tài liệu về trục khuỷu bánh đà

A Trục khuỷu Trục khuỷu la một chi tiết rất quan trọng, cường độ làm việc rất lớn và giá thành chế tạo cao nhất của động cơ chiếm từ (25 ÷ 30%) giá thành động cơ. Khối lượng trục khuỷu chiếm từ 7 ÷ 15% khối lượng toàn động cơ. Nhiệm vụ  nhận lực khí cháy truyền từ thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thanh chuyển động quay của động cơ.  Dẫn động các cơ cấu khác của động cơ hoạt động. II. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC Trục khuỷu làm việc trong diều kiện chịu lực và momem tác dụng luôn luôn thay đổi. trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể lực quán tính(tịnh tiến và quay). Các lực này gây ra ứng suất uốn và xoắn, đông thời gây nên hiện tượng dao động dọc và dao động xoắn, làm động cơ rung động và mất cân bằng. ngoài ra các lực nói trên gây ra mài mòn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và chốt khuỷu. 1. khi lựa chọn trục khuỷu phải đảm bảo các yêu cầu sau:  Có sức bền lớn , độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ và ít mòn.  Có độ chính xác gia công cao, bề mặt làm việc cần có độ cứng bề mặt và độ cứng cao.  Không xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong phạm vi tốc độ của động cơ.  Kết cấu phải đảm bảo tính cân bằng và tính đồng đều  Dễ chế tạo 2. Độ bền của trục khuỷu được xác định bởi  Kích thước và hình dáng của cổ trục, chốt khuỷu và má khuỷu  Các yếu tố làm giảm độ bền: sự tập trung ứng suất xuất hiện ở góc lượn và mép các lỗ dầu trên bề mặt làm việc  Độ bền thực tế của vật liệu chế tạo trục: giới hạn chảy, giới hạn mỏi khi chịu xoắn.  Các phương pháp tăng độ bền: bằng cơ học, bằng hóa nhiệt luyện và bằng nhiệt luyện… 3. Kích thước trục khuỷu:  Số cổ trục và chốt khuỷu  Kết cấu của xilanh  Kết cấu của culasee  Kiểu lắp thanh truyền trong động cơ chữ v  Phương pháp chế tạo và vật liệu chế tạo của trục III. KẾT CẤU TRỤC KHUỶU  Gồm có một khuỷu hoặc nhiều khuỷu, có các cổ trục để định vị trục khuỷu và cho trục khuỷu chuyển động tròn, các cổ chốt nối đầu to thanh truyền, có má khuỷu nối chốt với cổ khuỷu, có đối trọng … , điều kiện để chọn kết cấu thích hợp là D ch + D cl >2R - Trục khuỷu nguyên: trục khuỷu là một khối liền  Trục khuỷu ghép: cổ trục, cổ chốt và má khuỷu được chế tạo riêng rồi lắp ghép hoặc bắt bulon để thành trục khuỷu. Động cơ cỡ lớn hay dùng trục khuỷu cỡ lớn chế tạo từng đoạn, mỗi đoạn vài trục khuỷu rồi lắp lại thành trục khuỷu. Khi lắp nung nóng 200 ÷ 250 0 C và lắp không cần then 1. Đầu trục khuỷu : dùng để lắp bánh răng dẫn động trục cam, bơm nhớt, bơm cao áp, cơ cấu phân phối khí, lắp puli dẫn động quạt gió hoạt bơm nước, puli kéo máy phát điện, đai ốc khởi động … 2. Cổ trục:  Chiều dài cổ trục có khác nhau. Cổ sau cùng và cổ giữa thừơng dài hơn các cổ khác vì chịu trọng lực của bánh đà và lực quán tính của xilanh giữa.  Các cổ trục nằm trên một đường tâm  Khi tăng đường kính cổ trục dẫn đến độ cứng vững tăng. Mặt khác kích thước ở trục tăng theo trọng lượng trục khuỷu lớn do đó ảnh hưởng đến tần số dao động xoắn của toàn bộ hệ trục, dễ xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng  D ct = (0,65 ÷ 0,68)D, l cl = (0,5 ÷ 0,6)D cl : xăng.  