Tính bền hệ thống phát lực trên Ô tô

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.33 MB, 42 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

------BÁO CÁO CUỐI MƠN

TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONGĐỀ TÀI

TÍNH BỀN HỆ THỐNG PHÁT LỰC CỦA Ô TÔ(PISTON, TRỤC KHUỶU, THANH TRUYỀN)

GVHD: THS. NGUYỄN HOÀNG LUÂN

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

------BÁO CÁO CUỐI MƠN

TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONGĐỀ TÀI

TÍNH BỀN HỆ THỐNG PHÁT LỰC CỦA Ơ TƠ(PISTON, TRỤC KHUỶU, THANH TRUYỀN)

GVHD: THS. NGUYỄN HỒNG LN

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN...6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÁT LỰC...1

1.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHÁT LỰC...1

1.2 NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU...1

1.3 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHÁT LỰC...1

1.4 VẬT LIỆU CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG PHÁT LỰC...2

CHƯƠNG 2: TÍNH BỀN HỆ THỐNG PHÁT LỰC TRÊN Ơ TƠ...17

2.1 CÁC CƠNG THỨC SỬ DỤNG TRONG Q TRÌNH TÍNH TOÁN SỨC BỀN

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

TÀI LIỆU THAM KHẢO...33

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Kết cấu của nhóm hệ thống phát lực...1

Hình 1.2: Kết cấu của piston ơ tơ...6

Hình 1.3: Thanh truyền ơ tơ...8

Hình 1.4: Các dạng đầu nhỏ thanh truyền...8

Hình 1.5: Các dạng đầu to thanh truyền...9

Hình 1.12: Nguyên lý hoạt động của bánh đà...1

Hình 2.1: Sơ đồ tính tốn piston...17

Hình 2.2: Sơ đồ tính tốn piston...19

Hình 2.3: Sơ đồ tính đỉnh piston theo phương pháp Back...20

Hình 2.4: Sơ đồ tính đỉnh piston theo phương pháp Orlin...22

Hình 2.5: Sơ đồ tính tốn chốt piston...25

Hình 2.6: Ứng suất biến dạng trên tiết diện chốt piston...26

Hình 2.7: Sơ đồ lực tác dụng trên trục khuỷu...28

Hình 2.8: Sơ đồ tính tốn trục khuỷu...28

Hình 2.9: Sơ đồ tính tốn thanh truyền (đầu nhỏ)...29

Hình 2.10: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền khi chịu lực kéo...29

Hình 2.11: Sơ đồ ứng suất tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền khi chịu lực kéo...30

Hình 2.12: Sơ đồ tải trọng tác dụng khi chịu nén...30

Hình 2.13: Sơ đồ ứng suất tác dụng khi chịu nén...31

Hình 2.14: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên đầu to thanh truyền...32

Hình 2.15: Sơ đồ tải trọng tác dụng trên bu long thanh truyền...32

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Thông số...20

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Ths. Nguyễn Hoàng Luân trong quá trình tìm hiểu và học tập về mơn “Tính tốn động cơ đốt trong”, chúng em đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ hướng dẫn tận tình của thầy. Thầy đã giúp chúng em tích lũy thêm nhiều kiến thức để chúng em hiểu rõ hơn về tính tốn các chi tiết trong động cơ đốt trong.

Thơng qua bài báo cáo này, em xin trình bày lại những gì em đã tìm hiểu về đề tài “Tính bền hệ thống phát lực của ơ tơ (piston, trục khuỷu, thanh truyền)” vì kiến thức vẫn của nhóm vẫn cịn hạn chế. Do đó, trong q trình hồn thành bài báo cáo khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, nhóm chúng em rất mong nhận được sự góp ý từ thầy, để bài báo cáo được hồn thiện hơn.

Kính chúc thầy thật nhiều sức khỏe, thành công trên con đường sự nghiệpgiảng dạy.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÁT LỰC1.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHÁT LỰC

Hệ thống phát lực động cơ đốt trong ô tô là hệ thống cung cấp nguồn động lực cho cả ô tô hoạt động. Đây là các chi tiết tạo thành buồng cháy để đốt cháy nhiên liệu sinh công cho động cơ đồng thời nhận công để thực hiện nén nhiên liệu để thực hiện tiếp quá trình đốt cháy động cơ.

