Tính toán và kiểm nghiệm bền cho thanh truyền

Trêng §HSPKT Hng Yªn Líp §LK7 Equation Chapter 1 Section 1NhËn xÐt, ®¸nh gi¸ cña gi¸o viªn híng dÉn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hng Yªn, ngµy th¸ng n¨m 2011. Gi¸o viªn híng dÉn Vũ Đình Nam • 1 Đồ án môn học 1 Nguyễn Nhân Thành Trờng ĐHSPKT Hng Yên Lớp ĐLK7 LI NểI U Trên thế giới không chỉ ở các nớc phát triển ôtô đã đóng vai trò hết sức to lớn trong mọi lĩnh vực của đời sống và sản xuất. Với xu thế hội nhập ngày nay khi đất nớc ngày càng phát triển và tiến trình CNH-HĐH đất nớc đang diễn ra mạnh mẽ ôtô càng phát huy tầm quan trọng của mình trong mọi lĩnh vực giao thông, vận tải xây dựng và sản xuất. Sau khi học xong môn thiết kế tính toán ôtô với đề tài đợc giao Tính toán và kiểm nghiệm bền cho thanh truyền. Trong quá trình thực hiện đề tài đợc sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong khoa đặc biệt là thầy giáo hớng dẫn Khổng Văn Nguyên đến nay em đã hoàn thành đề tài này với các nội dung sau: a. Mô tả khái quát về thanh truyền. b. Xác dịnh các thông số cần thiết. c. Tính toán kiểm nghiệm bền. Mặc dù trong thời gian thực hiện đề tài bản thân chúng em đã nỗ lực tìm kiếm tài liệu chuyên nghành, vận dụng các kiến thức đã học và kinh nghiệm bản thân song với khả năng, trình độ cũng nh kinh nghiệm còn ít nên chắc chắn không thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót vì vậy em rất mong nhận đợc sự đánh giá nhận xét của các thầy cô trong khoa và các bạn sinh viên để đề tài của em đợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo cô giáo trong khoa Cơ Khí Động Lực Trờng ĐHSPKT Hng Yên. Em chân thành cảm ơn! Khoỏi Chõu, ngy thỏng nm 2011 2 ỏn mụn hc 2 Nguyn Nhõn Thnh Hình 1.2. Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền Trờng ĐHSPKT Hng Yên Lớp ĐLK7 Phn I: Tng quan v c cu thanh truyn 1.1. Nhiệm vụ. Thanh truyền là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu. Nó có nhiệm vụ truyền lực khí thể từ piston làm quay trục khuỷu và điều khiển piston làm việc trong quá trình nạp, nén, xả. Đồng thời biến chuyển động thẳng của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. 1.2. Điều kiện làm việc. - Thanh truyền chịu lực khí thể, lực quán tính của nhóm piston và lực quán tính của bản thân thanh truyền. Các lực trên đều là các lực tuần hoàn va đập. - Trong quá trình làm việc thanh truyền luôn chịu các lực kéo, nén, uốn dọc và khi đổi chiều chuyển động thì có lực quán tính làm nó bị uốn ngang. 