luận văn kết cấu trục khuỷu thanh truyền

Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Lời nói đầu - năm 80 kỷ XIX ô tô giới đẫ đời, đà trở thành nghành công nghiệp phát triển hàng đầu giới Việt Nam đà đợc Đảng nhà nớc xem nghành công nghiệp mũi nhọn thúc đẩy công xây dựng phát triển đất nớc Cho tới ô tô đà có nhiều cải tiến tất hệ thống, công việc sửa chữa bảo dỡng ngày phúc tạp Chính mà môn học cấu tạo ôtô đà trở thành môn đặc biệt quan trọng sinh viên thuộc ngành khí động lực Cùng với phát triển giới ngành khí nớc ta đà dần hoà nhập với giới Trong ngành khí nói riêng việc phát triển động ô tô Ô tô lo¹i xe cã cÊu t¹o rÊt phøc t¹p víi rÊt nhiỊu c¸c hƯ thèng c¸c bé phËn kh¸c Trơc khuỷu - truyền cấu quan trọng ô tô thiếu đợc động trục khuỷu truyền động không hoạt động đợc có nhiệm vụ biến chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay trục khuỷu truyền công suất Thiết kế môn học đề tài thiết thực không ngững giúp cho ta nắm đợc cấu tạo, nguyên lý hoạt động mà giúp ta củng cố vững chuyên môn, mở rộng tầm hiểu biết mà giúp ta có thêm niềm tin, lòng yêu nghề ngành học mà ta đà lựa chọn Là sinh viên học tập Trờng ĐHSPKT Nam Định em đà đợc giao đề tài nghiên cứu Kết cấu trục khuỷu- truyền động ô tô Sau thời gian nỗ lực cố gắng thân với giúp đỡ tận tình thầy giáo trần Văn Anh thầy giáo môn bạn đồng nghiệp đến em đà hoàn thành đề tài đợc giao, xong trình độ hiểu biết hạn chế trình thực đề tài không tránh khỏi sai sót em mong nhận đợc đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để đề tài em đ ợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Nam Định, ngày tháng năm 2010 Sinh viên Vũ Văn Chí T Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh đề cơng đồ án môn học cấu tạo ô tô - A Giới thiệu chung đề tài I Dạng đề tài :Dạng lý thuyết đơn II Nhiệm vụ đề tài: Nghiên cøu kÕt cÊu nhãm trơc khủu trun cđa ®éng ZIL 130 B nội dung Phần : giới thiệu chung động ô tô 1.1 Giới thiệu chung động đốt 1.1.1 Sơ lợc lịch sử phát triển động đốt 1.1.2 Phân loại động đốt 1.2 Động chữ V 1.2.1 Động V4 1.2.2 Động V6 1.2.3 Động V2 1.2.4 Động V10 1.2.5 Động V12 Chơng 2: động học động lực học cấu trục khuỷu truyền 2.1 động häc cđa c¬ cÊu khủu trơc trun 2.1.1 Quy luật động học cấu khuỷu trục truyền giao tâm Chuyển vị pistôn Vận tốc cđa piston Gia tèc cđa pist«n 2.1.2 Quy lt ®éng häc cđa trun 2.2 ®éng lùc häc cđa cấu khuỷu trục truyền 2.2.1 Khối lợng chi tiết chuyển động Khối lợng nhóm piston Khèi lỵng cđa trun Khèi lỵng trục khuỷu 2.2.2 Lực mô men tác dụng cấu khuỷu trục truyền Lực quán tÝnh Lùc khÝ thÕ HƯ lùc t¸c dơng cấu khuỷu trục truyền giao tâm 2.2.3 Hệ lực mô men tác dụng cấu trục khuỷu truyền động chủ V xylanh, kú cđa cđa « t« ZIL130 Gãc công tác Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Lực mô men tác dụng lên khuỷu trục truyền ô tô ZIL130 Chơng 3: nhiệm vụ điều kiện làm việc cấu tạo hoạt động khuỷu trục truyền 3.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, cấu tạo hoạt động trục khuỷu 3.1.1 Nhiệm vụ trục khuỷu 3.1.2.Điều kiện làm việc trục khuỷu 3.1.3 Cấu tạo hoạt động trục khuỷu 3.2 Nhiệm vụ ,điều kiện làm việc ,cấu tạo hoạt động cđa trun 3.2.1 NhiƯm vơ cđa trun 3.2.2 Điều kiện làm việc truyền 3.2.3 Cấu tạo hoạt động truyền Chơng 4: biện pháp n©ng cao ti thä cđa khủu trơc trun sử dụng sửa chữa bảo dỡng sửa chữa 4.1 Biện pháp nâng cao tuổi thọ trục khuỷu sử dụng bảo dỡng sửa chữa 4.1.1 Nâng cao ti thä cđa trơc khủu sư dơng 4.1.2 N©ng cao ti thä cđa trơc khủu b¶o dìng sưa chữa 4.2 Biện pháp nâng cao tuổi thọ truyền sử dụng sửa chữa bảo dỡng sửa chữa 4.2.1 Nâng cao tuổi thọ truyền sư dơng 4.2.2 N©ng cao ti thä cđa trun bảo dỡng sửa chữa C Kết luận Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Chơng giới thiệu chung động ôtô 1.1 giới thiệu chung động đốt 1.1.1 Sơ lợc lịch sử phát triển động đốt - 1860: Động đốt đời ông Lenoir ngời hầu bàn nhà kỹ thuật nghiệp d Paris chế tạo Động chạy khí đốt có hiƯu st 2-3% - 1867: T¹i mét