1.2 NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU

Hệ thống phát lực có nhiệm vụ tiếp nhận năng lượng khí cháy, tạo thành chuyển động tịnh tiến của piston (trong xy-lanh) và biến nó thành cơ năng làm quay trục khuỷu, tạo mơ-men có ích cho động cơ làm việc.

Chịu được điều kiện làm việc khắc nghiệt

Chịu được tải trọng va đập lớn có chu kỳ (áp suất tác động lớn, đột ngột) Chịu được tải trọng nhiệt cao

Ít mài mịn và chịu được ăn mịn hố học Hoạt động êm dịu, ít ồn.

1.3 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHÁT LỰC

Các chi tiết chính của hệ thống phát lực bao gồm: nhóm piston (piston, séc-măng, chốt piston), nhóm thanh truyền (thanh truyền, đầu to thanh truyền, bạc đầu to, nắp đập đầu to), và nhóm trục khuỷu - bánh đà.

Hình 1.1: Kết cấu của nhóm hệ thống phát lực

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Vật liệu chế tạo piston phải đảm bảo cho piston làm việc ổn định và lâu dài trong những điều kiện khắc nghiệt đã nêu trên. Trong thực tế một số vật liệu sau được dùng chế tạo piston.

Gang: Thường dùng gang xám, gang dẻo, gang cầu. Gang có sức bền nhiệt và

bền cơ học khá cao, hệ số giãn nở dài nhỏ nên khó bị bó kẹt, dễ chế tạo và rẻ. Tuy nhiên, gang rất nặng nên lực quán tính của piston lớn. Do đó, gang chỉ dùng để chế tạo piston động cơ tốc độ thấp. Mặt khác, hệ số dẫn nhiệt của gang nhỏ nên nhiệt độ đỉnh piston cao.

Thép: Thép có sức bền cao nên piston nhẹ. Tuy nhiên, hệ số dẫn nhiệt cũng nhỏ

đồng thời khó đúc nên hiện nay ít được dùng. Một số hãng đã sử dụng thép để chế tạo piston như Ford (Mỹ) hay Junker (Đức) trong chiến tranh thế giới thứ hai.

Hợp kim nhôm: Hợp kim nhơm có nhiều ưu điểm như nhẹ, hệ số dẫn nhiệt lớn,

hệ số ma sát với gang (xy-lanh thường bằng gang) nhỏ, dễ đúc, dễ gia công nên được dùng rất phổ biến để chế tạo piston. Tuy nhiên, hợp kim nhơm có hệ số giãn nở dài lớn nên khe hở giữa piston và xy-lanh phải lớn để tránh bó kẹt. Do đó, lọt khí nhiều từ buồng cháy xuống hộp trục khuỷu, động cơ khó khởi động và làm việc có tiếng gõ khi piston đổi chiều. Ở nhiệt độ cao, sức bền của piston giảm khá nhiều.

1.4.2 CHỐT PISTON

Chốt piston thường được chế tạo từ thép ít cacbon và thép hợp kim có các thành phần hợp kim như crom, mangan với thành phần cacbon thấp. Để tăng độ cứng cho bề mặt – tăng sức bền mỏi – chốt được thấm than, xianua hóa, hoặc tơi cao tần và được mài bóng.

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

1.4.3 XÉC–MĂNG

Một yêu cầu rất quan trọng đối với vật liệu chế tạo xéc-măng là phải bảo đảm độ đàn hồi ở nhiệt độ cao và chịu mòn tốt. Hầu hết xéc-măng được chế tạo bằng gang xám pha hợp kim. Vì xéc-măng đầu tiên chịu điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất nên ở một số động cơ xéc-măng khí đầu tiên, được mạ crơm xốp có chiều dày 0,03mm, 0,06mm có thể tăng tuổi thọ của xéc-măng này lên 3 đến 3,5 lần.

