đồ án kỹ thuật cơ khí Tiểu luận vật liệu kỹ thuật trục khuỷu

Khả năng thích nghi, khả năng thay thế.. Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu.. Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu.. Biên pháp thực hiện một số nguyên công chính

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

VẬT LIỆU KỸ THUẬT TÊN SẢN PHẨM:

TRỤC KHUỶU

THÉP C40

GVHD: Th.S Lê Văn Bình SVTH: Nguyễn Văn Linh

MSSV: 51130758 Lớp: 51CKCT

Nha trang, tháng 12, năm 2010

Trang 2

Lời nói đầu

Trong đời sống sản xuất, các phương tiện máy móc đang dần thay thế sức lao động của con người trong nhiều công việc Không những thay thế con người làm việc mà nó còn giúp cho hiệu quả làm việc năng suất lao động càng tăng lên Chínhvì thế việc nguyên cứu đi sâu tìm hiểu về các thiết bị máy móc đó là việc làm cần thiết để ta có thể hoàn thiện đưa ra các thiết bị máy móc ngày càng làm việc hiệu quả, cho năng suất cao nhưng giá thành rẻ mang lại hiệu quả kinh tế cao

Nguyên cứu về máy móc đó là đi nguyên cứu về nguyên lí làm việc, điều kiện làm việc, nguyên cứu về kết cấu tổng quan về máy… và điều quan trọng là nguyên cứu vật liệu làm nên các chi tiết cấu thành nên máy Ta đã biết mặc dù thuộc cùng một máy nhưng mỗi chi tiết, mỗi bộ phận của máy có thể làm việc làm việc trong điều kiện rất khác nhau, có bộ phận làm việc trong môi trường khô ráo có bộ phận làm việc trong môi trường dầu nhớt, có bộ phận làm việc trong điều kiện va đập lại có bộ phận làm việc trong điều không chịu va đập…chính vì thế yêu cầu ta phải chọn các vật liệu cho các chi tiết máy sao cho khi làm việc máy được vận hành tốt nhất, đạt hiệu quả kinh tế về tuổi thọ làm việc củng như giá thành của vật liệu không quá cao

Như ta đã biết vật liệu (polime, composite, sắt, thép, hợp kim…) có ở xung quanh ta Chúng làm nên các sản phẩm như: bàn ghế, tủ, đèn, bút viết, máy móc…chúng gắn liền với đời sống của mỗi chúng ta Và sau đây ta sẽ đi nguyên cứu về một chi tiết có thể nói là quan trọng nhất của máy được làm từ một loại vật liệu rất phổ biến và quan trọng đó là trục khuỷu được làm từ thép C40

Trang 3

MỤC LỤC

Nội dung trang

CHƯƠNG I: TRỤC KHUỶU 5

I.1 Ứng dụng trong thực tế phân loại sản phẩm 5

I.1.1.Ứng dụng trong thực tế 5

I.1.2 Phân loại 5

I.1.3 Vật liệu chế tạo trục khuỷu 5

I.2 Khả năng thích nghi, khả năng thay thế 6

I.2.1 Khả năng thích nghi 7

I.2.2 Khả năng thay thế 7

I.3 Tiêu chuẩn vật liệu 7

CHƯƠNG II: CẤU TRÚC TỔ CHỨC THÉP C40 VẬT 8

LIỆU CHẾ TẠO TRỤC KHUỶU

I Khái niệm 8

II Cấu trúc, tổ chức thép 8

CHƯƠNG III : CẤU TẠO SẢN PHẨM 10

I Đầu trục 10

II Khuỷu trục (chốt, má, cổ trục khuỷu) 11

III Đuội trục khuỷu 15

Chương IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO TRỤC KHUỶU 16

I.Phương pháp gia công trục khuỷu bằng phôi rèn khuôn hoặc phôi đúc 16

I.1 Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu 16

II Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu 16

II.1 Với sản xuất đơn lẻ ta gia công bằng máy CNC 16

II.2 sản xuất trục khuỷu băng cách gia công bề mặt chính 16

III Biên pháp thực hiện một số nguyên công chính 17

Chương V: HÓA BỀN VÀ NHIỆT LUYỆN 20

I Hóa bền 20

I.1 Biến cứng bề mặt 20

I.2 Tôi bề mặt thép 20

II Nhiệt luyện 22

II.1 Phương pháp nhiệt luyện 22

Chương VI: KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM 24

VI.1 Kiểm tra 24

VI.2 Đánh giá 25

Chương VII: CHỐNG ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT 26 LIỆU,BẢO HÀNH SẢN PHẨM

Trang 4

I Chống ăn mòn và bảo vệ vật liệu 26

II Bảo hành sản phẩm 27

Chương VIII: GIẢI QUYẾT RÁC THẢI SAU KHI SỬ DỤNG 28

Chương XI: ĐỀ XUẤT 29

Trang 5

Chương I:

TRỤC KHUỶU

I.1 Ứng dụng trong thực tế, phân loại sản phẩm

I.1.1.Ứng dụng trong thực tế.

