đồ án công nghệ Mài cổ trục khuỷu

1.2 Hư hỏng thường gặp, cách kiểm tra hư hỏng 1.2.1 Hư hỏng thường gặp Trục khuỷu nói riêng và các chi tiết dạng trục thường có các hư hỏng sau: - Mòn bề mặt làm việc cổ trục, do đó làm

Lời nói đầu

Môn học công nghệ sửa chữađộng cơ vai trò quan trọng trong chơng trình đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về sửa chữa và bảo dỡng các bộ phận của động cơ, phục vụ cho ngành giao thông vận tải

Mặc dù hiện nay động cơ có thể dễ dàng thay thế khi nó bị hỏng nhng ngời ta vẫn muốn sửa chữa vì nó còn liên quan đến nhiều vấn đề ví dụ nh việc đăng kí xe về

số khung số máy rất phức tạp Cho nên việc sửa chữa vẫn còn đợc sử dụng nhiều trong các xởng sửa chữa, garage ôtô

Thiết kế môn học giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức cơ bản về sửa chữa cũng nh bảo dỡng động cơ Sau khi học xong môn học này sinh viên có khă năng tham gia vào các xởng sửa chữa động cơ, các trung tâm bảo dỡng của các hãng xe.Đ

ợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy giáo Lê Hoài Đức trong bộ môn động cơ

đốt trong đến nay thiết kế môn học của em đã hoàn thành Tuy nhiên do thòi gian và trình độ nên không tránh khỏi sai sót em rất mong đuợc sự chỉ bảo của các thầy và sự chỉ bảo của các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Hoài Đức đã giúp đỡ em hoàn thành

công việc đợc giao

Sinh viên thực hiện

Chương 1:Giới thiệu chi tiết và hư hỏng thường gặp cỏch kiểm tra hư hỏng

1.1 Giới thiệu chi tiết

- Trục khuỷu là một chi tiết quan trọng và chiếm tỷ trọng lớn trong động cơ Nó nhận lực từ piston tạo mô men quay kéo máy công tác và nhận năng lượng từ bánh đà thực hiện quá trình trao đổi khí trong xilanh Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính tịnh tiến và lực quán tính li tâm có giá trị lớn và thay đổi, chịu ma sát mài mòn lớn

- Trục khuỷu là chi tiết phức tạp nhất về cấu tạovà sản xuất Tính chất quan trọng, hình dáng nhiều vẻ của nó có tính chịu tải trọng thay đổi bắt buộc ta phải chú ý việc lựa chon vật liệu chế tạo trục, phương pháp gia công nhiệt luyện

- Yêu cầu khi thiết kế chế tạo, trục khuỷu:

+ Có sức bền cao, độ cứng vững lớn nhưng trọng lượng nhỏ

+ Có tính cân bằng cao, không xảy ra hiện tượng dao động cộng hưởng trong miền tốc độ sử dụng

+ Độ bóng bề mặt cổ trục, cổ chốt phải lớn, độ chính xác gia công cao

- Vật liệu chếtạo trục khuỷu: Thường là thép cac bon vì nó có ưu điểm là hệ số ma sát trong lớn nên biên độ dao động xoắn nhỏ và giá thành rẻ Thép hợp kim thường

sử dụng cho động cơ cao tốcvà cường hoá vì có ưu điểm về tính năng cơ lí và sức bền cao Gang cầu cũng được để đúc trục khuỷu vì nó có nhiều ưu điểm giá dẻ, tính năng đúc tốt, hệ số ma sát trong lớn, chịu mòn tốt và ít nhạy cảm với ứng suất tập trung

1.2 Hư hỏng thường gặp, cách kiểm tra hư hỏng

1.2.1 Hư hỏng thường gặp

Trục khuỷu nói riêng và các chi tiết dạng trục thường có các hư hỏng sau:

- Mòn bề mặt làm việc cổ trục, do đó làm tăng khe hở lắp ghép giữa trục và bạc, gây giảm áp suất dầu bôi trơn và phát sinh tiếng va đập khi động cơ làm việc

- Biến dạng do chịu tải làm cong,xoắn trục, gây sai lệch góc công tác, hoặc vi phạm chế độ lắp ghép giữa trục và bạc do các cổ mất đồng tâm gây nên

- Phát sinh vết nứt trên bề mặt ở những vùng chuyển tiếp giữa cổ trục và má Những nơi có gờ cạnh sắc hoặc những rãnh xước tế vi trên bề mặt trục do mỏi vật liệu Theo thời gian các vết nứt này phát triển dần dẫn đến gẫy trục khuỷu một cách đột ngột, với bề mặt gãy nhẵn và nghiêng 45o so với đường tâm