1.3. Vật liệu chế tạo Thanh truyền thờng đợc chế tạo bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim với phơng pháp rèn khuôn. Các loại vật liệu nặng cơ tính tốt, sức bền mỏi cao, đảm bảo yêu cầu làm việc. 1.4. Kết cấu Thanh truyền. 1: Bạc đầu nhỏ 2: Đầu nhỏ thanh truyền 3: Thân thanh truyền 4: Bulông bắt nắp đầu to 5: Nửa trên thanh truyền 6: Bạc đầu to thanh truyền 7: Nửa dới thanh truyền Hình 1.1 Kết cấu của thanh truyền - Ngời ta chia kết cấu thanh truyền thành các phần: + Đầu nhỏ thanh truyền. + Đầu to thanh truyền. + Thân thanh truyền. + Bu lông thanh truyền. + Bạc lót đầu to và đầu nhỏ thanh truyền. Sau đây ta xét từng thành phần cụ thể. a. Đầu nhỏ Là bộ phận để lắp chốt píton, nó có cấu tạo hình trụ rỗng bên trong có bạc lót có khoan lỗ dầu để bôi trơn. Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào kích thớc và phơng pháp lắp ghép và có lắp bạc bằng đồng 3 ỏn mụn hc 3 Nguyn Nhõn Thnh Trờng ĐHSPKT Hng Yên Lớp ĐLK7 Trong các hình trên (1.2a, b) đợc dùng phổ biến nhất trên các động cơ ôtô hiện nay vì khả năng bôi trơn hoàn thiện, dầu đợc dàn đều trên bề mặt bạc lót. Hoạt động đồng đều. b. Thân thanh truyền Là phần nối giữa đầu nhỏ và đầu to thanh truyền. Kích thớc thân thanh truyền thờng thay đổi từ nhỏ đến lớn kể từ đầu nhỏ đến đầu to để phù hợp với lực quán tính lắc của thanh truyền Hình 1.3. Các loại tiết diện thân thanh truyền + Hinh 1.3a thân có tiết diện tròn, + Hình 1.3b, c thân có tiết diện chữ I + 1.3d thân có tiết diện hình chữ nhật, + Hình 1.3e thân có tiết diện hình elip Có nhiều kiểu tiết diện: tiêt diện tròn, ovan, chữ nhật, elip, chữ I. Tuy nhiên hiện nay dạng tiết diện thân thanh truyền hình chữ I đợc dùng phổ biến trên động cơ ôtô và xe du lịch bởi tính bền và tính tiết kiệm vật liệu. Chiều dài thanh truyền đợc tính toán dựa vào công thức = R/l c. Đầu to thanh truyền Kết cấu đầu to thanh truyền phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Có độ cứng vững lón để đảm bảo bạc lót ko bị biến dạng. + Kích thớc nhỏ để lực quán tính nhỏ giảm đợc tải trọng lên chốt khuỷu. + Chỗ chuyển tiếp với thân và đầu to phải có góc lợn để tăng cứng vững + Dễ dàng thao lắp cụm piston thanh truyền với trục khuỷu. Đầu to lam 2 nửa nửa trên liền với thân nửa dới lắp với nắp đầu to. 4 ỏn mụn hc 4 Nguyn Nhõn Thnh Trờng ĐHSPKT Hng Yên Lớp ĐLK7 Kích thớc đầu to phụ thuộc vào chốt khuỷu.Để tăng độ cứng vững của trục khuỷu ngời ta sử dụng trục khuỷu có độ trùng điệp giữa cổ chốt và cổ trục bằng cách tăng đờng kính cổ chốt và cổ trục Hình 1.5. Các dạng kết cấu đầu to thanh truyền.Các dạng kết cấu đầu to thanh truyền (hình 1.5) (Hình 1.5a, b) là phổ biến nhất vì nó tăng đợc tiết diện của thanh truyền, tăng đờng kính của trục cơ, dễ tháo lắp. 1.5. Bạc thanh truyền. a) Bạc đầu nhỏ. Khi lắp chốt piston xoay tơng đối với đầu nhỏ thanh truyền thì trong đầu nhỏ có ép vào 1 bạc đồng mỏng dày 14mm để giảm ma sát, chống mòn. Bạc đợc ép vào lỗ rồi doa lại cho chính xác. b) Bạc đầu to. Bạc đầu to lắp giữa đầu to thanh truyền và cổ trục khuỷu. 