Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình kết cấu động cơ đốt trong dùng cho sinh viên ngành động lực
K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú PistonPHÁƯN THỈÏ HAI: Kà ÚT C Á ÚU V TÊNH KIà ØM NGHIÃÛM SỈÏC BÃƯN CẠC CHI TIà ÚT CHÊNH CA Â Ä Ü N G C Å Â Ä Ú T TRONGChỉ å n g 4: Kà ÚT C Á ÚU V TÊNH TOẠN NHỌM PISTONNhãm pitt«ng gåm cã pitt«ng, chèt pitt«ng, xÐc m¨ng khÝ, xÐc m¨ng dÇu, vßng h·m chèt. Trong ®éng c¬ tÜnh t¹i tµu thủ c«ng st lín ngoµi nh÷ng chi tiÕt m¸y kĨ trªn cßn cã thĨ cã thªm c¸n pitt«ng , gc trỵt vv .Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc nhãm pitt«ng cã c¸c nhiƯm vơ chÝnh sau ®©y:1.T¹o thµnh bng ch¸y vµ bao kÝn bng ch¸y, ng¨n kh«ng cho khÝ ch¸y lät xng c¸c te vµ ng¨n kh«ng ®Ĩ dÇu nhên sơc lªn bng ch¸y.2.TiÕp nhËn lùc khÝ thĨ vµ trun lùc cho thanh trun lµm quay trơc khủu (trong qu¸ tr×nh ch¸y vµ gi·n në); nÐn khÝ trong qu¸ tr×nh nÐn vµ trong qu¸ tr×nh n¹p th¶i nhãm pitt«ng cã t¸c dơng nh mét b¬m hót vµ ®Èy.3.Trong ®éng c¬ hai kú nhãm pitt«ng cßn cã t¸c dơng nh mét van trỵt ®ãng më lç qt th¶i.m 4.1 PISTONI. Nhiãûm vủ v âiãưu kiãûn lm viãûc ca Piston:Ti p nh ûn l ûc khê th truy n cho thanh truy n vẫú á ỉ ãø ãư ãư ì cu ng v ïi cạc chi ti t khạc tảo tha nh bu ng chạy.ì å ãú ì äưTa i trng c hcí åTa i trng nhi ûtí ãMa sạt va àn mo n.ì ìPitt«ng lµ mét chi tiÕt m¸y quan träng cđa ®éng c¬. Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc, pitt«ng chÞu t¶i träng c¬ häc vµ t¶i träng nhiƯt rÊt lín, ¶nh hëng xÊu ®Õn ®é bỊn, ti thä cđa pitt«ng.Do lùc khÝ thĨ vµ lùc qu¸n tÝnh g©y nªn. Lùc khÝ thĨ cã trÞ sè lín (cã khi ®Õn 10 - 12 MPa hc cao h¬n n÷a) vµ biÕn thiªn ®ét ngét, lùc qu¸n tÝnh còng cã trÞ sè lín (2 - 3 MPa) biÕn thiªn theo chu kú. Hỵp lùc cđa lùc khÝ thĨ vµ lùc qu¸n tÝnh g©y nªn va ®Ëp d÷ déi, lµm cho pitt«ng biÕn d¹ng vµ ®«i khi ph¸ háng pitt«ng.Do tiÕp xóc víi khÝ ch¸y cã nhiƯt ®é rÊt cao (2300 - 2700 0K) nªn nhiƯt ®é phÇn ®Ønh pitt«ng thêng rÊt cao (500 - 800 0K). NhiƯt ®é cao g©y nªn bã pitt«ng, r¹n 1 K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú Pistonnøt cơc bé, ph©n hủ dÇu nhên, lµm gi¶m hƯ sè n¹p vµ dƠ sinh kÝch nỉ (®èi víi ®éng c¬ x¨ng).Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc, bỊ mỈt th©n pitt«ng chÞu lùc ma s¸t lín, b«i tr¬n kÐm. §Ønh pitt«ng thêng bÞ ¨n mßn ho¸ häc do c¸c thµnh phÇn axit sinh ra trong qu¸ tr×nh ch¸y vµ gi·n në.Kãút c á ú u ca piston phi tho mn:Do ®iỊu kiƯn lµm viƯc nh thÕ nªn khi thiÕt kÕ pitt«ng cÇn ®¶m b¶o c¸c ®iỊu kiƯn kü tht sau ®©y:1. Pitt«ng cïng víi n¾p xilanh t¹o thµnh d¹ng bng ch¸y tèi u, bao kÝn tèt.2. T¶n nhiƯt tèt ®Ĩ tr¸nh kÝch nỉ (®éng c¬ x¨ng) vµ t¨ng hƯ sè n¹p, gi¶m øng st nhiƯt.3. Cã ®é bỊn cao vµ khèi lỵng nhá.II. Vá û t liã û u ch ã ú ta ûo Piston:Y u c u chung v ût li ûu: B n c hc, b n nhi ût. Trngã áư á ã ãưì å ãư ã l üng ri ng nho . H û s dn da i nho , h û s d ùn nhi ûtỉå ã í ã äú ì í ã äú á ã l ïn. Chëu àn mo n va ma i mo n.