Như ta đã biết hầu hết các máy công nghiệp, các phương tiện đi lại như ô tô,

xe máy, tàu thủy, máy bay…hoạt động được là dựa vào nguyên lí nhận năng lượngtừ việc nhiên liệu cháy nổ và sinh công Khi được cung cấp nhiên liệu + không khí vào xilanh nhờ vào chuyển động của pistông tạo ra áp lực làm cháy nổ nguyên liệu sinh ra công Năng lượng được sinh ra đẩy pistong chuyển động dọc đi xuống và thông qua thanh truyền biến thành chuyển động quay của trục khuỷu dẫn động các

cơ cấu khác như: trục cam, trục bơm nhớt, máy phát…

Từ đó ta có thể thấy được vai trò của trục khuỷu là hết sức quan trọng Với vai trò dẫn động của mình trục khuỷu không thể thiếu được trong trong bất kì động cơ xăng, động cơ diezen nào và đây cũng là chi tiết máy quan trọng bậc nhất trong cácchi tiết của máy

I.1.2 Phân loại.

Dựa vào hình thức kết cấu người ta chia làm 2 loại:

- Trục khuỷu nguyên

- Trục khuỷu ghép

Dựa vào số lượng cổ trục người ta cũng chia làm 2 loai:

- Trục khuỷu đủ cổ

- Vật liệu trốn cổ (vật liệu thiếu cổ)

Ngoài ra còn loại trục khuỷu chữ V

I.1.3 Vật liệu chế tạo trục khuỷu.

a.Thép :

- Động cơ tốc độ thấp như động cơ tầu thuỷ thường được chế tạo bằng thép cácbon trung bình C35,C40,C45

- Động cơ cao tốc dùng thép hợp kim crôm , niken,

- Động cơ cường hoá (xe đua , xe du lịch ) chế tạo bằng thép hợp kim mănggan, vônphram…

Dùng phương pháp rèn đạt độ bền cao hơn so với đúc

b Gang graphit cầu :

Dễ đúc và rẻ , chịu mòn tốt không nhạy cảm với ứng suất tập trung , đảm bảo điều kiện bền cho trục khuỷu

Trang 6

Sau đây ta sẽ đi vào tìm hiểu về mục đích nguyên cứu chính đó là về loại trục khuỷu nguyên loại trục khuỷu dùng cho động cơ cỡ nhỏ và trung bình động cơ tốc

độ thấp như động cơ tầu thuỷ thường được chế tạo bằng thép cácbon trung bình C40.

I.2 Khả năng thích nghi, khả năng thay thế.

I.2.1 Khả năng thích nghi.

Điều kiện làm việc:

- Trong quá trình làm việc trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí cháy , lực quán tính

- Các lực tác dụng gây ra ứng suất uốn và xoắn trục đồng thời còn gây ra dao động dọc

và dao động xoắn làm động cơ rung động và mất cân bằng

- Ngoài ra các lực nói trên còn gây ra hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ chính và cổ biên

Yêu cầu :

Tuổi thọ của động cơ chủ yếu phụ thuộc vào tuổi thọ của trục khuỷu, vì vậy đối vớikết cấu của trục khuỷu cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, có trọng lượng nhỏ và ít mòn

- Có độ chính xác gia công cao , bề mặt làm việc cần có độ bóng bề mặt , độ cứng cao,

- Không xảy ra hiện tượng dao động cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng

- Kết cấu của trục khuỷu phải đảm bảo tính cân bằng và tính đồng đều của động cơ nhưng đồng thời phải dễ chế tạo

Với điều kiện làm việc và yêu cầu nêu trên của trục khuỷu thì vật liệu thép cacbon trung bình C40 với cơ tính dẻo dai chịu uốn xoắn, chịu va đập của mình có thể thích nghi để làm trục khuỷu cho các động cơ có tốc độ thấp như tàu thủy, máy kéo…

I.2.2 Khả năng thay thế.

Khả năng ứng dụng rộng, điều kiện làm việc phức tạp yêu cầu cao và đôi khi không vì một lý do thiếu nguyên liệu ( thép C40) nào đó mà trục khuỷu củ động cơ

Trang 7

có tốc độ thấp cần có sư thay thế nguyên liệu chế tạo nên sản phẩm Khi đó một số vật liệu có cơ tính và tính chất phù hợp có thể thay thế vai trò của thép C40 đó là

các loại thép cacbon trung bình C35,C45 vì cũng có tính chất và thành phần hóa

học khá giống thép C40 nhưng khác với thành phần tỉ lệ các chất cấu tạo nên thép

I.3 Tiêu chuẩn vật liệu.

