chuong 2 nhóm piston, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà okie

CHƯƠNG 2
NHÓM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.1. Piston và chốt piston
2.1.1.1. Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo piston
a. Điều kiện làm việc của piston rất khắc nghiệt:
* Tải trọng cơ học lớn và có chu kỳ:
* Tải trọng nhiệt cao:
Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nhiệt độ 2200 - 2800K nên nhiệt độ
đỉnh piston có thể đến 500 - 800 K.

* Ma sát lớn và ăn mịn hóa học:
Do lực ngang N nên giữa piston và xylanh có ma sát lớn, điều kiện
bơi trơn khó khăn, tiếp xúc với sản vật cháy có nhiều chất ăn mòn
như hơi axit nên piston bị mòn, đặc biệt là đỉnh piston


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.1. Piston và chốt piston
2.1.1.1. Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo piston
b. Vật liệu chế tạo
Gang:
Sức bền nhiệt, bền cơ học cao; hệ số giãn nở dài nhỏ nên khó bị bó
kẹt; dễ chế tạo, rẻ nhưng rất nặng nên lực quán tính của piston lớn.
Thép:

Sức bền cao, nhẹ, hệ số dẫn nhiệt nhỏ, khó đúc nên ít được dùng
Hợp kim nhôm:
Ưu điểm: nhẹ, hệ số dẫn nhiệt lớn, hệ số ma sát với xylanh nhỏ, dễ
đúc, dễ gia công nên được dùng rất phổ biến
Nhược điểm: hệ số giãn nở dài lớn nên khe hở giữa piston và xylanh
phải lớn để tránh bó kẹt.


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.1.2. Kết cấu piston

1: Đỉnh pittơng
2. Đầu pittơng
3. Thân pittơng

Hình 1-1. Kết cấu của pittông


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.1.2. Kết cấu piston

- Diện tích chịu nhiệt nhỏ
- Kết cấu đơn giản

Đỉnh piston

- Có sức bền lớn, đỉnh mỏng
- Diện tích chịu nhiệt lớn

- Diện tích chịu nhiệt lớn hơn
- Sức bền kém hơn đỉnh bằng
- Có thể tạo xốy lốc nhẹ


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.1.2. Kết cấu piston

Đỉnh piston

Đỉnh chứa buồng cháy
Hình dạng đỉnh phải phù hợp với
buồng cháy và hướng của tia phun
nhiên liệu
Tận dụng được xốy lốc của dịng khí

Buồng cháy omega

Buồng cháy delta

Buồng cháy Man


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ

2.1. Nhóm piston
2.1.1.2. Kết cấu piston

Đầu piston

Đường kính đầu piston thường nhỏ hơn đường kính thân vì thân là phần
dẫn hướng của piston
2
1

1. Đầu piston
2. Rãnh xécmăng khí

3
4

3. Lỗ thốt dầu
4. Rãnh xécmăng dầu

u cầu: bao kín, tản
nhiệt và sức bền lớn

Hình 1-3. Kết cấu dầu piston.


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.1.2. Kết cấu piston

Đầu piston

+ Bao kín:
- Ngăn lọt khí từ buồng cháy xuống cate và ngăn sục dầu từ cate lên
buồng cháy.
- Bao kín bằng xéc măng: có 2 loại: xécmăng khí và xécmăng dầu.
+ Tản nhiệt: đầu piston phải có kết cấu sao cho quá trình tản nhiệt tốt
nhất nên thường dùng các kết cấu sau:

Gân tản nhiệt

Rãnh chắn nhiệt

+ Sức bền lớn:
Làm thêm các gân trợ lực để tăng độ cứng vững cho đầu piston và bệ


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.1.2. Kết cấu piston

Thân piston

Dẫn hướng cho piston chuyển động trong xylanh.
Chiều cao h của thân thỏa mãn điều kiện:

p=

N

hD

≤ [p]

p: Áp suất tiếp xúc do lực ngang N
[p]: áp suất tiếp xúc cho phép
D: đường kính thân
1. Thân piston
2. Vị trí lắp chốt hãm piston
3. Bệ chốt

* Vị trí tâm chốt: bố trí sao cho piston và
xylanh mịn đều, đồng thời giảm va đập và
gõ khi piston đổi chiều


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.1.2. Kết cấu piston

Thân piston

* Các biện pháp chống bó kẹt piston.
Nguyên nhân gây bó kẹt piston trong xylanh: do lực ngang N (hình a), lực
khí thể (hình b), kim loại giãn nở
+ Chế tạo thân piston dạng
ô van, trục ngắn trùng với
tâm chốt (hình a).
+ Tiện vát 2 mặt ổ bệ

chốt (hình b).
+ Xẻ rãnh giãn nở trên
thân piston (hình c,d).
+ Đúc hợp kim có độ giãn
nở dài vào bệ chốt piston
hạn chế giãn nở của thân
theo phương vng góc với
tâm chốt.


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ

2.1. Nhóm piston
2.1.1.3. Chốt piston
a. Vai trò:
Nối piston và thanh truyền, kết cấu đơn giản nhưng có vai trị rất quan trọng để
bảo đảm điều kiện làm việc bình thường của động cơ.

b. Điều kiện làm việc
Chịu lực va đập, tuần hoàn, nhiệt độ cao và điều kiện bơi trơn khó khăn.

c. Kết cấu và các kiểu lắp ghép
- Kết cấu đơn giản như dạng trụ
rỗng.
- Mối ghép giữa chốt piston, piston,
thanh truyền theo hệ trục để bảo
đảm lắp ghép dễ dàng

Hình Kiểu lắp chốt piston

Cố định trên đầu nhỏ thanh truyền,Cố định trên bệ chốt, Lắp tự do ở cả hai mối ghép


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.1.3. Chốt piston
Các mối ghép động nên phải bơi trơn cho các mốí ghép.
Một số phương án bôi trơn thực tế:

Bôi trơn các mối ghép chốt piston


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.2. Xéc măng
a. Vai trị
Bao kín tránh lọt khí và ngăn dầu bơi
trơn từ cacte sục lên buồng cháy.
b. Điều kiện làm việc
Tải trọng cơ học lớn, nhất là xecmăng
đầu tiên do áp suất của khí cháy, lực
qn tính lớn có chu kỳ và va đập
Tải trọng nhiệt và ma sát cao
Ăn mòn hóa học
Ư/suất uốn khi lắp xécmăng vào rãnh

CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.2. Xéc măng
c. Vật liệu chế tao
Do bảo đảm độ đàn hồi ở nhiệt
độ cao, chịu mòn tốt nên hầu hết
xéc măng được chế tạo bằng
gang xám pha hợp kim.
Xécmăng đầu tiên chịu điều kiện làm việc khắc nghiệt
nhất nên thường được mạ crôm xốp (0,03-0,06 mm) để
tăng tuổi thọ của xécmăng này lên 3 đến 3,5 lần


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.2. Xéc măng
d. Kết cấu
- Xecmăng khí: kết cấu đơn giản là một vịng hở miệng (hình a).
+ Loại tiết diện hình chữ nhật
(hình.b): đơn giản dễ chế
tạo,nhưng áp suất riêng khơng
lớn, thời gian rà khít với xylanh
sau khi lắp ráp lâu
+ Loại có mặt cơn β = 15 ÷ 300
(hình.c):áp suất tiếp xúc lớn,có
thể rà khít nhanh với xylanh,
chế tạo phức tạp, phải đánh
dấu khi lắp để khi xecmăng đi

xuống sẽ có tác dụng như một lưỡi dao cạo để gạt dầu
+ Loại kết cấu tiết diện khơng đối xứng (hìnhd và c): tiện vát tiết diện xecmăng để
có được ưu điểm trên và tránh được những điều phiền phức


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.2. Xéc măng
d. Kết cấu
- Xecmăng dầu:
* Hiện tượng "bơm" dầu
lên buồng cháy khi chỉ
có xéc măng khí
* Kết quả: dầu sẽ bị
cháy, kết muội và tiêu
hao nhiều dầu bôi trơn.


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.1. Nhóm piston
2.1.2. Xéc măng
d. Kết cấu
- Xecmăng dầu:

Nhiệm vụ ngăn dầu và dàn đều dầu lên mặt xylanh.
Ở rãnh xecmăng dầu của piston có rãnh thốt dầu (hình a và b).