å ì ì ì ìThẹp : Cọ th ch tảo mo ng va nhẻ nh ng d ùn nhi ûtãø ãú í ì ỉ á ã kẹm n n nhi ût â ü âènh cao va khọ âục n n hi ûn nay êtã ã ä ì ã ã du ngì .Gang h å ü p kim: Gang hỵp kim thêng chØ dïng ®Ĩ chÕ t¹o pitt«ng cđa ®éng c¬ ®iªden tèc ®é thÊp c«ng st lín. Gang hỵp kim thêng gåm c¸c lo¹i: Gang x¸m, gang rÌn, gang graphÝt cÇu nhng hay dïng nhÊt lµ gang x¸m hỵp kim nh c¸c lo¹i GX 15 - 32, GX 24 - 44, GX 28 - 48.Lo¹i gang hỵp kim nµy cã kh¸ nhiỊu u ®iĨm:∗ Søc bỊn c¬ häc cao, ®é bỊn nhiƯt lín (cã lo¹i ®¹t ®Õn σB = 320 MN/m2; σH = 520 MN/m2; ®Õn 4000C søc bỊn chØ gi¶m 18%)∗ HƯ sè d·n dµi nhá α = 11 - 12.10-6∗ TÝnh c«ng nghƯ ®óc vµ gia c«ng c¬ kh¸ tèt∗ RỴ tiỊn2 K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú PistonTuy vËy gang hỵp kim còng tån t¹i nhiỊu nhỵc ®iĨm:∗ Khèi lỵng riªng lín: γ = 70 - 80 kg/dm3∗ HƯ sè dÉn nhiƯt bÐ: λ = 37 - 54,5 w/m.0C∗ ë nhiƯt ®é cơc bé vỵt qu¸ 7230C tỉ chøc pÐclÝt ph©n gi¶i thµnh pherit vµ ostenÝt nªn dƠ g©y r¹n nøt tÕ vi.Do nh÷ng nhỵc ®iĨm nµy mµ trong ®éng c¬ tèc ®é cao vµ t¶i träng nhiƯt lín thêng kh«ng dïng pitt«ng gang.Gang xạm, gang de o hồûc gang c u. u âi m cọ s ïcí áư Ỉ ãø ỉ b n nhi ût va b n c hc cao, h û s dn da i nho n n khọãư ã ì ãư å ã äú ì í ã bọ kẻt, d ù ch tảo va re nh ng nh üc âi m la nàûng n nã ãú ì í ỉ ỉå ãø ì ã l ûc quạn tênh l ïn, d ùn nhi ût kẹm. Khi nhi ût â ü âènh cao d ùỉ å á ã ã ä ã xa y ra v t n ït do chuy n bi n pha Pẹclêc -í ãú ỉ ãø ãú Ostennêt + Ferits.Loải gangσB / σuH û s dnã äú da i ì λü c ïngÂä ỉ Tênh c ngä ngh ûãGang xạm320MN/m2;52011-12 Ao/oC 195-225 HB T t, rệú íGang de 197-245Gang c ư500 170-220Nhäm hå ü p kim: Ngµy nay hỵp kim nh«m sau cïng tinh (cã thµnh phÇn Si vỵt qu¸ 12%) ®ỵc dïng rÊt phỉ biÕn ®Ĩ chÕ t¹o pitt«ng cđa ®éng c¬ cao tèc. Lo¹i hỵp kim nµy cã c¸c u ®iĨm lín sau:∗ Hỵp kim nh«m cã khèi 3 K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú Pistonlỵng riªng nhá h¬n gang rÊt nhiỊu nªn pitt«ng nhĐ, lùc qu¸n tÝnh nhá. γ = 18,2 - 29,7 kg/dm3∗ HƯ sè dÉn nhiƯt lín λ = 126 - 175 W/m.0C nªn nhiƯt ®é ®Ønh pitt«ng thêng thÊp (kho¶ng 250 0C). Trong khi ®ã ®Ønh pitt«ng gang thêng ®¹t 450 0C. NhiƯt ®é ®Ønh pitt«ng thÊp rÊt cã lỵi v× t¨ng ®ỵc hƯ sè n¹p, gi¶m lỵng mi trªn ®Ønh, Ýt bÞ kÝch nỉ, .∗ TÝnh c«ng nghƯ ®óc vµ gia c«ng rÊt tèt. Hỵp kim nh«m cã c¸c nhỵc ®iĨm sau:∗ HƯ sè d·n dµi lín h¬n cđa gang, lo¹i hỵp kim nh«m SilÝc sau cïng tinh cã thµnh phÇn SilÝc cao (20%) th× hƯ sè d·n dµi α = 18.10-6 . T¨ng thµnh phÇn SilÝc nh«m cµng cøng, tÝnh lu ®éng kÐm vµ khã gia c«ng.∗ Hỵp kim nh«m ®¾t tiỊn h¬n gangTrng l üng nho (2,7 - 2,8kG/cmỉå í3), h û s d ùn nhi ût l ïnã äú á ã å (λ = 126 - 175 W.m/oC). ü b n th p h n hai loải tr n ( Âä ãư áú å ã σk = 440MN/m2), â ü dn da i l ïn (17-25 ì åo /oC). gia m â ü dnÂãø í ä da i ng i ta th ng th m Si va o trong h üp kim nh m do v û ỉåì ỉåì ã ì å ä á cọ ba h: Al - Si tr ïc cu ng tinh <12%Si, cu ng tinh =12%Si, saå ì ì cu ng tinh >12%Si. N u % Si l ïn g y khọ âục do l u â üng kẹm,ì ãú å á ỉ ä â ü c ïng cao, hao mo n dủng củ cà t gt l ïn (hản ch vi ûcä ỉ ì õ å ãú ã sa n xu t t û â üngí áú ỉ ä ).III.  à û c âi ã ø m kã ú t c á ú u ca Piston :∗ G m ba ph näư áư : §Ønh pitt«ng - PhÇn t¹o thµnh bng ch¸y.∗ §Çu pitt«ng - Bao gåm phÇn ®Ønh vµ phÇn ®ai xÐc m¨ng bao kÝn bng ch¸y.∗ Th©n pitt«ng - PhÇn dÉn híng cđa pitt«ng.1.  è n h : §Ønh pitt«ng cã rÊt nhiỊu kiĨu d¹ng, chđ u lµ phơ thc vµo kiĨu lo¹i bng ch¸y, kiĨu lo¹i ®éng c¬.Tảo bu ng chạy t t, Di ûn têch ta n nhi ût nho , li n k täư äú ã í ã í ã ãú v ïi ph n â u v ïi gọc l ün l ïn â ta n nhi ût t t, ph áư áư å ỉå å ãø í ã äú ì 4 K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú Pistonh üp v ïi vi ûc b trê xupạp, vo i phun, bugi .å å ã äú ìKhi thiÕt kÕ ®Ønh pitt«ng cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau ®©y:∗ §Ønh ph¶i cã h×nh d¹ng thÝch hỵp, t¹o thµnh khÝ hçn hỵp tèt (t¹o xo¸y lèc, ph©n bè khÝ n¹p, hỵp víi d¹ng chïm tia phun, cã chØ tiªu kinh tÕ cao .)∗ Cã tû sè F/V nhá ®Ĩ gi¶m tỉn thÊt nhiƯt.∗ T¶n nhiƯt tèt (cã b¸n kÝnh lỵn lín, g©n t¶n nhiƯt vv .)∗ Tr¸nh va ch¹m víi vßi phun, xup¸p . khi pitt«ng ë ®iĨm chÕt trªn. 2.  á ư u: Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc, ®Çu pitt«ng ph¶i ®¶m b¶o bao kÝn bng ch¸y vµ dÉn nhiƯt ra khái ®Ønh, ®¶m b¶o nhiƯt ®é cđa ®Ønh pitt«ng kh«ng cao qu¸ trÞ sè cho phÐp.•Ta n nhi ût: ènh da y hồûc mo ng cọ g n ta n nhi ût;í ã  ì í á í ã Rnh chà n nhi ût; B trê xẹc màng khê th ï nh t g n d ngõ ã äú ỉ áú áư ỉåì la m mạt; a d u la m mạt d ïi âènh; gia i phạp c ng ngh û.ì Âỉ áư ì ỉå í ä ã• Bao kên:S l üng xẹc màng; Khe h gi ỵa â u va xiäú ỉå åí ỉ áư ì lanh; Khe h mi ûng xẹc màngåí ã .• S ïc b n: du ng g n d ïi âènh va g n v ïi b û ch tỉ ãư ì á ỉå ì á å ã äú .VÊn ®Ị dÉn nhiƯt vµ t¶n nhiƯt:Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc, ®Çu pitt«ng tiÕp xóc víi khÝ ch¸y nªn nhiƯt ®é rÊt cao. NhiƯt lỵng trun cho ®Çu pitt«ng cã khi ®¹t tíi 7 - 8% tỉng nhiƯt lỵng do khÝ ch¸y sinh ra. V× vËy ph¶i trun dÉn phÇn lín nhiƯt lỵng nµy qua xÐc m¨ng, qua v¸ch xilanh råi trun cho níc lµm m¸t, mét phÇn nhá kh¸c trun cho dÇu nhên phÝa díi ®Ønh pitt«ng. NÕu kh«ng gi¶i qut tèt vÊn ®Ị nµy, pitt«ng rÊt dƠ bÞ bã trong xilanh, g©y nªn hËu qu¶ nghiªm träng.C¸c biƯn ph¸p thêng dïng ®Ĩ gi¶i qut vÊn ®Ị trun dÉn nhiƯt