Trục khuỷu ghép

Loại trục khuỷu ghép thường chế tạo riêng từng bộ phận: cổ trục, chốt khuỷu, má khuỷu,… ghép lại với nhau hoặc làm cổ trục riêng rồi ghép với khuỷu. Trục khuỷu trong một vài động cơ lớn , đôi khi được chế tạo thành từng đoạn (mỗi đoạn gồm vài trục khuỷu ) rồi lắp nối lại vớ nhau bằng mặt bích.

Trục khuỷu bao gồm các phần: Đầu trục khuỷu, cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu, đối trọng và đuôi trục khuỷu. (hình 3.50)

1) Đầu trục khuỷu

Đầu trục khuỷu thường dùng để lắp bánh răng dẫn động bơm nước, bơm dầu bôi trơn, bơm cao áp, bánh đai dẫn động quạt gió và đai ốc khởi động để khởi động. Các bánh răng chủ động hoặc bánh đai dẫn động lắp trên đầu trục khuỷu theo kiểu lắp căng hoặc lắp trung gian và đều có then bán nguyệt.

Ngoài các bộ phận thường gặp kể trên, trong một số động cơ, người ta có lắp bộ giảm dao động xoắn của hệ trục khuỷu ở đầu trục khuỷu. (hình 3.41)

Tác dụng của thiết bị dập tắt dao động xoắn là khi trục khuỷu quay, ở phần đầu thường xuất hiện những lực xoắn biến thiên. Dao động xoắn làm giảm công suất của động cơ, làm hao mòn cặp bánh răng phân phối và đôi khi có thể gẫy trục khuỷu. Khi xuất hiện các dao động xoắn thì vô lăng của thiết bị dập dao động xoắn quay đều và đầu trục sẽ trượt đối với vô-lăng, khi đó dưới tác dụng của lực ma sát xuất hiện giữa vô-lăng và đĩa ma sát sẽ làm giảm biên độ dao động.

1 2 6 3 4 ₅ 5 7

Hình 3.40. Kết cấu các phần của trục khuỷu nguyên.

1 – Đầu trục khuỷu. 2 – Cổ trục khuỷu. 3 – Chốt khuỷu. 4 – Má khuỷu. 5 – Lỗ dầu bôi trơn. 6 – Đối trọng. 7 – Đuôi trục khuỷu.

Hình 3.41. Kết cấu phần đầu trục khuỷu.

1 – đai ốc khởi động; 2 – vành ngăn dầu. 3 – phớt dầu; 4 – bánh răng chủ động.

5 – bánh đai dẫn động; 6 – đệm hãm 7 – ổ chắn dọc trục.

1) Cổ trục khuỷu

Cổ trục khuỷu nằm trên cùng đường tâm với đầu trục khuỷu. Các cổ trục khuỷu thường có cùng một kích thước đường kính, đường kính cổ trục chọn theo kết quả của việc tính toán sức bền, điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn và qui định về thời gian sử dụng động cơ.

Trong một vài loại động cơ, đường kính cổ trục làm lớn theo chiều từ đầu đến đuôi trục để đảm bảo sức bền và khả năng chịu lực của cổ trục được đồng đều hơn. Tuy nhiên đường kính cổ trục khác nhau sẽ gây ra nhiều phiền phức khi sửa chữa cũng như khi gia công, lắp ráp, nên ngày nay không dùng nữa.

Kích thước của cổ trục khuỷu của động thường nằm trong phạm vi sau: - Động cơ cơ xăng thường nằm trong phạm vi d_ct 









dct– đường kính ngoài của cổ trục.

3) Chốt khuỷu

Trên hầu hết động cơ, đường kính chốt khuỷu bằng đường kính cổ trục. Tuy nhiên trên các động cơ có tốc độ cao đường kính chốt khủyu có thể nhỏ hơn đường kính cổ trục một ít để giảm lực quán tính chuyển động quay.

Để giảm trọng lượng, chốt khuỷu thường khoan rỗng (đôi khi cổ trục cũng được làm rỗng) để chứa dầu bôi trơn bạc lót đầu to thanh truyền. Lỗ rỗng trong chốt khuỷu có thể bố trí đồng tâm hay lệch tâm với chốt khuỷu. Giữa chốt khuỷu và cổ trục khuỷu thường có đường dầu liên hệ thông qua má khuỷu (hình 3.42).

4) Má khuỷu

Má khuỷu là bộ phận liên kết chốt khuỷu và cổ khuỷu. Hình dạng má khuỷu có nhiều dạng khác nhau, phụ thuộc chủ yếu vào loại động cơ, tốc độ động cơ. Các dạng má khuỷu thường thấy như hình chữ nhật, hình tròn, elip,...

Khi thiết kế người ta cố gắng giảm trọng lượng của má khuỷu.

Trong động cơ cao tốc, để giảm lực quán tính, giảm độ mài mòn của piston – xylanh đồng thời tăng sức bền và độ cứng vững của trục khuỷu, người ta thường giảm tỷ số

D S

.

Trong đó: S – hành trình của piston và D – Đường kính xylanh.

5) Đối trọng

Đối trọng lắp trên trục khuỷu có các tác dụng để cân bằng các lực và các mômen quán tính không cân bằng của động cơ. Ngoài ra đối trọng còn có tác dụng giảm tải cho các cổ trục, làm cho cổ trục không chịu ứng suất uốn do mômen của lực quán tính tạo ra.