cc triĨn l·m giới Paris, Otto Langen đà trng bày kiểu động nhiệt với hiệu suất 9% - 1876: Otto đẫ chế tạo động khí gas bốn kì đầu tiên, hiệu suất khoảng 15% Gần nh ®ång thêi lóc bÊy giê, mét ngêi Anh lµ Clerk đà chế tạo động kỳ chạy khí gas - 1883: Daimler- Maybach đà phát triển động chạy xăng kì, đốt cháy tia lưa ®iƯn cã tèc ®é nhanh -1886: Daimler- Maybach cho xuất xởng dộng xăng có công suất Ne= 0,25 mà lực tốc độ vòng quay n= 600v/phút -1897: Man đẫ sản xuất động Diesel có khả làm việc đợc với hiệu suất 26% -1911: Động có máy khởi động thay cho quay tay -1954: Động pittong h·ng NSU – Wankel chÕ t¹o nỉi bËt vỊ tÝnh gän nhĐ - 1979: HƯ thèng ®iỊu khiĨn ®iƯn tử (ECU) đà đợc áp dụng ô tô cho động phun xăng dùng chế hoà khí điện tử - 1991: Khoảng 20% chức ô tô đà đợc điều khiển điện tử đến năm 1995 đà có bớc nhảy vọt 80% Hiện nay, mức độ tự động hoá ô tô đà tăng lên nhiều Ngời ta nghiên cứu chế tạo loại động ô tô sử dụng nhiên liệu nh xe chạy điện, sử dụng oxy hidrro làm nhiên liệu để chống ô nhiễm môi trờng Tiêu biểu loại động Hybird- có nhiều u điểm đợc phát triển rộng rÃi 1.1.2 Phân loại động đốt Phân loại chung: Động piston Động đốt Động xăng Động diesel Động khí Động Vanken Động phản lực Tua bin khí Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Phân loại động đốt theo kiĨu pittong a Theo sè kú vËn hµnh: - §éng c¬ kú - §éng c¬ kú b Theo số xy lanh - Động xy lanh - Động nhiều xy lanh c Theo số hàng xy lanh - Động xy lanh thẳng hàng - Động hàng xy lanh + Động chữ V có góc 60, 90, 135 + Động chữ V đặc biệt có góc 180 + Động chữ V có góc đặc biệt 90 - Động hàng xy lanh + Thờng bố trí theo hình W + Góc hàng: 40,60,80 - Động cơ4 hàng xy lanh + Bố trí theo kiểu chữ X + Kiểu chữ V đối đầu + kiểu chữ H d Phân loại theo vị trí tơng đối xy lanh với trục khuỷu - Động đứng - Động nằm - Động hình Trên số kiểu loại động đốt Tuy nhiên động ô tô sử dụng nhiều loại động hàng xy lanh hình V 1.2 Động chữ V Động chữ V loại động đốt mà piston đơc xếp theo hình chữ V nhìn từ trục khuỷu Cấu hình chữ V giúp giảm chiều dài trọng lợng động so với động hàng xy lanh có công suất Động chữ V đời vào năm 1888, sản phẩm Gottlieb Daimler Willhelm Maybach Động có góc V (góc hàng xy lanh) 170C , dung tích xy lanh 1050cc, tạo công suất mà lực 900 vòng/phút 1.2.1 Động V4 Động V4 loại động chữ V có xy lanh, có chiều dài pittong khoảng 120mm, với trục cam đơn đợc lắp đầu xy lanh, dung tích xy lanh 1633cc 1966cc Loại động Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh đợc Ford giới thiệu từ năm 1962 Hiện có nhiều hÃng đà sử dụng loại động 1.2.2 Động V6 Động V6 loại động đốt với Hình1.1 Động V4 xy lanh xếp theo hình chữ V Đây loại động đợc sử dụng thứ tất mẫu xe đại, sau động xylanh thẳng hàng.Nó phù hợp với mẫu xe dẫn động cầu trớc nay, ngày trở nên phỉ biÕn h¬n xe h¬i cã xu híng cã trọng lợng lớn 1.2.3 Động V8 Động V8 động có xy lanh, phổ biến mẫu xe hơI công suất lớn Động c¬ V8 thêng cã dung tÝch xy lanh tõ đến 8,5 lít Hinh1.2 Động V6 Động V8 lần đầu Rolls Royce phát triển., nhng sản xuất hàng loạt lại hÃng Cadillac Hiện động V8 đà đợc cải tiến với nhiều u điểm: hệ thống làm mát nớc đợc điều khiển nhiệt tĩnh hay động cơ, ly hợp hộp số hợp lại thành khối riêng 1.2.4 Động V10 Không đợc a chuộng nên sử dụng rộng rÃi 1.2.5 Động V12 Đợc sử dụng nhiều dòng xe thể thao với u điểm công suất lớn Hình1.4 Động V10 Hình1.3 Động V8 Hình1.5 Động V12 Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh 1.3 Động ZIL-130 1.3.1 Thông số kỹ thuật động Ô tô ZIL 130 có động xylanh xếp thành hình chữ V,4 kỳ có buratơ (bộ chế hoà khí) có xu páp , làm mát nớc + Số lợng xylanh : có đặt vuông góc 900 + Đờng kính hành trình piston 100 x 95mm + Tỉng dung tÝch c¸c xilanh bÝt + Tû sè nÐn 6,5 + C«ng suÊt lín nhÊt, víi sè vßng quay trơc khủu 3600 vßng/phót 178 sức ngựa + Công suất lớn với số vòng quay trục khuỷu 3100 vòng/phút 142 sức ngựa + Công suất (với hạn chế tốc ®é trơc khủu) ë tèc ®é trơc khủu lµ 