thêng lµ: a) - Chän b¸n kÝnh gãc lỵn tõ ®Ønh ®Õn ®Çu pitt«ng cã trÞ sè thÝch ®¸ng.b) - Bè trÝ c¸c g©n t¶n nhiƯt phÝa díi ®Ønh.c) - Chän vÞ trÝ xÐc m¨ng thø nhÊt tho¶ ®¸ng.5 K t c u õ ỹng c - Ch ng 4: K t c u tờnh toaùn nhoùmóỳ ỏỳ ọ ồ ổồ óỳ ỏỳ Pistond) - Tạo rãnh phân bố nhiệt để giảm lợng nhiệt truyền qua xéc măng thứ nhất.e) - Nếu có điều kiện thì phun dầu làm mát Vấn đề bao kín:Vấn đề bao kín buồng cháy phụ thuộc chủ yếu vào số lợng xéc măng khí và khe hở nhiệt giữa các cặp: pittông - xilanh; pittông - xéc măng, và khe hở miệng xéc măng. Nếu để lọt khí nhiều công suất động cơ giảm và dễ bị cháy pittông và xéc măng ở vùng lọt khí.Nói chung số xéc măng càng nhiều thì bao kín càng tốt nhng tổn hao ma sát càng lớn, đầu pittông càng dài, khối lợng pittông càng lớn. Vì vậy lựa chọn số xéc măng (số rãnh xéc măng trên pittông) thờng căn cứ vào tính năng tốc độ của động cơ, đờng kính xilanh và áp suất khí cháy. Nếu tốc độ của động cơ càng thấp, đờng kính xilanh càng lớn, áp suất cháy càng cao thì số xéc măng càng nhiều. Số xéc măng khí của động cơ tốc độ cao thờng là 1 ữ 3, còn động cơ tốc độ thấp có thể lên đến 5 ữ 7.Khe hở phần đầu thờng xác định theo thực nghiệm để tránh bó kẹt pittông. Trong phạm vi đờng kính xilanh nhỏ hơn 150 mm, khe hở phần đầu thờng nằm trong khoảng:đ = (0,5 ữ 0,6) mm.Khe hở vùng đai xéc măng:đxm = (0,05 ữ 0,15) mm.Khe hở giữa xéc măng và rãnh xéc măng:Đối với xéc măng thứ nhất: = ữ120140hĐối với xéc măng khác: = ữ150190hĐối với xéc măng dầu: = ữ1501120hTrong đó: h - Chiều cao của xéc măng.Rãnh xéc măng thờng khoét sâu hơn chiều dày của xéc măng để tạo khe hở bụng khoảng 0,5 ữ 1,5 mm.Vấn đề sức bền.6 K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú Piston§Ĩ t¨ng ®é cøng v÷ng cho phÇn ®Ønh vµ phÇn ®Çu pitt«ng, ngêi ta thêng thiÕt kÕ c¸c g©n gÇn díi ®Ønh vµ g©n däc nèi liỊn víi bƯ chèt.3. Thán:Th©n pitt«ng lµ phÇn dÉn híng vµ chÞu lùc ngang N, chiỊu dµi phÇn th©n pitt«ng tÝnh tõ xÐc m¨ng ci cïng phÝa trªn bƯ chèt ®Õn ch©n pitt«ng. ChiỊu dµi th©n pitt«ng phơ thc vµo trÞ sè cđa lùc ngang N. Th©n cµng dµi, ¸p st tiÕp xóc gi¶m nhng khèi lỵng pitt«ng cµng lín. Trong ®éng c¬ tèc ®é cao, th©n pitt«ng thêng ng¾n.Tû sè chiỊu dµi th©n pitt«ng so víi ®êng kÝnh xilanh cđa c¸c lo¹i ®éng c¬ th-êng cã trÞ sè nh sau:§èi víi ®éng c¬ cao tèc: LDth= ÷0 5 0 7, ,§èi víi ®éng c¬ tèc ®é trung b×nh vµ thÊp: LDth= ÷0 8 1 25, ,Riªng ®èi víi ®éng c¬ hai kú, th©n cđa pitt«ng thêng rÊt dµi vµ ph¶i ®¶m b¶o ®iỊu kiƯn ®ãng kÝn lç n¹p th¶i khi pitt«ng ë ®iĨm chÕt trªn.VÞ trÝ xÐc m¨ng dÇu còng kh«ng ®ỵc vỵt qua lç th¶i, n¹p ®Ĩ khái vÊp vµo mÐp lç lµm gÉy xÐc m¨ng. VÞ trÝ cđa lç bƯ chèt pitt«ng thêng ®Ỉt cao h¬n t©m cđa phÇn th©n ®Ĩ ¸p st do lùc N vµ do lùc ma s¸t sinh ra ph©n bè ®Ịu h¬n. VÞ trÝ lç bƯ chèt thêng chän theo c«ng thøc kinh nghiƯm:hch = (0,6 ÷ 0,74)Hth.Trong ®éng c¬ cao tèc ngµy nay, ngêi ta cßn thêng lµm lç bƯ chèt lƯch khái ®êng t©m xilanh 2 ÷ 3 mm theo híng chiỊu quay cđa trơc khủu ®Ĩ gi¶m lùc N, lµm gi¶m va ®Ëp cđa pitt«ng lªn mỈt xilanh. Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc th©n pitt«ng bÞ biÕn d¹ng nªn thêng lµm cho pitt«ng bÞ bã vµ lµm t¨ng tỉn thÊt ma s¸t.ChiỊu biÕn d¹ng do d·n në nhiƯt, do t¸c ®éng cđa lùc ngang N vµ do t¸c ®éng cđa lùc khÝ thĨ ®Ịu trïng trªn ph¬ng ®êng t©m chèt pitt«ng. S¬ ®å biÕn d¹ng cđa th©n pitt«ng§Ĩ kh¾c phơc hiƯn tỵng bã pitt«ng, c¸c nhµ thiÕt kÕ thêng dïng c¸c biƯn ph¸p sau ®©y:7 K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú Pistona) Lµm th©n pitt«ng cã d¹ng «van, chiỊu trơc ng¾n theo ph¬ng ®êng t©m chèt pitt«ng.b) TiƯn v¸t hc ®óc lâm phÝa hai ®Çu bƯ chèt .c) Gi¶m ®é cøng v÷ng cđa th©n b»ng c¸c r·nh ®µn håi cã d¹ng ch÷ T, ch÷ Π trªn phÇn th©n. C¸c r·nh ngang ®Ịu xỴ bªn trong r·nh xÐc m¨ng dÇu. BiƯn ph¸p nµy thêng dïng cho ®éng c¬ x¨ng. Khi xỴ r·nh ®µn håi, khe hë gi÷a th©n vµ xilanh cã thĨ ®Ĩ nhá mµ kh«ng sỵ bã do ®ã c¶i thiƯn ®ỵc ®iỊu kiƯn trun nhiƯt nªn tr¹ng th¸i nhiƯt ®é cđa pitt«ng gi¶m kh¸ nhiỊu.d) §óc phÇn bƯ chèt g¾n lªn tÊm hỵp kim cã hƯ sè gi·n në thÊp (vÝ dơ hỵp kim invar cã thµnh phÇn 30 ÷ 38%Ni, 0 ÷ 8%Cr cßn l¹i lµ Fe, cã hƯ sè d·n në dµi α = 2.10-6) ®Ĩ khèng chÕ ®é gi·n në cđa th©n pitt«ng.Ngoµi c¸c biƯn ph¸p thêng dïng kĨ trªn, th©n pitt«ng cßn ®ỵc thiÕt kÕ cã ®êng kÝnh thay ®ỉi theo trêng nhiƯt ®é. V× vËy phÇn th©n pitt«ng thêng cã d¹ng h×nh c«n, hc nhiỊu bËc.ê 4.2. CH T PISTONÄÚI. Nhiã û m vu û v âi ã ưu kiã û n lm vi ã û c ca ch ä ú t piston :Chèt pitt«ng lµ chi tiÕt m¸y liªn kÕt pitt«ng víi thanh trun, chÞu lùc t¸c ®éng trªn pitt«ng vµ trun lùc nµy cho thanh trun. V× vËy chèt pitt«ng chÞu t¶i träng rÊt lín, va ®Ëp m¹nh vµ ma s¸t lín, dƠ bÞ mßn do khã b«i tr¬n. V× vËy chèt pitt«ng, tuy vỊ h×nh d¹ng kÝch thíc rÊt ®¬n gi¶n nhng l¹i cã tÇm quan träng rÊt lín ®èi víi an toµn ®éng c¬ nªn khi thiÕt kÕ ngêi ta ph¶i tu©n theo c¸c ®iỊu kiƯn kü tht rÊt nghiªm ngỈt nh:♦ Ph¶i ®¶m b¶o ®é bỊn cao, Ýt biÕn d¹ng nhng l¹i cã khèi lỵng nhá.♦ ChÊt lỵng bỊ mỈt cao, cã ®é chÝnh x¸c h×nh häc, ®é cøng mỈt ngoµi cao nhng rt l¹i dỴo ®Ĩ chèng mái tèt. §é bãng bỊ mỈt cao kh«ng cã vÕt x-íc ®Ĩ tr¸nh øng st tËp trung. II. Vá û t liã û u v ph ỉ å n g phạp ch ã ú tảo ch ä ú t piston :§Ĩ ®¶m b¶o tÝnh n¨ng kü tht cao cđa chèt pitt«ng, ngêi ta thêng dïng c¸c lo¹i thÐp hỵp kim cao cÊp cã thµnh phÇn c¸c bon thÊp nh c¸c lo¹i thÐp: 20 Cr, 20Cr Ni, 18Cr Ni Mo . ®Ĩ chÕ t¹o chèt pitt«ng. Sau khi thÊm than, ®é cøng bỊ mỈt sau khi nhiƯt lun cã thĨ ®¹t HRC = 58 ÷ 60 