Đối trọng được tính toán và bố trí trên trục khuỷu động cơ sao cho vừa bảo đảm cân bằng tốt vừa gọn, không ảnh hưởng đến kích thước của hộp trục khuỷu.

Đối trọng lắp với má khuỷu theo 3 cách (hình 3.43)

- Làm liền với má khuỷu: thường dùng cho động cơ ôtô, động cơ xăng có cộng suất nhỏ (hình 3.43g).

- Đối trọng làm riêng sau đó hàn đối trọng vào má khuỷu: cách này dễ gây biến dạng trục khuỷu nên ít dùng.

- Đối trọng được làm riêng rồi lắp lên má khuỷu bằng bulông: cách này thường dùng nhất (hình 3.43a, b, c, d, e, f).

6) Đuôi trục khuỷu

Đuôi trục khuỷu của động cơ thường lắp với các chi tiết để dẫn động công suất động cơ ra ngoài (bánh đà, khớp nối,...). Đa số các động cơ, đuôi trục khuỷu thường có mặt bích hoặc mặt côn để lắp bánh đà. Trên các động cơ tàu thủy, đuôi trục khuỷu thường làm thành hình côn có độ côn nhỏ, trên mặt côn có rãnh then để dịnh vị và lắp bánh đà (hình 3.44).

Trục khuỷu và trục thu công suất thường đồng tâm với nhau và được lắp với nhau bằng khớp nối mềm. Khi trục thu công suất lắp song song với trục khuỷu, phải dùng đai truyền và bánh đai lắp trên đuôi trục khuỷu để dẫn động.

Ngoài các phần kết cấu trên, phần đuôi trục khuỷu còn có các bộ phận đặt biệt như: bánh răng dẫn động cơ cấu phụ, vành chắn dầu, ren hồi dầu và ổ chắn dùng để khống chế dịch chuyển theo chiều trục của trục khuỷu.

Hình 4.43. Đối trọng và cách lắp đối trọng với má khuỷu.

a) b) _{c) d)}

e) _f)

II.4. BÁNH ĐAØ

II.4.1. Nhiệm vụ

Trong động cơ đốt trong, bánh đà có công dụng chủ yếu sau: - Đảm bảo tốc độ quay đồng đều của trục khuỷu động cơ.

- Trong quá trình làm việc, bánh đà tích trữ năng lượng dư sinh ra trong quá trình sinh công để bù đắp phần năng lượng thiếu hụt trong các hành trình tiêu hao công.

- Trong những động cơ có tỷ số nén cao, số xylanh ít và khởi động động cơ bằng phương pháp quán tính, bánh đà tích trữ năng lượng khởi động động cơ.

- Trong một số loại động cơ cỡ nhỏ làm mát bằng gió, các cánh quạt gió được đúc liền ngay trên mặt bánh đà, lúc náy bánh đà có tác dụng như một quạt gió. Trong các loại động cơ này, trên bánh đà thường gắn nam châm vĩnh cửu để tạo ra nguồn điện, do đó bánh đà có tác dụng như một stato quay của máy phát điện xoay chiều.

- Ngoài ra bánh đà còn là nơi để ghi lại những kí hiệu ĐCT, ĐCD, đánh lửa sớm,...

II.4.2. Điều kiện làm việc

Khi động cơ làm việc, bánh đà chịu tác dụng của mômen quay không đồng đều từ trục khuỷu động cơ, ngoài ra bánh đà còn chịu lực quán tính rất lớn do trọng lượng bản thân lớn và chuyển động với tốc độ cao (bằng với tốc độ động cơ).

II.4.3. Vật liệu chế tạo

Bánh đà của động cơ đốt trong tốc độ thấp và trung bình thường đúc bằng các loại gang xám. Bánh đà của động cơ tốc độ cao, (n > 4.500 v/ph) thường đúc hoặc dập bằng thép cacbon có thành phần cacbon thấp.

Hình 3.44. Đuôi trục khuỷu có mặt côn và mặt bích để lắp bánh đà.

II.4.4. Kết cấu của bánh đà

Kết cấu của bánh đà tuỳ thuộc vào kiểu loại động cơ. Số xylanh càng nhiều thì bánh đà càng nhỏ. Bánh đà của động cơ dùng trên ô tô thường có kích thước nhỏ gọn hơn bánh đà của động cơ tĩnh tại và tàu thủy.

Kích thước cơ bản của bánh đà là đường kính ngoài của nó. Nếu đảm bảo cùng một mômen bánh đà như nhau thì bánh đà có đường kính càng lớn sẽ càng nhẹ, càng tốn ít vật liệu để chế tạo. Tuy vậy đường kính ngoài của bánh đà bị hạn chế bởi điều kiện bố trí chung của động cơ, nhất là các loại động cơ dùng trên ôtô máy kéo. Đường kính ngoài bánh đà của động cơ ôtô thường không vượt quá 300 ÷ 450mm; đường kính ngoài bánh đà của động cơ máy kéo thường không vượt quá 350 ÷ 650mm. Nếu muốn tăng mômen bánh đà, có thể tăng chiều dày hoặc tiết diện của vành đai bánh đà.

Dựa theo kết cấu, bánh đà được chia ra thành ba loại: