Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu về kết cấu trục khuỷu thanh truyền nhóm Piston
Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội lời nói đầu Trong sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế quốc dân , giao thông là một vấn đề hết sức quan trọng . Trong đó giao thông đờng bộ giữ một tầm quan trọng đặc biệt . Với sự cơ động và việt dã cao hoạt động trong nhiều hoàn cảnh khác nhau , điều đó đã tạo cho ôtô trở thành một trong những phơng tiện chủ yếu để chuyên chở hành khách và hàng hoá . Ngoài ra ôtô còn là một tài sản lớn của các cơ quan xí nghiệp hay mỗi cá nhân , do vậy việc tìm hiểu cấu tạo cũng nh nguyên lý hoạt động , sửa chữa hay bảo dỡng đều rất cần thiết nhằm nâng cao thời gian sử dụng của xe ,đảm bảo tính năng hoạt động của nó . Thiết kế Cấu tạo động cơ'' là một môn học hết sức thiết thực , nó không những trang bị kiến thức cho nghành nghề mà phát triển nó còn giúp cho nghành động cơ nói chung và nghành ôtô riêng nớc ta phát triển. Đó cũng là một trong những trang bị cần thiết cho công cuộc xây dựng đất nớc theo con đờng công nghiệp hoá , hiện đại hoá . Đề tài nghiên cứu Kết cấu nhóm piston là một đề tài chuyên sâu, nó chứa đựng một lợng kiến thức cơ bản về động cơ giúp cho ngời học hiểu rõ cấu trúc và nguyên lý của máy . 11 Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội Chơng I Nhiệm vụ, kết cấu chung của cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền. 1.1/ nhiệm vụ: Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền biến đổi nhiệt năng ở hành trình cháy giãn nở sinh công thành cơ năng thông qua chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Nhờ có cơ cấu biên tay quay mà các kỳ : hút , xả , nén đợc thực hiện. Mômen xoắn quay sinh ra ở trục khuỷu động cơ qua bánh đà và các hệ thống truyền lực cho các bánh xe chủ động. 1.2/ kết cấu: Cơ cẩu trục khuỷu-thanh truyền gồm các chi tiết: piston , xecmăng, chốt piston, thanh truyền, bulông biên , bạc biên, trục khuỷu, bánh đà 1.2.1 Piston: Piston là một hình trụ rỗng, một đầu kín bên trong có các gân chịu lực Piston đợc chia làm ba phần chính: - Phần đỉnh - Phần đầu - Phần thân 1.2.2 Xecmăng : Xecmăng là một hình khoét tròn có chỗ cắt hở miệng, hai mặt cạnh đợc mài phẳng, nhẵn, bóng. Xecmăng có mặt cắt ngang hình chữ nhật Xecmăng gồm hai loại : - Xecmăng khí - Xecmăng dầu 1.2.3 Chốt piston: Chốt piston đợc chế tạo theo dạng ống tròn rỗng, mặt ngoài chốt đợc tôi một lớp mỏng băng điện cao tần để tăng tính chịu mòn của chốt. Bên trong của chốt có thể cắt theo các dạng: Lỗ thẳng, lỗ côn , lỗ bậc. Chốt piston dùng để nối piston với đầu nhỏ thanh truyền. 1.2.4 Thanh truyền: 22 Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu thông qua chốt nhằm biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Thanh truyền đợc chia làm ba phần chính là: - Đầu nhỏ thanh truyền. - Thân thanh truyền. - Đầu to thanh truyền. Hình 1.1 : Thanh truyền. 