cßn phÇn rt cã ®é cøng HRC = 26 ÷ 30.III. Kãút cá ú u v cạc ph ỉ å n g phạp là õ p ghẹp ch ä ú t piston :8 K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú PistonH×nh d¹ng cđa chèt pitt«ng rÊt ®¬n gi¶n, ®Ịu cã d¹ng h×nh trơ rçng. MỈt lç rçng thay ®ỉi kÝch thíc theo quan ®iĨm ®¶m b¶o søc bỊn ®ång ®Ịu cđa tiÕt diƯn.KÝch thíc ®êng kÝnh ngoµi cđa chèt thiÕt kÕ theo t©m chn hƯ trơc, chèt pitt«ng l¾p ghÐp víi bƯ chèt vµ ®Çu nhá thanh trun theo ba kiĨu sau ®©y:1. Cè ®Þnh chèt pitt«ng trªn bƯ chèt.2. Cè ®Þnh chèt trªn ®Çu nhá thanh trun.3. Chèt pitt«ng l¾p ®éng, ®¶m b¶o ë tr¹ng th¸i lµm viƯc, chèt pitt«ng tù quay quanh t©m chèt.Ngµy nay, ngêi ta thêng dïng kiĨu l¾p ®éng. KiĨu l¾p ®éng nµy cã nhiỊu u ®iĨm lín mµ hai ph¬ng ph¸p trªn kh«ng cã:♦ Do chèt tù quay quanh ®êng t©m nªn chèt mßn ®Ịu vµ chÞu mái tèt.♦ NÕu t¹p chÊt lµm kĐt chèt víi bƯ chèt hc kĐt chèt víi ®Çu nhá thanh trun th× chèt vÉn lµm viƯc ®ỵc.Tuy vËy khi l¾p ghÐp chèt theo ph¬ng ph¸p nµy cÇn ph¶i gi¶i qut tèt c¸c vÊn ®Ị sau:♦ Khe hë l¾p ghÐp ph¶i hỵp lý, tr¸nh bã kĐt hc va ®Ëp.♦ Ph¶i h¹n chÕ di ®éng theo híng t©m chèt ®Ĩ tr¸nh cµo xíc xilanh. C¸c biƯn ph¸p dïng vßng h·m, nót h·m ♦ Tỉ chøc b«i tr¬n chèt pitt«ng b»ng lç dÉn dÇu hc lç høng dÇu trªn bƯ chèt hc trªn ®Çu nhá thanh trun. Sè lç høng dÇu trªn ®Çu nhá tõ 1 - 4 lç. B¹c lãt trªn ®Çu nhá còng cã r·nh chøa dÇu b«i tr¬n chèt.♦ §Ĩ tr¸nh øng st tËp trung khi chèt chÞu n, bƯ chèt pittong thêng ®ỵc v¸t mÐp nh h×nh. 4.3. SE C MÀNGÏI. Nhiã û m vu û v âi ã ưu kiã û n lm vi ã û c ca Xẹc m àng :Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc, sÐc m¨ng khÝ cã nhiƯm vơ bao kÝn bng ch¸y, sÐc m¨ng dÇu cã nhiƯm vơ ng¨n dÇu nhên sơc lªn bng ch¸y. sÐc m¨ng khÝ thø nhÊt lµ xÐc m¨ng lµm viƯc trong ®iỊu kiƯn xÊu: chÞu nhiƯt ®é cao, va ®Ëp lín, mµi mßn nhiỊu do ma s¸t kh«.1. Tr¹ng th¸i nhiƯt:9 K t c u â üng c - Ch ng 4: K t c u tênh toạn nhọmãú áú ä å ỉå ãú áú PistonTrong qu¸ tr×nh lµm viƯc xÐc m¨ng trùc tiÕp tiÕp xóc víi khÝ ch¸y cã nhiƯt ®é cao, b¶n th©n xÐc m¨ng l¹i ®ãng vai trß cÇu trun nhiƯt tõ ®Çu pitt«ng qua v¸ch xilanh, h¬n n÷a do ma s¸t kh« sinh nhiƯt nªn tr¹ng th¸i nhiƯt cđa xÐc m¨ng thêng rÊt cao.- XÐc m¨ng khÝ thø nhÊt: 6230 ÷ 7230K- XÐc m¨ng khÝ kh¸c : 4730 ÷ 5230K- XÐc m¨ng dÇu : 3730 ÷ 4230KDo nhiƯt ®é cao, søc bỊn c¬ häc gi¶m, xÐc m¨ng dƠ bÞ mÊt ®é ®µn håi nªn bÞ liƯt, bã.2. Tr¹ng th¸i va ®Ëp:Khi lµm viƯc, do pitt«ng ®ỉi chiỊu chun ®éng vµ do lùc t¸c dơng lu«n thay ®ỉi chiỊu vµ trÞ sè nªn xÐc m¨ng va ®Ëp víi r·nh xÐc m¨ng rÊt m¹nh, g©y nªn hao mßn r·nh vµ mỈt ®¸y xÐc m¨ng.3. Tr¹ng th¸i mµi mßn:Do xÐc m¨ng lµm viƯc trong ®iỊu kiƯm ma s¸t kh«, ¸p st tiÕp xóc kh¸ lín (nhÊt lµ xÐc m¨ng dÇu) nªn mỈt lng xÐc m¨ng mßn rÊt nhanh. C«ng ma s¸t do xÐc m¨ng t¹o ra chiÕm ®Õn 50 ÷ 60% toµn bé c«ng tỉn thÊt c¬ giíi cđa ®éng c¬.II. Vá û t liã û u v ph ỉ å n g phạp ch ã ú tảo xẹc màng :Do ®iỊu kiƯn lµm viƯc cđa xÐc m¨ng rÊt xÊu nªn vËt liƯu dïng ®Ĩ chÕ t¹o xÐc m¨ng ph¶i cã c¸c tÝnh chÊt c¬ lý sau ®©y:•ChÞu mßn tèt ë ®iỊu kiƯn ma s¸t kh«, hƯ sè ma s¸t nhá.