(TIỂU LUẬN) đề tài TRỤC KHUỶU ĐỘNG cơ TOYOTA 3a

Chương 3: Trục khuỷu Trang Họ tên: Đào Công Nguyên Sđt: 0967831576 Tên đề tài: TRỤC KHUỶU ĐỘNG CƠ TOYOTA 3A Ngày nộp: Ngày nhận: MỤC LỤC CHƯƠNG 3: TRỤC KHUỶU 3.1 Nhiệm vụ điều kiện làm việc 3.1.1 Nhiệm vụ 3.1.2 Điều kiện làm việc 3.2 Vật liệu chế tạo trục khuỷu 3.3 Yêu cầu, phân loại kết cấu 3.3.1 Yêu cầu 3.3.2 Phân loại 3.3.3 Kết cấu 3.4 Kết cấu trục khuỷu động TOYOTA 3A 10 3.4.1 Đầu trục khuỷu 10 3.4.2 Cổ trục khuỷu 10 3.4.3 Chốt khuỷu 10 3.4.4 Má khuỷu 10 3.4.5 Đối trọng 11 3.4.6 Đuôi trục khuỷu 11 3.5 Hư hỏng sửa chữa trục khuỷu TOYOTA 3A 11 3.5.1 Hư hỏng 11 3.5.2 Kiểm tra, sửa chữa trục khuỷu TOYOTA 3A .13 Chương 3: Trục khuỷu Trang CHƯƠNG 3: TRỤC KHUỶU 3.1 Nhiệm vụ điều kiện làm việc - Trục khuỷu chi tiết máy quan trọng, có cường độ làm việc cao giá thành cao động đốt - Khối lượng trục khuỷu thường chiếm 7÷15% khối lượng động Giá thành trục khuỷu thường chiếm khoảng 25÷30% giá thành tồn động 3.1.1 Nhiệm vụ - Khi động làm việc, trục khuỷu tiếp nhận lực tác dụng piston truyền qua truyền biến chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay trục để đưa cơng suất ngồi (dẫn động máy cơng tác khác) 3.1.2 Điều kiện làm việc - Trong trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng lực khí thể, lực quán tính (quán tính chuyển động tịnh tiến qn tính chuyển động quay) Những lực có trị số lớn thay đổi theo chu kỳ định nên có tính chất va đập mạnh Các lực tác dụng gây ứng suất uốn xoắn trục, đồng thời gây tượng dao động dọc dao động xoắn, làm động rung động, cân - Ngoài ra, lực tác dụng nói cịn gây hao mịn lớn bề mặt ma sát cổ trục chốt khuỷu 3.2 Vật liệu chế tạo trục khuỷu - Loại vật liệu thường dùng để chế tạo trục khuỷu thép cacbon có thành phần cacbon trung bình loại thép 40 50 Trong động tốc độ cao phụ tải lớn thường dùng thép hợp kim măng gan thép 45T, 45T2, 50T… thép hợp kim niken - crom thép 40X, 18XHBA, 25HB - Loại thép cacbon dùng nhiều có ưu điểm sau: + Hệ số ma sát thép cacbon lớn thép hợp kim thép cacbon có khả giảm dao động xoắn lớn thép hợp kim, biên độ dao động xoắn nhỏ nên ứng suất xoắn nhỏ Chương 3: Trục khuỷu Trang + Thép cacbon rẻ tiền thép hợp kim nhiều nên giá thành trục khuỷu hạ Cũng cần ý sức bền thép cacbon có sức bền thép hợp kim ngày có nhiều biện pháp kết cấu công nghệ để nâng cao sức bền, độ cứng vững trục khuỷu khiến trục khuỷu làm việc an toàn 3.3 Yêu cầu, phân loại kết cấu - Hình dạng kết cấu trục khuỷu phụ thuộc vào số xy lanh, cách bố trí xy lanh, số kỳ động thứ tự làm việc xy lanh 3.3.1 Yêu cầu - Giúp cho động làm việc cân bằng, đồng đều, rung động Biên độ dao động mơmen xoắn tương đối nhỏ - Ứng suất sinh dao động xoắn nhỏ - Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ - Có độ xác gia công