3200 vòng/phút 150 sức ngựa + Mô men xoắn lớn với số vòng quay trục khuỷu 2200-2400 vòng/phút 42kgm + Mô men xoắn lớn với số vòng quay trục khuỷu 1800-2000 vòng/phút 39- 41kgm + Mức tiªu thơ nhiªn liƯu riªng, tèi thiĨu cđa søc ngùa, 240 + Thứ tự làm việc xylanh 1-5-4-2-6-3-7-8 + Sè thø tù cđa c¸c xylanh tÝnh tõ quạt *Hàng bên phải 1-2-3-4 *Hàng bên trái 5-6-7-8 + Trọng lợng động khô ,với hộp số phanh tay ,máy nén, bơm trợ lái thuỷ lực quạt 640kg 1.3.2 Sự lắp đặt động Động đợc bắt chặt khung xe nhờ giá đỡ(điểm tựa) Theo thời hạn quy định mục bảo dỡng kỹ thuật cần kiểm tra siết chặt lại êcu bulông trớc sau bắt chặt động cơ, mô men siết chặt êcu bulông giá đỡ sau 2025 kgm Mômen siết chặt êcu giá đỡ trớc bulông giá đỡ sau 8- 10 kgm Giữa tai treo giá đỡ xà ngang trớc có đệm cao su tròn, giá đỡ sau động có đệm hình vát Sau quÃng đờng 50000 km bảo dỡng thờng kỳ cần tháo đệm điều chỉnh Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Chơng động học động lực học cấu trục khuỷu - truyền 2.1 Động học cÊu khủu trơc- trun 2.1.1 Quy lt ®éng häc cấu khuỷu trục- truyền giao tâm Tìm quy luật chuyển động tịnh tiến pistôn nhiệm vụ chủ yếu nghiên cứu động học cấu khuỷu trục- truyền Để tiện việc nghiên cứu ta giả thiết trình làm việc trục khuỷu quay với tốc độ góc w không đổi Chun vÞ cđa piston(x) Chun vÞ x tÝnh tõ ĐCT piston tuỳ thuộc vào vị trí góc quay trơc khủu tõ h×nh vÏ ta cã : x= AO-(OD + DB) = (l + R) – (R.cos ϕ + l.cosβ ) - l: lµ chiỊu dµi trun - R: bán kính quay trục khuỷu = R l gọi thông số kết cấu x = R ((1 + l λ ) − (cos ϕ + l cos )) Ta viết: Đây công thức tính xác chuyển vị piston Để tính toán gần trị số x dùng công thức vật lý: = Hình2.1: Sơ đồ cấu khuỷu trục truyền giao tâm sin sin ϕ tõ tam gi¸c OCB ta cã : cos β = − sin β Sinh viªn thiÕt kế: Vũ văn chí Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh cos = sin ϕ = (1 − λ sin ϕ ) (1 − λ sin ϕ ) 2 Vµ do: ( ) ( )( ) −1 1 − 1 − 2.λ6 sin ϕ + = − sin ϕ + 2 λ4 sin ϕ − 2 2! 3! Nªn: Khai triĨn vế phải đẳng thức theo nhị thức Niuton ta cã λ   x = R (1 −cos ϕ) + (1 −cos 2ϕ)  =  λ2 sin ϕ − λ4 sin ϕ − − Bá c¸c sè hạng luỹ thừa bậc trở nên thay trị số gần Vào phơng trình (1) sau rút gän ta cã (2) 16 λ6 sin ϕ công thứ gần sau đây: Vận tốc pittong Hình2.2:Phơng pháp đồ thị Brick Lấy đạo hàm công thức (2) thời gian ta có tốc ®é cña pittong Trong ®ã: v= dx dx.dϕ dx = = ω dt dϕ.dt dϕ Sinh viªn thiÕt kÕ: Vị văn chí = d dt Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh tốc độ góc trục khuỷu Do ®ã λ   v = R.ω  sin ϕ + sin 2ϕ    Tèc độ trung bình động đợc tính theo công thức: (3) Tong s:là hành trình piston vtb = s.n (m / s ) 30 N:là tốc độ vòng quay động (vòng/phut) - Động tốc độ thấp : vtb=3,5 6,5 m/s - Động tốc độ trung bình : vtb=6,5- m/s - Động tèc ®é cao: vtb >9 m/s 3.Gia tèc cđa piston: Lấy đạo hàm công thức(3) thời gian ta cã c«ng thøc tÝnh gia tèc cđa piston j= dv dv.dϕ dv = = ω dt dϕ.dt dϕ j = Rω C j = R.ω2 ( cos ϕ + λ cos 2ϕ) Trong ®ã C = (cosϕ + λ cos2) Chiều gia tốc quy định nh sau: chiều hớng tâm O chiều dơng ngợc lại chiều âm Gia tốc đạt cực đại đạo hàm: dj = − Rω ( sin ϕ + 2λ sin 2ϕ ) = dϕ Tøc lµ: TH1: ϕ =0 vµ ϕ = 1800 ( sin ϕ + 2λ sin 2ϕ ) = sin ϕ + 4λ sin ϕ cos ϕ = sin ϕ(1 + 4λcos ϕ) = jϕ =0 = Rω (1 +λ ) jϕ =180 =− ω (1 −λ R ) Sinh viªn thiết kế: Vũ văn chí sin =0 =0 ,= ϕ 180   1+ λcos ϕ= ⇔ = ϕ arccos     4λ 10 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Tơng tự nh véc tơ biên độ lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 2c quay với tốc ®é gãc 2ω ph¹m vi α = 00- 450 ; 1350- 2250 3150- 3600 hình chiếu véc tơ biên độ có chiều quay xuống Xác định chiều dấu lực quán tính cấp nên lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp có trị số âm Hình chiếu véc tơ biên độ trục hoành ý nghĩa Lực quán tính chuyển động quay có trị số không đổi Pk = -mr.R.2 = const Lực quán tính tác dụng đờng kính má khuỷu luôn có lực ly tâm Lực khí thể: Lực khí thể động kú biÕn thiªn theo gãc quay α cđa