Đồ án Thiết kế máy 2021 Bơm bánh răng bôi trơn động cơ Audi 2.0

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Cơ khí động lực ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Đề 2021.NDT08: Thiết kế hệ thống dẫn động bơm dầu bôi trơn động Audi 2.0 Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Duy Tiến Họ tên BÙI ĐÌNH TRÍ MSSV 20185926 Hà Nội, 7/2021 Mã lớp 705801 MỤC LỤC Lời nói đầu CHƯƠNG I TÍNH TỐN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BƠM DẦU BÔI TRƠN 14 2.1.3 Xác định momen xoắn trục .15 2.3 Tính tốn thiết kế trục chủ động bơm dầu 22 2.3.1 Chọn vật liệu 22 2.3.2 Xác định tải trọng tác dụng lên trục 23 2.3.3 Xác định đường kính trục sơ 23 2.3.4 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 24 2.3.5 Xác định đường kính chiều dài đoạn trục 26 2.3.6 Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 29 2.3.7 Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh 32 2.4 Tính tốn mối ghép then .33 2.5 Tính tốn thiết kế ổ .34 2.5.1 Chọn vật liệu lót ổ 34 2.5.2 Chọn thông số kết cấu 34 2.5.3 Tính kiểm nghiệm ổ 35 2.6.2 Lắp ghép trục - ổ trượt 39 KẾT LUẬN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO .40 Lời nói đầu Đồ án Thiết kế máy môn học quan trọng sinh viên ngành Cơ khí Mơn học giúp sinh viên tổng hợp, xâu chuỗi, vận dụng kiến thức học môn học trước như: Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Dung sai kĩ thuật đo, Đồ hoạ kĩ thuật,…để hoàn thành đồ án Hơn nữa, môn học giúp sinh viên có nhìn thực tế q trình tính tốn thiết kế sản phẩm máy Trong q trình hồn thành đồ án, môn học giúp sinh viên rèn luyện kĩ việc sử dụng phần mềm thiết kế khí AutoCad, SolidWorks, NX,…Sự phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin, phần mềm ngày đại, giúp cho q trình tính tốn thiết kế trở lên nhanh chóng xác Em xin chân thành cảm ơn thầy ThS Nguyễn Duy Tiến quý thầy cô khác dẫn tận tình em trình thực đồ án Do thiết kế kĩ thuật đầu tiên, với hiểu biết hạn chế nên dù cố gắng tham khảo tài liệu giảng song làm khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em kính mong hướng dẫn bảo tận tình thầy cô để giúp sinh viên ngày tiến Sinh viên thực Bùi Đình Trí CHƯƠNG I TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG BƠI TRƠN CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NÓI CHUNG VÀ ĐỘNG CƠ AUDI 2.0 NÓI RIÊNG 1.1 Tổng quan hệ thống bôi trơn động đốt 1.1.1 Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn - Bôi trơn bề mặt có chuyển động trượt cá chi tiết nhằm giảm ma sát giảm mài mịn – tang tuổi thọ cho chi tiết - Làm bề mặt chi tiết Trong trình làm việc, bề mặt chi tiết ma sát với tạo mạt sát Nếu chi tiết không làm mạt sắt gây xước bề mặt chi tiết Dầu bơi trơn trơi mạt sắt sau giữ lại phần tử lọc ốc xả dầu có từ tính đáy cacte - Làm mát số chi tiết Dầu bôi trơn dẫn tới chi tiết có nhiệt độ cao nhằm tản nhiệt cho chi tiết Chính mà dầu bơi trơn bị nóng cần phải có cấu làm mát cho dầu bơi trơn - Bao kín khe hở Dầu làm kín khe hở chi tiết piston – xylanh – xec măng