Tinh toan suc ben va lap quy trinh cong nghe ra 166091

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn Cơ học vật rắn Lời nói đầu gày N công xây dựng chủ nghĩa xà hội Đảng ta đà xác định phải xây dựng đất nớc phát triển Để đẩy mạnh công nghiệp hoá đất nớc ngành chế tạo máy ngành quan trọng, ngành chủ yếu sản xuất trang thiết bị cho ngành khác Công nghệ chế tạo máy phận chuyên thiết kế quy trình công nghệ công sản phẩm nhằm đạt suất chất lợng sản phẩm cao Nhằm tổng kết lại toàn kiến thức đà đợc trang bị cho sinh viên ý thức đợc công việc kỹ thuật ngời cán kỹ thuật đồ án tốt nghiệp nội dung quan trọng nhắt trình đào tạo mà sinh viên phải thực Với đồ án tốt nghiệp Tính toán sức bền lập quy trình công nghệ công trục khuỷu HONDA 1600 mà em đợc giao, đà mang lại cho em nhiều bổ ích nội dung đà học nh tính sáng tạo sinh viên Trong thời gian làm đồ án, đợc hớng dẫn tận tình thầy giáo hớng dẫn thầy giáo môn, với cố gắng nỗ lực thân đến em đà hoàn thành đề tài đợc giao Tuy nhiên kiến thức hạn chế, tài liệu tham khảo có hạn tránh khỏi thiếu sót đồ án Do em mong đợc góp ý bảo thầy cô để đồ án đợc hoàn thiện Cuối em xin chân thành cám ơn thầy cô đà tận tình hớng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án Sinh viên thiết kế: Lê Văn Lu Phần I Tính toán sức bền Trục khuỷu chi tiết máy quan trọng, cờng độ làm việc lớn giá thành cao động ®èt Khèi l¬ng trơc khủu chiÕm  15 % khối lơng động cơ, giá thành trục khuỷu chiếm 20 30 % giá thành động trục khuỷu HONDA 1600 đợc thiết kế sở thực nghiệm Vì việc kiểm tra sức bền có tầm quan trọng chế tạo GVHD: ThS Hoàng Thắng Lợi SVTK: Lê Văn Lu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn Cơ học vật rắn A Điều kiện làm việc trục khuỷu Trong trình làm việc, trục khuỷu chịu chế độ làm việc nề Nó có nhiêm vụ nhận lực khí thể tác dụng lên piston qua truyền biến chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay trục để đa công suất Vì chịu lực khí thể, lực quán tính chuyển động tịnh tiến chuyển động quay Các lực có giá trị lớn thay đổi theo chu kỳ nên có tính chất va đập mạnh Các lực gây ứng suất uốn xoắn dọc trục gây tợng giao động dọc, giao động xoắn làm động rung động, cân Ma sát bề mặt cổ trục lớn gây hao mòn bề mặt ma sát cổ trục chốt khuỷu Chính điều kiện làm việc nặng nề trục khuỷu có yêu cầu sau: - Có độ bên lớn, độ cứng vững cao, trọng lợng nhỏ, mòn - Bề mặt làm việc phải gia công xác - Không xảy tợng giao động, cộng hởng phạm vi sử dụng tốc độ - Kết cấu đảm bảo tính cân đồng dễ chế tạo B Trục Khuỷu HONDA 1600 đặc tính kỹ thuật Đây trục khuỷu đơn lắp máy HONDA 1600 có nhiệm vụ biến chuyển động tịnh tiến truyền thành chuyển ®éng quay cđa trơc khủu ®Ĩ lai m¸y ph¸t ®iƯn thông qua ly hợp vấn Trục khuỷu HONDA 1600 loại nhỏ, thông dụng yêu cầu có độ bền cao, trọng lợng nhỏ, mòn tính cân tốt dễ chế tạo Các thông số kỹ thuật: - Lực khÝ thĨ Pk = 18 MN - §êng kÝnh Piston dp = 50 mm - Mô men xoắn - Tốc ®é quay Mz = 5.1012 Pa n = 2800 vßng/ Phót C KÕt cÊu c¸c bé phËn trơc khủu HONDA 1600 Trục khuỷu đợc chia làm hai loại GVHD: ThS Hoàng Thắng Lợi SVTK: Lê Văn Lu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn Cơ học vật rắn Trục khuỷu ghép: trục khuỷu mà phận cổ trục, chốt khuỷu, má khuỷu đuôi trục khuỷu đợc chế tạo rời sau lắp ghép với Trục khuỷu nguyên: trục khuỷu mà phận làm liền với thành khối loại thích hợp với trục khuỷu HONDA 1600 động có kích thớc nhỏ trung bình Đầu trục khuỷu: Có dạng trục bậc có then để lắp bánh dẫn động, bơm nớc, bơm dầu, quạt gió, máy nén khí, puli để dẫn động quạt gió đai ốc khởi động động tay quay Các bánh chủ động bánh đai dẫn động lắp đầu trục khuỷu theo kiểu lắp căng lắp trung gian đầu có then Ngoài phận số động ngời ta lắp phận giảm lao động xoắn hệ đầu trục Đầu trục khuỷu HONDA 1600 chọn then đầu tròn tỉ đặt lên trục không lớn, rÃnh then không sâu nên không gây yếu trục, gia công rÃnh then thuận lợi Cổ trục: Các cổ trục đờng kính đợc tính toán theo sức bền, điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn thời gian sử dụng, số lần sửa chữa lớn động Có loại đờng kính tăng dần từ đầu đến đuôi trục khuỷu để đảm bảo khả chịu lực sức bền trục đồng Nhng kiểu lại gây phức tạp gia công sửa chữa lắp ráp Khi tăng đờng kính cổ trục độ cứng vững trục tăng nhng kích thớc trục tăng theo dẫn đến trọng lợng trục tăng ảnh hởng đến tần số giao động toàn trục gây tợng cộng hởng Kích thớc cổ trục Động xăng: dct = ( 0,65 0,80) lct = ( 0,5 0,6)dct Động Diêzen: dct = ( 0,70 0,85 )D D: đờng kính Xilanh GVHD: ThS Hoàng Thắng Lợi SVTK: Lê Văn Lu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn Cơ học vật rắn Để giảm trọng lợng cổ trục đảm bảo bôi trơn tốt, số loại động ngời ta làm cổ trục rỗng hai đầu đợc bịt nút ren có nút ngang để dẫn dầu bôi trơn cho bề mặt làm việc Đối với cổ trục HONDA 1600 cổ trục đợc chọn theo kết tính toan sức bền để đảm bảo khả chụi tải trọng vừa đảm bảo sức bền lại tiết kiệm thể tích động cơ, không gây tợng cộng hởng Chốt khuỷu: Đờng kính chốt khuỷu đợc tính toán để đảm bảo độ bên nhng có trọng lợng nhỏ để giảm lực quán tính quay Thờng lấy đờng kính cổ trục Trong động cao tốc ngời ta làm chốt khuỷu rỗng để giảm nhẹ chốt khuỷu, đảm bảo bôi trơn tốt cho chốt để lọc dầu ngời ta khoan thông với cổ trục để bôi trơn cho bạc Chiều dài chốt khuỷu phụ thuộc vào khoảng cách hai đờng tâm xi lanh kề chiều dài cổ khuỷu Tăng chiều dài chốt khuỷu làm giảm độ cứng vững trục, giảm chiều dài chốt khuỷu làm tăng áp lực lên mặt chốt khuỷu Vì ta cần chọn chiều dài chốt khuỷu cho hợp lý để thoả mÃn điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn có độ cứng vững Trên trục HONDA 1600 chốt khuỷu đợc kiểm nghiệm sức bền đảm bảo với chiều dài đờng kính chốt không làm ảnh hởng đến độ cứng vững trục Để có lợng dầu bôi trơn đặn bề mặt chốt khuỷu ngời ta gia công lỗ dẫn dầu Lỗ đợc làm lệch so với đờng tâm bề mặt chốt khuỷu 50 nên trục quay lực li tâm tạo áp lực dầu lên bề mặt chốt để đủ điều kiện bôi trơn tốt Má khuỷu: Là phận nối liền cổ khuỷu chốt khuỷu Hình dạng má khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào loại động có trị số áp suất khí thể tốc độ quay trục Hình dáng má khuỷu có nhiều dạng khác nhau: - Loại má khuỷu hình chữ nhật có cấu tạo đơn giản dễ chế tạo - Loại má khuỷu hình ô van tơng đối phức tạp GVHD: ThS Hoàng Thắng Lợi SVTK: Lê Văn Lu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn Cơ học vật rắn - Loại má khuỷu hình chữ nhật phân bố lợi dụng vật liệu không hợp lý nên ta vát bớt góc má hình chữ nhật để tạo thành má hình lăng trụ gọt tròn góc để tạo thành dạng có cung tròn, tiếp tuyến hình ô van Hình a: Má khuỷu hình lăng trụ Hình b: Má khuỷu hình ô van Hình c: Má khuỷu hình tròn Đối với trục khuỷu HONDA 1600 đợc chọn dạng má hình ô van, loại có ứng suất phân bố đồng đều, đợc tính toán sức bền để đảm bảo má khuỷu đủ độ cứng vững Một phía má lắp đối trọng để đảm bảo tâm quay má nằm gần trùng tâm quay trục khuỷu Các dạng má khuỷu Các dạng lỗ dầu Đối trọng: Đối trọng lắp má khuỷu có hai tác dụng chủ yếu - Cân lực mô men quán tính không cân động cơ, chủ yếu lực quán tính li tâm Nhng để cân lực quán tính GVHD: ThS Hoàng Thắng Lợi 10 SVTK: Lê Văn Lu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn Cơ học vật rắn chuyển động tịnh tiến nh số động chữ V có góc hai hàng xi lanh 900 - Giảm phụ tải cho cổ trục cổ trục động kỳ có 4,6,8 xi lanh động quán tính mô men lực quán tính tự cân nhng ổ trục thờng phải chịu ứng suất uốn lớn Khi dùng đối trọng mô men lực quán tính nói đợc cân nên cổ trục không chịu ứng suất uốn mô men gây Khi thiết kế cần cố gắng giảm kích thớc đối trọng nhng không làm tăng kích thớc hộp trục khuỷu Thông thờng muốn giảm kích thớc đối trọng phải bố trí đối trọng xa tâm quay Đối trọng lắp với má khuỷu thông thờng theo phơng pháp: - Đối trọng làm liền với má khuỷu: loại thờng gặp động ô tô, máy kéo động xăng công suất nhỏ - Đối trọng làm riêng hàn với má khuỷu: loại thờng gặp nhiều động Diezen tĩnh đọng ô tô, máy kéo Trục khuỷu HONDA 1600 đối trọng làm riêng lắp lên má khuỷu bu lông Đối đợc khớp với má khủu b»ng r·nh khÝa ®Ĩ quay víi tèc ®é cao dừng đột ngột khởi động bu lông không bị cắt đứt Đuôi trục khuỷu: Đuôi trục khuỷu động thờng lắp với chi tiết máy cấu truyền dẫn công suất (Bánh đà, khớp rối, bánh đai truyền) Trong động tĩnh tàu thuỷ đuôi trục khuỷu thờng làm dạng hình côn có độ côn nhỏ, mặt côn có rÃnh then để láp bánh đà Kết cấu có u điểm: đơn giản, dễ định vị tháo lắp Bánh đà đợc ép chặt lên mặt côn đai ốc hÃm đuôi trục khuỷu Ngoài kết cấu dùng để lắp ghép với bánh đà đuôi trục khuỷu có phận đặc biệt: Bánh dẫn động, cấu phụ, vành chắn dầu, ren ốc hồi dần, ổ chặn Trục khuỷu HONDA 1600 đuôi trục có phần kết cấu ổ đỡ chặn để không chế dịch chuyển dọc trục Đầu có rÃnh then để truyền tải D Tính toán sức bền GVHD: ThS