1.4.4 THANH TRUYỀN

Đối với động cơ tĩnh tại và động cơ tàu thủy tốc độ thấp, người ta dùng thép ít cacbon hoặc thép cacbon trung bình như C30, C35, C45. Đối với động cơ ô tô máy kéo và động cơ tàu thủy cao tốc, người ta dùng thép cacbon trung bình như C4, C45 hoặc thép hợp kim crom, niken. Còn đối với động cơ cao tốc và cường hóa như động cơ ô tô du lịch, xe đua… người ta dùng thép hợp kim đặc biệt có nhiều thành phần hợp kim như măng gan, niken, vơnphram …

1.4.5 BU LƠNG THANH TRUYỀN

Bu-lơng thanh truyền thường được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần crom, mănggan, niken … Tốc độ động cơ càng lớn, vật liệu bu-lơng thanh truyền có hàm lượng kim loại quý càng nhiều.

1.4.6 TRỤC KHUỶU

Trục khuỷu của động cơ tốc độ thấp như động cơ tàu thủy và tĩnh tại thường được chế tạo bằng thép cacbon trung bình như thép C35, C40, C45. Cịn trục khuỷu của động cơ cao tốc thường dùng thép hợp kim crơm, niken. Động cơ cường hóa như ở xe đua, xe du lịch, trục khuỷu được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần măng gan, vơn phram …. Thép các bon có ưu điểm là rẻ và có hệ số ma sát trong lớn nên giảm dao động xoắn tốt nên sức bền không cao bằng thép hợp kim. Phôi trục khuỷu bằng thép thường tạo bằng phương pháp rèn khuôn hoặc rèn tự do. Sau đó, phơi được ủ và thường hóa trước khi gia công cơ. Tiếp theo gia công cơ thô, trục khuỷu đươc nhiệt luyện và xử lý bề mặt rồi gia công lần cuối như mài các ổ trục. Với kiểu tạo phôi bằng phương pháp rèn, lượng dư gia công cơ thường khá lớn. Nếu tạo phôi bằng phương pháp đúc thì lượng dư gia cơng cơ ít hơn. Tuy nhiên, sức bền của trục khuỷu nhận được từ phương pháp đúc không cao bằng khi dùng phương pháp rèn.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Gang graphit cầu: Gang cầu có đặc điểm rất dễ đúc và rẻ. Ngồi ra do có cacbon

ở dạng graphit cầu nên ma sát trong lớn, chịu mịn tốt và khơng nhạy cảm với ứng suất tập trung. Khi đúc tạo phơi có thể đúc được phơi có hình dạng phức tạp như u cầu thiết kế đề ra nhằm bảo đảm sức bền đều trên toàn bộ trục khuỷu. Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất khi chế tạo trục khuỷu bằng gang cầu là cầu hóa.

1.4.7 BÁNH ĐÀ

Bánh đà động cơ tốc độ thấp thường được chế tạo từ gang xám, còn của động cơ tốc độ cao thường dùng thép ít cacbon.

1.4.8 BẠC LĨT

Vật liệu chịu mịn, hợp kim chịu mịn cho bạc lót của động cơ đốt trong thường có các loại sau:

Hợp kim bacbít: Phổ biến là bacbit nền thiết và bacbit nền chì. Về tổ chức kim loại,

ví dụ, bacbit nền thiếc gồm những hạt đồng (Cu) và hợp đồng thiếc (CuSn) cứng trên nền thiếc (Sn) mềm. Khi làm việc, nền thiếc mềm sẽ mịn nhanh chóng và tạo thành nơi chứa dầu bơi trơn, cịn các hạt cứng sẽ đỡ lấy trục. Hợp kim bacbit có ưu điểm là có tính dẻo cao, dễ đúc, có tính bám tốt và dễ rà khít với trục. Tuy nhiên áp suất tiếp xúc cho phép nhỏ, chịu nhiệt kém và thiếc khá đắt. Vì vậy, bạc lót với hợp kim bacbit thường chỉ được dùng trong động cơ xăng.

