trục khuỷu động cơ d6bj

Trong một vài động cơ cổ trục làm lớn dần theo chiều từ đầu đến đuôi trục để đảm bảo sức bền và khả năng chịu lực của cổ trục đợc đồng đều hơn.Khi đờng kính cổ trục tăng làm tăng thêm độ

Nhận xét của giáo viên:

LỜI NóI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam phát triển một cách mạnh

mẽ đã thu đợc rất nhiều thành quả Bên cạch đó nghành kỹ thật nớc ta cũng không ngừng tiến bộ Trong đó phảI nói đến nghành động lực sản xuất ôtô, chúng ta đã liên doanh với rất nhiều hãng ôtô nổi tiếng trên thế giới nh

TOYOTA, FORD, HYUNDAI, DAEWOO, MITSSUBISHI,….cùng sản xuất

và lắp rắp ôtô Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thật, đội ngũ kỹ thật của nớc ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết Có nh vậy nghành ôtô của nớc ta mới ngày càng phát triển đợc

Sau khi học xong môn Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, sinh viên đợc giao làm đồ án về môn kết cấu và tính toán động cơ đốt trong Đây là phần

quan trọng trong nội dung học tập cảu sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng những kiến thức đã học để giảI quyết một vấn đề cụ thể của nghành

Trong đồ án này em đợc giao nhiệm vụ phân tích kết cấu của trục khuỷu

động cơ với các thông số tùy chọn Đây là bộ phận rất quan trọng trong động cơ đốt trong, nó lớn, nặng, chiếm đến 20-25% giá thành động cơ và quyết

định rất lớn đến tình trạng kỷ thuật của động cơ

Trong quá trình thực hiện làm đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành tốt đồ án Tuy nhiên vì bản thân còn ít kinh nghiệm nên việc hoàn thành đồ án không tránh khỏi những thiếu sót

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình truyền đạt lại những kiến thức quý bauscho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm

ơn đến thầy Tô Bình đã nhiệt tình hớng dẫn cho em trong suốt quá trình làm

đồ án

Em rất mong đợc sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để em ngày càng hoàn thiện kiến thức của mình./

Hà Nội ngày 25 tháng 12 năm 2009 Sinh viên: Nguyễn Hiển Hoàng Chơng 1 giới thiệu xe ôtô tảI hyundai 5 tấn Ôtô tải HYUNDAI 5T do Hàn Quốc sản xuất vào năm 1994 và đợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam từ nhiều năm nay I Ôtô có các thông số kỹ thuật cơ bản nh sau: 1.Kích thớc xe: - Chiều dài toàn bộ (mm) ……… 8685

- Chiều rộng toàn bộ (mm)………2240

- Chiều cao toàn bộ (mm)……… 2620

- Chiều dài cơ sở (mm)……… 4885

- Vết bánh trớc (mm)……… 1754

- Vết bánh sau (mm)……….1660

2 Kích thớc thùng xe : - Dài (mm)……… 6250

- Rộng (mm)……… 2120

- Cao (mm)……… 400

+ Chiều rộng sát xi (mm)……….840

+ Khoảng sáng gần xe (mm) ……… 195

+ Từ trục trớc tới đầu xe (mm)…… 1305

+ Từ trục sau tới cuối xe (mm)………2435

3 Trọng lợng xe: - Trọng lợng không tải (KG)……….4710

+ Phân bố lên cầu trớc (KG) …………2450

+ Phân bố lên cầu sau (KG)………… 2260

- Trọng lợng toàn bộ (KG) ……… 9875

+ Phân bố lên cầu trớc (KG) ……… 3328

+ Phân bố lên cầu sau(KG)………6547

- Tải trọng (KG)……… 5000

- Số ngời trong ca bin ……… 3 (165 KG) Vận tốc chuyển động lớn nhất (km/h)……… 106

Bán kính quay vòng nhỏ nhất (m)………8,6

Khả năng vợt dốc lớn nhất (%)……… 44,1

4.Truyền lực:

- Ly hợp : Loại C5W33, điều khiển thuỷ lực, một đĩa ma

5 Bánh xe : Phía trớc đơn, phía sau kép

Phanh sau : Tang trống

8 Phanh tay, loại : Tang trống tác dụng phía sau hộp số

9.Phanh khí xả : Loại van bớm

10 Hệ thống treo :

Trớc : Nhíp lá, giảm chấn ống

Sau: Nhíp lá

Giảm chấn : Thuỷ lực, tác động 1 chiều.