tránh lọt khí từ buồng cháy xuống cacte - Chống oxy hóa (kết gỉ) Nhờ chất phụ gia dầu mà dầu có chức chống oxy hóa - Giảm thời gian chạy rà Sau gia cơng, chi tiết có chất lượng bề mặt định Chúng hậu tác động hố lý q trình gia cơng để lại Do đặc điểm tình trạng tiếp xúc ban đầu hai bề mặt lắp nghép với chưa thể hồn hảo, diện tích tiếp xúc thực thấp, dẫn đến áp suất phân bố điểm tiếp xúc cao nhiều so với áp suất trung bình, độ kín khít bị giảm đồng thời khả truyền nhiệt bị giảm mạnh Vì để tạo điều kiện cho cặp chi tiết ma sát bước vào giai đoạn làm việc thức cần có thời kỳ chuyển tiếp gọi chạy rà sau lắp ráp sửa chữa, nhằm cải thiện chất lượng bề mặt theo hướng san phẳng nhấp nhô, làm tăng diện tích tiếp xúc thực 1.1.2 Thơng số dầu bôi trơn 1.1.2.1 Chỉ số SAE Đây số phân loại dầu theo độ nhớt hiệp hội kỹ sư ô tô Hoa Kỳ (Society of Automobile Engineers) ban hành tháng – 1989 Chỉ số độ nhớt SAE chia làm hai loại độ nhớt đơn cấp (SAE – 40; SAE – 50; SAE – 10W; SAE – 15W) độ nhớt đa cấp (SAE – 15W/40; SAE – 10W/40) Chỉ số lớn nghĩa độ nhớt cao Loại đơn cấp loại có số độ nhớt Ví dụ: SAE – 40; SAE – 10W… Độ nhớt thường giảm nhanh theo nhiệt độ dầu Cấp độ nhớt có chữ W (Winer) dựa sở độ nhớt nhiệt độ thấp tối đa (nhiệt độ khởi động từ -30 đến -5 oC) cịn cấp độ nhớt khơng có chữ W dựa sở độ nhớt nhiệt độ cao Loại đa cấp loại có hai số độ nhớt (SAE – 20W/50; SAE – 10W/40…) Ví dụ: SAE – 20W/50 nhiệt độ thấp có cấp độ nhớt giống loại đơn cấp SAE – 20W nhiệt độ cao cấp độ nhớt giống loại đơn cấp SAE – 50 Dầu có số độ nhớt đa cấp cáo pham vi nhiệt đô môi trường sử dụng rộng loại đơn cấp 1.1.2.2 Chỉ số API API số đánh giá chất lượng dầu nhớt Viện hóa dầu Hoa Kỳ (American Petroleum Institute) Chỉ số API cho biết cấp chất lượng dầu nhớt khác theo chủng loại động Người ta phân thành hai loại Dầu chuyên dụng loại dầu dùng cho hai loại động có xăng hay diesel Vi dụ, hai loại dầu API - SH API - CE chữ số thứ sau dấu “-” loại động có sử dụng dầu: S cho động có xâng cịn C cho động có diesel; chữ số thứ hai chi cấp chất lượng tăng đàn theo thứ tự chữ (al- phabet) Dầu đa dụng loại dầu bơi tron dùng cho động có xăng dicsel Vi dụ, dầu có chi số API- SG/CD có nghĩa dùng cho động co xăng với cấp chất lượng G cịn dùng cho động có diesel với cấp chất lượng D Chỉ số cho động (S hay C) viết trước dấu “/” có nghĩa ưu tiên dùng cho động Dối với ví dụ này, dầu ưu tiên dùng cho động có xăng 1.1.3 Các loại hệ thống bôi trơn 1.1.3.1 Bôi trơn vung té Khi động làm việc chi tiết chuyển động trục khuỷu, truyền vung té dầu cacte lên bề mặt chi tiết cần bôi trơn Ngoài phần dầu vung té dạng sương mù rơi vào hay đọng bám vào kết cấu hứng dầu Ở số động truyền chế tạo thêm chi tiết gáo múc dầu để vung té nhiều dầu Đây phương pháp bôi trơn đơn giản nhiên không đảm bảo bôi trơn an tồn cho động khó đảm bảo đủ lưu lượng dầu bôi trơn cho bề mặt chi tiết Đồng thời bơi trơn chi tiết tiếp xúc trực tiếp Hình 1-1 Bơi trơn vung té với khoang cacte Vì mà kiểu bơi trơn vung té kiểu bôi trơn phụ hệ thống bôi động đốt 1.1.3.2 Bôi trơn dầu pha nhiên liệu Phương pháp sử dụng cho động xăng hai kỳ Dầu pha với xăng theo tỉ lệ định từ 1/20 đến 1/25 Dầu pha nhiên liệu có nhiều khuyết điểm Khuyết điểm lớn dầu bị đốt nhiên liệu xuất muội than thải ngồi mơi trường gây nhiễm mơi trường Động hai kỳ có nhiều khuyết điểm tiết kiệm nhiên liệu, ô nhiễm mơi trường so với động kỳ nên khơng cịn sử dụng rộng rãi, sử dụng động tàu thuỷ, mà kiểu bơi trơn pha nhiên liệu khơng cịn sử dụng 1.1.3.3 Bôi trơn cưỡng Hầu hết động đốt ngày sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng Dầu hệ thống bôi trơn bơm đẩy đến bề mặt ma sát với áp suất định hồn tồn đủ lưu lượng để đảm bảo bôi trơn, làm mát rửa Hệ thống bôi trơn cưỡng phân thành hai loại bôi trơn cacte ướt bôi trơn cacte khô a Hệ thống bôi trơn cacte ướt Bơm dầu dẫn động từ trục khuỷu truyền bánh Dầu cacte hút vào bơm qua phao hút dầu Phao hút dầu có lưới chắn để lọc sơ tạp chất có kích thước lớn Ngồi ra, phao có khớp tùy động nên ln ln mặt thống để hút dầu, kể ĐC bị nghiêng Sau bơm, dầu có áp suất cao (có thể đến 10 kG/cm2) chia thành hai nhánh Cácte dầu Phao hút dầu Bơm Van an toàn bơm dầu Bầu lọc thơ Van an tồn lọc dầu Đồng hồ báo áp suất dầu Hình 1-2 Hệ thống bơi trơn cacte ướt Đường dầu bôi trơn trục khuỷu 10 Đường dầu bôi trơn trục cam 11 Bầu lọc tinh 12 Két làm mát dầu 13 Van khống chế lưu lượng dầu qua két làm mát 14 Đồng hồ báo nhiệt độ dầu 15 Nắp rót dầu Đường dầu 16 Que (thước) thăm dầu Một nhánh đến két làm mát, dầu làm mát trở cacte Nhưng tất dầu qua két làm mát, có dầu nóng làm mát Vì dầu bơi trơn hoạt động tốt nhiệt độ khơng q nóng khơng q lạnh, tất dầu làm mát khơng dầu làm việc trạng thái tốt Việc cho dầu nóng qua kết làm mát nhờ van khống chế lưu lượng dầu Khi động khởi động, dầu nguội, độ nhớt cao nên dầu khó qua két làm mát Lúc áp suất trước van khống chế lưu lượng dầu lớn dẫn đến van mở, dầu quay chở lại cate Còn nhiệt độ dầu tăng lên khoảng 80 ˚C, độ nhớt giảm, van khống chế lưu lượng dầu đóng hồn tồn để dầu qua két làm mát Một nhánh dầu qua bầu lọc thơ đến đường dầu Từ đường dầu chính, dầu theo đường nhánh bơi trơn trục khuỷu, truyền, trục cam… sau quay trở lại cacte Một lượng dầu nhỏ khoảng 15 - 20% lượng dầu đến bầu lọc tinh quay cacte Lọc thô lọc cặn bẩn cỡ milimet, lọc tinh lọc cặn cỡ micromet Các phần tử lọc lọc tinh nhỏ nên tổn thất lớn dầu qua bị giảm áp Vì mà lọc tinh không đực đặt sau bơm tránh việc không cung cấp đủ áp suất dầu cho hệ thống bôi trơn, ngồi chất lược dầu sau qua lọc thơ dduur đảm bảo để bôi trơn chi tiết Lọc tinh hệ thống lọc phụ nhằm cải thiện dầu bôi trởn nên tốt Van an tồn bơm (hay cịn gọi van điều áp) có nhiệm vũ giữ cho áp suất dầu sau bơn mức độ ổn định Nếu lượng dầu lớn – thừa van mở để lượng dầu thừa quay trở lại đường trước bơm Van an tồn bầu lọc thơ hoạt động bầu lọc thơ bị tắc Dầu không vào bầu lọc mà lúc van an toàn mở để lượng dầu trực tiếp vào đường dầu Các van an tồn lắp hệ thống bơi trơn có mục đính chung điều chỉnh áp suất