شاتون ( Connecting Rod ) یکی از اجزای کلیدی در موتورهای احتراق داخلی است که نقش بسیار مهمی در تبدیل انرژی احتراق به حرکت مکانیکی دارد. این قطعه که به صورت میله‌ای طراحی شده است، ارتباط بین پیستون و میل‌لنگ را برقرار می‌کند و نیروی حاصل از احتراق در سیلندر را به میل‌لنگ منتقل می‌کند.
کاربردهای شاتون در خودرو
انتقال نیرو: شاتون نیروی رفت و برگشتی پیستون را به حرکت چرخشی میل‌لنگ تبدیل می‌کند. این حرکت اساس عملکرد موتور است و در نهایت باعث چرخش چرخ‌های خودرو می‌شود.
جذب تنش های دینامیکی: شاتون در برابر تنش‌های ناشی از احتراق و حرکت سریع پیستون مقاومت می‌کند. طراحی آن باید به گونه‌ای باشد که فشارهای متناوب و تغییرات شدید دما را تحمل کند.
حفظ توازن مکانیکی: عملکرد هماهنگ شاتون‌ها در موتورهای چند سیلندری به تعادل مکانیکی موتور کمک می‌کند و از لرزش‌های اضافی جلوگیری می‌کند.
بخش‌های مختلف شاتون
شاتون از سه بخش اصلی تشکیل شده است:
۱. سر کوچک شاتون:
این بخش به پیستون متصل می‌شود. دارای یک سوراخ است که توسط یک پین به نام « گژن پین » به پیستون متصل می شود. سر کوچک شاتون باید حرکت نوسانی را به خوبی انجام دهد و در عین حال تنش‌های وارد شده را تحمل کند.
۲. میله شاتون:
قسمت میانی شاتون است که سر کوچک را به سر بزرگ متصل می‌کند. طراحی آن به گونه‌ای است که مقاومت بالا و وزن کمی داشته باشد تا از اتلاف انرژی جلوگیری شود. معمولاً از فولاد یا آلیاژهای سبک مانند آلومینیوم ساخته می‌شود.
۳. سر بزرگ شاتون:
این بخش به میل‌لنگ متصل است. سر بزرگ معمولاً دو تکه است: یک بخش ثابت و یک بخش جداشونده که با پیچ به هم متصل می‌شوند. درون سر بزرگ، یاتاقان‌های مخصوصی قرار دارند که باعث کاهش اصطکاک بین شاتون و میل‌لنگ می‌شوند. این یاتاقان بدلیل حرکتی که همراه شاتون دارد، به یاتاقان متحرک معروف است.
جنس مواد و فناوری ساخت شاتون
برای ساخت شاتون از مواد با استحکام بالا استفاده می‌شود، زیرا باید در برابر فشار، حرارت و ضربات مداوم مقاوم باشد. رایج‌ترین مواد مورد استفاده عبارتند از:
فولاد کربنی: به دلیل استحکام بالا و هزینه‌ی مقرون به صرفه.
آلیاژهای آلومینیوم: برای موتورهای سبک‌تر و افزایش راندمان.
آلیاژهای تیتانیوم: در خودروهای مسابقه‌ای و پیشرفته به دلیل وزن کم و مقاومت بالا.
روش‌های ساخت شاتون شامل آهنگری ( Forging )، ریخته‌گری ( Casting ) و ماشین‌کاری ( Machining ) است. آهنگری رایج ترین روش برای تولید شاتون های مقاوم است.
مشکلات و خرابی های شاتون
شاتون ممکن است به دلایل زیر دچار مشکل شود:
شکستگی: ناشی از فشار بیش از حد یا کیفیت پایین مواد.
خستگی فلز: به دلیل تنش های مکرر و طولانی مدت.
فرسایش یاتاقان ها: به علت کمبود روغن یا استفاده از روغن نامناسب.
جمع‌بندی
شاتون یکی از اجزای حیاتی در عملکرد موتورهای خودرو است که با طراحی دقیق و مواد با کیفیت ساخته می شود. وظیفه اصلی آن انتقال نیرو بین پیستون و میل‌لنگ است. نگهداری صحیح و استفاده از روغن مناسب می تواند عمر مفید شاتون را افزایش دهد و از بروز مشکلات جدی در موتور جلوگیری کند.
