3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KAMAZ 740
3.2.3. Cơ cấu piston thanh truyền:
3.2.3.1. Nhúm Piston .
a. Điều kiện làm việc của nhúm pittụng.
Pittụng là một chi tiết quan trọng của động cơ. Trong quỏ trỡnh làm việc của động cơ pittụng chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt rất lớn ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của động cơ.
Tải trọng cơ học chủ yếu là do lực khớ thể và lực quỏn tớnh gõy nờn. Trong quỏ trỡnh chỏy, ỏp suất khớ thể cú thể tăng đột ngột (ỏp suất đạt 6 8 MPa). Ngồi ra lực quỏn tớnh tỏc dụng lờn nhúm pittụng cũng rất lớn. Cỏc lực này biến thiờn theochu kỳ, gõy ra va đập mạnh cỏc chi tiết của nhúm pittụng với xy lanh và thanh truyền làm cho pittụng bị biến dạng và đụi khi làm hỏng pittụng
Hỡnh 3.8. Nhúm pittụng và thanh truyền.
1-Pittụng; 2-Thanh truyền (đầu nhỏ); 3-Vũng khoỏ hĩm; 4-Chốt pittụng; 5-Rĩnh xecmăng khớ; 6-Rĩnh xecmăng dầu; 7-Thõn pittụng; 8-Bulụng thanh truyền; 9-Thõn thanh truyền; 10-Nắp đầu to thanh truyền; 11-Nửa bạc lút dưới; 12-Nưả bạc lút trờn; 13-Xecmăng dầu; 14-Xộcmăng khớ.
Tải trọng nhiệt: Do pittụng tiếp xỳc với khớ chỏy ở nhiệt độ rất cao(nhiệt độ trong quỏ trỡnh chỏy đạt 180020000C)nờn nhiệt độ phần đỉnh của nú rất cao, gõy ra cỏc tỏc hại, gõy nứt cục bộ do ứng suất nhiệt lớn, giảm độ bền pittụng, gõy bú kẹt pittụng, giảm hệ số nạp .
Chịu ma sỏt và ăn mũn húa học : pittụng chịu ăn mũn hoỏ học nhiều, ở phần đỉnh do cỏc axit sinh ra trong quỏ trỡnh chỏy. Thụng thường pittụng làm việc ở trạng thỏi ma sỏt khụ, do thiếu dầu bụi trơn.
b. Vật liờụ chế tạo và kết cấu của pittụng.
Pittụng được đỳc bằng hợp kim nhụm kem theo tấm lút chế tạo từ gang chịu nhiệt ở bờn dưới của xecmăng khớ.
Do pittụng làm bằng hợp kim nhụm nờn trọng lượng pittụng nhỏ, giảm được lực quỏn tớnh tỏc dụng lờn pittụng. Do truyền nhiệt tốt nờn nhiệt độ đỉnh pittụng thấp, giảm được phụ tải nhiệt và khú bị kết muội.
Hợp kim nhụm cú tớnh cụng nghệ đỳc tốt, do hợp kim nhụm dễ nấu chảy và cú tớnh lưu động cao nờn dễ điền đầy khuụn đỳc, dễ gia cụng.
Pittụng gồm cú ba bộ phận chớnh:
Đỉnh pittụng: Là phần trờn cựng của pittụng cựng với xylanh và nắp xylanh tạo thành buồng chỏy.Đỉnh pittụng cú buồng chỏy dạng hỡnh xuyến (), loại buồng chỏy này mặc dự cú một số nhược điểm như: Diện tớch chịu nhiệt lớn, ứng suất nhiệt và trọng lượng phần đầu lớn, trạng thỏi nhiệt của xec măng thứ nhất cao,nhưng loại buồng chỏy này lại đạt chỉ tiờu kinh tế cao. Trờn đỉnh pittụng cú khoột lừm để trỏnh va chạm với xupap.
Đầu pittụng: Trong quỏ trỡnh làm việc của động cơ, đầu pittụng truyền phần lớn nhiệt lượng do khớ chỏy cho nú qua phần rĩnh xecmăng qua xecmăng đến xy lanh rồi truyền cho nước làm mỏt động cơ. Ở đầu pittụng cú ba rĩnh lắp xecmăng:hai xecmăng khớ và một xecmăng dầu, trong rĩnh xecmăng dầu cú khoan sỏu lỗ để hồi dầu bụi trơn. Đầu pittụng cú cỏc gõn tản nhiệt phớa dưới đỉnh pittụng.
Thõn pittụng:Thõn pittụng cú tỏc dụng dẫn hướng cho pittụng chuyển động tịnh tiến theo đường tõm xylanh và chịu đựng lực ngang N.