trơc khủu (h×nh vÏ) PBT H×nh 9:BiÕn Po 360 180 lùc khÝ thĨ theo 540 720 α thiªn cđa gãc α Đờng P0 hình vẽ biểu thị áp suất khí trời Khi tính toán lực khí thể ta tính theo áp suất tơng đối Pkt = P - P0 P : áp suất xi lanh động Vì lực khí thể tác dụng nên đỉnh piston Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí P =P kt kt π D 21 Líp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Trong : FP = πD2/4 (diƯn tÝch ®Ønh piston) (m2) D : ®êng kÝnh xy lanh Hệ lực tác dụng cấu khuỷu trục truyền giao tâm Lực tác dụng nên chốt piston hợp lực lực quán tính lực khí thể Lực Pz tác dụng nên chốt piston đẩy truyền Sơ đồ hệ lực tác dụng cấu khuỷu trục truyền động xi lanh (hình vẽ) Phần lực Pz thành phần lực :ptt tác dụng theo đờng tâm truyền lực ngang N tác dụng nên phơng thẳng góc với đờng tâm xy lanh Ta có: Pz = N + Ptt Tõ h×nh vÏ ta cã: N = Pz tgβ Ptt = Pz cos β Phân Ptt thành lực: Lực tiếp tuyến T lực pháp tuyến Z tác dụng tâm chốt khuỷu Từ quan hệ lợng giác sơ đồ hình vẽ ta cã: T = Ptt sin(α + β ) = Pε sin(α + β ) cos β Z = Ptt cos(α + β ) = Pε cos( + ) cos Các giá trị biĨu thøc: sin(α + β) cos β Sinh viªn thiÕt kế: Vũ văn chí cos( + ) cos Và 22 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Hình 10:Hệ lực tác dụng cấu khuỷu trục truyền giao tâm Tính theo đợc thống kê Lực quán tính chuyển động quay Pk tác dụng trªn chèt khủu PK = M R.ω2 = const Lùc tiếp tuyến T tạo mô men làm quay trục khuỷu M = T.R Lực ngang N tạo thành mô men lật ngợc chiều với mô men M Trong ®ã: M N = A = (l cos β R cos α N N + ) A: kho¶ng cách từ lực N đến tâm tục khuỷu O N Ptt = P tgβ(l cos β +R cos α) ε = P ε sin(α β +Ptt ) R = M cos Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 23 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Mô men MN ngợc chiều với M tác dụng nên bu lông bệ máy.Trong trình làm việc , mô men M động đợc câm mô men cua MC mô men quán tính Khi gia tốc chi tiết quay Vì vậy: M = MC + Jo 2.2.3 Hệ lực mô men tác dụng nên cấu trục khuỷu truyền giao tâm chữ v xy lanh, kỳ ô tô ZIL 130 Góc công tác trục khuỷu đợc tính theo công thức sau: k=180 T/i i lµ:sè xylanh (i =8) T lµ sè chu kú cđa động (T = 4) Thay vào ta có : k = 180.4/8 = 90 Lực mô men tác dụng lên trục khuỷu động chữ V - Trên khuỷu trục có lực sau tác dụng lên: Lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến z, lực quán tính chuyển động quay P k mômen cđa c¸c khủu phÝa tríc ∑M i −1 ∑M , mômen Mi tác dụng khuỷu mônem dụng trªn cỉ trơc phÝa sau khủu ∑M i = ∑M i + Mi để tính mô men tổng tác i M i tác dụng lên khuỷu trục thứ i ta phải xác định góc quay i khuỷu theo cách lập bảng ,trình tự nổ động lµ: 1-5- 4- 2- 6- 3- 7- Xi lanh Xi lanh Xi lanh Xi lanh Xi lanh Xi lanh Xi lanh Xi lanh Hót NÐn Nỉ X¶ Nỉ X¶ Hót NÐn Nỉ NÐn Nỉ X¶ Hót NÐn X¶ X¶ Hót Hót NÐn NÐn Nỉ Nỉ X¶ Nỉ Hót NÐn NÐn Hót X¶ Nỉ X¶ Hót NÐn Nỉ X¶ Hót Gäi : + Ttrơc khủu lµ khủu trơc chung cđa xylanh vµ + Trơc khủu lµ khủu trơc chung cđa xylanh vµ + Trơc khủu lµ khủu trơc chung cđa xylanh vµ + Trơc khủu lµ khủu trơc chung cđa xylanh Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 24 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Từ ta thÊy khủu trơc ë vÞ trÝ 0 tức =00 khuỷu trục vị trí 4500 nên 2= 4500 Khuỷu trrục vị trÝ 2700 nªn α3 = 2700 Khủu trrơc ë vị trí 5400 nên = 5400 Và thời gian gắn theo góc quay trục khuỷu lần nổ cặp xylanh cạnh + Giữa cặp (1-5) (2-6) 2700 + Giữa cặp (2-6) (3-7) 1800 + Giữa cặp (3-7) (4-8) 1800 Vì tình hình chịu lực cổ (2-3) (3-4) giống cổ trục (1-2) chịu lực khác cổ Cổ trục (0-1) chịu lực tác dụng xylanh (1-5) cổ trục (4-0) chịu lực tác dụng xylanh thứ thứ Tính mô men tích luỹ tác dụng cổ trục tổng mô men tác dụng cổ(4-0) theo cách lập bảng sau: 8 i =1 Mô nem i =1 ∑ M i = ∑ Ti R Tæng lùc tiÕp tuyÕn ∑T i =1 i lµ mét số biến thiên theo chu kỳ 180.T/i=180.4/8 = 90 để kiểm tra xem hay sai dùng công thức sau để kiểm tra lại T tb = 30.N i 10 −3 (MN/m2) π n.R.Fb ϕ Trong ®ã: Ni công suất thị (kw) n tốc