mức độ phù hợp Nếu áp suất cao hại cho máy, dẫn đến hỏng cá joong, phớt làm kín Khi động làm việc với hệ thống bôi trơn này, dầu bị hao hụt bay nguyên nhân khác nên phải thường xuyên kiểm tra lượng dầu cacte thước thăm dầu Khi dầu vạch MIN, phải bổ sung thay dầu Bơi trơn cacte khơ có cấu tạo giản, gọn gàng Tuy nhiên toàn dầu chứa cacte nên chiều cao động tăng lên Ngồi dầu ln tiếp xúc với khí cháy nhiệt độ cao lọt khí làm giảm tuổi thọ dầu b Hệ thống bôi trơn cacte khô Hệ thống bôi trơn cacte khô khác với hệ thống bơi trơn cacte ướt chỗ có thêm đến hai bơm làm nhiệm vụ chuyển dầu từ cacte qua két làm mát thùng chứa bên động Từ dầu lấy bôi trơn giống hệ thống bôi trơn cacte ướt Hệ thống bôi trơn cacte ướt khắc phục đươc khuyết điểm bơi trơn cacte khơ Vì dầu chủ yếu thùng chứa dầu nên cacte thấp, dẫn đến động thấp, từ hạ thấp tọa độ trọng tâm động Ngồi dầu tiếp xúc trực tiếp với khí cháy lọt khí, nên tuổi thọ dầu không bị giảm Tuy nhiên kết cấu phức tạp hơn, phải có khơng gian để đặt thùng dầu Vì phù hợp với dịng xe tải Hình 1-3 Hệ thống bơi trơn cacte khơ Cácte Bơm chuyển Thùng dầu Lưới lọc sơ Bơm dầu bôi trơn Bầu lọc dầu Đồng hồ báo áp suất dầu Đường dầu Đường dầu bơi trơn trục khuỷu 10 Đường dầu bôi trơn trục cam 11 Bầu lọc tinh 12 Đồng hồ báo nhiệt độ dầu (nhiệt kế) 13 Két làm mát dầu 1.1.4 Một số phận 1.1.4.1 Bơm dầu a Bơm bánh ăn khớp Thân bơm Bánh bị động Rãnh giảm áp Bánh chủ động Đường dầu Đường dầu vào Đệm làm kín Nắp van điều chỉnh Tấm đệm điều chỉnh 10 Lị xo 11 Van bi Hình 1-4 Bơm dầu bánh ăn khớp Đây loại bơm đơn giản thông dụng Bánh chủ động dẫn động từ trục khuỷu hay trục cam Khi bánh quay, dầu từ đường dầu áp suất thấp đươc guồng dầu sang đương áp suất cao Để tránh tượng chèn dầu vào khớp, nên mặt nắp bơm có phay rãnh triệt áp Khi áp suất đường vượt chế độ cho phép, áp lực dầu thắng lực lò xo, van an toàn mở hồi dầu đường áp suất thấp b Bơm bánh ăn khớp Thân bơm Bánh bị động Đường dẫn dầu vào 4,7 Rãnh dẫn dầu Trục dẫn động Bánh chủ động Đường dẫn dầu Hình 1-5 Bơm dầu bánh ăn khớp Bơm bánh ăn khớp thường dung động ô tô du lịch yêu cầu kết cấu gọn nhẹ Loại bơn mày làm việc tương tự bánh ăn khớp theo nguyên lý guồng dầu, nhiên với thể tích guồng thay đổi c Bơm phiến trượt Thân bơm Đường dầu vào Cánh gạt Đường dầu Rôto Trục dẫn động Lịxo Hình 1-6 Bơm cánh gạt Roto lắp lệch tâm với thân bơm 1, có rãnh lắp phiến trượt Khi roto quay, lực li tâm lực ép lò xo 7, phiến trượt luôn tỳ sát vào bề mặt bỏ bơm tạo thành khơng gian kín guồng dầu từ đường dầu áp suất thấp sang đường dầu áp suất cao Bơm phiến trượt có ưu điểm đơn giản, nhỏ gọn lại có nhược điểm mài mịn bề mặt tiếp xúc phiến trượt thân bơm nhanh 1.1.4.2 Lọc dầu a Bầu lọc thấm Bầu lọc thấm dung rộng rãi cho động đốt Nguyên lý làm việc bầu lọc thấp sau: dầu có áp suất cáo thấm qua khe hở nhỏ phần tử lọc, tạp chất có kích thước lớn kích thước khe hở bị giữ lại Vì dầu lọc Bầu lọc thấm có nhiều dạng kết cấu phần tử lọc khác Thân bầu lọc Đường dầu vào Nắm bầu lọc Đường dầu Phần tử lọc Lưới phần tử lọc Hình 1-7 Bầu lọc thấm dùng lưới lọc 2.3.5 Xác định đường kính chiều dài đoạn trục a) Sơ đồ trục, sơ đồ chi tiết quay lực tác dụng lên trục Hình 2-3 Sơ đồ trục, chi tiết quay điểm đặt lực Ft2, Fr2, Fa2 – lực vòng, lực hướng tâm, lực dọc trục bánh dẫn động bơm Flx10, Fly10, Flx11, Fly11 – phản lực ổ trục ổ đỡ 10, 11 Tb – momen xoắn bơm l11 – khoảng cách vị trí ổ đỡ 10 ổ đỡ 11 l12 – khoảng cách vị trí ổ đỡ 10 vị trí lắp đặt bánh dẫn dộng bơm l13 – khoảng cách vị trí ổ đỡ 10 vị trí bánh bơm b) Tính phản lực Fly Flx gối đỡ mặt phẳng zOy zOx Các giá trị: Ft = 115, 43 N; Fr2 = 56,03N; l11 = 29mm; l12 = 49mm; Tb = T2 = 3338,97 Nmm Trong mặt phẳng zOx: ∑ Fkx = Ft − Fl x10 − Fl x11 = Fl x10 = 310, 47 N →   ∑ m O (Fkx ) = −Ft (l11 + l12 ) + Fl x10 l11 = Fl x11 = −195,04 N Trong mặt phẳng zOy: ∑ Fky = −Fr2 + Fl y10 + Fl y11 = Fl y10 = 150,70 N →   ∑ m O (Fky ) = −Fr2 (l11 + l12 ) + Fl y10 l11 = Fl y11 = −94,67 N 26 c) Vẽ biểu đồ momen uốn My Mx, mặt phẳng zOy zOx vẽ biểu momen xoắn T 27 Hình 2-4 Biểu đồ mơmen uốn Mx, My, biểu đồ mơmen xoắn T kết cấu trục d) Tính momen tương đương Mtdj đường kính trục dj tiết diện j chiều dài trục 28 M tdj = M 2yj + M 2xj + 0,75Tj2 dj = M tdj 0,1. σ  đó, σ  ứng suất cho phép thép chế tạo trục, cho bảng 10.5 trang 195 => σ  = 63(MPa) Mtd10= 6920,28 Nmm Mtd11=0 Nmm Mtd12= 2891,63 Nmm Mtd13= 4271,27 Nmm d10=10,31 mm d11=0 mm d12= mm d13= 10,68 mm Xuất phát từ yêu cầu độ bền, lắp ghép cơng nghệ ta chọn đường kính trục tiết diện sau: d12= 15 mm; d10= d11= 20 mm ; d13 = 24 mm Hình 2-5 Hình vẽ trục 2.3.6 Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Kết cấu trục vừa thiết kế phải đảm bảo độ bề mỏi tiết diện nguy hiểm thoả mãn điều kiện sau: sj = sσj sτj s +s σj τj ≥ s đó: • [s] – hệ số an tồn cho phép; lấy [s]=2,5, không cần kiểm nghiêm độ cứng trục 29 • sσj vàsτj – hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp tiết diện j: sσj = σ−1 K σdj σajï + ψ σ σ mj sτj = τ−1 K τdj τaj + ψ τ τmj +) σ−1 vaøτ−1 - giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kỳ đối xứng Đối với thép cacbon lấy gần σ−1 = 0,436σ b = 0,436.750 = 327 (MPa) τ−1 ≈ 0,58σ −1 = 0,58.327= 189,66 (MPa) +) σaj ,τaj ,σ mj ,τmj - biên độ trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp tiết diện j: σaj = σmax j − σ minj ;σmj = σmax j + σ j Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng σmj = 0;σaj = σ max j = Mj Wj M 2yj + M 2xj = πd3j 32 Khi trục quay chiều ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động τmj = τaj = τmax = Tj 2Woj = Tj πd3j 16 σ10 = σ11 = σ12 = σ13 = 2,32 τ10 = 1,06 τ11 = τ12 = 2,52 τ13 = 0,62 ⇒ σaj = σmax = 8; τaj = τmax = 2,52 30 +) ψ σ vaøψ τ - hệ số kể đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, tra theo bảng 10.7 trang 196 ta được: ψ σ = 0,1vaøψ τ = 0,05 +) K σdj vaøK τdj - hệ số xác định theo công thức: K σdj Kσ + K x −1 εσ = ; Ky K τdj Kτ + K x −1 ετ = Ky đó: Kx – hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp gia công độ nhẵn bề mặt, cho bảng 10.8 trang 197 =>Chọn gia công phương pháp tiện => Kx = 1,1 Ky – hệ số tăng bền bề mặt trục, phụ thuộc phương pháp tăng bền bề mặt, tính vật liệu, cho bảng 10.9 trang 197 => Trục tập trung ứng suất, phương pháp tăng bền: cao tần => Ky = 1,6 ε σ vàε τ - hệ số kích thước kể ảnh hưởng kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi, trị số cho bảng 10.10 trang 198 Tra bảng với đường kính trục 20 mm thép cacbon ta ε σ = 0,92vaøε τ = 0,89 K σ K τ - hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn, trị số chúng phụ thuộc vào loại yếu tố gây tập trung ứng suất Đối với trục có rãnh then tra bảng 10.12, cột gia cơng dao phay ngón trang 199 Tài liệu [2] ta được: K σ = 2,01vaøK τ = 1,88 Thay vào cơng thức tính K σdj vaøK τdj 31  Kσ + K x − 2,01 + 1,1−  K = ε σ = 0,92 = 1,43 σdj  Ky 1,6  Kτ  + K x − 1,88 + 1,1−  ε = 0,89 = 1,38 K τdj = τ Ky 1,6  Thay vào cơng thức tính sσj vàsτj  σ−1 327 s = = = 28,58  σj K σ + ψ σ ,43.8 + 0,1.0  σdj ajï σ mj  τ −1 189,66 s = = = 52,63 τ j  K τ + ψ τ ,38.2,52 + 0,05.2,52 τdj aj τ mj  Thay vào cơng thức tính hệ số an toàn sj = sσj sτj s +s σj τj = 28,58.52,63 28,58 + 52,63 2 = 25,12> s Như vậy, trục đảm bảo độ bền mỏi 2.3.7 Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Công thức kiểm nghiệm có dạng: σtd = σ2 + 3τ2 ≤ σ  đó: σ= τ= M max 0,1d3 Tmax 0,2d3 = 5656,07 = 7,07 0,1.203 = 3338,97 = 2,10 0,2 203 σ  = 0,8σ ch = 0,8.450 = 360 (MPa) ⇒ σ td = σ + 3τ2 = 7, 07 + 3.2,10 = 7, 95(MPa) ≤ [ σ ] Như vậy, đảm bảo độ bền tĩnh 32 2.4 Tính tốn mối ghép then Điều kiện bền dập điều kiện bền cắt có dạng sau đây: σd = 2T ≤ σ  dl t (h − t1)  d  τc = 2T ≤ τ  dl t b  c  đó, σd , τc - ứng suất dập ứng suất cắt tính tốn, MPa; d – đường kính trục, mm xác định tính trục: d= 15 mm T – momen xoắn trục, Nmm; T=3338,97 Nmm b, h – chiều rộng, chiều cao tiết diện then t1 – chiều sâu rãnh then trục, mm; Với d= 15 mm tra bảng 9.1a trang 173 Tài liệu [2] ta được: b= mm; h= mm; t1= mm lt – chiều dài then, mm xác định qua chiều dài moayơ; lt= (0,8…0,9)lm=0,8.lm=0,82.28=23 mm σd  - ứng suất dập cho phép, MPa, xem bảng 9.5 trang 178: Mối ghép cố định, tải trọng va đập nhẹ σd  = 100MPa  τc  - ứng suất cắt cho phép, MPa; then thép C45 tải trọng va đập nhẹ lấy giảm 1/3 so với tải trọng tĩnh: =>  τc  = 60MPa Thay vào công thức tính điều kiện bền dập điều kiện bền cắt: σd = 2T 2.3338,97 = = 9,68 (MPa) ≤ σd  dl t (h − t1) 15.23.(5− 3) τc = 2T 2.3338,97 = = 3,87(MPa) ≤  τc  dl t b 15.23.5 Như vậy, thoả mãn điều kiện bền 33 2.5 Tính tốn thiết kế ổ Với trục quay nhanh, làm việc điều kiện va đập chấn động mạnh, nước chịu ăn mòn, ta sử dụng ổ trượt tiết diện trục 10 Thông số tính tốn: - d10 = 20 mm - Số vịng quay trục bơm: n2 = 3375 (v/ph) - Lực tác dụng lên ổ tiết diện 10: Fx10 = 310, 47 N  Fy10 = 150,7 N 2 ⇒ Fr10 = Fx10 + Fy10 = 310, 47 + 150, = 345,11 (N) Lực dọc trục tác dụng lên ổ Fa10 = 2.5.1 Chọn vật liệu lót ổ Vận tốc trục ngõng trục: v = πdn π.20.3375 = = 3, 53 m / s 60000 60000 Từ bảng 12.1 trang 127 Tài liệu [1]: Chọn vật liệu: Đồng nhôm sắt Trị số áp suất cho phép : [p] = 15 MPa Tích số : [pv] = 12 MPa.m / s 2.5.2 Chọn thông số kết cấu a) Tỷ số l/d: Tỉ số chiều dài lót ổ đường kính ngõng trục nên chọn khoảng l l/d = 0,5…1 ⇒ = d Do l = d = 20 mm b) Chọn độ hở tương đối theo công thức thực nghiệm sau: ψ = 0,8.10−3.v 0,25 Trong v – vận tốc vòng ngõng trục, m/s => Chọn sơ bộ: ψ = 0,8.10−3.v 0,25 = 0,8.10−3.3,530,25 = 1,1.10−3 Từ độ hở tương đối, xác định độ hở S = ψd dựa vào S để tra kiểu lắp ⇒ S = ψd = 1,1.10−3.20 = 0,022 mm 34 Theo phụ lục bảng P4.1 trang 218 P4.2 trang 219 Tài liệu[2] chọn kiểu lắp H8 có sai g6 lệch giới hạn: ES = 0,033 + lỗ  ; EI = es = − 0,007 + trục  ei = − 0,020 Như Smin = 0, 007mm;Smax = 0, 053mm Do độ hở trung bình S = Smax + Smin 0, 053 + 0, 007 = = 0, 03 2 Từ ta xác định lại trị số độ hở tương đối: _ S 0, 03 ψ= = = 1, 5.10−3 d 20 c) Chọn loại dầu Dùng dầu công nghiệp 20 giả thiết nhiệt độ làm việc trung bình ổ 70o C , từ bảng 12.2 trang 229 Tài liệu [1] ta tra độ nhớt động lực dầu µ = 9, 2cP = 0, 0092 MPa.s 2.5.3 Tính kiểm nghiệm ổ a) Tính kiểm nghiệm ổ độ bền mịn khả chống dính Tiến hành kiểm nghiệm p tích số pv : Theo cơng thức 12.4 12.5 ta có Fr 345,11 = = 0,863(MPa) < [p] ld 20.20 F n 345,11.3375 pv = r = = 3, 049 (MPa.m / s) < [pv] 19100.l 19100.20 p= => Vậy ổ thỏa mãn độ bền mịn khả chống dính b) Tính kiểm nghiệm ổ hệ số an tồn theo chiều dày màng dầu bôi trơn - Theo công thức 12.8 hệ số khả tải ổ pψ 0,863.106.(1,5.10 −3 ) CF = = = 0,597 µω 0, 0092.353, 43 πn π.3375 = = 353, 43(1 / s) Với ω = 30 30 35 l = 1;CF = 0, 597 nội suy ta độ lệch tâm tương đối χ = 0, 47 d - Theo công thức 12.7 chiều dày nhỏ màng dầu bôi trơn h = 0,5S(1 − χ) = 0,5.0, 03.(1 − 0, 47) = 0, 008 (mm) - Theo bảng 12.3 với _ Với S = S = 0, 03 - Chọn độ nhám bề mặt ngõng trục R Z1 = 0,6µm , độ nhám bề mặt lót ổ R Z2 = 1,6µm Theo (12.6) hệ số an tồn màng dầu bơi trơn Sh = h 0, 008 = = 3,64 > [2] R Z1 + R Z2 0,0016 + 0,0006 Vậy thông số chọn ổ trượt làm việc điều kiện bơi trơn ma sát ướt c) Tính kiểm nghiệm nhiệt: Q l = 0, 058 = 0,6 ta tra ψωld d Do Q = 0, 058ψωld = 0, 058.1,5.10 −3.353, 43.0, 02.0, 02 = 2, 46.10−7 m / s f l Theo hình 12.1 với χ = 0, 47 = tra = ψ d −3 f = 3ψ = 3.1,5.10 = 0, 0045 Từ (12.9) tính chênh lệch nhiệt độ vào fFr v ∆t = 1000(C γQ + K T πdl) 0, 0045.345,11.3, 53 ⇒ ∆t = = 11, 41o −7 1000(1, 9.870.2.10 + 0, 06π.0, 02.0, 012) Theo hình 12.2 với χ = 0, 47 o o Trong C = 1,9kJ / (kg C); γ = 870kg / m ; K T = 0, 06kW / (m C) Theo (12.10), nhiệt độ trung bình dầu ∆t 11, 41 t = tv + = 40 + = 45, 705o C 2 Nhiệt độ nhỏ nhiệt độ giả thiết chọn µ(70o C) , nhiệt độ làm việc ổ đảm bảo độ nhớt điều kiện bôi trơn ma sát ướt ổ trượt 2.6 Dung sai lắp ghép 36 Hình 2-6 Bản vẽ lắp hệ dẫn động hệ thống bôi trơn Bánh trục khuỷu Then vuông Bánh dẫn động bơm dầu Ổ trượt Trục bơm Vòng giữ Bơm 2.6.1 Lắp ghép bánh – trục Chọn kiểu lắp ghép: Lắp trung gian bánh trục φ15 H7 k6 + Bánh răng: φ15H7 tương ứng φ15+0,025 mm 37 0,018 + Trục: φ15k6 tương ứng φ150,002 mm Dung