cao, bề mặt làm việc trục cần có độ bóng độ cứng cao mịn - Cơng nghệ chế tạo đơn giản, có giá thành rẻ 3.3.2 Phân loại 3.3.2.1 Hình thức kết cấu - Trục khuỷu nguyên: loại trục khuỷu có phận cổ trục, trục khuỷu làm liền với thành khối Loại trục khuỷu thường dùng động cỡ nhỏ trung bình - Trục khuỷu ghép: loại trục khuỷu thường chế tạo riêng phận cổ trục, chốt khuỷu, má khuỷu ghép lại với làm cổ trục riêng ghép với khuỷu Đôi khi, động cỡ lớn, trục khuỷu chế tạo thành đoạn (mỗi đoạn gồm vài khuỷu trục) lắp nối lại với mặt bích Loại trục khuỷu thường dùng động cỡ lớn động tàu thủy tĩnh tại, thường dùng động cỡ nhỏ động mô tô, động xăng cỡ nhỏ Chương 3: Trục khuỷu Trang 3.3.2.2 Hình dạng - Trục khuỷu đủ cổ: loại trục khuỷu có số cổ trục khuỷu z nhiều số cổ truyền (z = i+1) Loại trục khuỷu có độ cứng vững lớn nên thường dùng động diesel - Trục khuỷu thiếu cổ: loại trục khuỷu có số cổ trục khuỷu hay số cổ truyền Kết cấu loại trục khuỷu có kích thước nhỏ gọn nên rút ngắn chiều dài thân máy giảm nhẹ khối lượng động Loại trục khuỷu thiếu cổ có độ cứng vững thiết kế cần ý cố gắng tăng kích thước cổ trục, chốt khuỷu đồng thời tăng chiều dày chiều rộng má khuỷu để tăng độ cứng vững - Loại trục khuỷu thường dùng động xăng ô tô máy kéo động diesel cơng suất nhỏ Hình 3.1: Trục khuỷu thiếu cổ 1-Cổ trục khuỷu; 2-Chốt khuỷu; 3-Má khuỷu thiếu cổ; 4-Má khuỷu; 5-Đuôi trục khuỷu 3.3.3 Kết cấu 3.3.2.1 Đầu trục khuỷu - Đầu trục khuỷu thường dùng để lắp bánh dẫn động bơm nước, bơm dầu bôi trơn, bơm cao áp, bánh đai dẫn động quạt gió đai ốc khởi động để khởi động Các bánh chủ động bánh đai dẫn động lắp đầu trục khuỷu theo kiểu lắp căng lắp trung gian có then bán nguyệt Chương 3: Trục khuỷu Trang - Ngoài phận kể trên, số động cơ, người ta có lắp giảm dao động xoắn hệ trục khuỷu đầu trục khuỷu Hình 3.2: Kết cấu phần đầu trục khuỷu 1-Đai ốc khởi động; 2-Vành ngăn dầu; 3-Phớt dầu; 4-Bánh chủ động; 5-Bánh đai dẫn động; 6-Đệm hãm; 7-Ổ chắn dọc trục - Tác dụng thiết bị dập tắt dao động xoắn trục khuỷu quay, phần đầu thường xuất lực xoắn biến thiên Dao động xoắn làm giảm công suất động cơ, làm hao mòn cặp bánh phân phối đơi gãy trục khuỷu Khi xuất dao động xoắn vơ lăng thiết bị dập tắt dao động xoắn quay đầu trục trượt vơ lăng, tác dụng lực ma sát xuất vô lăng đĩa ma sát làm giảm biên độ dao động 3.3.2.2 Cổ trục khuỷu - Cổ trục khuỷu nằm đường tâm với đầu trục khuỷu Các cổ khuỷu thường có kích thước đường kính, đường kính cổ trục chọn theo kết việc tính tốn sức bền, điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn qui định thời gian sử dụng động Chương 3: Trục khuỷu Trang - Trong vài loại động cơ, đường kính cổ trục làm lớn theo chiều từ đầu đến đuôi trục khuỷu để đảm bảo sức bền khả chịu lực cổ khuỷu đồng Tuy nhiên