Hợp kim đồng chì: Tổ chức kim loại của hợp kim đồng chì là hỗn hợp cơ học của

đồng (Cu) và chì (Pb), cụ thể là các tấm chì mềm trên nền đồng cứng. Hợp kim đồng chì có sức bền cơ và nhiệt cao, độ cứng lớn, áp suất tiếp xúc cho phép lớn, dẫn nhiệt tốt, do đó được dùng trong những động cơ có áp suất lớn như động cơ Diesel. Nhược điểm cơ bản của hợp kim đồng chì là dễ bị thiên tích khi đúc do nhiệt độ nóng chảy của đồng và chì rất khác nhau. Ngồi ra, khi dùng hợp kim đồng chì, cổ trục phải được nhiệt luyện để đạt độ cứng cao.

Hợp kim nhôm: Hợp kim nhơm đóng vai trị là hợp kim chịu mịn được tráng, cán

và ủ khuếch tán trên gộp bạc thép để tạo độ bám dính. Bạc lót hợp kim nhơm có sức bền cơ học và độ cứng cao, hệ số dần nhiệt lớn, do đó ngày càng được dùng rộng rãi để thay thế cho bộ mơn đồng chì. Nhược điểm cơ bản của hợp kim nhơm là khó dính bám trên gộp bạc thép và hệ số dãn nở dài lớn nên khe hở bạc – trục phải để lớn hơn so với khi dùng hợp kim đồng chì.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Hợp kim gốm: Hợp kim gốm có ưu điểm chủ yếu là ít phải bơi trơn vì kim loại ở

dạng xốp có thể chứa được dầu bơi trơn. Ngồi ra, khả năng chịu nhiệt của hợp kim gốm rất cao. Đây là loại vật liệu mới, giá thành chế tạo còn khá cao nên chưa được sử dụng rộng rãi.

1.5 KẾT CẤU CỦA CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG PHÁT LỰC1.5.1 NHÓM PISTON

Nhiệm vụ: piston là cùng với các chi tiết khác như xy-lanh, nắp xy-lanh bao kín tạo

thành buồng cháy, đồng thời truyền lực của khí thể cho thanh truyền cũng như nhận lực từ thanh truyền để nén khí. Ngồi ra ở một số động cơ 2 kỳ, piston cịn có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp và thải của cơ cấu phối khí.

Điều kiện làm việc: điều kiện làm việc của piston rất khắc nhiệt bao gồm:Tải trọng cơ học lớn và có chu kỳ:

Áp suất lớn, có thể đến 120 kG/cm2

Lực quán tính lớn, đặc biệt là ở động cơ cao tốc.

Tải trọng nhiệt cao:

Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có nhiệt độ 2200 – 28000 K nên nhiệt độ đỉnh piston có thể đến 500 – 8000K. Do nhiệt độ cao piston bị giảm sức bền, bó kẹt, nứt, làm giảm hệ số nạp, gây kích nổ…

Ma sát lớn và ăn mịn hóa học:

Do có lực ngang N nên giữa piston và xy-lanh có ma sát lớn. Điều kiện bơi trơn tại đây rất khó khăn, phương pháp bơi trơn bằng cách vung té nên khó bảo đảm bơi trơn hồn hảo. Mặt khác, do thường xun tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy có các chất ăn món như các hơi axít nên piston cịn chịu ăn mịn hóa học.

Kết cấu của piston: Để thuận lợi phân tích kết cấu, có thể chia những piston thành

những phần như đỉnh, đầu, thân và chân piston mỗi phần đều có nhiệm vụ riêng và những đặc điểm kết cấu riêng. Bên trong hệ thống piston ơ tơ có cấu tạo bao gồm: Vòng piston, chốt piston, váy piston, đầu piston, vòng bi và thanh kết nối.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Hình 1.2: Kết cấu của piston ơ tơ

Vịng piston: Để có thể duy trì sự nén khí giữa xilanh và piston, các vịng của piston

làm kín khí trong xilanh, khi đó khí cháy sinh ra tại thời điểm đánh lửa không lọt vào khe hở giữa xilanh và piston.

Chốt piston: Chốt piston cịn có tên gọi khác là chốt gudgeon hay chốt cổ tay, bộ

phận này có kết cấu hình trị rỗng (mặt ngồi là hình trụ, cịn mặt trong là rãnh) để giảm trọng lượng chốt. Chốt piston được dùng để kết nối piston với đầu nhỏ thanh truyền.