1.2.4.1 Đầu nhỏ thanh truyền: Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào chốt piston và phơng pháp lắp ghép chốt piston và đầu nhỏ thanh truyền. 33 Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội Khi chốt piston lắp tự do đầu nhỏ thanh truyền có hình trụ rỗng: Hình 1.2 : Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền khi chốt piston lắp tự do ở động cơ cỡ lớn thờng dùng đầu nhỏ thanh truyền có dạng cung tròn đồng tâm (hình a ) , đôi khi dùng kiểu ovan để tăng độ cứng, vững của đầu nhỏ thanh truyền (hình b).Trong động cơ máy bay , động cơ xăng dùng trên ô tô đầu nhỏ thanh truyền có hình trụ mỏng (hình c). Khi lắp chốt tự do, do có sự chuyển động tơng đối giữa chốt và đầu nhỏ nên phải chú ý bôi trơn bề mặt masát ,thông thờng dầu bôi trơn đầu nhỏ với chốt đợc đa lên bằng đờng dẫn dầu khoan dọc thân thanh truyền (hình a,b,d). ở động cơ hai kỳ đầu nhỏ luôn chịu áp lực nén ,do đó dầu đa nên bôi trơn phải có áp suất cao và giữ đợc dầu bôi trơn trên bạc lót, đầu nhỏ có các rãnh chéo để chứa dầu nhờn (hình d). Đầu thanh truyền đợc bôi bằng cách vung té, để hấng đợc dầu bôi trơn, trên đầu nhỏ thanh truyền ngời ta có khoan các lỗ hấng dầu hoặc phay các rãnh. Hình 1.3 : Bố trí lỗ hứng dầu trên đầu nhỏ thanh truyền ở một số động cơ hai kỳ cao tốc áp suất rất lớn và khó bôi trơn do đó ngời ta không dùng bạc lót mà ngời ta dùng ổ bi đũa. 44 Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội Hình 1.4 : Đầu nhỏ thanh truyền dùng ổ bi đũa Đối động cơ làm mát đỉnh piston bằng dầu bôi trơn, trên đầu nhỏ thanh truyền phải bố trí lỗ phun dầu. ở động cơ cao tốc trên đầu nhỏ thanh truyền đôi khi làm lồi lên một ít, vấu lồi này dùng để điều chỉnh trọng lợng và trọng tâm của thanh truyền. Chiều dày đầu nhỏ thanh truyền thờng chọn : Đối với thanh truyền đợc gia công cơ khí mặt ngoài: mm d d 3,12,1 2 1 ữ= Đối với thanh truyền không đợc gia công cơ khí mặt ngoài: mm d d 45,135,1 2 1 ữ= Chiều dày nhỏ nhất của đầu nhỏ thanh truyền thờng không đợc nhỏ hơn 4mm. Chiều dài đầu nhỏ phải nhỏ hơn khoảng cách giữa hai bệ chốt piston ít nhất là 3mm. 55 Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội Khi lắp chốt piston cố định trên đầu nhỏ thanh truyền : Hình 1.5 : Đầu nhỏ thanh truyền khi lắp cố định với chốt Ưu điểm : Do sự mất cân bằng, do khối lợng đầu nhỏ phân bố không đối xứng ít gây ra ảnh hởng đến sức bền của đầu nhỏ thanh truyền. Nh ợc điểm : Đầu nhỏ thanh truyền không cân bằng khi chuyển động . Kết cấu kiểu này tuy làm tăng tác dụng định hớng của piston , tránh kẹt vớng piston khi thanh truyền bị cong , bị xoắn hoặc chế tạo và gia công thiếu chính xác, nhng làm cho kết cấu piston phức tạp, khó gia công đầu nhỏ thanh truyền. 