- Loại: Động cơ điezel, 4 kỳ, 6 xilanh thẳng hàng, phun

nhiên liệu trực tiếp, làm mát bằng nớc

- Dẫn động cho các cơ cấu khác nh : trục cam, bơm nớc, bơm dầu, máy phát…

2.1.2 Điều kiện l m việcà

-Trục khuỷu chịu lực quán tính v lực khí thể(chịu tải trọng lớn v luôn luôn à àthay đổi)

-Chịu va đập v chịu xoắn lớnà

-Chịu m i mòn v chịu lực ma sát lớn do khó có thể bôi trơn ở nhiệt độ và à àtốc độ cao

2.1.3 Yêu cầu:

-Trục khuỷu cú độ cứng vững lớn ,có độ bền cao v trọng là ợng nhỏ

-Có độ chính xác v gia công cao, độ cứng , độ bóng bề mặt của chốt khuỷuàlớn

-Đảm bảo tính cân bằng v tính đồng đều mômen quay cao nhà ng đơn giản,

Thép cácbon đợc dùng nhiều vì nó có những u điểm sau đây:

-Hệ số ma sát trong của thép cácbon lớn hơn thép hợp kim Vì vậy nó có khả năng giảm biên độ dao động xoắn

2.2 Đặc điểm kết cấu của các dạng trục khuỷu:

2.2.1 Trục khuỷu nguyên

Trục khuỷu gồm các phần:

Đầu trục khuỷu, khuỷu trục (chốt, má, cổ trục khuỷu) và đuôi trục khuỷu

Hình 1:Kết cấu tổng thể đầu trục khuỷu

+ Đầu trục khuỷu:

-Đầu trục khuỷu thờng dùng để lắp bánh răng dẫn động bơm nớc, bơm dầu bôi trơn, bơm cao áp, bánh đai(puly) để dẫn động quạt gió v đai ốc khởià

động để khởi động động cơ bằng tay quay Các bắnh răng chủ động hoặc bánh đai dẫn động lắp trên đầu trục khuỷu theo kiểu lắp căn hoặc lắp trung gian v đều l lắp bán nguyệt đai ốc hãm chặt bánh đai, phớt chắn dầu, ổ à àchắn dọc trục đều lắp trên đầu trục khuỷu

-Ngo i các bộ phận thà ờng gặp kể trên trong một số động cơ còn có lắp bộ giảm dao động xoắn của hệ trục khuỷu ở đầu trục khuỷu Bộ giảm dao dộng xoắn có tác dụng thu năng lợng sinh ra do mômen kích thích trên hệ khuỷu

do đó dập tắt dao động gây ra bởi mômen

Bộ giảm dao động xoắn thờng lắp ở đầu trục khủy là nơi có biên độ dao dộng xoắn lớn nhất

+ Khuỷu trục

-Cổ trục: các cổ thờng có cùng kích thớc đờng kính (Đờng kính cổ trục thờngtính theo sức bền và điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn, quy định thời gian xử dụng và thời gian sữa chữa động cơ

Trong một vài động cơ cổ trục làm lớn dần theo chiều từ đầu đến đuôi trục

để đảm bảo sức bền và khả năng chịu lực của cổ trục đợc đồng đều hơn.Khi đờng kính cổ trục tăng làm tăng thêm độ cứng vững trục khuỷu, mặt khác mômen quán tính độc cực của trục khuỷu tăng lên, độ cứng chống xoắncủa trục cũng tăng lên mà khối lợng chuyển động quay hệ thống trục khuỷu vẫn không thay đổi

Tuy vậy tăng kích thớc cổ trục, kích thớc của ổ bi trục sẽ tăng theo đồng thời trọng lợng trục khuỷu lớn nên ảnh hởng đến tần số dao động xoắn của hệ trục, có thể xảy ra hiện tợng cộng hởng trong phạm vi tốc độ xử dụng

Hình 2:Kết cấu khuỷu trục

- Cổ chốt khuỷu: có thể lấy đờng kính của chốt khuỷu bằng đờng kính của cổ trục khuỷu, nhất là động cơ cao tốc do phụ tải và lực quán tính lớn, muốn vậy để tăng khả năng làm việc của bạc lót và chốt khuỷu ngời ta thờng tăng