D ct = (0,7 ÷ 0,85)D : diesel, l cl = (0,5 ÷ 0,6)D ct  D: đường kính xilanh D ct :đường kính cổ trục l ct :chiều dài cổ trục  Cổ trục được mài bóng, tôi cứng. Độ côn và độ ô van không vượt quá 0,01mm  Cổ trục làm rỗng và khoan lỗ dẫn dầu đi bôi trơn cổ biên (chốt khuỷu)  3. Chốt khuỷu hướng theo các góc độ khác nhau tùy theo số lượng xilanh và thứ tự làm việc của các động cơ  Đường kính chốt khuỷu có thể lấy bằng đường kính cổ trục(nhất là đối với các động cơ cao tốc)  Động cơ xăng thẳng hàng D CK = (0.6 ÷ 0.7 )D, l ck = (0.45 ÷ 0.6) D CK  Động cơ xăng V : D CK = ( 0.57 ÷ 0.66)D, l Ck = (0.8 ÷ 1) D CK  Động cơ diesel thẳng hàng: D CK = (0.64 ÷ 0.72 )D  Động cơ V diesel : D CK = 0.7 D, l ck =( 0.8 ÷ 1 ) D CK Trong đó : D: đường kính xilanh D CK : đường kính chốt khuỷu l ck : chiều dài chốt khuỷu  trong động cơ cơ cao tốc, độ phụ tải của lực quán tính lớn để tăng khả năng làm việc của bạc lót và chốt khuỷu người ta tăng D CK và D CT . Nếu tăng D CK và D CT do đó độ cứng vững tăng làm cho lực quán tính quay tăng dẫn đến khối lượng quay tăng làm cho tần số dao động (dao động riêng ) của hệ trục khuỷu thấp trong phạm vi n min ÷ n max . xảy ra hiện tượng cộng hưởng làm gãy trục khuỷu. để khắc phục hiện tượng này chốt khuỷu làm rỗng ( 10 ÷ 15) %. Lỗ rỗng trong chốt khuỷu có thể làm đồng tâm hoặc l chốt khuỷu ệch tâm với chốt. lam chốt khuỷu rộng để bố trí kết cấu đưa nhớt bôi trơn đến các nơi khác ` 4. Má khuỷu :      Dùng để nối giữa cổ trục và chốt khuỷu - Hình dạng má khuỷu phụ thuộc hai yếu tố Loại động cơ và vận tốc góc của khuỷu Trị số lực khí thể Loại má khuỷu hình chữ nhật và tròn có kết cấu đơn giản nhất, dể chế tạo nhưng lãng phí vật liệu. để tránh lãng phí vật liệu ta vát bớt các góc của má hình chữ nhật để tạo thành má có các cung tròn tiếp tuyến má hình ovan Má khuỷu dạng tròn có ưu điểm : sức bền cao, giảm chiều dài má , chiều dài của trục và của chốt do đó giảm mài mòn cho cỏ trục và chốt khuỷu. Dễ gia công  Bán kính góc lượn thường chọn trong khoảng : r = (0.06 ÷ 0.08 )D CK . Đôi khi để đảm bảo chiều dài bề mặt làm việc, người ta có thể dùng các bán kính góc lượn khác nhau để nối giữa má khuỷu với cổ trục và chốt khuỷu 5. Đối trọng Đối trọng lắp với khuỷu theo ba phương pháp sau:  đối trọng làm liền với má khuỷu thường dùng trên động cơ ôto máy kéo và động cơ xăng có công suất nhỏ.  Đối trọng làm riêng rồi hàn với má khuỷu. Loại này ít dùng vì sau khi hàn trục khuỷu bị biến dạng  Đối trọng làm riêng rồi lắp lên má khuỷu. Loại này hay dùng 6.