•Cã ®é bỊn vµ ®é ®µn håi cao, ®é bỊn nhiƯt lín.•DƠ rµ khÝt víi mỈt trong xilanh.Ngµy nay, hÇu hÕt c¸c níc ®Ịu dïng gang x¸m hỵp kim ®Ĩ chÕ t¹o xÐc m¨ng. Thµnh phÇn hỵp kim rÊt ®a d¹ng nhng thêng gåm c¸c nguyªn tè nh Niken, M«lip®en, V«nph¬ram, C¬r«m, phètpho, Titan, §ång . pha chÕ víi vi lỵng kh¸c nhau ®Ĩ c¶i thiƯn tÝnh n¨ng c¬ lý cđa gang. C«ng nghƯ chÕ t¹o xÐc m¨ng rÊt phøc t¹p, c¸c níc ®Ịu cã tiªu chn riªng (ΓOCT, DIN, SAE) nhng nãi chung ®Ịu theo hai ph¬ng ¸n: ph«i ®¬n chiÕc vµ ph«i èng ®Þnh h×nh theo d¹ng xÐc m¨ng ë tr¹ng th¸i tù do. Sau khi gia c«ng xÐc m¨ng cßn ®ỵc xư lý theo nhiỊu bíc c«ng nghƯ kh¸c nh m¹ Cr xèp, m¹ phđ m«lip®en, phun phđ c¸cbÝt vv . ®Ĩ n©ng cao chÊt lỵng bỊ mỈt vµ ®é chÞu mßn cho xÐc m¨ng khÝ.10 [...]... øng st cho phÐp ®èi víi c¸c lo¹i vËt liƯu nh sau: - ThÐp hỵp kim: [σu] = 150 - 250 MN/m2 [τ] = 50 - 70 - ThÐp hỵp kim cao cÊp: MN/m2 [σu] = 350 - 45 0 MN/m2 [τ] = 100 - 150 MN/m2 øng st tiÕp xóc trªn ®Çu nhá thanh trun: Kd = Pz ; l d d cp MN/m2 ( 2-1 0) øng st cho phÐp: [K®] = 20 - 35 MN/m2 - Chèt l¾p cè ®Þnh: [K®] = 30 - 40 MN/m2 - Chèt l¾p ®éng: 3øng st biÕn d¹ng Khi biÕn d¹ng chèt biÕn d¹ng thµnh d¹ng... ( 2-1 3) - øng st nÐn t¹i ®iĨm 3 cđa mỈt ngoµi: σ a ,ϕ = 0 = − Pz ( 2 + α )( 1 + α ) 0,636 + 0,1 74 k ; l cp d cp (1 − α) (1 + α) 2 ( 2-1 4) - øng st nÐn t¹i ®iĨm 2 cđa mỈt trong σ i ,ϕ = 0 = − Pz l cp d cp ( 2 + α )( 1 + α ) 1 + 0,19 k ; (1 − α) (1 − α) 2α ( 2-1 5) - øng st kÐo t¹i ®iĨm 4 cđa mỈt trong (ϕ = 900): σ i ,ϕ = 900 = Pz lcp d cp ( 1 + 2α )( 1 + α ) 0,636 − 0,1 74. .. (II-16), cã thĨ tÝnh theo c«ng thøc: Kãút c áúu â äüng c å - Chỉång 4: Kãút c áúu tênh toạn nhọm 18 Piston σu = ( M u Pz l cp + 0,5l d = 3 Wu 1,2 d cp 1 − α 4 ( ) ) ; ( 2-8 ) 2øng st c¾t: Chèt pitt«ng chÞu c¾t ë tiÕt diƯn II-II trªn h×nh (II-16) øng st c¾t x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: τc = Pz ; MN/m2 2Fcp ( 2-9 ) Trong ®ã: Fcp - TiÕt diƯn ngang chèt (m2) øng st cho phÐp ®èi víi c¸c lo¹i vËt liƯu nh sau: -. .. ®Þnh theo c«ng thøc: Mu = Pz l l d − ;MN.m 2 2 4 M« dun chèng n cđa tiÕt diƯn chèt pitt«ng b»ng: 4 4 π ( d cp − d 0 ) Wu = 32 d ch ( 3 ≈ 0,1d cp 1 − α 4 Trong ®ã: gi÷a hai gèi ®ì ) H×nh l - Kho¶ng c¸ch : S¬ ®å tÝnh nghiƯm bỊn chèt pitt«ng l® - ChiỊu dµy ®Çu nhá thanh trun dcp - §êng kÝnh chèt pitt«ng d - §êng kÝnh lç rçng cđa chèt α= d0 - HƯ sè ®é rçng cđa chèt d cp NÕu coi chiỊu dµi chèt pitt«ng... Kãút c áúu â äüng c