های بی‌کیفیت یا معیوب می‌تواند منجر به به وجود آمدن ترک‌های ریز شود که در نهایت خطر شکستن ناگهانی قطعه را افزایش می‌دهد.

• صدای تق‌تق یا کوبش (Rod Knock)
• افت ناگهانی قدرت پیشرانه
• روغن‌سوزی یا کاهش شدید فشار روغن
• لرزش زیاد موتور
• در شدیدترین حالت، سوراخ شدن بلوک موتور یا جدا شدن بخشی از آن