Váy piston: Váy piston được thiết kế các rãnh để lắp vòng đầu piston và các vòng

nén, váy piston thường được làm từ chất liệu gang để tăng khả năng chống mài mịn cùng đặc tính tự bơi trơn.

Đầu piston: Đầu piston còn được gọi là đỉnh hoặc mái vòm của piston. Đầu piston

tiếp xúc trực tiếp với khí đốt và phải chịu nhiệt độ cao. Vậy nên, để tránh tình trạng nóng chảy thì các bộ phận của đầu piston thường được làm từ những chất liệu hợp kim đặc biệt, trong đó có hợp kim thép. Ngồi ra, đầu piston còn được chế tạo với các rãnh và khoang giúp tạo ra một vịng xốy, cải thiện q trình đốt cháy.

Vịng bi piston: Vịng bi piston là bộ phận piston nằm ở những điểm xảy ra chuyển

động quay của trục. Do đó, vịng bi piston thường được thiết kế hình bán nguyệt để lắp dễ dàng vào các lỗ trên những điểm này. Bên cạnh đó, vịng bi piston được làm từ chì, đồng, nhơm silicon,… có sơn phủ để cải thiện độ cứng, hỗ trợ tải trọng từ các chuyển động của thanh kết nối và piston.

Thanh kết nối: Thanh kết nối (hay còn gọi là thanh truyền) là một phần của động

cơ đốt trong, có chức năng kết nối piston với trục khuỷu. Thanh kết nối chuyển hoạt động tịnh tiến, kết hợp với tay quay của piston thành chuyển động của trục khuỷu.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Nguyên lý hoạt động: Piston hoạt động theo từng giai đoạn nên cịn gọi là hành

trình. Hành trình hoạt động này được biểu thị bằng vị trí của piston (khi nằm ở trên, giữa và dưới cùng của xinh lanh).

Trong q trình cung cấp nhiên liệu, vị trí hoạt động của piston được diễn ra theo một trình tự chính xác đến hồn hảo. Chu trình đốt cháy được bắt đầu với piston ở vị trí trên cùng của xi lanh.

Trong thời gian này, Các van nạp và xả sẽ đều được đóng lại. Sau đó, piston chuyển động đi xuống và tạo ra một phần chân khơng trong khơng gian bên trên. Lúc này, khơng khí và nhiên liệu đồng thời đi vào trong xi lanh và các van nạp sẽ đóng lại, piston đã bắt đầu chuyển động lên trên.

Bởi vì khi tất cả các van đều đóng, chuyển động của piston nén hỗn hợp khơng khí hoặc nhiên liệu sẽ tạo ra một khơng gian có áp suất cao giữa piston và đầu xi lanh. Sau đó, hỗn hợp này sẽ bốc cháy và đẩy piston đi xuống.

Tiếp theo, các van xả sẽ mở ra, các sản phẩm của hành trình đốt cháy thốt ra ngoài (điều này xảy ra khi piston chuyển động đi lên). Piston chuyển động đẩy khí thải ra ngồi, đồng thời các van nạp mở nhiên liệu và không khí đi vào xi lanh, sau đó chu trình sẽ được lặp lại.

1.5.2 NHĨM THANH TRUYỀN

Nhóm thanh truyền gồm có: thanh truyền, bu lơng thanh truyền và bạc lót thanh truyền

Nhiệm vụ: là chi tiết máy kết nối piston với trục khuỷa qua chốt piston. Trong q

trình làm việc nhóm thanh truyền nhận lực tác dụng trên piston truyền cho trục khuỷa làm quay trục khuỷa.