- Kiểm tra hư hỏng của của trục khuỷu bao gồm: Đo lượng mòn, kiểm tra sai lệch hình dáng và phát hiện hư hỏng ngầm

1.2.2 Kiểm tra trục khuỷu

a. Đo lượng mòn cổ trục khuỷu

Hình 1: Sơ đồ đo mòn cổ trục và cổ biên

-Dụng cụ đo mòn trục phổ biến là panme có độ chính xác 0,01mm Đối với trục khuỷu, phải kiểm tra cổ trục và cổ biên Để tránh góc chuyển tiếp giữa trục và má, phải chọn tiết diện A-A và tiết diện B-B cách má khuỷu 5÷10 mm để đo lượng mòn do cổ biên mòn nhiều nhất trên phương 1-1 nối tâm với cổ chính, nên thường

đo trên phương này Khi đo trên phương 2-2 vuông góc với phương 1-1 và lấy hiệu số hai kích thước đo sẽ xác định được độ méo

-Hiệu số của 2 kích thước đo cùng phương, trên 2 tiết diện A-A và B-B cho ta độ côn trục Đối với cổ chính cách làm cũng tương tự, xong vì cổ chính có dạng mòn đều hơn nên thường phải đo thêm trên phương xiên 45o để có thể phát hiện được

chỗ mòn nhiều nhất Đó là cơ sở cho việc chọn kích thước gia công trục khuỷu sau này

b. Kiểm tra cong trục khuỷu

Để kiểm tra độ cong trục, cần có đủ đồ gá và dụng cụ sau:

- Bàn phẳng (bàn rà) có kích thước đủ lớn

- Các khối V để định vị hai cổ chính ở 2 đầu trục

- Giá và đồng hồ so có độ chính xác 0,01 mm

- Nếu gá trên máy mài bằng chống tâm, chỉ cần bộ giá đồng hồ so là đủ

Khi kiểm tra, để chân đồng hồ so tỳ vào phần không mòn ở cổ giữa của trục (do rãnh dầu trên bạc tạo nên), từ từ quay trục và xác định độ chênh lệch Δđ của đồng

hồ so ở 2 vị trí đối xứng nhau (cáh nhau 180o) trên cổ trục, độ cong trục sẽ bằng

Δđ/2.Độ cong cho phép của trục khuỷu không quá 0,06mm.Nếu vượt quá phải nắn lại trục

Hình2 :Sơ đồ đo cong trục khuỷu

Trong thực tế hiện tượng cong trục khuỷu làm các cổ trục mất đồng tâm, phần lớn

do biến dạng má khuỷu gây nên Vì vậy trong trường hợp má khuỷu được gia công tinh các mặt phẳng, có thể kiểm tra khoảng cách giữa 2 má ở phía trên và phía dưới

để phát hiện độ biến dạng này.Nếu khoảng cách không bằng nhau tức là trục bị cong

c. Kiểm tra cân bằn tĩnh và động trục khuỷu

- Cân bằn tĩnh trên V lăn: Một trục được lồng vào lỗ moayơ của của trục khuỷu bảo đảm độ đồng tâm cần thiết Đặt toàn bộ chi tiết lên cặp V lăn, nếu với vị trí bất kỳ,

chi tiết không tự quay có nghĩa là chi tiết cân bằng tốt Nếu chi tiết tự quay và luôn dừng lại ở tại một vị trí nhất định thì có thể khẳng định chi tiết mất cân bằng

- Cân bằng động

Hình 3: Thiết bị kiểm tra cân bằng động trục khuỷu

2. Đầu khoan 9 Vành chia độ

3. Khung dao động 10 Bộ chỉ thị mô men mất cân bằng

4,7 Con lăn 11 Bộ phận diều chỉnh tốc độ

5 Trục 12 Bộ phận truyền động

6 Trục khuỷu kiểm tra 13,14 Các ổ tỳ điều chỉnh

d Kiểm tra hư hỏng ngầm

Các chi tiết lớn như trục khuỷu, bánh đà, hoặc các chi tiết dạng thân hộp như thân máy, nắp máy két nước Thường bị nứt bề mặt do mỏi, rỗ ngầm do bị kẹt khí, kẹt

xỉ trong quá trình tạo phôi, thủng khoang bên trong

Việc kiểm tra hư hỏng ngầm có thể thực hiện bằng phương pháp khá đơn giản như dùng khí nén bơm vào khoang bên trong chi tiết, sau đó nhúng ngập các chi tiết trong thùng nước để phát hiện chỗ rò rỉ nếu thấy có bọt khí sủi ra