Một số kí hiệu:

Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN

Tiêu chuẩn Trung Quốc: GB (Guóbiāo)

Tiêu chuẩn Nga: ΓOCT

Tiêu chuẩn Nhật: JIS (Japanese Industrial Standards)

Tiêu chuẩn Mỹ: AISI (American Society for Testing and Materials) hoặc SAE

(Society for Automotive Engineers)

Tiêu chuẩn Pháp: AFNOR (Association Franccaise de NORmalisation)

Tiêu chuẩn Đức: DIN(Deutsche Institut fur Normalisierung)

Sau đây là một số tiêu chuẩn của vật liệu làm trục khuỷu C40:

ΓOCT

GB

/SAE

AFNOR

Tiêu

chuẩn

Trang 8

Chương II

LIỆU CHẾ TẠO TRỤC KHUỶU

I Khái niệm.

Thép C40 là thép hóa tốt có hàm lượng C nằm trong khoảng từ 0.3 – 0.5%, là loại thép chuyên dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập cao, yêu cầu độ bền và độ dai va đập cao ( cơ tính tổng hợp cao)

Nhiệt luyện hóa tốt ( tôi và ram cao) sẽ đạt được yêu cầu trên

Tổ chức sau nhiệt luyện là Xoocbit Ram

II Cấu trúc, tổ chức thép.

a Cấu trúc thành phần.

Cacbon: hàm lượng C nằm trong khoảng 0.3 – 0.5% để thép có sự kết hợp hài hòa giữa độ bền và độ dẻo dai

Các nguyên tố hợp kim: thường dùng Cr, Mn, Si, Ni với hàm lượng <1% mỗi nguyên tố với mục đích làm tăng độ thấm tôi Ngoài ra các nguyên tố Mo(<0.3%) và Ti(<0.1%) cũng được dùng để làm nhỏ hạt và chống giòn ram Cũng có thể dùng B với hàm lượng rất nhỏ(<0.005%) để tăng độ thấm tôi

-b Tổ chức.

Trang 9

Tổ chức sau nhiệt luyện là Xoocbit ram.

Trang 10

Chương III :

CẤU TẠO SẢN PHẨM

Trục khuỷu bao gồm các phần :

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

Trang 11

Đầu trục khuỷu thường dung để lắp bánh răng dẩn động bơm nước, bơm dầu bôi trơn, bơm cao áp, bánh đai (puly) để dẩn động quạt gió và đai ốc khơi động nhằm khỏi khởi động động cơ bằng tay quay Các bánh răng chủ động hoặc bánh răng dẩn động lắp trên đầu trục khuỷu theo kiểu lắp căn hoặc lắp trung gian và đều là lắp bán nguyệt đai ốc hãm chặt bánh đai, phớt chắt dầu, ổ chắn dọc trục đều lắp trên đầu trục khuỷu

Ngoài ra các bộ phân thường gặp kể trên trong một số động cơ còn lắp bộ giảm xoắn của hệ trục khuỷu ở đầu trục khuỷu bộ dao động xoắn có tác dụng thu năng lượng sinh ra do momen kích thích trên hệ khuỷu do đó dập tắc dao động gây ra bởi momen

Bộ giao động xoắn thường lắp ở đầu trục khuỷu, là nơi có dao động xoắn lớn nhất

Hình ảnh về đầu trục khuỷu

II Khuỷu trục (chốt, má, cổ trục khuỷu)

Hình : Kết cấu khuỷu trục

a Cổ chính.

Trang 12

Các cổ chính động cơ thường có cùng một kích thước đường kính Đường kính cổ chính chọn theo sức bền, điều kiện hình thành màn dầu bôi trơn , thời gian sử dụng ,và số lần bảo dưỡng lớn

• Kích thước đường kính cổ chính trục động cơ xăng thường dct =

(0.65÷0.8)D,lct=(0.5÷0.6)dct

• Kích thước đường kính cổ chính trục động cơ điêzel thường dct =(0.7÷0.85)D Trong đó, D:đường kính xy lanh

b Chốt khuỷu (cổ biên)

Là bộ phận nối trục khuỷu với thanh truyền

Đường kính có thể lấy nhỏ hơn hoặc bằng đường kính cổ chính

Chiều dài cổ biên phụ thuộc vào khoảng cách giữa 2 đường tâm xy lanh kề nhau vàchiều dài cổ trục

Hình: Lổ rỗng trong cổ khuỷu

Chú thích:

a)Hình ống ; b)hình trống ; c)lỗ lệch tâm

* ở các cổ khuỷu cổ biên đều làm rỗng để bố trí các rãnh dầu bên trong

Yêu cầu:

- Lỗ dẫn dầu bố trí ở vị trí có áp suất tiếp xúc nhỏ nhất,

- Phương pháp bôi trơn dầu trong trục khuỷu là phương pháp cưỡng bức

- Dầu bôi trơn phải làm việc nhanh chóng

- Dầu phải được lọc sạch khi đến bề mặt làm việc

Trang 13

c Má khuỷu

Má khuỷu là bộ phận nối giữa cổ trục và cổ biên

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

Các loại hình dạng má khuỷu:

Hình chữ nhật

Hình tròn

Hình ô van

Hình dạng má khuỷu.