đường kính cổ khuỷu khác gây nhiều phiền phức sửa chữa gia công, lắp ráp, nên ngày khơng dùng - Kích thước cổ trục khuỷu động thường nằm phạm vi sau: + Động xăng: dct = (0,68÷0,80)D + Động disel: dct = (0,7÷0,85)D + Trong đó: D - đường kính xy lanh dct - đường kính ngồi cổ trục 3.3.2.3 Chốt khuỷu - Đường kình chốt khuỷu lấy đường kính cổ trục, lấy nhỏ đường kính cổ trục khuỷu - Để giảm trọng lượng, chốt khuỷu thường khoan rỗng (đôi cổ trục làm rỗng) để chứa dầu bơi trơn bạc lót đầu to truyền Lỗ rỗng chốt khuỷu bố trí đồng tâm hay lệch tâm với chốt khuỷu Đường dẫn dầu bôi trơn bề mặt chốt tùy thuộc vào công nghệ gia cơng Thường bố trí hình 3.3 Đường dẫn dầu hình a, khoan vào vị trí hao mịn nhất, tính cơng nghệ khơng tốt bố trí đường dầu hình b, c Bố trí đường dầu hình b, khơng cần ống hút dầu hình a c dầu dẫn lọc Bố trí đường dầu hình c, d, e tính cơng nghệ tốt ảnh hưởng đến sức bền mỏi chốt khuỷu Chương 3: Trục khuỷu Trang Hình 3.3: Chốt khuỷu rỗng dạng đường dầu bôi trơn 3.3.2.4 Má khuỷu - Má khuỷu phận liên kết chốt khuỷu cổ khuỷu Hình dạng má khuỷu có nhiều dạng khác nhau, phụ thuộc chủ yếu vào loại động cơ, tốc độ động Các dạng má khuỷu thường thấy hình chữ nhật, hình trịn, elip - Trong động cao tốc, để giảm lực qn tính, giảm độ mài mịn piston xylanh đồng thời tăng sức bền độ cứng vững trục khuỷu, người ta thường giảm tỷ số S/D Chương 3: Trục khuỷu Trang Hình 3.4: Các dạng má khuỷu 3.3.2.5 Đối trọng - Đối trọng lắp trục khuỷu có tác dụng cân lực mơmen qn tính khơng cân động Ngồi đối trọng cịn có tác dụng giảm tải cho cổ trục, làm cho cổ trục không chịu ứng suất uốn mômen lực quán tính tạo Hình 3.5: Đối trọng cách lắp đối trọng với má khuỷu Chương 3: Trục khuỷu Trang - Đối trọng tính tốn bố trí trục khuỷu đông cho vừa đảm bảo cân tốt vừa gọn, khơng ảnh hưởng đến kích thước hộp trục khuỷu -Đối trọng lắp với má khuỷu theo ba cách (hình 3.5) 3.3.2.6 Đi trục khuỷu - Đuôi trục khuỷu động thường lắp với chi tiết để dẫn động công suất động (bánh đà, khớp nối) Đa số động cơ, trục khuỷu thường có mặt bích mặt côn để lắp bánh đà Trên động tàu thủy, trục khuỷu thường làm hình có độ nhỏ, mặt có rãnh then để định vị lắp bánh đà - Trục khuỷu trục thu công suất thường đồng tâm với khớp nối mềm Khi trục thu công suất lắp song song với trục khuỷu, phải dùng đai truyền bánh đai lắp trục khuỷu để dẫn động Hình 3.6: a) Đi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà b) Đi trục khuỷu có mặt để lắp bánh đà c) Đi trục khuỷu có bánh dẫn động cấu phụ Chương 3: Trục khuỷu Trang 10 - Ngồi phần kết cấu trên, phần trục khuỷu cịn có phận đặc biệt như: bánh dẫn động cấu phụ, vành chắn dầu, ren hồi dầu ổ chắn dùng để khống chế dịch chuyển theo chiều trục trục khuỷu 3.4 Trục khuỷu động TOYOTA 3A - Là loại trục khuỷu