Đường dẫn dầu : bôi trơn trục khuỷu và ảnh hưởng của nó đối với kết cấu trục khuỷu: Bôi trơn cổ trục và chốt khuỷu dung phương pháp bôi trơn cưỡng bức.Thường muốn đưa dầu từ trong trục khuỷu ra bôi trơn bề mặt làm việc lỗ dầu phải khoan ở chỗ mòn ít nhất vì: • Tmin • Thuận lợi trong gá đặt gia công. • Do lực ly tâm nên bụi bẩn không theo vào lỗ khoan dầu Để chứa dầu bôi trơn, cổ và chốt khuỷu phải làm rỗng. Ống dầu dẫn cắm sâu vào lỗ chốt khuỷu để lấy được dầu sạch để bôi trơn các chi tiết vì khi trục khuỷu quay cặn bẩn văng ra phía ngoài còn dầu sạch phía trong. Để dễ dàng khoan lỗ ta khoan như hình sau nhưng có khuyết điểm: • Ứng suất mỏi trên bề mặt chốt tăng. • Tác dụng lọc kém. • Không nằm trong vùng có mài mòn ít. Khi làm rỗng trục khuỷu chứa dầu, việc dẫn dầu từ cổ đến chốt và dẫn dầu đến bề mặt bôi trơn theo các phương pháp : • Bố trí theo (a) dầu đến bôi trơn các bề mặt ma sát trong trường hợp khởi động nhanh nhất nhưng dầu không được lọc sạch do đó mài mòn lớn. • Bố trí theo kiểu (b,d,e) làm giảm cặn bẩn trong dầu tốt nhất là (c,g). • Bố trí theo (a) dầu đến bôi trơn các bề mặt ma sát trong trường hợp khởi động nhanh nhất nhưng dầu không được lọc sạch do đó mài mòn lớn. • Bố trí theo kiểu (b,d,e) làm giảm cặn bẩn trong dầu tốt nhất là (c,g).   Khi làm rỗng cổ và chốt để chứa dầu phải bịt kín đầu cổ và chốt. Phương pháp thường dùng là: dùng bulong siết nút chặt hai nút hình côn (c,d) dùng nút tự hãm(b),dùng bản mỏng đàn hồi (g). 7. Độ trùng điệp e Tăng e làm cho sức bền mỏi tăng rất nhiều. VD: e= 10 mm, sức bền mỏi tăng 3,5 % e= 20 mm, sức bền mỏi tăng 29% e= 30 mm, sức bền mỏi tăng 75% • D: đường kính xilanh • Điều kiện để chọn kết cấu hợp lý là: dCT + dCK >2R 8. Bán kính góc lượng r     [...]... này đảm bảo cho bánh đà có “mômen bánh đà lớn và trọng lượng của bánh đà nhỏ khối lượng của vành bánh đà chiếm khoảng từ 80- 90% khối lượng của toàn bánh đà Loại bánh đà này thường lắp ghép với trục khủyu bằng mặt côn, có then định vị 3 .Bánh đà dạng chậu Về kết cấu thì bánh đà dạng chậu cũng không khác gì lắm so với bánh đà dạng đĩa, chỉ có khác lá nó có thêm vành đúc liền với đĩa Bánh đà dạng chậu thường... động cơ máy kéo không vượt quá 350 - 650 mm Khi cần tăng mômen bánh đà ta có thể tăng trọng lượng bánh đà nghĩa là ta có thể tăng chiều dày hoặc tiết diện của vành đai bánh đà V.PHÂN LOẠI BÁNH ĐÀ Phân loại theo kết cấu thì bánh đà được phân làm 3 loại sau: ∙ Bánh đà dạng đĩa ∙ Bánh đà dạng vành ∙ Bánh đà dạng chậu 1 .Bánh đà dạng đĩa Loại bánh đà này thường dùng trong động cơ ôtô, có kết cấu đơn giản: có... bền của bánh đà Sau khi định kích thước của bánh đà đủ đảm bảo momen bánh đà cần thiết GD 2 , cần kiểm nghiệm sức bền của bán đà Khi tính sức bền của bánh đà dạng vành ta có giả thiết rằng a) Ứng suất phân bố đều trên tiết diện của vành bánh đà b) Vành bánh đà không bị uốn theo phương đường sinh phần tấm nối, nan hoa v.v không ảnh hưởng đến sức bền của vành bánh đà Ứng suất kéo trên vành bánh đà có... phải mài phẳng lại mặt ma sát này của bánh đà Nhược điểm của loại bánh đà này là chỉ thích hợp với những loại động cơ có “mô men bánh đà nhỏ của động cơ có nhiều xi lanh, tốc độ cao 2 .Bánh đà dạng vành Đây là loại bánh đà sử dụng cho động cơ có mômen bánh đà lớn và tốc độ thấp Kết cấu của loại bánh đà này gồm phần vành tròn ngoài cùng liên kết với phần ổ của bánh đà bằng tấm mỏng hay bằng nan hoa có... mặt bánh đà do đó bánh đà có tác dụng như là một quạt gió (thường là quạt ly