Lỗ dẫn dầu

Trang 14

Các lổ khoan trong má khuỷu

d Đối trọng.

Đối trọng được lắp trên trục khuỷu có 2 tác dụng chủ yếu:

Cân bằng lực và momen quán tính không cân bằng

của động cơ

Giảm phụ tải cho cổ trục

Mặt khác trục khuỷu và thân máy là những chi tiết

không cứng vững, biến dạng nên đối trọng còn có tác

dụng cân bằng và giảm rung động

Kết cấu đối trọng : đối trọng có nhiều loại

Đối trọng hàn liền với má khuỷu ở động cơ điêzel

Đối trọng được ghép vào má khuỷu bằng bu lông

Để giảm trọng lượng đối trọng thì đối trọng phải được mắc càng xa tâm quay của trục càng tốt

.

Các kiểu đối trọng :

Trang 15

a) lắp bằng đinh tán hoặc bulông ngoài

b) Bulông có nắp đậy

c) Gắn bulông trong

d) Lắp bằng bulông đặt ngang

e) Lắp rãnh mang cá

III Đuôi trục khuỷu.

Mô hình đuôi trục khuỷu

Đuôi trục khuỷu thường lắp các chi tiết máy của động cơ truyền dẩn công suất ra ngoài máy công tác

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

Ngoài kết cấu dùng để lắp bánh đà trên đuôi trục khuỷu còn lắp các bộ phận đặc biệt:

- Bánh răng dẫn động cơ cấu phụ: trong một vài loại 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 có mặt bích để lắp bánh răng

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

ra khỏi cacte

Trang 16

Chương IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO

TRỤC KHUỶU

I Phương pháp gia công trục khuỷu bằng phôi rèn khuôn hoặc phôi đúc.

I.1 Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu

a Chọn chuẩn để gia công.

Khi chọn chuẩn để gia công cần căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật để chọn Đối với trục khuỷu độ đồng tâm giữa các cổ trục (cổ chính và cổ biên) là rất quan trọng, vì thế chuẩn để gia công thường là 2 lỗ tâm, dùng để gia công thô và gia công tinh, hầu hết các bề mặt của trục Dùng lỗ tâm làm chuẩn phải dùng tốc kẹp mặt ngoài phía trái đầu trục để truyền moment xoắn, có thể dùng tốc thẳng khi mài và tốc cong khi tiện Khi gia công nhiều dao, trục dài có thể truyền moment xoắn từ 2 phía Khi định vị bằng 2 mũi tâm nếu dùng mũi tâm cứng, rất dễ dẫn đến sai số chuẩn chiều dài do khi khoan tâm độ sâu lỗ khoan không đều Để khắc phục sai số này có thể dùng mũi tâm tùy động, mũi tâm có lò xo đẩy, khi đó mặt đầu của chi tiết luôn tỳ vào mặt đầu phiến 2 vì vậy không có sai số chuẩn kích thước chiều dài Khi định vị bằng 2 mũi tâm nếu dùng mũi tâm cứng, rất dễ dẫn đến sai số chuẩn chiều dài do khi khoan tâm độ sâu lỗ khoan không đều Để khắc phục sai số này có thể dùng mũi tâm tùy động, mũi tâm có lò xo đẩy, khi đó mặt đầu của chi tiết luôn

tỳ vào mặt đầu phiến vì vậy không có sai số chuẩn kích thước chiều dài Khi chọn chuẩn để gia công cần căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật để chọn Đối với trục khuỷu độ đồng tâm giữa các cổ trục (cổ chính và cổ biên) là rất quan trọng, vì thế chuẩn để gia công thường là 2 lỗ tâm, dùng để gia công thô và gia công tinh, hầu hết các bề mặt của trục Dùng lỗ tâm làm chuẩn phải dùng tốc kẹp mặt ngoài phía trái đầu trụcđể truyền moment xoắn, có thể dùng tốc thẳng khi mài và tốc cong khi tiện Khi giacông nhiều dao, trục dài có thể truyền moment xoắn từ 2 phía

II Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu.

II.1 Với sản xuất đơn lẻ ta gia công bằng máy CNC

Bao gồm các bước:

- Tao phôi bằng rèn hoặc phôi đúc

- Lập trình quy trình gia công cho máy và đưa vào máy

- Gia công bằng máy CNC

II.2 sản xuất trục khuỷu băng cách gia công bề mặt chính.

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	2,25 MB