độ động (v/p) hệ số điện kín đồ thị công lấy = R bán kÝnh quay cđa trơc khủu (m) Fp lµ diƯn tÝch đỉnh piston(m2) Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 25 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Chơng nhiệm vụ, điều kiện làm việc, cấu tạo hoạt động trục khuỷu truyền 3.1 Nhiệm vụ điều kiện làm việc, cấu tạo hoạt động trục khủu 3.1.1 NhiƯm vơ cđa trơc khủu Trơc khủu lµ chi tiết quan trọng phức tạp động tạo hình dáng cho động biến lực cửa khí cháy đẩy piston qua truyền thành chuyển động quay tròn đa công suất động đến hệ thống truyền động mặt khác biến lực quán tính thành chuyển động cho truyền piston Trục khuỷu dẫn động quay phận khác nh trục cam, quạt gió, máy bơm nớc 3.1.2 Điều kiện làm việc trục khuỷu Khi hoạt động trục khuỷu chụi tác dụng lực quán tính lực áp suất môi chất bên xy lanh tạo theo chu kỳ ,luôn thay đổi phơng chiều độ lớn gây va đập ,gây biến dạng uốn, soắn lớn Vì trục khuỷu phải có sức bền tốt ,độ cứng vững phải lớn, phải nhẹ cân tốt Vật liệu làm trục khuỷu thờng dùng loại thép 45 Mn2, 50Mn , 40Cr, 40CrNi, 30CrMo, 18Cr2Ni4WA, 50CrNiMoA, 25CrNi4WA §èi víi động ZIL130 trục khuỷu thờng dùng thép cacbon 45 3.1.3 Đặc điểm cấu tạo hoạt động cđa trơc khủu Trơc khủu gåm cã c¸c khủu , phần đầu trục ,đuôi trục đối trọng,cổ trục khuỷu, cổ truyền, má khuỷu, đối trọng thờng đợc lắp phía đối diện , má khuỷu để cân lực quay truyền gây cổ biên Đờng kính cổ trục trục khuỷu 74,50,020 (mm) , đờng kính cổ biên 65,5-0,020 (mm) Đối với ô tô ZIL 130 có cổ biên tay biên xy lanh đối diện lắp với cổ biên trục khuỷu quay ổ đỡ trục khuỷu đặt động cơ, kỳ nổ cách quÃng 900 suốt chu trình đầu trục khuỷu thờng dùng để lắp bánh dẫn động bơm dầu nhờn, bơm nớc buli để dẫn động quạt gió đai ốc sói để khởi động động tay quay Khi động hoạt động trục khuỷu chịu tác dụng lực phát tuyến tiếp tuyến, lực hợp lực khí thể lực quán tính sinh thay ®ỉi theo chu kú ®ã sÏ g©y giao ®éng hƯ trơc khủu vµ dao ®éng nµy cã hai dạng + Dao động dọc theo đờng tâm trục khuỷu gây nên biến dạng uốn trục dao động truyền cho móng động + Dao động xoắn lấy đờng tâm trục khuỷu làm trục quay gây nên biến dạng xoắn trục Dao động sản sinh thân trục khuỷu không truyền Thờng tần số doa động dọc trục cao, ngợc lại dao động xoắn trục thờng xuất Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 26 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh phạm vi tốc độ sử dụng động cần phải tìm cách loại trừ không nguy hại Với số vòng quay trục khuỷu tần số dao động cững bắt đầu trùng với tần số dao động riêng trở thành tần số dao động lớn gọi tợng cộng hởng gây ứng suất lớn kim loại làm cho trục khuỷu dễ bị gẫy, hang 1,6 Cổ biên Lỗ vung dầu Cổ trục Đối trọng Má khuỷu Hình 11: Cấu tạo trục khuỷu Trong trình vận hành trục khuỷu bị nóng vùng không ma sát với chi tiết trục khuỷu dao động cộng hởng có ma sát nội phân tử vật liệu chế tạo trục khuỷu tiêu hao công ma sát cho thân động móng bị rung nhiều Để giảm dao động xoắn thờng ngời ta dùng giảm chấn để giảm dao động hệ trục thờng đặt may buli dẫn động quạt gió góc xoắn trục khuỷu lớn làm mát giảm chấn * Hoạt động trục khuỷu Khi khởi động động ta phải tác dụng lực làm trục khuỷu quay, trục khuỷu dẫn động qua truyền làm cho piston chuyển động lên xuống thực trình hút, nén.Khi piston lên đến điểm chết trình nén buzi bật tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp xăng khí thực trình nổ.Lúc này, piston bị lực khí cháy đẩy qua truyền làm trục khuỷu quay tròn đa công suất động hành trình lên xuống piston thành vòng quay trục khuỷu Trong trình hoat động trục khuỷu dẫn động phận khác nh trục cam, bơm nớc, quạt gió, máy phát điện hệ thống đai va ăn khớp bánh 3.2 Nhiệm vụ điều kiện làm việc, cấu tạo hoạt động trun 3.2.1 NhiƯm vơ cđa trun Thanh trun chi tiết trung gian nối piston trục khuỷu Nó làm nhiệm vụ truyền lực tác dụng từ piston xng trơc khủu lµm quay trơc khủu vµ nhËn lực đẩy từ trục khuỷu lên piston điều khiển piston thực trình nạp, nén, thải đồng Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 27 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh thời truyền biến chuyuẻ động tịnh tiến piston thành chuyển động quay trục khuỷu 3.2.2: Điều kiện làm việc truyền Dới tác dơng cđa c¸c lùc khÝ thĨ, lùc qu¸n tÝnh chun động tịnh tiến nhóm piston, lực quán tính truyền làm cho thân truyền bị nén, uốn dọc, uốn ngang, đầu nhỏ truyền bị biến dạng méo lắp đầu to bị uốn kéo Khi động hoạt động truyền chịu tác dụng lực quán tính lực áp suất môi chất xy lanh tạo lực luôn thay đổi phơng chiều độ lớn đòi hỏi truyền phái cứng vững nhẹ truyền đợc làm thép C30,C35,C40,C45,45Mn2, 40CrNi, 40Cr, 40MnMo Nhng động ZIL130 truyền đợc làm thép 45 3.2.3: Cấu tạo hoạt động truyền Thanh truyền gồm ba phần chính: đầu nhỏ, đầu to thân truyền - Đầu nhỏ đợc lắp với chốt piston bên có bạc lót đồng dày từ 1-4 mm để ma sát chống mòn Bạc đợc ép vào lỗ sau doa lại cho xác có cách lắp chốt piston dó lắp cố định lắp tự xe ZIL130 chốt piston đợc lắp kiểu tự Trên đầu nhỏ có khoan lỗ dẫn dầu qua để bôi trơn bề mặt làm việc chốt piston - Thân truyền có mặt cắt hình chữ I nhỏ dới to đảm bảo độ cứng vững tiết kiệm đợc vật liệu giảm đợc trọng lợng thân truyền Hình 12 : Cấu tạo truyền Nắp đầu to truyền Bạc đầu nhỏ truyền Bạc đầu to truyền Đầu nhỏ truyền Lỗ bắt gu giông truyền Thânh truyền Bạc đầu nhỏ truyền Trên thân có khoan lỗ dọc theo thân để bôi trơn cỡng cho bạc đầu nhỏ truyền - Đầu to có phần : + Một phần liền với thân truyền + Một phần đợc tháo rời lắp đầu to Khi gia công bề mặt bên đầu to truyền phải gia công lúc với lắp lắp đầu to chi tiết không đợc lắp lẫn Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 28 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Hai phần đầu to dợc lắp víi nhê bu l«ng 10 cã søc bỊn tèt , êcu bu lông truyền phải đợc vặn chặt clê cân lực đợc hÃm chốt chẻ Bên lỗ đầu to có lắp nửa bạc bạc có móng hÃm dợc lắp vào ổ phai hai phần đầu to Những móng hÃm không để bạc dịch chuyển xoay đầu to * Hoạt động truyền Khi khởi động động truyền truyền lực từ trục khuỷu lên piston nhằm biến chuyển động quay trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến piston thực trình hút, nén Khi động hoạt động truyền truyền lực áp suất môi chất xy lanh tạo cho trục khuỷu để trục khuỷu truyền công suất động lúc truyền biến chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay trục khuỷu Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 29 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Chơng biện pháp n©ng cao ti thä cđa trơc khủu, trun sử dụng bảo dỡng sửa chữa 4.1 Biện pháp n©ng cao ti thä cđa trơc khủu sư dơng bảo dỡng sửa chữa 4.1.1 Nâng cao tuổi thọ cđa trơc khủu sưa dơng Nh ta ®· biÕt trục khuỷu làm việc chiụ tác dụng lực quán tính lực áp suất môi chất bên xy lanh tạo theo chu kỳ luôn thay đổi phơng chièu độ lớn gây va đập gây biến dạng trình sửa dụng trục khuỷu phải dợc bôi trơn tốt không dầu bôi trơn bẩn độ nhớt giảm dẫn đến bôi trơn làm cho cổ trục bạc nhanh bị mòn bị bó cứng Do ta phải kiểm tra dầu bôi trơn ta phải bổ xung thêm bẩn phải thay th tăng dợc tuổi thọ trục khuỷu Trong trình hoạt động ta không nên sử dụng số để phanh nâng cao đợc tuổi thọ cđa trơc khủu 4.1.2 N©ng cao ti thä cđa trục khuỷu bảo dỡng sửa chữa Sau thời gian làm việc cổ cổ biên trục khuỷu bị mòn áp lực tác động lên cổ trục chi tiết lắp kim loại mài mòn có dầu làm cho cổ trục bị xớc , có rÃnh mòn côn, mòn méo dẫn đến giảm kích thớc đờng kính trục Tất hỏng hóc làm cho khe hở gối đỡ tăng lên Nếu tất ổ trợt bị mòn cần phải kiểm tra tất khuỷu trục lắp ổ trợt Tuy nhiên số ổ trớt thờng mòn nhiều ổ trợt khác điều chấp nhận đợc mòn ổ trợt không vợt yêu cầu nhà sản xuất nửa dới ổ trợt thờng mòn nhiều nửa Do phải chịu trọng lợng trục khuỷu áp suất cháy(thẳng qua truyền trục khuỷu) mòn ổ trợt không dều bơn dầu bị mòn, làm giảm dung lợng áp xuất dầu dờng dầu bị ngẹt làm cho ổ trợt bị h hỏng nghiêm trọng Khi diều sẩy ngây