đờng kính chốt khuỷu

Nh vậy kích thớc và khối lợng của đầu to thanh truyền sẽ tăng dần theo, tần

số dao động riêng sẽ giảm có thể xảy ra hiện tợng cộng hởng trong phạm vi tốc độ sử dụng cho phép Vì vậy cần phải lựa chọn chiều dài sao cho có thể thỏa mãn điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn và trục khuỷu có độ cứng vững lớn, do đó để giảm trọng lợng, chốt khuỷu phải làm rỗng Chốt khuỷu rỗng có tác dụng chứa dầu bôi trơn bạc lót đầu to thanh truyền, giảm khối l-ợng quay thanh truyền Lỗ rỗng trong chốt khuỷu có thể làm đồng tâm hoặc lệch tâm với chốt khuỷu

- Má khuỷu: là bộ phận nối liền giữa cổ trục và chốt khuỷu, hình dạng má khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào dạng động cơ, trị số áp suất khí thể và tốc độ quay của trục khuỷu

Khi thiết kế má khuỷu động cơ cần giảm trọng lợng, má khuỷu có nhiều dạng nhng chủ yếu má dạng hình chữ nhật và hình tròn có kết cấu đơn giản,

dễ chế tạo, dạng má hình ôvan có kết cấu phức tạp Loại má khuỷu hình chữ nhật phân bố lợi dụng vật liệu không hợp lý do tăng khối lợng không cân bằng má khuỷu, má khủy dạng tròn có sức bền cao, có khả năng giảm chiều dày má do đó có thể tăng chiều dài cổ trục và chốt khuỷu, giảm mài mòn cổ trục và chốt khuỷu, mặt khác má tròn dễ gia công

- Đối trọng lắp trên trục khủy có hai tác dụng:

+ Cân bằng mômen quán tính không cân bằng động cơ, chủ yếu là lực quán tính ly tâm nhng đôi khi dùng để cân bằng lực quán tính chuyển động tịnh tiến nh động cơ hình chữ V

+Giảm phụ tải cho cổ trục nhất là giữa động cơ bốn kỳ có 4,6,8 xilanh vì ở

động cơ này có lực quán tính và mônen quán tính tự cân bằng nhng ứng suất giữa cổ trục chịu ứng suất uốn lớn, khi dùng đối trọng mômen quán tính nói trên đợc cân bằng nên cổ trục giữa không chịu ứng suất uốn do lực quán tính mômen gây ra Mặt khác trục khuỷu không phải là chi tiết cứng vững tuyệt

đối và thân máy trong thực tế bị biến dạng nên trong động cơ dùng đối trọng

để cân bằng

Hình 3:Kết cấu các dạng má khuỷu

Đuôi trục khuỷu thờng lắp với các chi tiết máy của động cơ truyền dẫn công suất ra ngoài máy công tác

Trục thu công suất động cơ thờng đồng tâm với trục khuỷu, dùng mặt bích trục khuỷu để lắp bánh đà

Ngoài ra kết cấu dùng để lắp bánh đà trên trục khuỷu còn có lắp các bộ phận

đặc biệt:

- Bánh răng dẫn động cơ cấu phụ: Trong một vài động cơ do đặc điểm kết cấu phải bố trí dẫn động cơ cấu phụ phải lắp bánh răng đuôi trục khuỷu nên phía đuôi trục khuỷu phải cố mặt bích lắp bánh răng

- Vành chắn dầu trên đuôi trục khuỷu có tác dụng ngăn không cho dầu nhờn chảy ra khỏi các te

Các dạng trục khuỷu phụ thuộc vào số xilanh, cách bố trí xilanh, số kỳ động cơ và thứ tự làm việc của các xilanh Kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo động cơ làm việc đồng đều, biên độ dao động và mômen xoắn tơng đối nhỏ

động cơ hai kỳ kich thớc trục khuỷu còn phụ thuộc vào hệ thống quét thải

Hình 3:Kết cấu tổng thể trục khuỷu nguyên

1-Đai ốc khởi động ,2-Bánh răng, 3-Đối trọng ,4-Đờng dầu,

5,8-Cổ trục khuỷu, 6-Má khuỷu,7-Chốt khuỷu,9-Bạc lót

2.2.2 Trục khuỷu ghép

Trục khủyu ghép thờng chế tạo riêng thành từng bộ phận: cổ trục, má khuỷu,chốt khuỷu ghép lại với nhau hoặc làm cổ trục riêng rồi ghép với khủy Th-ờng dùng trong động cơ cỡ lớn Trục khủy thờng đợc chế rạo thành từng

đoạn rồi ghép lại với nhau bằng mặt bích Trục khuỷu phần lớn thờng ghép trong động cơ cỡ lớn nh động cơ tàu thủy, động cơ tĩnh tại nhng cũng dùng trong động cơ cỡ nhỏ nh xe môtô, động cơ xăng cỡ nhỏ, động cơ cao tốc có công suất lớn, để giảm hiện tợng dao động của trục cần rút ngắn chiều dài của trục khuỷu

Hình 4:Kết cấu trục khuỷu ghép

1,4-Cổ trục khuỷu, 2-Má khuỷu, 3,6-Đờng dầu bôi trơn chính,

5-Đai ốc ghép má khuỷu v chốt khuỷu ,7-ổ bi à

2.2.3 Kết cấu trục khuỷu thiếu cổ

Đặc điểm kết cấu trục khuỷu loại này là kích thớc nhỏ gọn nên có thể rút ngắn chiều dài của thân máy và giảm khối lợng của động cơ

Trục khuỷu thiếu cổ có độ cứng vững kém vì vậy khi thiết kế cần tăng kích thớc cổ trục, chốt khuỷu đồng thời tăng chiều dày và chiều rộng má khuỷu

để tăng độ cứng vững cho chốt khuỷu Thờng dùng trong động cơ xăng ôtô máy kéo và động cơ điezel công suất nhỏ do phụ tải tác dụng lên cổ trục nhỏ

Hình 5: Kết cấu trục khuỷu thiếu cổ

1-Lỗ dầu bôi trơn, 2-Chốt khuỷu, 3-Má thiếu cổ, 4-Má khuỷu, 5-Đuôi trục khuỷu

2.2.4 Kết cấu trục khuỷu động cơ hình chữ V

Loại trục khuỷu n y thà ờng dùng trong động cơ có hai h ng xilanh góc lệch àhai khuỷu kế tiếp l à 90o

Trục khuỷu chữ V thờng dùng trong động cơ có công suất trung bình v lớn, àkết cấu phức tạp, khó chế tạo, giá th nh cao.à

Hình 6:Kết cấu trục khuỷu động cơ hình chữ V

1-Bánh răng khởi động, 2-Đờng dầu bôi trơn, 3-Chốt khuỷu, 4-Vít dầu, Má khuỷu, 6-Lỗ dầu bôi trơn trục cam, 7-Cổ trục khuỷu, 8-Vít bắt puly, 9-Vít bắt quạt

5-2.3 Các thông số và yêu cầu kỷthuật v yêu cầu của chi tiết à

2.3.1 Thông số kỷ thuật:

a) Góc công tác δk và thứ tự làm việc của các xilanh trong động cơ nhiều xilanh mà các xi lanh xắp xếp theo một hàng dọc, trục khuỷu của động cơ cónhiều khuỷu trục Để đảm bảo tính cân bằng, tính đồng đều của động cơ, cáckhuỷu trục phải sắp xếp theo một góc độ nhất định, góc lệch giữa hai khuỷu trục của hai xilanh làm việc kế tiếp nhau gọi là góc công tác Khi chọn góc công tác của khuỷu trục và thứ tự làm việc của các xilanh cần xét đến các vấn đề sau:

+ Kết cấu của trục khuỷu phải đảm bảo tính cân bằng và đồng đều tốt nhất của động cơ

+ Phải đảm bảo phụ tải trên ổ trục là bé nhất

+ Đảm bảo hiệu xuất nạp khí có lợi nhất

-Thông thờng khó có thể thoả mãn đồng thời các yêu cầu trên Đối với động cơ bốn kỳ khi trục khuỷu quay đi hai vòng các xilanh phải làm việc một lần

Đối với động cơ hai kỳ, trục khuỷu quay đi một vòng thì các xilanh đều phải làm việc một lần vì vậy góc công tác có thể tính theo công thức sau:

δk = (180.τ)/iTrong đó: i-Số xilanh

τ-Số kỳ

Do đó tuỳ theo hai loại động cơ hai kỳ hay bốn kỳ, đối với mỗi xilanh, có thểchọn một hay nhiều kết cấu trục khuỷu và một hay nhiều thứ tự làm việc của

xy lanh

Vậy góc công tác của động cơ bốn kỳ 6 xilanh một hàng dọc là: δk=1200, và thứ tự làm việc của các xi lanh là: 1-5-3-6-2-4

b) Lực và mômen tác dụng lên trục khuỷu của động cơ 1 hàng xilanh

Ta có: trên khuỷu trục thứ i có các lực sau đây tác dụng :

- Lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực quán tính quay pk ,mômen của các khuỷu phía trớc ∑M i tác dụng lên cổ trục phía sau của khuỷu

Xilanh 1

720 540

360 180

0

Thải Cháy

Nén

và thời gian ngắn nhất, tính theo góc quay của trục khuỷu , giữa hai lần nổ của hai xilanh kế nhau là:

- Giữa xilanh thứ 1 và xilanh thứ 2 là 2400

- Giữa xilanh thứ 2 và xilanh thứ 3 là 2400

- Giữa xilanh thứ 3 và xilanh thứ 4 là 3600

- Giữa xilanh thứ 4 và xilanh thứ 5 là 2400

- Giữa xilanh thứ 5 và xilanh thứ 6 là 2400

Vì vậy tình trạng chịu lực của các cổ trục 1-2, 2-3, 4-5, 5-6 hoàn toàn giống nhau Tình trạng chịu lực của cổ trục 3-4 khác với các cổ trục khác Cổ trục 0-1 chịu tác dụng của lực trên khuỷu thứ 1 còn cổ 6-0 ngoài chịu lực tác dụng của lực trên trục thứ 6 ra còn chịu thêm tải trọng của bánh đà

Tổng mômen Mi của các khủy tính theo cách lập bảng Ti Sau khi vẽ đờng biểu diễn quan hệ T – α ta xác định đợc tổng lực tiếp tuyến trung bình Ttb

dùng để nghiệm lại công suất chỉ thị của động cơ:

Ni = ( )

30

π n R ∑ Ttb

R- bán kính quay của trục khuỷu

2.3.2 Yêu cầu kỷ thuật:

Tuổi thọ của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền chủ yếu phụ thuộc vào tuổi thọ của trục khuỷu vì vậy đối với kết cấu trục khuỷu phải chú ý đảm bảo các yêucầu sau:

*Yêu cầu về độ chính xác gia công:

+ Độ chính xác về kích thớc cổ trục chính và cổ biên đạt cấp chính xác 2 +Độ côn cho phép cuả cổ trục không đợc vợt quá:





kéomáy Với- 0.15

ôtô Với- 0.1)(0,05

- 0,15

itả

xevới- 0,1

con

ôtô

với

- 0,06

+ Độ không song của cổ trục chính so với các cổ biên không đợc vợt quá:

0,2

ôtô

với-

0,1

đo trên toàn bộ chiều dài của một cổ

+Độ không đồng tâm giữa các cổ trục không đợc vợt quá: (0.25ữ 0.35)

+Các cổ trục chính, cổ biên gia công đạt đến độ bóng bề mặt Ra = 0.16 (∇10)

+Đối với các cổ trục làm việc với các bề mặt của bạc lót, bạc đầu to thanh truyền băng đồng hoặc chì, thì gia công bề mặt đạt độ bóng cao hơn

*Yêu cầu về kết cấu:

-Cổ chốt và cổ trục phải có độ cứng vững ,độ bóng bề mặt cao

động cơ nhng đồng thời phải dễ chế tạo

2.4 Các h hỏng thờng gặp ở trục khuỷu

Những h hỏng thờng gặp trong quá tình làm việc của trục khủy là : Cổ trục bịmòn, bị rạn nứt; trục bị cong hoặc bị xoắn; bề mặt cổ trục bị xớc, rỗ; trục khuỷu bị gãy

2.4.1 Cổ trục, cổ thanh truyền bị mòn :

Khi động cơ làm việc, do tải trọng của áp lực khí cháy trong xilanh làm cho các bề mặt cô trục và cổ thanh truyền bị mòn Cổ trục và cổ thanh truyền th-ờng bị mòn không đều Khi trục khuỷu quay, lực ly tâm do đầu to thanh truyền sinh ra làm cho đầu to thanh tuyền có xu hớng rời khỏi cổ thanh truyền và thờng xuyên ép vào bề mặt phía trong (gần đờng tâm trục khuỷu)

Do tác dụng lau dài của lực ly tâm nên bề mặt phía trong cổ trục thanh

truyền bị mòn nhiều hơn phía ngoài Tơng thự nh vậy, ở cổ trục chính thì mặtgần kề cổ trục thanh truyền bị mòn nhiều

Mặt khác dầu bôitrơn dới tác dụng của lực ly tâm làm cho các tạp chất cứng

có trọng lợng lớn văng ra tập trung về một đầu cổ trục gây mòn côn cho cổ trục thanh truyền

Cổ trục thanh truyền thờng bị mòn nhanh hơn cổ trục chính, lợng mòn của cổtrục thanh truyền thờng gấp 2 lần lợng mòn ở cổ trục chính Trong các cổ trục chính lợng mòn cũng không đều nhau, cổ chính gần bánh đà mòn nhiều hơn các cổ khác do chịu tảitrọng của bánh đà

2.4.2 Trục khuỷu bị cong và bị xoắn