1.2.4.2 thân thanh truyền : Dùng để nối đầu nhỏ với đầu to thanh truyền. Tiết diện ngang của thân thanh truyền : Hình 1.6 : Tiết diện thân thanh truyền Loại thân thanh truyền có tiết diện tròn (hình c,d) thờng dùng trong động cơ tĩnh tại và tầu thuỷ tốc độ thấp. Loại thân có tiết diện hình chữ I(hình a,b) loại này đợc dùng rất nhiều trong động cơ ô tô-máy kéo và động cơ cao tốc. ở một vài loại động cơ nhiều hàng xilanh, đôi khi dùng loại thanh truyền có tiết diện hình chữ H (hình e). Loại thân thanh truyền có tiết diện hình chữ nhật và ovan (hình g,h) thờng dùng trong động cơ mô tô, xuồng máy, động cơ cỡ nhỏ. Loại này kết cấu đơn giản dễ chế tạo. Để tăng độ cứng vững và dễ khoan đờng dầu bôi trơn, thân thanh trruyền có gân gia cố trên suốt chiều dài của thân (hình i), đờng kính lỗ dầu thông thờng bằng 4ữ8mm). Do công nghệ khoan lỗ khó khăn đối với những thanh truyền có thân dài nên có khi ngời ta gắn đờng ống dẫn dầu bôi trơn ở phía bên ngoài thân 66 Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội 1.2.4.3 Đầu to thanh truyền : Đầu to thanh truyền dùng để lắp ghép trục khuỷu với đầu to thanh truyền khi thiết kế chế tạo cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Độ cứng vững tốt để bạc lót không bị biến dạng - Kích thớc nhỏ , gọn để đảm bảo lực quán tính chuyển động quay nhỏ , giảm tải trọng lên chốt khuỷu. - Chỗ chuyển tiếp giữa thân và đầu to thanh truyền phải có góc lợn để tránh ứng suất tâp trung. - Dễ lắp ghép cụm piston , thanh truyền với trục khuỷu. Thông thờng đầu to thanh truyền đợc cắt thành hai nửa. Nửa trên làm liền với thân thanh truyền. Nửa dới cắt rời ra làm thành nắp đầu to. Hai nửa đầu to thanh truyền đợc lắp ghép với nhau bằng bulông hay gujông, bạc lót cũng cắt làm hai nửa. Hình1. 7 : Đầu to thanh truyền của động cơ ôtô - máy kéo và động cơ tĩnh tại Đầu to thanh truyền có thể làm liền thành một khối lắp với trục khuỷu rời. Đầu to thanh truyền cắt chia theo mặt cắt nghiêng (30ữ60 0 ) so với tâm thanh truyền. 77 Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội Hình1. 8: Đầu to thanh truyền cắt vát theo góc 45 0 và 0 0 và đầu to thanh truyền dùng chốt côn ở một số động cơ đầu to thanh truyền và thân có thể làm rời dùng gujông để lắp ghép. Dùng chốt côn để lắp ghép đầu to thanh truyền theo kiểu khớp bản lề , chốt có độ côn rất nhỏ. Rút ngắn khoảng cách giữa hai đờng tâm lỗ bulông thanh truyền bằng cách khoan lỗ bulông gần vào tâm lỗ đầu to. Có khoan lẹm vào cả bạc lót, lúc này bulông thanh tryền có tác dụng định vị bạc lót. Hình 1.9 : Dịch tâm lỗ bulông 1.2.4.4 Đối ô tô jil-130: Thanh truyền chế tạo bằng thép. Tiết diện chữ I đầu to cắt làm hai nửa. Bôi trơn chốt piston bằng cách phun dầu. Đầu trên có ống lót bằng đồng thanh. Để lắp cơ cấu trục khuỷu thanh truyền đợc đúng , cần cho số ở biên tay quay của nhóm bên phải hớng về phía sau, còn nhóm bên trái thì hớng về phía trớc theo chiều chuyển động của ô tô. 1.2.5/ Bulông biên : Bulông biên là một chi tiết nhỏ nhng rất quan trọng. Khi bulông biên bị đứt , động cơ sẽ bị h hỏng nặng có thể gây tai nạn lao động đối với ngời vận hành. 88 Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội Hình1. 