nguyên đủ cổ Dài 488 mm Hình 3.7: Trục khuỷu động TOYOTA 3A 3.4.1 Đầu trục khuỷu Hình 3.8: Đầu trục khuỷu động TOYOTA 3A 3.4.2 Cổ trục khuỷu - Các cổ trục khuỷu có kích thước đường kính 48 mm, dài 25 mm Mỗi cổ trục khuỷu có khoan lỗ dầu xuyên tâm đường kính mm (trừ cổ trục khuỷu số giữa) Bề mặt cổ trục gia công nhẵn bóng với độ xác cao Hình 3.9: Cổ trục khuỷu động TOYOTA 3A 3.4.3 Chốt khuỷu - Các chốt khuỷu có kích thước đường kính 40 mm, dài 22 mm Đường dầu bôi trơn khoan xuyên tới lỗ dầu cổ trục khuỷu Hình 3.10: Chốt khuỷu đường dầu bôi trơn động TOYOTA 3A 3.4.4 Má khuỷu - Má khuỷu nối liền cổ trục khuỷu chốt khuỷu, có dạng hình ovan, dài … mm rộng … mm Hình 3.11: Má khuỷu trục khuỷu động TOYOTA 3A Chương 3: Trục khuỷu Trang 11 3.4.5 Đối trọng - Đối trọng làm liền với má khuỷu, dài … mm rộng … mm Trên đối trọng có khoan số lỗ cân động Hình 3.12: Đối trọng trục khuỷu động TOYOTA 3A 3.4.6 Đuôi trục khuỷu - Đuôi trục khuỷu đúc liền với trục khuỷu, đường kính 70 mm dài 32 mm Có lỗ ren (M9) để lắp mặt bích với bánh đà - Một lỗ định tâm trục sơ cấp hộp số khoan xuyên tâm với độ sâu 37 mm đường kính 19 mm Hình 3.13: Đi trục khuỷu động TOYOTA 3A 3.4.7 Hư hỏng sửa chữa trục khuỷu TOYOTA 3A - Những hư hỏng thường gặp trình làm việc trục khuỷu TOYOTA 3A là: cổ trục bị mòn nứt, bề mặt cổ trục bị xước, gãy, mỏi gây nên Trục khuỷu bị cong xoắn, rãnh then, lỗ bu lơng mặt bích trục khuỷu bị hỏng 3.4.7.1 Hư hỏng -Cổ trục khuỷu bị mòn + Khi trục khuỷu quay, lực li tâm đầu to truyền sinh làm cho truyền có xu hướng rời khỏi chốt khuỷu thường xuyên ép vào bề mặt phía (phía gần đường tâm trục khuỷu) Do tác dụng lâu dài lực li tâm, mặt phía chốt khuỷu bị mịn tương đối nhiều Dầu bôi trơn đường dầu bôi trơn cổ trục tác dụng lực ly tâm, làm cho tạp chất cứng tập trung đầu cổ trục, chốt khuỷu bị mịn thành hình Chương 3: Trục khuỷu Trang 12 + Chốt khuỷu bị mòn nhanh cổ trục khuỷu, lượng mài mịn thơng thường gấp lần lượng mài mòn cổ trục khuỷu Sự mài mòn cổ trục khuỷu có nhiều gối đỡ khơng + Do mài mòn chốt khuỷu, bán kính quay trục khuỷu tăng lên, làm tăng tỷ số nén động tăng lên Ở động xăng việc tăng tỉ số nén làm cho trình làm việc động đi, dễ sinh tương kích nổ, nhiệt độ tăng, chi tiết nhóm pittơng truyền bị mài mịn nhanh chóng Cịn động diesel tỷ số nén lớn nên ảnh hưởng lại nghiêm trọng + Đồng thời với mài mòn cổ trục khuỷu gối đỡ bị mài mịn, khe hở lắp ghép chúng tăng lên, dẫn đến điều kiện bôi trơn đi, khe hở đạt tới trị số định (ví dụ 0,02 – 0,25mm) dầu bôi trơn khe hở gối đỡ rỉ nhiều, áp lực dầu hệ thống bôi trơn động hạ thấp rõ rệt Nếu khe hở gối đỡ tương đối lớn mà mài mòn cổ trục khuỷu phạm vi cho phép tìm biện pháp sửa chữa gối đỡ không cần sửa cổ trục khuỷu - Trục khuỷu bị cong xoắn + Trong sử dụng khe