Tiết diện ngang thõn pittụng phớa hai đầu chốt được vỏt ngang nhằm trỏnh cho pittụng bị bú kẹt trong xylanh khi pittụng bị biến dạng.
c. Chốt pittụng:
+ Trạng thỏi làm việc của chốt pittụng
Chốt pittụng được chế tạo bằng thộp crụm và được thấm cacbon với chiều sõu lớp thấm từ 11,4 [mm] rồi tụi cao tần để đạt độ cứng bề mặt cao, độ cứng phần ruột cũng tương đối cao bằng khoảng 60 70% độ cứng bề mặt.
Chốt pittụng cú kết cấu là hỡnh trụ rỗng nhằm giảm trọng lượng, chiều dài chốt vào khoảng 95 [mm].
Kớch thước đường kớnh ngồi của chốt là:45,2 [mm] và đường kớnh trong là 21,3 [mm].Chốt pittụng được lắp theo phương phỏp lắp tự do, tức là khụng cố định trờn bệ chốt mà cũng khụng cố định trờn đầu nhỏ thanh truyền. Trong quỏ trỡnh làm
việc chốt pittụng cú thể xoay tự do quanh đường tõm chốt. Ở hai đầu chốt cú hai vũng khoỏ hĩm hạn chế khả năng chốt di chuyển dọc trục ở bờn trong pittụng.
Mối lắp ghộp giữa chốt pittụng và bệ chốt là mối lắp ghộp cú độ dụi nhỏ để khi làm việc bệ chốt giĩn nở chốt sẽ tự xoay được.
d. Xecmăng:
Điều kiện làm việc của xecmăng: Xecmăng làm nhiệm vụ bao kớn buồng chỏy, khụng cho khớ chỏy lọt xuống Cacte và ngăn dầu bụi trơn sục vào buồng chỏy.
Xecmăng làm việc trong điều kiện xấu: chịu nhiệt độ cao, ỏp suất cao và ma sỏt lớn trong điều kiện thiếu dầu bụi trơn và bị ăn mũn húa học của khớ chỏy và của dầu.
Xecmăng khớ trực tiếp tiếp xỳc với khớ chỏy, ma sỏt với vỏch xy lanh ,chuyển tải nhiệt từ đầu pittụng qua xec măng sang xy lanh để truyền cho nước làm mỏt nờn nhiệt độ làm việc của Xecmăng rất cao. Khi làm việc xecmăng chịu tỏc dụng của lực khớ thể và lực quỏn tớnh, cỏc trị số này cú trị số rất lớn và luụn thay đổi chiều tỏc dụng nờn gõy va đập mạnh giữa xecmăng với rảnh xecmăng làm xecmăng mũn thành bậc, dẫn đến tăng lọt khớ.
Khi làm việc xecmăng trượt trờn gương xy lanh với tốc độ trượt rất cao, ỏp suất lớn nhưng thiếu dầu bụi trơn nờn ma sỏt hầu như là ma sỏt nữa khụ. Cỏc tạp chất của quỏ trỡnh chỏy, tạp chất do dầu nhờn và do mạt kim loại sinh ra trong quỏ trỡnh ma sỏt nờn càng làm cho xecmăng chống bị mũn.
+ Vật liệu chế tạo và kết cấu của xecmăng
Xecmăng được chế tạo bằng gang xỏm hợp kim. Bề mặt làm việc của xecmăng khớ trờn cựng được mạ một lớp crụm dày 0,16 [mm], xecmăng khớ ở dưới được mạ một lớp molipden cú chiều dày từ 0,13 0,3 [mm], và khe hở miệng trong xylanh là 0,4 0,6 [mm]. Khi lắp rỏp cỏc miệng xecmăng lệch nhau1800
.
Xecmăng dầu cú vũng giĩn nở lượn súng làm bằng thộp lũ xo và bề mặt làm việc của xecmăng được mạ một lớp crụm dày 0,1 0,2 [mm], và khe hở miệng trong xylanh là 0,3 0,45 [mm].
Tiết diện của xecmăng khớ hỡnh thang. Tiết diện của xecmăng dầu hỡnh hộp. Trờn xecmăng dầu cú rĩnh ở trờn phớa lưng xecmăng để hứng dầu bụi trơn khi xecmăng gạt dầu. Mỗi một pittụng cú hai xecmăng khớ và một xecmăng dầu.
3.2.3.2. Nhúm thanh truyền.
Thanh truyền là chi tiết nối pittụng và trục khủyu nhằm biến chuyển động tịnh tiến của pittụng thành chuyển động quay của trục khủyu.
Trong quỏ trỡnh làm việc thanh truyền chịu tỏc dụng của cỏc lực sau: - Lực khớ thể trong xy lanh.
- Lực quỏn tớnh chuyển động tịnh tiến của nhúm pittụng; - Lực quỏn tớnh của thanh truyền.