Cũng có thể sử dụng thiết bị hiện đại để kiểm tra rỗ ngầm bằng siêu âm Với vết nứt bề mặt có thể dùng từ phương pháp đơn giản đến phức tạp như: nhuộm màu, dùng quang tuyến, dùng từ trường

Bảng các phương pháp kiểm tra hư hỏng ngầm

Phạm vi ứng dụng

Phương pháp kiểm tra

Từ quang Quang

tuyến

Nhuộm mầu

Siêu âm

Chiều rộng nhỏ nhất của vết nứt

có thể phát hiện được (µm)

"+"Có khả năng dùng được; "- "Không có khả năng dùng được

Chương2 :Các phương pháp phục hồi và lực chọn phương pháp phục hồi

2.1.Các phương pháp phục hồi

Hiệu quả và chất lượng phục hồi chi tiết phụ thuộc một cách đáng kể vào phương pháp công nghệ đuợc sử dụng để gia công Hiện nay có nhiều phương pháp phục hồi chi tiết khác nhau cho pháp hoàn trả kích thước ban đầu và những

cơ tính của chi tiết khi phục hồi song

2.1.1.Phương pháp thay đổi kích thước ban đầu của chi tiết

Thay đổi kích thước ban đầu của chi tiết là sau khi sử chữa xong, kích thước của chi tiết khác với kích thước ban đầu của nó.Thường dùng 3 phương pháp sau đây

1.Phương pháp kích thước sửa chữa

Thực chất phương pháp kích thước sửa chữa là đem gia công một chi tiết trong

số các chi tiết lắp ghép (thường chọn chi tiết quan trọng) cho đạt kích thước sửa chữa nhất định cod1, cod2, đạt độ chính xácvề hình dạng và yêu cầu kỹ thuật đề

ra Các chi tiết còn lại phải thay mớivà có kích thước tương ứng kích thước chi tiết được sửa chữa So với ban đầu kích thước của nó có thay đổi nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và yêu cầu lắp ghép nên khă năng làm việc của cụm chi tiết được phục hồi

Nhược điểm của phương pháp này: hạn chế khả năng lắp lẫn của phụ tùng; gây khó khăn cho việc cung cấp phụ tùng

2.Phương pháp phụ thêm chi tiết

Thực chất của phương pháp này thêm các chi tiết như ống lót, vòng lót, tấm đệm vào cụm hay mối ghép phức tạp Các chi tiết còn lại sẽ thay mới có kích thước tương ứng.Sau khi gia công xong kích thước của chi tiết đựoc phụ thêm bằng kích thước sửa chữa hoặc bằng kích thước ban đầu.Chi tiết phụ thêm thường thường đựơc ép với chi tiết cơ bản có độ chính xác cấp 2 – 3 hoặc cũng có thể lắp bằng ren vít

Để dễ dàng lắp ghép, các chi tiết phụ thêm như khi ép ống lót vào trong lỗ thường vát mép đầu của ống lót một góc 30o – 45o.Hoặc khi thêm ống lót cho trục thì đầu

cổ trục cũng nên vát một góc 30o – 45o

Với chi tiết phụ thêm làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao thì nên chọn loại vật liệu có cùng hệ số giãn nở nhiệt để tránh biến dạng không cần thiết.Để tránh cho chi tiết phụ không bị lỏng, rời ra có thể dùng tán hàn để gắn chặt chúng lại với nhau.Thường người ta dùng phương pháp ép nóng

3.Phương pháp thay đổi một phần chi tiết

Một số chi tiết của ôtô có tới máy bề mặt làm việc, các bề mặt đó có mức độ mài mòn khác nhau Có bề mặt hay một phần chi tiết bị mài mòn nhiều, có phần mòn ít thì ta cắt bỏ phần đó và thêm phần mới vào

• Khắc phục các sai lệch

- Điều chỉnh khe hở tiếp xúc

- Phục hồi lại trạng thái ban đầu khi tiếp xúc

- Hiệu chỉnh, điều chỉnh: Nhờ các vòng bi khi lắp vòng bi vào trục, lắp các nắp, vặn ren

• Phương pháp phục hồi kích thước ban đầu

- Phục hồi bằng gia công lại chi tiết cho đảm bảo kích thước

- Phục hồi lại chế độ lắp ghép: phục hồi khe hở, độ căng khi lắp ghép

- Phục hồi phương pháp sửa chữa: do hình dạng bị biến đổi, bề mặt bị phá huỷ, sự tiếp xúc, liên kết giữa bề mặt bị phá huỷ

