Bài giảng Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong Chương 9 - HV Kỹ thuật quân sự

CHƯƠNG TRỤC KHUỶU VÀ BÁNH ĐÀ 9.1 NHIỆM VỤ, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC, YÊU CẦU, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO 9.2 KẾT CẤU TRỤC KHUỶU 9.3 TÍNH BỀN TRỤC KHUỶU VÀ CÁC BIỆN PHÁP TĂNG BỀN CHO TRỤC KHUỶU 9.4 BÁNH ĐÀ: CÔNG DỤNG, KẾT CẤU, XÁC ĐỊNH MÔ MEN BÁNH ĐÀ 9.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, yêu cầu, vật liệu phương pháp chế tạo Nhiệm vụ: - Biến chuyển động tịnh tiến PT thành chuyển động quay - Biến lực tác dụng PT thành mô men xoắn dẫn động máy công tác ngược lại - Dẫn động cấu phận khác Điều kiện làm việc: chi tiết có cường độ làm việc lớn giá thành cao động - Chịu tác dụng lực khí thể, lực quán tính (CĐ tịnh tiến CĐ quay) Các lực có trị số lớn thay đổi theo chu kỳ, có tính va đập mạnh - Các lực gây ứng suất uốn, xoắn, dao động dọc trục, dao động xoắn, làm động rung động, cân - Chịu mài mòn lớn bề mặt làm việc, ăn mòn dầu bơi trơn khí cacte u cầu: - Có độ bền độ cứng vững lớn - Độ bền mỏi cao - Kích thước, khối lượng nhỏ gọn - Chịu mài mịn ăn mịn tốt - Độ xác gia cơng cao, bề mặt làm việc có độ cứng độ bóng cao - Khơng xảy dao động cộng huởng phạm vi tốc độ sử dụng - Đảm bảo tính cân độ đồng mơ men xoắn - Dễ chế tạo Vật liệu chế tạo TK thường chế tạo thép Cacbon hàm lượng trung bình: C35 – C50 thép hợp kim: 40X, 18XHBA, HK Cr-Ni Một số trục khuỷu đúc gang graphit cầu Thép cacbon dùng phổ biến ưu điểm: - Hệ số ma sát lớn, giảm dao động xoắn - Giá rẻ, dễ chế tạo Gang graphit dùng ưu điểm: - Dễ đúc, giá rẻ - Hệ số ma sát lớn, giảm dao động xoắn - Chịu mòn tốt, giữ dầu bơi trơn tốt - Ít nhạy cảm với ứng suất tập trung Các phương pháp chế tạo phôi: - Rèn: dùng thép cacbon thép HK Rèn khuôn dùng sản xuất hàng loạt, trục khuỷu loại nhỏ Rèn tự sản xuất trục khuỷu loại lớn - Đúc: thường dùng sản xuất hàng loạt, có ưu điểm trọng lượng phôi nhỏ, lượng dư gia cơng nhỏ đúc kết cấu phức tạp Tuy nhiên khó đúc dễ phát sinh khuyết tật lịng phơi đúc (rỗ khí, nứt ngầm) 9.2 Kết cấu trục khuỷu - Hình dạng kết cấu TK phụ thuộc vào số xi lanh, cách bố trí xi lanh, số kỳ, thứ tự làm việc xi lanh - Yêu cầu kết cấu: + Đồng mơ men xoắn + Động cân tốt, rung động + Ứng suất dao động xoắn nhỏ + Chế tạo đơn giản, giá thành thấp - Kích thước TK phụ thuộc đường kính XL, cách thức làm mát, hệ thống nạp thải, điều kiện làm việc ổ trục, số lượng cổ trục - Phân loại: + TK nguyên, TK ghép + TK đủ cổ trục, thiếu cổ trục Hình 9.1 Hình dạng chung trục khuỷu v bỏnh Máư khuỷu Cổưtrục Đốiư trọng Chốtư khuỷu Đườngưdẫnưdầuưbôiư trơn RÃnhưhồiưdầuư Chốtư khuỷu Hỡnh 9.2 Kt cu trục khuỷu liền, đủ cổ trục (động B6) Hình 9.3 Kết cấu trục khuỷu ghép Hình 9.4 Kết cấu trục khuỷu thiếu cổ trục Hình 9.5 Trục khuỷu, pít tơng, truyền Hình 9.33 Mơ hình PTHH TK ĐC B6 Hình 9.34 Biến dạng xoắn TK ĐC B6 Hình 9.35 Trạng thái ứng suất Hình 9.36 Trạng thái ứng suất Hình 9.37 Trạng thái biến dạng 9.3.3 Biện pháp tăng bền trục khuỷu 9.3.3.1 Biện pháp kết cấu - Tăng độ trùng điệp - Tăng bán kính góc lượng cổ trục, cổ khuỷu má khuỷu Hình 9.38 Các dạng góc lượng phần chuyển tiếp - Tăng chiều dày chiều rộng má khuỷu - Khoét rỗng cổ trục cổ khuỷu - Bố trí lỗ dẫn dầu bôi trơn hợp lý - Khoét bỏ vùng kim loại chịu ứng suất lớn Hình 9.39 TK chế tạo theo PP đúc 9.3.3.2 Biện pháp công nghệ - Sử dụng biện pháp rèn khuôn - Làm chai bề mặt: phun bi, phun cát, lăn cán - Sử dụng biện pháp nhiệt luyện tốt: cao tần, thấm N - Mài bóng bề mặt 9.4 Bánh đà: cơng dụng, kết cấu, xác định mô men bánh đà Trong trình ĐC làm việc chế độ ổn định, mô men xoắn ĐC sinh thay đổi Do vậy, tốc độ quay trục khuỷu khơng phải số (TK chuyển động có gia tốc), gây nên tượng va đập trình ĐC làm việc (nhất ĐC cao tốc) 9.4.1 Cơng dụng bánh đà: - Tích luỹ lượng (khi Mx >Mc) giải phóng lượng (Mx