2.1.3.Tính tốn kiểm nghiệm nhóm piston

CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.2. Nhóm thanh truyền
2.2.1.Thanh truyền
2.2.1.1. Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo thanh truyền

a. Điều kiện làm việc.
Chịu lực khí thể, lực quán tính của nhóm piston và bản
thân thanh truyền. Các lực trên đều tuần hoàn và va đập.
b. Vật liệu chế tạo
Đối với động cơ ô tô máy kéo và động cơ tàu thủy cao tốc,
người ta đùng thép cacbon trung bình


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.2. Nhóm thanh truyền
2.2.1.Thanh truyền
2.2.1.2. Kết cấu của thanh truyền
Gồm 3 phần: đầu nhỏ, đầu to và thân
- Đầu nhỏ
* Khi chốt piston lắp tự do với đầu nhỏ thanh truyền
* Khi chốt piston cố định trên đầu nhỏ thanh truyền, đầu
nhỏ phải có kết cấu kẹp chặt


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ

2.2. Nhóm thanh truyền
2.2.1.Thanh truyền
2.2.1.2. Kết cấu của thanh truyền
- Thân thanh truyền

Các loại tiết diện thân thanh truyền
 Tiết diện trịn:đơn giản, tạo phơi bằng rèn tự do, không tận dụng vật
liệu theo quan điểm sức bền đều, được dùng trong động cơ tàu thuỷ.
 Loại tiết diện chữ I: Có sức bền đều theo hai phương, dùng rất phổ
biến, từ động cơ cỡ nhỏ đến động cơ cỡ lớn, tạo phôi bằng phương
pháp rèn khn.
 Loại tiết diện hình chữ nhật, ơ van: dễ chế tạo, được dùng ở động cơ


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.2. Nhóm thanh truyền
2.2.1.Thanh truyền
2.2.1.1. Kết cấu của thanh truyền
- Đầu to thanh truyền
Để lắp ráp với trục khuỷu

Vấu lưỡi gá định vị

một cách dễ dàng, đầu to thanh
truyền thường được cắt làm hai
nửa và lắp ghép với nhau bằng
bulơng hay vít cấy. Do đó bạc lót
cũng đựơc chia làm hai nửa và
phải được cố định trong lỗ đầu to

thanh truyền.

Bạc
lót


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.2. Nhóm thanh truyền
2.2.1.Thanh truyền
2.2.1.2. Kt cu ca thanh truyn

* Các
dạng kết
cấu đầu
to thanh
truyền


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.2. Nhóm thanh truyền
2.2.1.Thanh truyền
2.2.2. Bu lông thanh truyền
2.2.2.1. Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo Bu lơng thanh truyền
a. Vai trị
Ghép nối hai nửa đầu to thanh truyền, có thể ở dạng bulơng hay vít cấy,
có kết cấu đơn giản nhưng rất quan trọng nên phải được quan tâm khi thiết
kế và chế tạo. Nếu nó bị đứt sẽ dẫn tới phá hỏng toàn bộ động cơ.
b. Điều kiện làm việc

Chịu lực xiết ban đầu, lực qn tính của nhóm piston - thanh truyền
không kể nắp đầu to thanh truyền
Các lực đều có chu kỳ nên bulơng thanh truyền phải có sức bền mỏi cao.


CHƯƠNG 2
NHĨM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.2. Nhóm thanh truyền
2.2.1.Thanh truyền
2.2.2. Bu lông thanh truyền
2.2.2.2. Kết cấu Bu lông thanh truyền
Đầu bulơng có mặt vát A để chống xoay khi
lắp ráp. Cịn mặt vát B có tác dụng làm mềm
phần đối diện với mặt vát A để phản lực hai
phía trên bề mặt tỳ được đồng đều sao cho
tổng phản lực lác dụng đúng trên đường tâm
bulông để tránh cho bulông bị uốn.

2.2.3. Tính tốn kiểm nghiệm nhóm thanh truyền (ĐA)


CHƯƠNG 2
NHÓM PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU-BÁNH ĐÀ
2.3. Trục khuỷu – Bánh đà
2.3.1. Trục khuỷu
2.3.1.1.Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo
a. Vai trò
- Nhận lực tác dụng từ piston tạo mômen quay
kéo các máy công tác
- Nhận năng lượng của bánh đà truyền cho thanh truyền, piston thực hiện quá

trình nén cũng như trao đổi khí.
b. Điều kiện làm việc
-Chịu lực T, Z do lực khí thể và lực quán tính của nhóm piston thanh truyền gây
ra.
- Chịu lực qn tính ly tâm của các khối lượng quay lệch tâm của bản thân trục
khuỷu và của thanh truyền.
- Các lực này gây uốn, xoắn, dao động xoắn và dao động ngang của trục khuỷu