5 ỏn mụn hc 5 Nguyn Nhõn Thnh Hình 1.4. Kết cấu cố định bạc lót trên đầu to thanh truyền 1. Vấu lỡi gà định vị 2. Bạc lót Trờng ĐHSPKT Hng Yên Lớp ĐLK7 Bạc gồm 2 nửa giống nhau có gờ chống xoay và thờng có rãnh dẫn dầu bôi trơn trong bạc và khoan lỗ dẫn dầu. 1.6 Bu lông thanh truyền. a) Chức năng. Bu lông thanh truyền là chi tiết ghép nối hai nửa đầu to thanh truyền. Nó có thể ở dạng bu lông hay vít cấy (gugiông), b) Điều kiện làm việc. Bu lông thanh truyền khi làm việc chịu lực nh lực xiết ban đầu, lực quán tính của nhóm piston thanh truyền có tính chu kỳ. c) Vật liệu chế tạo. Bu lông thanh truyền thờng đợc chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần crôm, mangan, niken .Tốc độ động cơ càng lớn, vật liệu bu lông thanh truyền có hàm lợng kim loại quí càng nhiều. d) Kết cấu. Hình 1.6. Một dạng kết cấu của bu lông và gugiông 1.6a bu lông thanh truyền 1.6b gugiông thanh truyền - Nh đã trình bày ở trên, hai nửa đầu to thanh truyền có thể đợc ghép nối bằng bu lông ( hình 1.6a) và gugiông (hình 1.6b). - Bố trí phân đoạn và thắt vào một ít để tăng sức bền mỏi. - Nhiệt luyện để đạt độ cứng sau đó ta rô ren 6 ỏn mụn hc 6 Nguyn Nhõn Thnh Trờng ĐHSPKT Hng Yên Lớp ĐLK7 Phn II: Tớnh toỏn kim nghim bn 2.1. Thụng s cho trc Loai động cơ: Kiểu động cơ: Cụng sut ng c: Số vòng quay động cơ: Suất tiêu hao nhiên liệu: Số kỳ: Đờng kinh xilanh: T s nộn: Hanh trinh piston: Số xilanh: Thứ tự nổ: Chiều dài thanh truyền: Khối lợng nhóm piston: Khối lợng thanh truyền: p suất khí thể ln nht: Động cơ Diesel, không tăng áp một hàng 241 mó lc 2300 (vòng/phút) 167 ( g /ml.h) 04 k 108 (mm) 17,5 132 ( mm) 06 1-5-3-6-2-4 220 (mm) 2,5 (kg) 3,0 (kg). 16,9 (Mpa) 2.2. Cỏc thụng s tớnh toỏn - Từ các thông số đầu bài cho ta chọn loại xe tính toán là động cơ Diesel, 4 xy lanh thẳng hàng. Với đờng kính piston D = 108 (mm) - Thụng s kt cu: /1 0,274R = = + Đờng kính chốt piston (d cp ): d cp = (0,3 ữ 0,45)D; Chọn d cp = 0,35D d cp = 0,35.108= 38 (mm) + Đờng kính bệ chốt (d b ): 7 ỏn mụn hc 7 Nguyn Nhõn Thnh Trờng ĐHSPKT Hng Yên Lớp ĐLK7 d b = (1,3 ữ 1,6)d cp ; Chọn d b = 1,5 d cp d b = 1,5.38 = 57 (mm) + Đờng kính lỗ trên chốt (d 0 ): d 0 = (0,6 ữ 0,8) d cp ; Chọn d 0 = 0,7 d cp d 0 = 0,7. 38 = 27 (mm) Chiều dài bạc lót = (0,08-0,085)d cp . Chọn = 0,07. 