å - Chỉång 4: Kãút c áúu tênh toạn nhọm 19 Piston H×nh : BiÕn d¹ng H×nh cđa chèt pitt«ng : Quy lt ph©n bè lùc t¸c dơng trªn chèt pitt«ng §èi víi c¸c lo¹i chèt cã ®é rçng α = d0 = 0 ,4 ÷ 0,8 ®é biÕn d¹ng ∆dmax cã thĨ d cp x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: ∆d max = 0,09 Pz El cp 3 1+ α k; 1− α ( 2-1 1) Trong ®ã: k - HƯ sè hiƯu ®Ýnh k = [1,5 - 15(α - 0 ,4) 3] E - M«dun ®µn håi cđa thÐp... Nhäm HK Khe håí âáưu (0,00 4- 0 ,006)D (0,00 6-0 ,008)D IV Tênh toạn bãư n chäút Piston: Tênh toạn ỉ ïng sút ún: Coi chäút nhỉ dáư m âỉåüc âàût tr ãn hai g äú i tỉûa nhỉ hçnh Khi lỉûc khê thãø cỉûc âải chäút chëu ún lå ïn nháút å í giỉ ỵa: Pz l l d ( − ) MN.m 2 2 4 π d 4 ch − d 4 0 Wu = ( ) 32 d ch Mu = Khe håí thán (0,00 1-0 ,002)D (0,00 1-0 ,003)D Kãút c áúu â äüng c å - Chỉång 4: Kãút c áúu tênh toạn nhọm... 30; vµ A/t = 2,5 ÷ 4 Trong ®ã: D - ®êng kÝnh xilanh A - ®é më miƯng cđa xÐc m¨ng ë tr¹ng th¸i tù do 1 øng st n xÐc m¨ng kh«ng ®¼ng ¸p khi xÐc m¨ng lµm viƯc (øng st c«ng t¸c) cã thĨ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc Ghinxbua: σ u1 = 2Cm AE D ; π ( 3 − ξ ) D − 1 t ( 2-1 7) Trong ®ã: Cm - hƯ sè øng st phÇn miƯng xÐc m¨ng T theo quy lt ph©n bè ¸p st phÇn miƯng cã thĨ chän Cm = 1, 74 ÷ 1,87 ξ - hƯ sè ph©n bè ¸p... = 1, 74 ÷ 1,87 ξ - hƯ sè ph©n bè ¸p st Th«ng thêng cã thĨ chän ξ = 0,196 E - M« duyn ®µn håi cđa hỵp kim gang E = 1,20 105 MN/m2 2 øng st khi l¾p xÐc m¨ng vµo pitt«ng: σ u2 A t 1 − 4E π ( 3 − ξ) ; = DD m − 1 ,4 t t ( 2-1 8) Kãút c áúu â äüng c å - Chỉång 4: Kãút c áúu tênh toạn nhọm 22 Piston Trong ®ã: m - hƯ sè l¾p ghÐp NÕu l¾p ghÐp b»ng tay : m=1 NÕu l¾p ghÐp b»ng ®Ưm : m = 1,57... øng st khi gia c«ng ®Þnh h×nh: σu3 = (1,25 ÷ 1,3) σu1 ( 2-1 9) 4 øng st cho phÐp: [σu3] = 40 0 ÷ 45 0 MN/m2 5 ¸p st b×nh qu©n cđa xÐc m¨ng kh«ng ®¼ng ¸p A t p tb = 3 ; D D ( 3 − ξ ) − 1 t t 0 ,42 5E ( 2-2 0) 6 D¹ng ®êng cong ¸p st cã thĨ x¸c ®Þnh s¬ bé theo hƯ sè ϕ ë b¶ng díi ®©y: α 00 300 600 900 1200 1500 1800 ϕ 1,051 1, 047 1,137 0,896 0 ,45 6 0,670 2,861 ... 2.105 MN/m2 §é biÕn d¹ng t¬ng ®èi: δ cp = ∆d max ≤ 0,002 mm/cm; d cp ( 2-1 0) Kãút c áúu â äüng c å - Chỉång 4: Kãút c áúu tênh toạn nhọm 20 Piston Khi chèt bÞ biÕn d¹ng øng st biÕn d¹ng ph©n bè theo h×nh (II-19) Trªn c¸c ®iĨm 1, 2, 3, 4 cã øng st lín nhÊt øng st kÐo t¹i ®iĨm 1 cđa mỈt ngoµi (ϕ = 00) tÝnh theo c«ng thøc sau: H×nh II-13: øng st biÕn d¹ng trªn tiÕt diƯn chèt pitt«ng σ a ,ϕ = 0 = Pz l cp . cÇu nhng hay dïng nhÊt lµ gang x¸m hỵp kim nh c¸c lo¹i GX 15 - 32, GX 24 - 44 , GX 28 - 48 .Lo¹i gang hỵp kim nµy cã kh¸ nhiỊu u ®iĨm:∗ Søc bỊn c¬ häc. cp=; MN/m2 ( 2-1 0)ứng suất cho phép :- Chốt lắp động: [Kđ] = 20 - 35 MN/m 2- Chốt lắp cố định: [Kđ] = 30 - 40 MN/m2.3ứng suất biến