h hại phận khác khối Cylinder truyền Nếu ổ trợt trính mòm thi ta tháo trục khuỷu khái khèi Cylinder KiĨm tra khèi Cylinder vµ trơc khuỷu để xác định đờng dẫn dầu bị ngẹt bi h Kiển tra ổ trợt Các ổ trợt có cố tơng tự ổ trợt truyền Nếu số ổ trợt bị mòn nhiều so với ổ khác, ta thay tất ổ trợt chính, thay mộ số ổ trợt thẳng hàng trục khuỷu bị sai lệch từ gây h hỏng ổ trợt khác - Kiểm tra trục khuỷu : Ta phải quan sát khối V dùng đẩy lo xo để kiểm tra độ thẳng hàng Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 30 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Nếu trục khuỷu bị cong không thẳng hàng hÃy mài lại trục khuỷu dùng trục - Kiểm tra vết xớc dấu hiệu mài mòn : Trên bề mặt trục khuỷu sau dùng vi kế để đo xác định độ cong, độ mòn, độ không tròn trục khuỷu với khuỷu trục bị mòn đợc mài lại mày chuyên dùng - KiĨm tra khe hë ỉ trỵt chÝnh: Khe hë ỉ trợt phải đợc kiểm tra kiểm tra ổ trợt lắp ổ trợt khuỷu trục phải đợc kiểm tra vào thời điểm Khoảng hở ổ trợt đợc kiểm tra thớc nhụa ( chì) quy trình hoàn toàn tơng tự quy trình đợc dùng để đo Khoảng hở ổ trợt chuyền - Kiểm tra rơ đầu trục khuỷu: Sự mòn ổ đỡ chặng làm tăng độ rơ đầu trục khuỷu gây tiêng động tiêng gõ không vời hộp số tay tiêng gõ sẩy nhấn bàn đạpli hợp Sự ăn khớp li hợp làm tăng chiều dài hệ thống truyền động trục khuỷu bị đẩy phía ổ đỡ chặng Để đo độ rơ đầu trục khuỷu bạn hÃy đặt đầu đồng hồ so phíâ đỉnh trục khuỷu, đẩy trục khuỷu tới lui bắng vặn vít.Đồng hồ so ghi lại gia trị độ rơ đâu trục khuỷu Phơng pháp khác đẩy trục khuỷu phía đo độ hở trục khuỷu mặt bích ổ đỡ chặn cữ đo chiều dày, khoảng hở độ rơ đầu trục khuỷu Thay đện kín đầu trục khuỷu Đệm kín dầu đợc dùng phía trớc phia sau trục khuỷu để tránh rò rỉ dầu Đệm kín phía trớc thờng lọai mảnh lắp phía trớc động cơ, lắp thời chuẩn để thay đện kín tháo bulong giảm chấn với trục khuỷu kéo khỏi trục khuỷu kiểm tra bề mặt ®Ưm kÝn ỉ trơc cđa bé gi¶m chÊn nÕu thÊy bề mặt có rÃnh rạn nứt dễ dàng làm h hỏng đệm kín cần thay giảm chấn 4.2 Nâng cao tuổi thọ truyền sử dụng bảo dỡng sửa chữa 4.2.1 Nâng cao tuổi thọ truyền sư dơng Thanh trun lµ chi tiÕt nèi piston trục khuỷu nhằn biến truyển động tịnh tíên piston thành chuyển động quay trón trục khuỷu đầu to truyền đợc ghép với trục khuỷu qua bạc đầu nhỏ truyền đợc lắp ghep với piston nhờ chốt piston Trong trình làm việc nhng mối lắp ghép thờng xuyên chịu nhiệt độ áp suất lớn làm cho bạc biên chốt piston bị mòn làm tăng khe hở bạc cổ trục dẫn đến lợng dầu phun vợt giới hạn Khi khe hở dầu tăng gấp đôi, lợng dầu phun tăng sấp sỉ lần so với khe hở bình thờng khe hở tăng gầp bình thờng dầu phun tăng khoảng 25 lần so với mức bình thờng truc quay làm cho dầu phun Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 31 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh tuần hoàn Nếu mức phun dầu nhiều vòng găng không gạt hết làm dầu nọt vào bị đốt cháy xilanh Bạc chốt bị mòn làm cho động xuất tiếng gõ ta phải th ờng xuyên kiểm tra dầu bôi trơn cho động để giảm nhiệt độ áp xuất làm cho bạc chốt không bị mòn bó cứng biện pháp tốt để nâng cao tuổi thọ trun sư dơng 4.2.2 N©ng cao ti thä truyền bảo dỡng sửa chữa Kiểm tra truyền bảo dỡng sửa chữa truyền ta phải rủa thổi truyền lắp truyền, thối lỗ dầu bôi chơn khí nén, kiểm tra bề mặt độ mài mòn ổ trợt chốt lỗ lắp ổ trợt truyền kiểm tra độ thẳng hàng truyền thiết bị chuyên dùng truyền bị cong bị xoắn dùng lại đợc Nếu truyền dài ngằn so với giá trị yêu cầu sử dụng đợc, đo đờng kính lỗ chốt piston đầu nhỏ truyền để tránh h hỏng piston nên bảo dỡng ống nót truyền thay ống nót bị mòn đợc dùng với chốt piston lắp lỏng, sau chốt doa ống nót theo kích cỡ yêu cầu Kiểm tra lỗ ổ trợt truyền xác định độ lệch lỗ cách lắp lắp truyền siết chặt đai ốc bu lông theo lực siết yêu cầu Sau đo ® êng kÝnh ë Ýt nhÊt ba vÞ trÝ ,dïng vi kế đo ,thớc cặp, thớc đo sâu vi đo để đo đờng kính độ lệch không đợc phép 0,001 in(0,03mm) Các truyền với lỗ trợt có độ lệch cao cần phải