hở gối đỡ lớn, làm việc có va đập + Trục khuỷu trình làm việc sửa chữa chịu mômen xoắn lớn, làm việc gối đỡ bị cháy làm cho trục quay khó khăn, sửa chữa chạy rà gối đỡ chính, khe hở gối điều chỉnh nhỏ thứ tự vặn gối đỡ khơng xác + Ngồi áp lực khí cháy tăng đột ngột (ví dụ: động bị tăng ga đột ngột, làm cho trục khuỷu chịu áp xuất lớn mà sinh biến dạng đột ngột + Thơng thường trục khuỷu có hư hỏng bên có ứng suất bên biến dạng lớn, trường hợp nói chung khó điều chỉnh, xử lý cần phải đặc biêt ý Trục khuỷu bị biến dạng xoắn điều chỉnh khó khăn, khơng ý trình điều chỉnh gây nên cong Cho nên mức độ xoắn không lớn, mài bóng cổ trục nên áp dụng phương pháp mài khơng đồng tâm tìm cách hạn chế biến dạng xoắn đến mức thấp Chương 3: Trục khuỷu Trang 13 + Ngồi quan hệ lẫn vị trí chi tiết máy trục khuỷu, bánh đà, nhóm pistơng truyền khơng bình thường làm việc động không ổn định, trục khuỷu chịu lực không tạo nên hư hỏng - Trục khuỷu bị rạn nứt + Vết nứt thường sinh vai trục, có nhiều nguyên nhân sinh vết nứt: bán kính góc lượn chuyển tiếp với vai trục không không phù hợp sinh ứng suất tập trung, khe hở gối đỡ lớn sinh va đập, không kịp thời phát vết nứt tìm biện pháp khắc phục làm gãy trục khuỷu + Nếu vết nứt theo chiểu dọc bề mặt cổ trục sau mài xong mà cịn tiếp tục sử dụng Còn vết nứt theo chiều ngang làm việc chịu tác dụng ứng suất lan rộng, phát vết nứt nên thay trục khuỷu khác 3.4.7.2 Kiểm tra, sửa chữa trục khuỷu TOYOTA 3A - Kiểm tra độ côn, độ ô van cổ trục - Phương pháp kiểm tra độ cơn: + Dùng pan-me đo ngồi xác định hai kích thước hai đầu cổ trục, ý hai kích thước phải nằm mặt phẳng Hiệu số hai kích thước trị số độ côn cổ trục + Để bảo đảm xác, nên kiểm tra nhiều vị trí + Khi độ vượt q cho phép, mài lại trục khuỷu thay bạc lót - Phương pháp kiểm tra độ ô van + Dùng panme đo ngồi, xác định kích thước tiết diện đo chiều ngang chiều thẳng đứng Trị tuyệt đối hiệu số kích thước trên, độ oval Chương 3: Trục khuỷu Trang 14 - Kiểm tra độ cong độ xoắn trục khuỷu + Kiểm tra độ cong: đặt hai đầu trục khuỷu lên giá, cho mũi tiếp xúc đồng hồ so áp vào cổ trục giữa, quay trục khuỷu vòng kim đồng hồ giao động phạm vi đó, lấy trị số trừ cho độ van cổ trục chia đôi ta độ cong trục khủyu + Kiểm tra độ xoắn: đặt trục khuỷu lên giá, cho cổ trục truyền nằm theo vị trí nằm ngang, sau dùng thước cặp đo chiều cao cổ trục truyền có đường tâm đến mặt bàn máy, độ chênh lệch chiều cao mức độ xoắn cổ trục + Kiểm tra độ xoắn: đặt trục khuỷu lên giá, cho cổ trục truyền nằm theo vị trí nằm ngang, sau dùng thước cặp đo chiều cao cổ trục truyền có đường tâm đến mặt bàn máy, độ chênh lệch chiều cao mức độ xoắn cổ trục - Phương pháp kiểm tra: + Đặt hai khối chữ V lên mặt phẳng đặt trục khuỷu lên hai khối chữ V khuỷu + Đặt so kế lên