- Phục hồi chất lượng liên kết các bề mặt tiếp xúc bằng gia công để đảm bảo hình dạng

a. Một số dạng hư hỏng và phương pháp phục hồi

Dạng

khuyết tật

Thực chất phương pháp phục hồi

Phương pháp khắc phục

Mài mòn • Phục hồi hình dạng

- Phục hồi độ bóng

- Phục hồi vị trí lắp lẫn

bề mặt

• Phục hồi hình dạng

và kích thước

- Đắp một lớp kim loại

bị mài mòn

- Các biện pháp khác

- Gia công cơ

- Hàn đắp

- Gia công áp lực, biến dạng dẻo

Tính chất

bị thay đổi

Phục hồi cơ tínhvà tính chất khác

Nhiệt luyện, biến cứng

Chi tiết bị

xước hay

dính bẩn

Tẩy sạch Bằng phương pháp cơ học,

hàn, nhiệt

Chi tiết bị

biến dạng

và phá huỷ

Phục hồi hình dạng ban đầu Phục hồi cơ tínhvà khối lượng riêng của chi tiết

Uốn, gia công biến dạng nóng, nguội

Hàn phục hồi các vết nứt, đặt vòng đệm,chốt

b. Lựa chon phuơng pháp phục hồi

Phương pháp và quy trình công nghệ phục hồi chi tiết đóng vai trò không nhỏ trong việc nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của ôtô.Giải quyết tốt vấn đề phục hồi có ý nghĩa to lớn trong nền kinh tế quốc dân đặc biệt là công tác sửa chữa trong các xí nghiệp sửa chữa

Việc lựa chọn phương pháp phục hồi phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu công nghệ và điều kiện làm việc của chi tiết, giá trị hao mòn, các đặc điểm của công nghệ phục hồi có ảnh hưởng quyết định đến giá thành phục hồi

Với trục khuỷu với điều kiện làm việc và hư hỏng như trên đã phân tích, ta chọn phương pháp 1, đó là mài cổ trục cổ biên và thay thêm bạc mới

Chương 3:Quy trình công nghệ sửa chữa trục khuỷu

Trục khuỷu được sửa chữa theo cốt, tuy nhiên trong truờng hợp bạc lót mới đạng ở dạng bán thành phẩm, có thể sử chữa không theo cốt, chỉ cần mài cổ trục

theo một kích thước thồng nhất nào đó cho hết các chỗ mòn không đều, sau đó tiện bạc theo trục để đảm bảo khe hở lắp ghép là được

3.1.Trình tự kiểm tra và sửa chữa trục khuỷu

1. Kiểm tra và nắn cong

Trong truờng hợp trục bị cong quá mức cho phép thì ta phải nắn lại

Độ cong cho phép Δc được xác định: Δc ≤ 1/2(D’- Di – a)

Trong đó: D’ là kích thước trục trước khi gia công

Di kích thước sau khi gia công

a lượng dư tối thiều dành cho mài,a = 0,02 ÷ 0,04 mm

Thực chất hiện tượng cong trục khuỷu là do biến dạng má gây ra chị tải trọng lớn, làm các cổ chính mất đồng tâm, vì vậy có thể dùng phương pháp sau để nắn cong trục:

- Nắn trên thiết bị thuỷ lực

Trục được đặt trên hai khối V 2 các cổ chính đầu và đuôi, giữa trục có đồng hồ so 6 kiểm tra lượng biến dạng Thiết bị ép bằng thuỷ lực bằng tay với áp kế 4 chỉ thị lự nắn

Hình 4.1 Nắn cong trục khuỷu trên thiết bị thuỷ lực

1. Bàn máy 4 Áp kế chỉ thị lực nắn

2. Khối V 5 Kích thuỷ lực

3. Trục cần nắn 6 Đồng hồ so

Khi nắn, phải ép trục cong theo phía ngược lại với chiều cong ban đầu một lượng biến dạng đủ lớn để trục có một biến dạng dư mới làm cho trục thẳng trở lại, đồng thời không gây congtheo chiều mớivà không làm gãy trục

Nếu trục khuỷu làm bằng gang cầu, lượng biến dạng rất hạn chế vì gang cầu khá dòn so với trục thép, do đó khó có thể thành côngbằng cách nắn dưới áp lực.Với trục khuỷu bằng thép, kinh nghiệm cho thấy lượng biến dạng khi nắn có thể gấp 10 ÷ 20 lần độ cong thì mới đạt hiệu quả

Nên chia làm nhiều lân ép để trục khủyu từ từ thẳng ra, ở lần ép cuối cùng, duy trì lực ép trong nhiều giờ nhằm tạo ra ứng suất dư khử hết ứng suất biến dạng ban đầu

- Nắn cong bằng phương pháp gõ tạo ứng suất dư

Phương pháp này sử dụng đầu búa nhỏ dẫn động bằng điện, cho gõ liên tục vào vị trí má khuỷutheo chiều cong ban đầu nhằm tạo ra ứng suất dư ngược với ứng suất biến dạng, do đó làm má và trục thẳng trở lại.sau một thời gian gõ kiểm tra khoảng cách 2 má phía trênvà dưới, hoặc kiểm tra độ đồng tâm cổ chính bằng đồng hồ so để xác địng kết quả

Hình 4.2 Nắn cong trục khuỷu bằng phương pháp gõ

2. Kiểm tra lỗ tâm

Nếu lỗ tâm bị hỏng do quá trình sử dụng không cẩn thận gây ra, phai thực hiện việc sửa lại cho chính xác vì đay là chuẩn định vị trục trong quá trình gia công cơ sau này Khi sủa lỗ tâm, trục được gá lên 2 cổ chính 2 đầu bằng khối V

3. Mài cổ trục chính và cổ biên

Thực hiện mài cổ trục khuỷu trên các máy mài chuyên dùng, theo trình tự: Mài cổ chính trước, mài cổ biên sau, mài từ cổ giữa sang hai bên

- Trục được chống tâm hai đầu bằng các mũi tâm gắn trên bàn trượtcủa mâm cặp ụ động và bị động, đồng thời có cặp tốc để truyền mô men và giá đỡ ( luy nét) ở cổ giữa để tránh gây võng khi mài

- Khi mài cổ chính, bàn trượt được điều chỉnh để đường tâm trục đồng tâm với tâm quay của ụ dẫn động Khi mài cổ biên, bàn trượt được đánh tụt một đoạn bằng bán kính khuỷu R để tâm cổ biên cần mài đồng tâm với tâm quay Lúc này ở phía đối diện trên mâm cặp, phải gắn thêm đối trọng để cân bằng với khói lượng trục khuỷu

đã đánh lệch để chống rung động cho hệ máy

- Đá mài dùng loại có độ cứng CM3 và độ hạt 28

- Đểđảm bảo mài hết chiều dài cổ trục, đá mài phải vừa tiếp xúc với 2 bên má khuỷu, đồng thời để tạo ra góc chyuển tiếp giữa cổ và má, cần phải sửa góc đáchính xác theo quy định nhà thiết kế

- Trong quá trình mài, thường xuyên phun dung dịch Na2CO3 3 ÷ 5% hoặc hỗn hợp 85% dầu điezen và 15% dầu nhờn để tẩy rửậht mài và làm bóng trục

- Các chế độ mài:

Chiều sâu cắt t mm 0,02 ÷ 0,025 0,005 ÷ 0,1

Bước tiến dọc đá (mm/vòng) 0,3 ÷ 0,7 0,2 ÷ 0,3

Yêu cầu kĩ thuật khi mài:

- Độ côn, méo cổ trục ≤ 0,01

- Độ không song song các cổ trục ≤ 0,03

- Độ bóng bề mặt Rz = 0,16 ÷ 0,08 (∇10 ÷∇11)

- Không có vết lõm trên bề mặt trục do không được mài tới

- Các mép lỗ dầu bôi trơn được khoét côn hoặc ép bi để khử hết cạnh sắc

- Các cổ biên phải có cùng một kích thước, các cổ chính cho phép có chênh lệch kích thước nếu cần

4. Đánh bóng cổ trục

Nếu điều kiện cho phép, việc đánh bóng cổ trục sau khi mài sẽ có tác dụng làm tăng độ bóng và khử bớt các vết xước tế vi do mài để lại trên bề mặt trục

Đặc biệt dùng phương pháp cán lăn sẽ cho phép tăng bền và khẳ năng chịu mỏi của trục

Có thể áp dụng cách làm bóng sau đây:

- Đánh bằng bột nghiền trên máy đánh bóng hoặc bằng thủ công, nếu đánh bằng tay phải chế tạo các bộ kẹp gỗ trong có lót dạ mềm bao quanh cổ trục, sử dụng loại bột

có độ hạt ≤ 0,05 µm xoa lên miếng dạ để đánh bóng

- Cán lăn bằng dụng cụ lăn ép, gá trực tiếp lên trục, các con lăn được đẫn động cơ khí hay thuỷ lực, có cấu tạo hợp lí để có thể đánh bóng cả góc chuyển tiếp giữa má

và cổ

Nói chung việc đánh bóng chỉ làm tăng độ bóng mà không ảnh hưởng đến độ chính xác về hình dạng và kích thước của trục