tâm) trong các loại động cơ này, trên bánh đà còn thường gắn nam châm vĩnh cửu để tạo ra nguồn điện thế thấp của hệ thống đánh lửa dùng bánh đà từ do đó bánh đà tác dụng như một stato quay của máy phát điện xoai chiều ngoài ra bánh đà còn là nơi để kí hiệu ĐCT, ĐCD, góc phun sớm, góc đánh lửa… II.VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÁNH ĐÀ Tùy... động cơ mà bánh đà có thể được chế tạo từ các laọi vật liệu khác nhau Bánh đà của động cơ đốt trong tốc độ thấp và trung bình thường được đúc các loại gang xám từ CH21-40 đến CH32-52 Bánh đà của động cơ tốc độ cao n > 4500 vg/ph thường được đúc hoặc dập bằng thép cácbon thấp IV.KẾT CẤU CỦA BÁNH ĐÀ Kết cấu của bánh đà tuỳ thuộc vào kiểu loại động cơ, số xylanh càng nhiều, bánh đà càng nhỏ Bánh đà của động... lắp bánh đà Để trục khuỷu lắp đúng vị trí trên bánh đà và giảm lực cắt do bulong thường có các chốt định vị Các chốt này bố trí không đối xứng trên mặt bích • Để dầu không lọt xuống carter người ta còng dùng vòng đệm chắn dầu, còn có ren ốc hồi dầu ở đuôi trục khuỷu Ren ốc có nhiều trái với chiều quay của trục khuỷu nên dầu được đẩy về carter IV- VẬT LIỆU CHẾ TẠO- CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC KHUỶU 1 Vật liệu. .. vành bánh đà và gây ra ứng suất kéo vành bánh đà Tiết diện nguy hiểm của vành bánh đà là tiết diện ứng với ϕ = 0 và ϕ = α Ứng suất tổng hợp ở mặt ngoài của vành bánh đà khi vành bánh đà chịu uốn và kéo ở các tiết diện này tính theo công thức sau: δΣ = Mϕ Wu + Nϕ F MN/ m 2 ứng suất cho phép khi vành bánh đà chịu uốn và kéo nằm trong phạm vi sau : -đối với bánh đà bằng gang δ Σ =25 MN/ m 2 -đối với bánh. .. mài bóng trục khuỷu bằng máy Micropolisher TÍNH SỨC BỀN CỦA TRỤC KHUỶU Tính sức bền của trục khuỷu thực chất là kiểm tra sự lựa chọn hợp lý các kích thước của trục khuỷu Do trục khuỷu là một dầm siêu tĩnh và do tải trọng trên trục khuỷu phức tạp nên tính toán ứng suất thực tế rất khó khăn Để đơn giãn ngày nay thường dùng phương pháp phân đoạn để tính và phương pháp tính hệ số an toàn khi trục khuỷu chịu... động cơ lớn hơn momen cản, trục khuỷu sẽ gia tốc lúc đó bánh đà sẽ tích chữ phần năng lượng dư Khi momen của động cơ nhỏ hơn momen cản, trục khuỷu sẽ quay chậm dần, bánh đà lúc đó sẽ phóng trả phần năng lượng đã tích trữ do đó làm cho trục khuyu3quay được đều Như thế có nghĩa là nếu momen bánh đà lớn , tác dụng làm đồng đều tốc độ của nó cũng càng lớn Tuy nhiên tăng momen bánh đà có nghĩa là tăng kích . tính(tịnh tiến và quay). Các lực này gây ra ứng suất uốn và xoắn, đông thời gây nên hiện tượng dao động dọc và dao động xoắn, làm động cơ rung động và mất cân bằng. ngoài ra các lực nói trên gây ra. cứng vững tăng làm cho lực quán tính quay tăng dẫn đến khối lượng quay tăng làm cho tần số dao động (dao động riêng ) của hệ trục khuỷu thấp trong phạm vi n min ÷ n max . xảy ra hiện tượng cộng. tăng. Mặt khác kích thước ở trục tăng theo trọng lượng trục khuỷu lớn do đó ảnh hưởng đến tần số dao động xoắn của toàn bộ hệ trục, dễ xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng  D ct