38 = 2,7 (mm) Chn = 3 Khe hở hớng kính bạc lót và chốt pittông = 0,001.d cp = 0,038 (mm) Gọi r 1 là bán kính trong đầu nhỏ thanh truyền: r 1 = d cp / 2+ + = 37,8/2+3+0,0378 =21,9 (mm) Chn r 1 =22 Gọi r 2 là bán kính ngoài đầu nhỏ thanh truyền: r 2 = 1,4.r 1 = 30,8 (mm) Chn r 2 =31 Ta có 1 2 r r d 2 d 1 d 2 d 1 = 1,3 < 1,5. đầu nhỏ là loại đầu mỏng Chiều dài đầu nhỏ thanh truyền l d 1 = (0,28-0,32)D Chn l d1 =0,3.108=33 (mm) ng kớnh cht khuu: d ch =(0,56-0,75)D Chn d ck =0,7.D=0,7.108=75,6 (mm) Đờng kính trong đầu to thanh truyền: D 1 = d ch +2.( ' 1 + ' 2 + ) 3 D: Đờng kính xy lanh; D=108 D 1 : Đờng kính trong đầu to thanh truyền d ch : Đờng kính chốt khuỷu ' 1 : Chiều dày vỏ thép bạc lót; ' 1 = (0,03 ữ 0,05) d ch Chọn ' 1 = 0,04.d ch d ch =0,04.75,6=3,02 (mm) ' 2 : Khe hở giữa bạc lót và chốt khuỷu; ' 2 =(0,045 ữ 0,015) d ch 8 ỏn mụn hc 8 Nguyn Nhõn Thnh Trêng §HSPKT Hng Yªn Líp §LK7 Chän ' 2 ∆ =0,005.d ch ⇒ d ch =0,005.75,6=0,378 (mm) Chọn ' 2 ∆ =0,38 ' 3 ∆ : ChiÒu dµy líp hîp kim chÞu mßn; ' 3 ∆ = (0,2 ÷ 0,7) (mm) Chän ' 3 ∆ = 0,5 Chiều dày bạc lót: t bl =4 ⇒ D 1 = 75,6+ 2.(3,02+ 0,378 + 0,5) = 84 (mm) Gäi D 2 : §êng kÝnh ngoµi ®Çu to thanh truyÒn Ta cã: 1 2 D D < 1,5 ; Chän 1 2 D D = d 2 d 1 =1,3 ⇒ D 2 = 1,3. D 1 =1,175.84 = 98 (mm) ChiÒu dµi ®Çu to d Dt = (0,45 - 0,95 ) d ch Chän d Dt =0,9 d ch =0,9.75,6 = 68,04 (mm) Chọn d Dt = 68 • 9 Đồ án môn học 9 Nguyễn Nhân Thành Trờng ĐHSPKT Hng Yên Lớp ĐLK7 Phn III: Khi lng nhúm thanh truyn - Khối lợng thanh truyền quy dẫn về đầu nhỏ m 1 =(0,275-0,35)m tt Chọn m 1 =0,3.m tt . Vậy m 1 =0,3. 3,0= 0,9 (kg) - Khối lợng thanh truyền quy dẫn về đầu to thanh truyền. m 2 =0, 75.m tt =0, 75. 3,0=2,25 (kg) Bng thụng s tớnh toỏn Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị Đờng kính chốt piston d cp 38 (mm) Đờng kính bệ chốt d b 57 (mm) Đờng kính lỗ trên chốt d 0 27 (mm) Chiu di u nh thanh truyn l d1 33 (mm) Chiều dày bạc lót 3 (mm) Khe hở hớng kính bạc lót và chốt pittông 0,038 (mm) Chiều dày vỏ bạc lót ' 1 3,02 (mm) Khe hở giữa bạc lót và chốt khuỷu ' 2 0,38 (mm) Chiu dy lp hp kim chu mũn l ' 3 0,5 (mm) Bán kính trong đầu nhỏ thanh truyền r 1 22 (mm) Bán kính ngoài đầu nhỏ thanh truyền r 2 31 (mm) Đờng kính trong đầu to thanh truyền D 1 84 (mm) 10 ỏn mụn hc 10 Nguyn Nhõn Thnh . vận tải xây dựng và sản xuất. Sau khi học xong môn thiết kế tính toán ôtô với đề tài đợc giao Tính toán và kiểm nghiệm bền cho thanh truyền. Trong quá. các phần: + Đầu nhỏ thanh truyền. + Đầu to thanh truyền. + Thân thanh truyền. + Bu lông thanh truyền. + Bạc lót đầu to và đầu nhỏ thanh truyền. Sau đây ta