gia công lại thay Kiểm tra ổ trợt truyền Trong trình làm việc ổ trợt truyền thờng xuyên bị mài mòn nguyên nhân sau : + H hỏng mỏi: tải cao lặp lại nhiều lần tác dụng ổ trợt gây phá huỷ mỏi Vật liệu ổ trợt nứt tách khỏi thép để lại vệt vết lõm lúc khả chịu lực ổ trợt giảm dần, tốc độ h hỏng tăng nhanh Sự thời chuân đánh lửa sớm , kích nổ gây vết nứt mỏi + Mặt tựa không chuẩn : Nếu ổ trợt tựa không khớp với nỗ, có điểm cao bề mặt trợt tác hại hạt bụi phía dới ổ trợt ổ vùng có khoảng hở màng dầu nhỏ , không khí nọt vào có thẻ làm chậm tảo nhiệt từ ổ trợt Kết hợp tác hại làm cho ổ trợt bị h háng nhanh * VÕt síc bơi : lọc không khí dấu không đợc thay đổi đặn, bụi lọt vào dầu bôi trơn gay vết xớc bề mặt khuỷu ổ trục bị tải bụi nhanh chóng bị h hỏng * Thiếu dấu khoảng hở dầu không chuẩn thiếu dầu bôi trơn khoảng hở không chuẩn làm cho vật liệu ổ trợt bị tách khỏi ổ trợt Nếu nhiệt ma sát đủ cao ổ trợt bị bién dạng gây h hại truyền trục khuỷu Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 32 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh truyền bị dính vào trục khuỷu làm gẫy nứt truyền gây h hại cho động thiếu dàu làm mòn nhanh ổ trợt , ổ trợt cách xa bơm dầu đợc bôi trơn không đầy đủ Sự bôi trơn không đầy đủ dẫn đến h hại cho ổ trợt * Khuỷu trục bị lõm :khi khuỷu trục bị lõm đầu lớn làm tăng tải lên phía hai nửa ổ trợt Bề mặt ổ trợt bị nhiệt nhanh chóng bị h hỏng * Gờ bán kính :điều thờng trục khuỷu đợc mài không chuẩn ,độ tròn trục khuỷu không đồng tạo gờ Nếu động chạy có tải nhiệt sx nhanh chóng xảy gờ làm h hỏng ổ trợt Thanh truyền bị cong gây gờ bán kính bề mặt ổ trợt * Để khắc phục nguyên nhân ta thờng xuyên kiểm tra dầu bôi trơn cạn phải bổ xung ngay, bẩn phải thay thờng xuyên kiểm tra lới lọc dầu, lọc gió để không ảnh hởng đến dầu bôi trơn làm cho ổ trợt, bạc, chốt đợc bôi trơn tốt làm việc đợc lâu Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 33 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh Kết luận - Qua thời gian tìm hiểu thực tế, nghiên cứu tài liệu với kiến thức đà đợc học nhà trờng với hiểu biết thân đợc giúp đỡ thầy khoa khí đặc biệt hớng dẫn tận tình thầy giáo trần văn anh đà giúp đỡ em nhiều trình làm đồ án, nhờ có đợc giúp đỡ tận tình thầy giáo bạn đồng nghiệp đà giúp đỡ em hoàn thành đợc đề tài đà giao Trong trình làm đồ án trình độ tiếp thu chuyên môn em hạn chế không tránh khỏi thiếu sót trình thực đề tài Em mong đợc giúp đỡ bảo thầy môn khí động lực bạn đồng nghiệp để đề tài em đợc hoàn thiện Cuối em xin trân thành cảm ơn thầy khoa, cảm ơn thầy giáo trần văn anh toàn thể bạn đồng nghiệp đà giúp đỡ em hoàn thành đề tài đợc giao Nam Định, ngày 20 tháng 05 năm 2010 Sinh viên thiết kế Vũ Văn Chí Tài liệu tham khảo - - [1] S¸ch ZIL 130 [2] KÕt cÊu tính toán động đốt Nguyễn Đức Phú - Trần Văn Tế [3] Sửa chữa ôtô máy kéo Nguyễn Nông - Nguyễn Đại Thành - Hoàng Ngọc Vinh Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 34 Lớp: Cs ôtô 36 Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô GVHD: th.s trần văn anh [4] Cấu tạo sửa chữa bảo dỡng động ôtô Ngô Viết Khánh [5] Cấu tạo ôtô Trần Trung Phớc [6] Giáo trình sửa chữa ôtô - máy nổ NXB GD [7] Thực hành sửa chữa động xăng [8] Thực hành sửa chữa động diezen [9] Tài liệu mạng Internet Diễn đàn oto-hui.com Ebook.edu.vn Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí 35 Líp: Cs «t« 36 ... động ZIL130 trục khuỷu thờng dùng thép cacbon 45 3.1.3 Đặc điểm cấu tạo hoạt động trục khuỷu Trục khuỷu gồm có khuỷu , phần đầu trục ,đuôi trục đối trọng,cổ trục khuỷu, cổ truyền, má khuỷu, đối... kiện làm việc, cấu tạo hoạt động trục khuỷu 3.1.1 Nhiệm vụ trục khuỷu 3.1.2.Điều kiện làm việc trục khuỷu 3.1.3 Cấu tạo hoạt động trục khuỷu 3.2 Nhiệm vụ ,điều kiện làm việc ,cấu tạo hoạt động... ®éng lùc häc cđa cấu khuỷu trục truyền 2.2.1 Khối lợng chi tiết chuyển động Khối lợng nhóm piston Khèi lỵng cđa trun Khèi lỵng trục khuỷu 2.2.2 Lực mô men tác dụng cấu khuỷu trục truyền Lực quán