Điều kiện làm việc: khi động cơ làm việc thanh truyền chịu các lực sau:

Lực khí thể trong q trình nén và cháy – giản nỡ trong xy lanh Lực quán tính cảu các chi tiết chuyện động tịnh tiến

Lực quán tính của bản thân thanh truyền

Thanh truyền chịu lực khí thể, lực quán tính của nhóm piston và của chính bản thân thanh truyền. Các lực trên đều là các lực tuần hoàn va đập

Kết cấu: Cấu tạo của thanh truyền ô tô gồm 3 phần: thân thanh truyền, đầu to (hay

đầu biên lớn), đầu nhỏ (hay đầu biên nhỏ) và bạc lót thanh truyền.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Hình 1.3: Thanh truyền ơ tơ

Trong đó, mỗi bộ phận lại có cách hoạt động, nhiệm vụ riêng và được kết nối với nhau như sau:

Đầu nhỏ thanh truyền

Đầu nhỏ của thanh truyền có dạng hình trụ rỗng, được lắp với chốt piston bên trong có bạc lót, phía trên có lỗ dầu bơi trơn cho bạc, bạc lót được ghép chặt vào đầu nhỏ thanh truyền. Đầu nhỏ thanh truyền có lỗ để lắp chốt pít-tơng. Cấu tạo đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào phương pháp lắp ghép với chốt pít-tơng. Nếu lắp chốt pít-tơng cố định, thì đầu nhỏ thanh truyền có lỗ để lắp bu lông hãm chặt với chốt. Nếu lắp tự do, thì đầu nhỏ thanh truyền bao giờ cũng có bạc lót (hình a). Một số động cơ người ta làm vấu lồi trên đầu nhỏ (hình b) để điều chỉnh trọng tâm thanh truyền cho đồng đều giữa các xi-lanh.

Hình 1.4: Các dạng đầu nhỏ thanh truyền

Để bơi trơn bạc lót và chốt pít-tơng có những phương án như dùng rãnh hứng dầu (hình c) hoặc bơi trơn cưỡng bức do dẫn dầu từ đầu trục khuỷu dọc theo thân thanh truyền

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

(hình a). Ở động cơ hai kỳ, do điều kiện bơi trơn khó khăn,người ta thường làm các rãnh chứa dầu ở bạc đầu nhỏ (hình d) hoặc có thể dùng ổ bi kim thay cho bạc lót (hình e).

Đầu to thanh truyền

Đầu to của thanh truyền được nối với trục khuỷu gồm hai nửa. Nửa trên liền với thanh truyền, nửa dưới chế tạo rời gọi là nắp đầu to (nắp biên) và được lắp ghép với nửa trên bằng các bu lơng.

Mặt cắt có thể cắt thẳng góc (hình a). Bề mặt lắp ghép giữa thân và nắp thanh

truyền thường được lắp các tấm đệm thép dày khoảng 0,05 – 0,20 mm để có thể điều chỉnh tỷ số nén cho đồng đều giữa các xi-lanh.

Mặt cắt lệch so với đường tâm thanh truyền (hình b). Mặt lắp ghép này yêu cầu

phải có vấu hoặc răng khía để chịu lực cắt thay cho bu lông thanh truyền và định vị khi lắp ghép.

Đầu to thanh truyền để nguyên mà không cắt đơi (hình c). Có ưu điểm là cấu tạo

đơn giản nhưng phải dùng trục khuỷu ghép nên chỉ sử dụng ở một số động cơ có cơng suất nhỏ, ít xi-lanh như động cơ mơ tơ, xe máy.

Phía trong có bạc làm bằng thép có tráng hợp kim đồng. Mặt trong của bạc được phay rãnh để chứa dầu bôi trơn. Giữa các nửa của đầu to được ghép với nhau bằng bu lông. Để chống xoay bạc mỗi nửa bạc có dập định vị khớp.

Hình 1.5: Các dạng đầu to thanh truyền

Thân thanh truyền

Thân thanh truyền làm nhiệm vụ là phần nối giữa đầu nhỏ và đầu to của thanh truyền, thường có tiết diện hình chữ nhật, hình trịn, hình ơvan hoặc hình chữ I. Tiết diện hình chữ I được dùng nhiều trong động cơ cao tốc và động cơ ơ tơ, máy kéo. Loại này có độ cứng vững lớn, bố trí vật liệu hợp lý.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Kích thước của thân thanh truyền được thiết kế tăng dần từ đầu nhỏ đến đầu to để phù hợp với quy luật phân bố lực quán tính lắc đều của thanh truyền, cịn chiều dày thì đồng đều.

Hình 1.6: Thân thành truyền

Dọc theo thân của thanh truyền, các nhà sản xuất thường bố trí các lỗ dẫn dầu. Những lỗ này nhằm dẫn dầu để bôi trơn các chốt của piston bằng áp lực. Để tăng độ cứng vững và dễ khoan lỗ dẫn dầu, thân thanh truyền có gân trên suốt chiều dài thanh truyền.

Do gia cơng lỗ dầu khó, nhất là đối với thanh truyền dài, nên có khi nhà sản xuất gắn ống dẫn dầu ở phía ngồi thân thanh truyền.

Đối với động cơ dạng 2 kỳ. việc bơi trơn khó khăn hơn so với 4 kỳ. Nên thường thì sẽ có những rãnh chứa dầu được gắn ở đầu nhỏ để thực hiện nhiệm vụ bơi trơn lót bạc. Người ta cũng có thể dùng ổ bi kim để thay thế cho bạc lót.

1.5.3 NHĨM TRỤC KHUỶU

Nhiệm vụ: Trục khuỷu là một phần của động cơ dùng để biến đổi chuyển động tịnh

tiến của piston thành chuyển động quay. Theo đó, chúng nhận lực từ piston để tạo ra mô men quay sinh công đưa ra bộ phận công tác và nhận năng lượng từ bánh đà truyền lại cho piston để thực hiện các q trình sinh cơng.

Điều kiện làm việc: Trong suốt quá trình làm việc thì trục khuỷu sẽ chịu tác dụng

của lực khí thể, lực quán tính và lực quán tính ly tâm. Đây là một trong những bộ phận quan trọng của động cơ và hiện được nhiều người quan tâm. Có thể nhiều người chưa biết, trục khuỷu thường chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính chuyển động quay.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Các lực này rất phức tạp và biến động theo chu kỳ gây ra dao động xoắn. Chính vì vậy mà trục khuỷu nhất định phải đạt yêu cầu về khả năng chịu uốn, xoắn và chịu được mài mòn ở cổ trục. Đây cũng là điều kiện làm việc cơ bản của trục khuỷu.

Kết cấu của trục khuỷu: Trục khuỷu có cấu tạo chung bao gồm: đầu trục khuỷu, cổ

trục khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu, đối trọng, đuôi trục khuỷu, cụ thể như sau:

Hình 1.7: Kết cấu của trục khuỷu

Đầu trục khuỷu: Thường được lắp vấu để khởi động hoặc để quay, puly dẫn động

quạt gió, bơm nước, các bánh răng dẫn động trục cam,…Đầu trục khuỷu thường được lắp thêm bộ giảm chấn xoắn để nâng cao hiệu quả làm việc.

Cổ trục khuỷu: Đây là phần khá quan trọng của trục khuỷu. Ở hầu hết các loại

động cơ đều có cổ trục khuỷu được làm rỗng để chứa dầu bôi trơn. Đồng thời, các bánh răng dẫn động trục cam,…. Tương tự như phần đầu thì phần cổ trục khuỷu cũng cóc thể lắp thêm bộ giảm chấn xoắn theo ý muốn.

Chốt khuỷu: Đây là bộ phận đóng vai trò lắp nối với đầu to của thanh truyền trong

cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Chúng được gia công với nhiệt độ cao, giúp nâng cao độ cứng và có độ bóng nhất định. Thơng thường số chốt khuỷu bao giờ cũng bằng số xi lanh động cơ (động cơ một hàng xi lanh). Chốt khuỷu cũng có đường kính nhỏ hơn đường kính cổ trục. Tương tự như cổ trục, bộ phận chốt khuỷu có thể làm rỗng để giảm trọng lượng trục khuỷu và chứa dầu bôi trơn. Bên cạnh đó, các khoảng trống cịn có tác dụng lọc dầu bơi trơn.

Má khuỷu: Hầu hết có hình elip đóng vai trị phân bố ứng suất được hợp lý nhất.