mặt phẳng quay trục khuỷu cho trục thứ vị trí cao (dùng so kế để xác định) o + Dán bảng chia độ vào bề mặt bánh đà cho điểm trùng với điểm cố định mà vừa ý + Xoay trục khuỷu cho khuỷu trục làm việc ĐCT Ví dụ: Trục khuỷu động bốn xilanh, bốn kỳ, thứ tự công tác1-3-4-2 Thì xoay cho khuỷu thứ ĐCT + Ghi góc độ dịch chuyển, bảng chia độ + Lần lượt xoay trục khuỷu ghi góc độ xoay khuỷu cịn lại + So sánh góc độ với góc lệch công tác khuỷu, độ xoắn trục khuỷu Nếu trục bị xoắn thay Chương 3: Trục khuỷu Trang 15 - Kiểm tra vết nứt trục khuỷu + Trục khuỷu dễ bị nứt góc lượn vai trục mép lỗ dầu Khi kiểm tra vết nứt phải lau thật sau dùng kính phóng đại từ 20-25 lần máy thăm dò cảm ứng từ để kiểm tra Cũng kiểm tra phương pháp thấm dầu Trường hợp cổ trục truyền có vết nứt theo chiều dọc tương đối nhẹ, sau mài rà mà vết nứt khơng cịn tiếp tục sử dụng Khi có vết nứt theo chiều ngang cần phải sửa chữa cần thiết phải thay - Kiểm tra khe hở dầu + Là khe hở cổ trục ổ đỡ trục khuỷu Phương pháp kiểm tra giống phương pháp kiểm tra khe hở dầu truyền + Dùng phương pháp kẹp chì để kiểm tra + Chú ý: Khi kiểm tra phải xiết ốc mô men quy định Không quay trục khuỷu trình kiểm tra - Kiểm tra khe hở dọc + Khe hở dọc khe hở mà trục khuỷu dịch chuyển theo đường tâm Khe hở bé, tối đa 0,30mm, vừa đủ cho trục khuỷu chuyển động Nếu khe hở dọc lớn, trình làm việc trục khuỷu dễ bị xê dịch sang hết bên, làm cho truyền bị đùa theo, lúc trục piston không nằm đầu nhỏ truyền, nên bị lệch làm tăng ma sát, đồng thời điều kiện bơi trơn khó + Hiện tượng xảy trị số khe hở dọc lớn, đạp li hợp để sang số xe dừng chỗ, động hay bị tắt máy + Khe hở dọc trục khuỷu hạn chế bợ trục giữa, đặc điểm bợ trục hai miếng bạc lót có vai chặn, chế tạo rời với bạc lót, trường hợp chế tạo liền phải thay hai nửa miếng bạc lót - Phương pháp kiểm tra: + Đặt trục khuỷu vào thân máy + Siết chặt bợ trục Chương 3: Trục khuỷu Trang 16 + Dùng xeo trục khuỷu phía đầu - Xác định trị số khe hở dọc, phương pháp sau + Đặt so kế tì vào bánh đà, xeo trục khuỷ dịch chuyển ngược trở lại, độ dịch chuyển kim so kế, chung ta xác định trị số khe hở đầu + Dùng cỡ đo khe hở vai bạc lót trục khuỷu  ... chiều trục trục khuỷu 3.4 Trục khuỷu động TOYOTA 3A - Là loại trục khuỷu nguyên đủ cổ Dài 488 mm Hình 3.7: Trục khuỷu động TOYOTA 3A 3.4.1 Đầu trục khuỷu Hình 3.8: Đầu trục khuỷu động TOYOTA 3A. .. bơi trơn động TOYOTA 3A 3.4.4 Má khuỷu - Má khuỷu nối liền cổ trục khuỷu chốt khuỷu, có dạng hình ovan, dài … mm rộng … mm Hình 3.11: Má khuỷu trục khuỷu động TOYOTA 3A Chương 3: Trục khuỷu Trang... liền với má khuỷu, dài … mm rộng … mm Trên đối trọng có khoan số lỗ cân động Hình 3.12: Đối trọng trục khuỷu động TOYOTA 3A 3.4.6 Đuôi trục khuỷu - Đuôi trục khuỷu đúc liền với trục khuỷu, đường