Dưới tỏc dụng của cỏc lực đú, thanh truyền bị nộn, uốn dọc, uốn ngang. Đầu nhỏ thanh truyền cú thể bị biến dạng, nắp đầu to chịu uốn và chịu kộo. Khi động cơ làm việc, cỏc lực trờn thay đổi theo chu kỳ, vỡ vậy tải trọng tỏc dụng lờn thanh truyền là tải trọng động.
Vật liệu chế tạo thanh truyền là thộp hợp kim.
b. Kết cấu của thanh truyền.
Kết cấu của thanh truyền bao gồm ba phần: Đầu nhỏ, đầu to và thõn thanh truyền.
Đầu nhỏ thanh truyền: là phần lắp ghộp với chốt pittụng, cú dạng hỡnh trụ rỗng. Trờn đầu nhỏ thanh truyền cú khoan hai lỗ để hứng dầu bụi trơn khi xecmăng gạt dầu hồi về để bụi trơn cho chốt pittụng và bạc lút.
Bạc lút đầu nhỏ được chế tạo bằng bimetal và được lắp vào đầu nhỏ dưới dạng lắp cú độ dụi bằng cỏch ộp vào đầu nhỏ thanh truyền, trong bạc cú rĩnh để chứa dầu bụi trơn.
Thõn thanh truyền:Thõn thanh truyền cú tiết diện chữ I . Do tớnh hợp lý trong việc sử dụng vật liệu nờn trọng lượng thanh truyền nhỏ mà độ cứng vững lớn. Chiều rộng h của thõn thanh truyền tăng dần từ đầu nhỏ lờn đầu to . Làm như vậy để cho phự hợp với quy luật phõn bố của lực quỏn tớnh tỏc dụng lờn thanh truyền trong mặt phẳng lắc.
Đầu to thanh truyền: Một nữa đầu to được dập liền với thõn thanh truyền, cũn một nửa kia được chế tạo rời để thuận lợi trong quỏ trỡnh thỏo lắp, hai nữa đầu to được liờn kết với nhau nhờ hai bulụng.
Thanh truyền và nắp đầu to thanh truyền được gia cụng đồng bộ với nhau. Do vậy nắp đầu to khụng đổi lẫn cho nhau được. Ở trờn nắp đầu to và thõn thanh truyền cú đỏnh dấu bộ đụi (số thứ tự đỏnh dấu gồm ba chữ số cú ý nghĩa) ngồi ra trờn nắp và thõn thanh truyền đều dập số thứ tự của xylanh.
c. Bạc lút đầu to thanh truyền:
Do đầu to thanh truyền cắt thành hai nửa nờn bạc lút đầu to cũng cắt thành hai nửa. Bạc lút thanh truyền bao gồm bạc thộp phớa ngồi và lớp hợp kim chịu mũn trỏng phớa trong của bạc thộp.
Vật liệu chế tạo bạc lút: Bạc lút được chế tạo bằng một tấm thộp, bề mặt làm việc cú phủ một lớp hợp kim đồng chỡ cú 30% chỡ để chống mài mũn và cỏc tớnh chất gõy hỏng húc khỏc. Trờn bề mặt làm việc của bạc cú phủ một lớp mỏng 15 30 [m] hợp kim chỡ thiếc hoặc hợp kim chỡ và indi. Để định vị bạc lút đầu to thanh truyền người ta dựng cơ cấu định vị lưỡi gà. Bạc lút đầu to thanh truyền là loại bạc lút mỏng.
d. Bulụng thanh truyền:
Bulụng thanh truyền là chi tiết nhỏ nhưng rất quan trọng vỡ nếu bulụng thanh truyền bị đứt, động cơ sẽ bị hư hỏng nặng.
* Khi động cơ làm việc, bu lụng thanh truyền chịu cỏc lực sau: - Lực siết ban đầu khi lắp ghộp;
- Lực quỏn tớnh của khối lượng chuyển động tịnh tiến và lực quỏn tớnh; ly tõm của khối lượng chuyển động quay.
Cỏc lực trờn thay đổi theo chu kỳ nờn bu lụng thanh truyền chịu tải trọng động và bị mỏi.
Vật liệu chế tạo bulụng thanh truyền là thộp hợp kim.
Kết cấu của bulụng thanh truyền: Bề mặt tựa của bulụng và đai ốc thanh truyền vuụng gúc với đường tõm thanh truyền để trỏnh cho bulụng khi lắp ghộp bị uốn ( do mặt tiếp xỳc bị kờnh ).
Mặt ren ốc phải đồng tõm với đường tõm bulụng để phương lực kộo bulụng trựng với đường tõm bulụng khiến cho khi siết bulụng khụng gõy ra mụmen uốn phụ.