sai lắp ghép mối ghép then: Sai lệch giới hạn chiều rộng b, chiều cao h chiều dài l then sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh then trục bạc lấy theo số liệu ghi bảng 20-5 Tra bảng 20-5 trang 124 Tài liệu [3]: Sai lệch giới hạn kích thước then: + theo chiều rộng b- h9 => 5−0,030 mm + theo chiều cao h- h9 => 5−0,030 mm + theo chiều dài l- h14 => 23−0,52 mm Sai lệch giới hạn rãnh then trục: N9 Sai lệch giới hạn rãnh then bạc: Js9 Trị số nên dùng dung sai: độ chéo rãnh then lỗ trục δd = 0,5δ b cịn dung sai độ khơng đối xứng rãnh then δd = 2δ b dùng then, δ b dung sai chiều rộng rãnh then, tức hiệu sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh then lỗ trục bảng 20-6 Tra bảng 20-6 trang 125 Tài liệu [3]: Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh then trục: N9−0,030 => Dung sai chiều rộng rãnh then trục δ b = 0,030 => Dung sai độ chéo rãnh then trục: δd = 0,5δ b = 0,5.0,030 = 0,015 => Dung sai độ không đối xứng rãnh then δd = 2δ b = 2.0,030 = 0,060 +0,015 Sai lệch giới hạn rãnh then bạc: J S 9−0,015 => Dung sai chiều rộng rãnh then bạc: δ b = 0,030 => Dung sai độ chéo rãnh then bạc: δd = 0,5δ b = 0,5.0,030 = 0,015 => Dung sai độ không đối xứng rãnh bạc: δd = 2δ b = 2.0,030 = 0,060 38 Sai lệch giới hạn chiều sâu rãnh then: + Trên trục t1: +00,1 (mm) + Trên bạc t2: 2,3+0,1 (mm) 2.6.2 Lắp ghép trục - ổ trượt Theo phụ lục bảng P4.1 trang 218 P4.2 trang 219 Tài liệu[2] chọn kiểu lắp φ20 H8 g6 có sai lệch giới hạn: ES = 0,033 + lỗ  ; EI = es = − 0,007 + trục  ei = − 0,020 2.6.3 Dung sai vịng giữ Hình 2-7 Bản vẽ chi tiết vòng giữ 39 KẾT LUẬN Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, đặc biệt thầy Nguyễn Duy Tiến bạn giúp đỡ em q trình thực mơn học Đồ án thiết kế chi tiết máy Trong trình làm đồ án em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em kính mong nhận ý kiến đóng góp thầy để em hồn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Minh Tuấn Động đốt trong, Nhà xuất Khoa học- Kỹ thuật, Hà Nội [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Thiết kế hệ dẫn động khí (Tập 1), Nhà xuất Giáo dục [3] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Thiết kế hệ dẫn động khí (Tập 2), Nhà xuất Giáo dục [4] Ninh Đức Tốn, Nguyễn Thị Xuân Bảy Dung sai lắp ghép kĩ thuật đo lường, Nhà xuất Giáo dục [5] Audi 2.0 Engine, Internet [6] https://www.springmasters.com/product-category/circlips-retaining-rings/externalcirclip-din-471-metric-heavy-duty/ 40 ... 2.0 Engine, Internet [6] https://www.springmasters.com/product-category/circlips-retaining-rings/externalcirclip-din-471-metric-heavy-duty/ 40 ... 1.1 0-3 m3/s Áp suất dầu bôi trơn bơm cung cấp pdầu 0,75 MN/m2 Số bánh chủ động Z1 40 Tỷ số truyền cặp bánh dẫn động bơm dầu k 1,35 - ηb 0,75 ÷ 0,8 - Hiệu suất giới bơm dầu ηm 0,85 ÷ 0,9 - Modul... dầu cách dẫn động bơm khác Bơm dầu sử dụng thường bánh (ăn khớp ăn khớp ngoài) bơm cánh gạt dẫn động từ trục khuỷu truyền xích bánh Hình 1-1 2 Sơ đồ hệ thống bơi trơn động Audi 2.0 TDI Common Rail