10 : Bulông thanh truyền Bulông biên khác bulông thờng để tránh xoay đầu bulông ngời ta mài vát và đợc hãm bằng đai ốc xẻ, phần ren có khoan lỗ để lắp chốt chẻ hoặc dùng long đen gập để hãm đai ốc. Với điều kiện làm việc hết sức phức tạp, ngời ta thiết kế tính toán chế tạo sao cho bulông biên chỉ chịu lực kéo, tránh lực cắt và lực uốn muốn vậy phải chú ý thực hiện các biện pháp: - Gia công bề mặt tựa của bulông và đai ốc vuông góc với đờng tâm thanh truyền khiến cho khi lắp ghép bulông và thanh truyền không bị uốn do bề mặt tiếp xúc không bị kênh - Hình dáng đầu bulông cố gắng làm đối xứng, mặt ren ốc phải đồng tâm với đờng tâm bulông để phơng lực kéo bulông trùng với đờng tâm bulông để khi xiết bulông không gây ra mômen uốn phụ. Tăng sức bền chống mỏi của bulông : - ở những chỗ thay đổi đờng kính, kích thớc bulông cũng gần nh thay đổi ở phần nối tiếp thân bulông với đầu bulông, thân bulông với đoạn ren đều có góc lợn để giảm ứng suất tập trung . - Để tăng sức bến chống mỏi của bulông biên phần thân nối vớ ren thờng làm thắt lại một ít. - Dùng loại đai ốc chịu kéo để giảm ứng suất trên các mối ren. - Tăng độ cứng ,vững đầu to thanh truyền và giảm lực tác dụng trên bulông biên . - Quy định lực xiết đai ốc bulông biên đúng mức cần thiết, khi xiết dùng cờ lê chỉ lực để xiết. Tăng sức bền của bulông thanh truyền bằng cách : - Mài bóng toàn bộ bulông biên. - Dùng các loại thép hợp kim tốt , nhiệt luyện để đạt độ cứng HRC26 ữ 32 và ram ở nhiệt độ cao để đạt tính dẻo. - Dùng các biện pháp gia công đặc biệt , lăn, cán ren để chế tạo ren ốc . Không nên tiện ren hoặc dùng bàn ren để ren nguội . Ngoài ra dùng các công nghệ khác nh cán, lăn , làm chai bề mặt , phun hạt thép , phun cát hạch anh . . . để tăng sức bền chống mỏi của bulông biên . 99 Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội 1.2.6 Bạc biên : Bạc biên là hợp kim chịu mòn đúc tráng lên đầu to thanh truyền , có thể chia làm hai loại : - Tráng trực tiếp hợp kim chịu mòn lên đầu to thanh truyền - Tráng hợp kim chịu mòn lên bạc lót , có hai loại : Bạc lót dày là loại bạc lót có chiều dày của gộp bạc từ 3ữ6mm, lớp hợp kim chịu mòn dày khoảng 1,5 ữ 3mm . Bạc lót mỏng có chiều dày của gộp bạc từ 0,9 ữ3mm, lớp hợp kim chịu mòn khoảng 0,4 ữ 0,7 mm 1 0 1 0 [...]... dạng trục khuỷu còn phụ thuộc vào số cổ trục, có loại trục khuỷu đủ cổ trục, tức là cổ trục z nhiều hơn số khuỷu (z = i +1) Có loại trục khuỷu thiếu cổ trục có độ cứng, vững kém vì vậy khi thiết kế cố gắng tăng kích thớc của cổ trục ; chốt khuỷu loại này so với cổ trục ít hơn số khuỷu i z= 2+1 Kết cấu trục khuỷu gồm cắc phần : Đầu trục khuỷu ; cổ trục khuỷu ; chốt khuỷu ; má khuỷu ; đối trọng và đuôi trục. .. bình b) Trục khuỷu ghép : Hình 1.13 : Trục khuỷu ghép Là loại trục chế tạo riêng từng bọ phận : cổ trục , chốt khuỷu , má khuỷu ghép lại với nhau (c) hoặc làm cổ trục riêng rồi ghép với trục khuỷu (a) Trong động cơ cỡ lớn trục khuỷu đợc chế tạo thành từng đoạn mỗi đoạn gồm vài khuỷu trục rồi nối với nhau bằng mặt bích (d) Mối ghép có thể dùng kiểu ghép chặt kiểu không cần then Khi lắp trục 1 1 khuỷu. .. rẻ Về hình dạng và kết cấu trục khuỷu chia làm hai loại : a) Trục khuỷu nguyên : Hình 1.12 : Trục khuỷu nguyên -1 1 Đồ án tốt nghiệp đỗ ngọc hội - Trục khuỷu nguyên là loại trục khuỷu có các bộ phận : cổ trục ,khuỷu trục làm liền với nhau thành một khối Loại trục. .. thànhcao nhất trong động cơ đốt trong Trục khuỷu nhận lực tác dụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục để đa công suất ra ngoài dẫn động các máy công tác khác Hình dạng và kết cấu trục khuỷu phụ thuộc số xilanh, cách bố trí xilanh,số kỳ của động cơ và thứ tự làm việc của các xilanh Kết cấu của trục khuỷu phải đảm bảo các yêu cầu sau... Chốt khuỷu rỗng và đờng dầu bôi trơn Chốt khuỷu rỗng thờng có tác dụng chứa dầu bôi trơn bạc lót đầu to thanh truyền và giảm đợc khối lợng chuyển động quay của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền Lỗ rỗng có thể bố trí đồng tâm hoặc lệchtâm so với trốt khuỷu Đờng dẫn dầu bôi trơn bề mặt chốt tuỳ thuộc vào công nghệ gia công 1.2.7.4 Má khuỷu : Má khuỷu là bộ phận liền giữa cổ trục và chốt khuỷu Hình dáng má khuỷu. .. cụ thể, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo, kết cấu của nhóm piston Nhóm piston gồm có : piston ,chốt piston , xecmănghơi , xecmăngdầu và các chi tiết hãm chốt piston Trong động cơ tĩnh tại và tàu thuỷ ngoài những chi tiết máy trên ra ,còn có thể có thêm cán piston , guốc trợt 2.1/ Piston : 2.1.1 Nhiệm vụ : Trong quá trình làm việc của động cơ nhóm piston có các nhiệm vụ : - Bảo đảm bao kín buồng... lên má khuỷu bằng bulông lắp ghép theo kiểu hình a,b bulông chịu ứng suất kéo lớn có thể bị đứt khi tốc độ động cơ tăng đột ngột , lắp ghép có thể giảm tải trọng do lực quán tính ly tâm tác dụng trên bulông 1.2.7.6 Đuôi trục khuỷu : Đuôi trục khuỷu động cơ thờng lắp với các chi tiết máy của cơ cấu truyền đẫn công suất nh: bánh đà, khớp nối, bánh đai truyền Để dẫn động trục thu công suất đuôi trục khuỷu. .. khuỷu dạng tròn (hình e,g) u điểm : Có sức bền cao, có khả năng giảm chiều dày của má do đó có thể tăng chiều dài cổ trục và chốt khuỷu, để giảm mài mòn cho cổ trục và chốt khuỷu, má tròn dễ gia công Đối trục khuỷu thiếu cổ, má khuỷu chung của hai chốt khuỷu của hai xilanh kề nhau không gia công cơ khí và thờng có dạng phức tạp Khi thiết kế cần đảm bảo trọng tâm của má khuỷu nằm gần tâm quay của trục. .. K, thời gian 14ữ18 ; HB = 90 ữ120 2.1.4 Kết cấu của piston : Piston là một hình trụ rỗng , một đầu kín bên trong có các gân tăng cờng độ cứng , piston gồm 3phần chính Hình 2.2 : Piston ; 1- Đỉnh ; 2- Đầu ; 3- Thân ; 4- Rãnh lắp xecmăng khí ; 5- Rãnh lắp xecmăng dầu ; 6- Bệ chốt piston ; 7- Chân piston ; 8- Vùng đai xecmăng Đỉnh piston : là phần trên cùng của piston trong có các gân chịu lực và tản... catte và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy - Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực ấy cho thanh truyền (trong quá trình cháy giãn nở) để làm quay trục khuỷu , nén khí trong quá trình nén , đẩy khí thải ra khỏi xilanh trong quá trình thải khí cháy và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp - Trong động cơ xăng 2 kỳ , nhóm piston đóng vai trò nh một van trợt , làm