Hoàng Thắng Lợi 11 SVTK: Lê Văn Lu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn Cơ học vật rắn Trong phần lý thuyết chung ngời ta chia trục khuỷu thành nhiều phần, phần khoảng cách hai tâm điểm ổ trục Ta coi phần dầm tĩnh định đặt hai gối tính cho trờng hợp trục khuỷu chịu tải trọng lớn Trục HONDA 1600 việc tính toán đơn giản trục khuỷu Ta lập sơ đồ tính to¸n b1 y1 a Pr1 b2 a C2 Pr1 C1 y2 Mk a Mk' l1 a a b Pr2 Pr2 a l2 h lo Trong đó: Py lực pháp tuyến tác dụng lên chốt Py = PKT (Pa) Fp diện tích đỉnh piston Pr1 - lực quán tính ly tâm má khuỷu Theo nhà nghiên cứu trục khuỷu với trục khuỷu khả chịu tải lớn thơng xuyên xảy hai trờng hợp: - Trờng hợp khởi động chịu lực PYmax - Trờng hợp máy phát làm việc hết công suất Mzmax Ta tiến hành tính toán cho hai trơng hợp: Trờng hợp khởi động: Ta tính trờng hợp gần với giả thiết lúc trục khuỷu điểm chết = 00 Tính toán bỏ qua lực quán tính (do số vòng quay khởi động nhỏ) Lúc này: GVHD: ThS Hoàng Thắng Lợi 12 SVTK: Lê Văn Lu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Pymax= PKT FP Bộ môn Cơ häc vËt r¾n  dp = 50mm Pk = 18MN 3, 14 0, 05 Py max = 18 = 3,5.10-2 MN Py a=35,5 Y1 a=35,5 Y2 L2=50 L1=57 L0=107 y2 = 1,86.10-2 y1= 1,64 10-2 Ta cã biểu đồ mô men uốn Mu biểu đồ nội lùc N2 y1b1 y2b2 y1b1 Mu y2b2 Nz Ta cã : P y L2 Py/2 3,5 10−2Py/2 L0 y1 = = 107 = 1,64.10-2 MN P y L1 y2 = L0 −2 3,5 10 50 = 107 = 1,86.10-2 MN a) TÝnh søc bỊn cho chèt khủu GVHD: ThS Hoµng Thắng Lợi 13 SVTK: Lê Văn Lu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn Cơ học vật rắn Mặt cắt nguy hiểm chốt Mumax = y1 L1 VËy ta cã: u max = Mumax WuC Trong WuC : Mô đun chống uốn tiết diện ngang chốt chốt đặc WuC = 0,1 dc3 = 0,1 423 = 7408 (mm3) = 0,7408.10-5(m3)  1,64 10−2 0,057 0,7408 10−5 = 0,126.10-6 Pa u max = Đảm bảo đủ bền b) Tính sức bền cho má khuỷu: Lực Py gây ứng suất uốn nén A-A má khuỷu Ta cã øng st n cđa m¸ khủu b=22 h= 58 y b1 Mu u = W uX hb2 = = , 64 10−2 , 0145 =5082 10 (Pa ) , 058 ,022 Ta cã øng st cđa m¸ khủu: Py u = hb −2 3,5.10 = 2.0.058.0,022 = 1374 10 (Pa) VËy øng st tỉng lµ: T = u+ u = 6456.104 (Pa) Vậy đảm bảo đủ bền GVHD: ThS Hoàng Thắng Lợi 14 SVTK: Lê Văn Lu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn Cơ học vật rắn c) Tính cho cổ khuỷu Mặt cắt nguy hiểm đầu cổ sát m¸ khủu: Mumax = y2b2 Ta cã max = Mumax cæ -2 0,0215 = 0,04.104 (Pa) Mumax = y2b2 Wu = 1,86.10 Wu Cæ = 0,1 d3 cæ = 0,1 0,0443 = 0,85 10-5 (m3) ,04 104 −5 VËy umax = 0,85.10 = 4705.104 (Pa) < [] Đảm bảo đủ bền Trờng hợp vừa chịu lực khí thể vừa chịu xoắn Đây trờng hợp xảy trục làm việc Ta giải toán tổng quát Trong trình làm việc lực quán tính cã xu híng chèng l¹i lùc khÝ thĨ vËy tính trờng hợp ngời ta sử dụng cách tính với tải trọng lớn Py MuZ phát sinh máy làm việc trạng thái cực ®iĨm N = 1600 w N = 2800 vßng/ Phần bên phải chịu lực lớn phần bên trái m« men N 16 10 ,55= ,55=5,4 2800 M’Z = n MNm GVHD: ThS Hoàng Thắng Lợi 15 SVTK: Lê Văn Lu