Đây cũng là bộ phận nối liền cổ trục và cổ chốt.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Đối trọng: Bộ phận này đóng vai trị giúp cân bằng các lực và mơ men qn tính

khơng cân bằng của động cơ. Bên cạnh đó, nó cịn làm giảm tải cho ổ trục và là nơi khoan bớt các khối lượng thừa khi cân bằng trục khuỷu. Đối trọng được chế tạo liền với má khuỷu hoặc làm rời sau đó hàn hoặc bắt bulong với má khuỷu.

Đi trục khuỷu: Phía trên đi có lắp bánh đà với nhiệm vụ chính là truyền cơng

suất ra bên ngồi.

Mỗi bộ phận cấu thành của trục khuỷu đều đóng vai trị nhất định. Tuy nhiên, chúng đều phối hợp đồng bộ với nhau để tạo nên sự hoạt động trơn tru nhất cho động cơ nói riêng và thiết bị sử dụng động cơ nói chung.

1.5.4 NHÓM XÉC MĂNG

Nhiệm vụ: Đối với động cơ đốt trong, ba piston, nắp xi lanh và một đầu động cơ kết

hợp với nhau để tạo thành buồng đốt. Trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, bộ phận này chịu tác động rất lớn của các yếu tố như nhiệt độ, ma sát, áp suất, lực tác động và sự ăn mịn của khí cháy và dầu nhờn trong buồng đốt.

Hình 1.8: Xéc măng ô tô

Điều kiện làm việc: Khi chế tạo ra xéc măng, các nhà sản xuất sử dụng vật liệu có

hệ số ma sát và giãn nở thấp để tránh biến dạng và vỡ trong môi trường nhiệt độ cao. Ngồi ra, vật liệu phải có độ cứng, độ bền và độ đàn hồi tốt để chịu mài mòn trong điều kiện ma sát hạn chế để đảm bảo các đặc tính tốt như:

Bọc kín xi lanh để duy trì lực nén khơng khí giữa piston và thành xi lanh: Rị rỉ

khí đốt khơng chỉ gây lãng phí mà cịn có thể gây đóng cặn hoặc mài mịn các linh kiện

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

khác. Để khắc phục vấn đề này, người ta đã chế tạo các xéc măng để bao bọc xi-lanh và buồng đốt, chia không gian trong xi-lanh thành hai phần để ngăn rò rỉ khí vào khe giữa xi lanh và piston.

Điều chỉnh lượng dầu bôi trơn để chống trầy xước: Mặt khác, quá trình đánh lửa

làm piston chuyển động lên xuống liên tục với tốc độ hàng nghìn lần / phút. Trong điều kiện nhiệt độ cao như vậy, lượng dầu có xu hướng giảm dần. Lúc này xéc măng sẽ đóng vai trị điều chỉnh lượng dầu bơi trơn trong piston để giảm ma sát và giúp bộ phận này vận hành trơn tru hơn.

Bộ tản nhiệt động cơ, hỗ trợ hoạt động của piston: Khi đốt cháy nhiên liệu, nhiệt

độ có thể lên tới 300oC, lâu ngày sẽ làm hỏng động cơ. Tuy nhiên, vấn đề này sẽ được hạn chế vì xéc măng sẽ truyền nhiệt từ piston sang xi lanh đồng thời điều hòa sự tản nhiệt của nước làm mát. Ngồi ra, các vịng xéc-măng giúp piston chạy êm ái không bị xô lệch, tránh hư hỏng động cơ do va chạm với thành xilanh.

Kết cấu của xéc măng:

Hình 1.9: Kết cấu của xéc măng ơ tơ

Ngun lý hoạt động của xéc măng:

Tuy được chia thành nhiều loại với nhiều hình dạng khác nhau những nguyên lý hoạt động của xéc măng đều giống nhau. Do ma sát liên tục trong q trình hoạt động, chúng có xu hướng bung ra và ôm vào thành xi lanh.

Do đó, trong q trình hút, xéc măng ơ tơ di chuyển lên trên, áp sát vào thành trên của rãnh xéc măng. Thay vào đó, hình khun di chuyển xuống dưới, tiếp cận thành dưới

</div>