Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền khái niệm, cấu tạo, vai trò (phần 1)

Cơ cấu trục khuỷu truyền: Khái niệm, cấu tạo, vai trò (Phần 1) (News.oto-hui.com) – Cơ cấu trục khuỷu truyền phần truyền động động Bao gồm chi tiết: Piston, xéc măng, chốt piston, truyền trục khuỷu Vậy cấu tạo vai trị chi tiết gì? Hãy tìm hiểu CHI TIẾT thơng qua viết *Lưu ý: Có thể bạn đọc viết cấu trục khuỷu truyền, piston, xylanh, xéc măng,… OTO-HUI trước Tuy nhiên, viết đơn lẻ, chưa đầy đủ nội dung Và tổng hợp đầy đủ khái niệm, cấu tạo, vai trò chi tiết I Tìm hiểu cấu trục khuỷu truyền: Khái niệm Cơ cấu trục khuỷu truyền: Cơ cấu trục khuỷu truyền phần chuyển động động bao gồm chi tiết: Piston, xéc măng, chốt piston, truyền trục khuỷu Cơ cấu trục khuỷu truyền động động Vai trò cấu trục khuỷu truyền: Cơ cấu trục khuỷu truyền có vai trị tiếp nhận lượng nhiệt từ khí cháy chuyển hóa thành làm quay trục khuỷu kì nổ Sử dụng momen quay trục khuỷu để thực trình hút, nén xả II Các chi tiết cấu trục khuỷu truyền: Piston: 1.1 Khái niệm vai trò Piston: Piston chi tiết chuyển động tịnh tiến cấu trục khuỷu truyền đảm nhận nhiệm vụ sau: Tạo hình cần thiết cho buồng đốt, đảm bảo độ kín cho khoang cơng tác Chuyển đổi áp lực khí cháy thành lực đẩy lên truyền để quay trục khuỷu Thực trình hút, nén hỗn hợp xả khí cháy Ngồi ra, piston chi tiết có điều kiện làm việc khắc nghiệt cấu trục khuỷu truyền phải chịu ảnh hưởng sau: Tải trọng học lớn thay đổi có chu kì: Áp lực khí thể lực quán tính lớn Chịu tác dụng tải trọng nhiệt cao: Nhiệt độ khí cháy cao điều kiện làm mát khó khăn Lực ma sát lớn: Do lực ngang điều kiện bôi trơn khó khăn Sự ăn mịn hóa học: Tiếp xúc với sản vật cháy có nhiều chất ăn mịn hóa học axit nên piston bị mịn, đặc biệt đỉnh piston 1.2 Kết cấu Piston: Kết cấu piston Tùy theo nhiệm vụ đặc điểm kết cấu riêng mà piston chia thành phần: Đỉnh, đầu, thân chân piston 1.2.1 Đỉnh piston Có nhiều loại đỉnh piston khác Đỉnh piston chia thành dạng: đỉnh lõm, đỉnh lồi, đỉnh đỉnh chứa buồng cháy Mỗi loại đỉnh piston có ưu điểm chức khác Đỉnh thường sử dụng với động chạy dầu Diezel dạng buồng cháy xốy lốc lốc có thiết kế đơn giản Diện tích chịu nhiệt tương đối nhỏ Đỉnh lồi thường sử dụng với loại động chạy xăng kỳ có diện tích chịu nhiệt lớn, thiết kế mỏng, nhẹ sức bền lớn Đỉnh lõm sử dụng cho loại động chạy xăng dầu Diezel Nhược điểm sức bền khí kém, ưu điểm không gian chịu nhiệt lớn so với piston đỉnh Đỉnh chứa buồng cháy dạng đỉnh có khả tận dụng xốy lốc dịng khí Hình dạng đỉnh phải phù hợp với buồng cháy hướng tia phun nhiên liệu 1.2.2 Đầu piston: Mặt cắt loại đầu piston khác Có yêu cầu đặt cho đầu piston khả bao kín, tản nhiệt sức bền lớn Đầu piston có chứa rãnh xéc măng nơi lắp đặt xéc măng khí xéc măng dầu, có vai trị bao kín buồng đốt, ngăn lọt khí từ buồng cháy xuống cate ngăn sục dầu từ cate lên buồng cháy Trong rãnh xéc măng dầu có lỗ có vai trị đưa dầu sau bơi trơn trở lại cate Tùy vào loại động cơ, piston có số lượng rãnh xéc măng khác Vì đầu piston phần nối tiếp với đỉnh piston, nơi trực tiếp tiếp xúc với khí cháy áp lực khí thể nên phải có kết cấu đảm bảo khả tản nhiệt sức bền lớn 1.2.3 Thân piston: Tùy vào loại động cơ, thân piston có thiết kế khác Thân piston phần nằm đầu piston, có vai trị dẫn hướng chuyển động cho piston Trên thân piston có lỗ để lắp chốt piston kết nối piston với truyền Kết cấu piston có số yêu cầu sau: Chiều cao thân piston phải đảm bảo yêu cầu áp suất tiếp xúc Vị trí tâm chốt bố trí lệch với tâm xylanh giá trị e phía giảm lực ngang 1.2.4 Chân piston: Chân piston nơi làm chuẩn thiết kế gia công cắt gọt Chân piston phần mặt trụ bên piston Có vai trị làm tăng độ cứng vững cho piston, nơi gá đặt để gia công piston, cắt gọt cần giảm trọng lượng piston 1.3 Vật liệu chế tạo: Có loại vật liệu sử dụng phổ biến để chế tạo piston gang, thép hợp kim nhơm Mỗi loại vật liệu có ưu nhược điểm khác sau: Gang: Piston làm gang có ưu điểm sức bền nhiệt cao, sức bền học cao, hệ số giản nở dài nhỏ, dễ đúc giá thành rẻ Nhược điểm khả tản nhiệt khối lượng riêng piston lớn Thường sử dụng động diesel thấp tốc Thép: Piston làm thép có ưu điểm sức bền cao Nhược điểm hệ số dẫn nhiệt nhỏ, khó đúc Loại vật liệu thường sử dụng so với hai loại vật liệu lại Hợp kim nhơm: Piston làm hợp kim nhơm có ưu điểm khối lượng riêng nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn, hệ số ma sát với gang nhỏ, dễ đúc dễ gia cơng Nhược điểm có hệ số giãn dài lớn nên dễ bị bó kẹt sức bền giảm nhanh nhiệt độ cao Piston làm hợp kim nhôm sử dụng phổ biến động xăng diesel Xéc măng: 2.1 Khái niệm, vai trò kết cấu Xéc măng: Xéc măng chi tiết có vai trị làm kín khe hở piston xylanh nhằm cách ly buồng công tác với phần thân máy Xéc măng có vai trị làm kín khe hở piston xylanh Giống với piston, xéc măng chi tiết có điều kiện làm việc khắc nghiệt cấu trục khuỷu truyền phải chịu ảnh hưởng sau: Tải trọng học lớn, đặc biệt xéc măng phải chịu áp suất khí cháy lớn, lực qn tính lớn, có chu kì va đập Tải trọng nhiệt cao Ma sát lớn Ăn mịn hóa học Ứng suất uốn ban đầu lắp ráp xéc măng vào rãnh piston Có loại xéc măng xéc măng khí xéc măng dầu 2.1.1 Xéc măng khí: Xéc măng khí xéc măng lắp phía (tính từ đỉnh piston xuống), piston thường có đến xéc măng khí tùy vào loại động Vai trị xéc măng khí là: Bao kín buồng đốt, làm nhiệm vụ ngăn cách phần khơng gian xylanh phía buồng đốt phía buồng đốt Tạo độ kín cho khí nén (được tạo từ piston đầu quylat) buồng đốt, trì áp suất nén buồng đốt, ngăn khơng cho khí cháy từ buồng đốt lọt xuống đáy dầu phần máy bên Kềm giữ piston xylanh Truyền nhiệt từ piston qua thành xylanh, xéc măng truyền phần lớn nhiệt lượng từ đầu piston sang thành xylanh, nước làm mát gió để làm mát động Xéc măng khí lại thường chia thành loại nhỏ xéc măng lửa xéc măng ép: Xéc măng lửa: Là xéc măng nằm (từ đỉnh đầu piston đếm xuống), tiếp xúc trực tiếp với khí cháy (hỗn hợp xăng gió) Loại xéc măng thường có mặt dưới, mặt mạ chrome để tăng độ bền, nên thường có màu trắng xung quanh Xéc măng ép: Là xéc măng thứ nằm giữa, vòng xéc măng lửa, hình dáng giống xéc măng lửa, cịn gọi xéc măng làm kín Loại xéc măng mạ chrome khơng mạ, thường có màu xám đậm Xéc măng có nhiều kiểu tiết diện khác Xéc măng khí thường có tiết diện hình chữ nhật hình thang vng Loại xéc măng có tiết diện hình thang vng có ưu điểm nhanh chóng rà khít với thành xylanh, diện tích tiếp xúc với thành xylanh nhỏ, áp suất tiếp xúc lớn có khả làm kín tốt Miệng xéc măng cắt thẳng xiên góc 30o, 45o hay 60o, có dạng bậc thang Khi lắp đặt xéc măng vào piston cần phải ý điều chỉnh khe hở xéc măng (khe hở rãnh xéc măng khe hở miệng xéc măng) cho phù hợp với thông số nhà sản xuất Nếu khe hở xéc măng nhỏ dẫn tới piston bị bó kẹt, gây hư hỏng động Ngược lại, khe hở piston lớn gây tượng bị lọt khí, làm giảm cơng suất động Khi lắp ráp xéc măng cần ý đến khe hở xéc măng 2.1.2 Xéc măng dầu: Trong q trình hoạt động hệ thống bơi trơn, dù vung té hay cưỡng bức, phần dầu bôi trơn bám vào thành xylanh để bôi trơn cho chuyển động, đồng thời làm mát chi tiết thuộc cụm piston-thanh truyền Tuy nhiên, dầu bôi trơn bị lọt lên buồng đốt cháy với nhiên liệu sinh muội than, gây tượng cháy kích nổ làm giảm cơng suất động Dầu bị đốt cháy làm lượng dầu bơi trơn bị hao hụt nhanh chóng phải bổ sung thường xuyên Hiện tượng bơm dầu lên buồng cháy xéc măng khí Xéc măng dầu xéc măng lắp đặt xéc măng khí Có vai trị ngăn dầu bơi trơn lên buồng đốt dàn dầu lên bề mặt xylanh Trên piston thường có từ đến xéc măng dầu tùy vào loại động Kết cấu loại xéc măng dầu Về kết cấu, xéc măng dầu tạo thành từ vịng thép mỏng bên ngồi kẹp vòng đàn hồi hướng tâm Vòng đàn hồi hướng tâm vịng có thiết kế phay rãnh, tạo thành khe nhỏ bề mặt, tiếp xúc với thành xylanh Do số thợ thường gọi bạc (2 vòng xéc măng khí vịng cấu tạo xéc măng dầu) Khi động hoạt động, dầu bôi trơn bắn lên thành xylanh bôi trơn chi tiết xylanh, piston xéc măng, giúp làm giảm ma sát Khi thành xylanh (phần xylanh nằm phía buồng đốt) đọng lớp váng dầu bôi trơn Xéc măng dầu có nhiệm vụ gạt (gần hết) lớp dầu bơi trơn cịn đọng lại thành xylanh thải trở lại cacte bên Giống với xéc măng khí, lắp đặt xéc măng dầu cần phải ý điều chỉnh khe hở xéc măng cho phù hợp 2.2 Vật liệu chế tạo Xéc măng: Chính phải làm việc điều kiện khắc nghiệt nên vật liệu chế tạo xéc măng phải đảm bảo độ đàn hồi tốt nhiệt độ cao, chịu mài mòn tốt Hầu hết xéc măng chế tạo gang xám pha hợp kim, xéc măng mạ crơm xốp có chiều dày 0,03÷0,06 mm, giúp tuổi thọ tăng 3÷3,5 lần Xéc măng thường làm việc điều kiện mơi trường bơi trơn kém, piston chuyển động tịnh tiến nên khó giữ màng dầu bôi trơn chuyển động quay trục khuỷu, chịu nhiệt độ cao Nên trình làm việc xéc măng dễ bị mài mịn tính đàn hồi giảm dần Chốt piston: 3.1 Khái niệm, vai trò kết cấu: Chốt piston chi tiết trung gian có vai trò kết nối piston với truyền Chốt piston chi tiết trung gian kết nối piston với truyền Chốt piston có kết cấu dạng hình trụ rỗng Tuy có kết cấu đơn giản lại chi tiết đóng vai trị quan trọng cấu trục khuỷu truyền chi tiết kết nối trung gian hai chi tiết có phương chuyển động khác piston truyền Cũng giống chi tiết trình bày bên trên, chốt piston có điều kiện làm việc khắc nghiệt sau: Phải chịu lực có tính chất va đập tuần hoàn từ piston truyền Làm việc môi trường nhiệt độ cao bôi trơn khó khăn Chính phải làm việc điều kiện khắc nghiêt nên chốt piston phải chế tạo từ vật liệu đảm bảo sức bền độ mài mòn cao Những loại vật liệu thường sử dụng để làm chốt piston thép cacbon thép hợp kim Bề mặt chốt piston thấm than xianua, cao tần mài bóng Giúp tăng độ bền khả chịu mài mòn cho chốt piston 3.2 Các kiểu lắp ghép chốt piston: Có cách lắp ghép chốt piston là: cố định chốt đầu nhỏ truyền, cố định chốt bệ chốt piston lắp tự hai mối ghép Có kiểu lắp ghép chốt piston 3.2.1 Cố định chốt đầu nhỏ truyền: Ở trường hợp này, phần chốt piston lắp cố định với đầu nhỏ truyền bulong siết Hai đầu chốt piston lắp lỏng so với piston để chuyển động quay tự 3.2.2 Cố định chốt bệ chốt piston: Ở trường hợp này, chốt piston cố định bệ chốt piston nhờ vít hãm khơng thể chuyển động quay tự quanh tâm trục Chốt piston lắp lỏng so với đầu nhỏ truyền 3.2.3 Lắp tự hai mối ghép: Ở trường hợp này, chốt piston lắp lỏng so với piston đầu nhỏ truyền Trên piston, phần lỗ lắp chốt có rãnh để lắp vịng hãm, giúp cố định vị trí chốt nằm piston, không cho chốt piston di chuyển dọc trục làm ảnh hưởng đến trình chuyển động piston (nếu chốt piston dịch chuyển vị trí cố định cào vào thành xylanh gây hư hỏng động cơ) Đây cách lắp ghép sử dụng phổ biến  ... với truyền Chốt piston chi tiết trung gian kết nối piston với truyền Chốt piston có kết cấu dạng hình trụ rỗng Tuy có kết cấu đơn giản lại chi tiết đóng vai trị quan trọng cấu trục khuỷu truyền. .. động quay trục khuỷu, chịu nhiệt độ cao Nên trình làm việc xéc măng dễ bị mài mịn tính đàn hồi giảm dần Chốt piston: 3.1 Khái niệm, vai trò kết cấu: Chốt piston chi tiết trung gian có vai trị kết... khoang cơng tác Chuyển đổi áp lực khí cháy thành lực đẩy lên truyền để quay trục khuỷu Thực trình hút, nén hỗn hợp xả khí cháy Ngồi ra, piston chi tiết có điều kiện làm việc khắc nghiệt cấu trục khuỷu