g. Đuụi trục khuỷu.
2.5.3 Biện phỏp nõng cao sức bền của trục khuỷu
Trục khuỷu là một chi tiết mỏy chịu tải trọng lớn và thay đổi theo chu kỳ nờn trong quỏ trỡnh làm việc, trục khuỷu chịu ứng suất rất phức tạp : ứng suất uốn, ứng suất xoắn,
ứng suất phụ gõy ra bởi dao động xoắn và biến dạng v. v … Vỡ vậy trục khuỷu thường
bị hư hỏng do vật liệu bị mỏi, thiếu sức bền hoặc độ cứng vững…
Nõng cao sức bền của trục khuỷu cú thể dựng cỏc biện phỏp về kết cấu và về cụng nghệ chế tạo sau đõy :
Biện phỏp kết cấu.
Lựa chọn kết cấu hợp lý và biện phỏp cú hiệu quả nhất để tăng sức bền và tuổi thọ của trục khuỷu. Kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo ứng suất phõn bố đều, trỏnh được ứng suất tập trung.
Để tăng sức bền của trục khuỷu, cú thể dựng cỏc biện phỏp về kết cấu sau đõy :
- Tăng độ trựng điệp giữa cổ trục và chốt khuỷu.
Theo số liệu thực nghiệm, khi tăng độ trựng điệp giữa cổ trục và chốt khuỷu sức bền mỏi tăng lờn rất nhiều.
Vớ dụ : Khi độ trựng điệp = 10mm, sức bền mỏi tăng 3,5%. Cũn khi tăng = 20mm sức bền mỏi tăng 29%.
Cũn khi tăng = 30mm thỡ sức bền mỏi của trục khuỷu tăng lờn đến 75%.
- Tăng bỏn kớnh gúc lượn giữa cổ trục, chốt khuỷu với mỏ. Tăng bỏn kớnh gúc
lượn cú thể giảm ứng suất tập trung và do đú tăng được sức bền của trục khuỷu. Song khi tăng bỏn kớnh gúc lượn, chiều dài bề mặt làm việc của cổ trục và chốt khuỷu sẽ
giảm. Vỡ vậy để đảm bảo tăng được sức bền mà chiều dài bề mặt làm việc của cổ trục và chốt khuỷu khụng giảm nhiều, người ta dựng cỏc bỏn kớnh gúc lượn khỏc nhau ở phần chuyển tiếp giữa mỏ khuỷu với cổ trục hoặc chốt khuỷu. (hỡnh IV-11)
Hỡnh 3.57: Đuụi trục khuỷu cú mặt bớch để lắp bỏnh đà. 1-chốt định vị; 2-vành ngăn dầu
Theo thực nghiệm, nếu tăng bỏn kớnh gúc lượn từ 5mm đến 9mm thỡ ứng suất lớn nhất
ở vựng gúc lượn sẽ giảm xuống khoảng 40%.
- Tăng chiều dày và chiều rộng của mỏ khuỷu. Tăng chiều dày của mỏ khuỷu thường bị hạn chế bởi kớch thước giữa hai đường tõm xy lanh. Mỏ khuỷu càng dày,
cổ trục và chốt khuỷu càng ngắn. Điều đú ảnh hưởng xấu đến điều kiện bụi trơn cổ trục và chốt khuỷu do ỏp suất trờn bề mặt chốt và cổ trục tăng lờn.
Tăng chiều rộng của mỏ khuỷu là một biện phỏp tốt. Theo thực nghiệm, khi tăng chiều
rộng của mỏ khuỷu từ dạng hỡnh chữ nhật đến dạng trũn sức bền chống xoắn tăng lờn khoảng 4 lần.
- Khoột rỗng chốt khuỷu và cổ trục để giảm lực ly tõm (gõy nờn uốn trục khuỷu) và để
ứng suất phõn bố đổng đều do đú sức bền mỏi của trục cũng tăng lờn khoảng10ữ15%.
- Khoột bỏ những vựng kim loại chịu ứng suất nghiờm trọng nhất khiến cho đường sức phõn bố trong khuỷu trục rất đồng đều. Dạng trục khuỷu lý tưởng giới thiệu trờn Hỡnh 3.58. do hỡnh dạng rất phức tạp nờn chỉ cú thể dựng cỏch đỳc để chế tạo. Đa số cỏc trục khuỷu đỳc bằng gang gơraphớt cầu đều dựng loại kết cấu này. Cổ trục và chốt khuỷu đỳc rỗng theo hỡnh trống (hỡnh a) hoặc rỗng theo hỡnh trụ (hỡnh b).
g) Bố trớ lỗ dẫn dầu bụi trơn bề mặt làm việc của chốt khuỷu, nờn bố trớ lệch khỏi mặt phẳng khuỷu một gúc nào đú, để giảm ứng suất tập trung ở vựng mộp lỗ.
Hỡnh 3.58: Bố trớ gúc lượn của phần chuyển tiếp từ cổ trục chốt khuỷu đến mỏ khuỷu.
Biện phỏp cụng nghệ.
Ngồi cỏc biện phỏp về kết cấu ra, người ta cũn dựng nhiều biện phỏp cụng nghệ để
tăng sức bền trục khuỷu.
Mục đớch của biện phỏp cụng nghệ là làm tăng độ cứng, độ búng bề mặt, khử cỏc vết nức tế vi, tăng độ dẻo bờn trong trục khuỷu chịu được ứng suất mỏi và ớt bị mũn.
Cỏc biện phỏp cụng nghệ thường dựng là :
- Dựng phương phỏp rốn khuụn hoặc đỳc để chế tạo trục khuỷu. Như vậy thớ kim loại của phụi sẽ liờn tục, khụng bị cắt đứt khi gia cụng cắt gọt do đú tăng được độ bền của trục khuỷu.
- Làm chai bề mặt trục khuỷu bằng cỏch phun bi thộp, phun cỏc thạch anh hoặc lăn cỏn bề mặt làm việc của trục khuỷu để tạo cho lớp kim loại trờn bề mặt cú ứng suất
nộn dư để tăng sức bền mỏi. Lăn cỏn bề mặt cũn cú tỏc dụng khử cỏc vết nức tế vi trờn
bề mặt tức là khử được cỏc điểm tập trung ứng suất.
- Dựng phương phỏp nhiệt luyện tốt như tụi cao tần hoặc dựng phương phỏp nhiệt
luyện hoỏ học như thấm nitơ cũng đảm bảo cho bề mặt làm việc của trục khuỷu cú kết cấu kim tương tốt (thể mactenxit phõn bố đều và mịn) do đú tăng sức bền của bề mặt làm việc.
- Mài búng bề mặt để giảm ma sỏt và mài mũn, đồng thời mài búng bề mặt cũng cú tỏc dụng hạn chế kớch thước cỏc vết nhấp nhụ trờn bề mặt, do đú tăng được sức bền mỏi của trục khuỷu.
Hỡnh 3.59: Kết cấu của trục khuỷu chế tạo theo phương phỏp đỳc (thộp hoặc gang cầu).
Ngồi ra, như phần trờn đĩ giới thiệu, việc chọn vật liệu và phương phỏp chế tạo trục
khuỷu cũng ảnh hưởng rất lớn đến sức bền của trục khuỷu.