6. Phân tích kết cấu và tính toán trục khuỷu

6. PHÁN TÊCH KÃÚT CÁÚU V THIÃÚT KÃÚ TRỦC KHUU
6.1. ÂIÃƯU KIÃÛN LM VIÃÛC V VÁÛT LIÃÛU CHÃÚ TẢO

Trủc khuu chëu ti trng båíi ạp lỉûc ca khê, lỉûc quạn tênh ca cạc pháưn
chuøn âäüng tênh tiãún v chuøn âäüng quay. Cạc lỉûc tạc dủng cọ tênh cháút chu k
gáy nãn dao âäüng xồõn.
Trủc khuu l mäüt chi tiãút phỉïc tảp nháút vãư màût cáúu tảo v sn xút, do âọ lỉûa
chn váût liãûu chãú tảo trủc khuu l ráút quan trng. Kim loải chãú tảo trủc khuu cáưn
phi cọ tênh chäúng mi mn, chäúng mi v chëu ti trng va âáûp cao. Vç âäüng cå
thiãút kãú thüc loải cåỵ trung bçnh nãn ta chn thẹp 45 lm váût liãûu chãú tảo.
6.2. KÃÚT CÁÚU TRỦC KHUU

Trủc khuu ca âäüng cå Diezel tiãúp nháûn ti trng låïn nãn cọ nhiãưu gäúi âåỵ. Ta
thiãút kãú 5 gäúi âåỵ chênh.
Trủc khuu gäưm nhỉỵng pháưn sau :

6.2.1. Âáưu trủc
Trãn âáưu trủc cọ làõp âai äúc khåíi âäüng, puly dáùn âäüng quảt giọ, båm nỉåïc, bäü
pháûn chàõn dáưu v bạnh ràng phán phäúi.
6.2.2. Cäø trủc
Táút c cạc cäø chênh cọ cng mäüt âỉåìng kênh, tỉì cäø chênh dáưu bäi trån theo cạc
läù khoan trong mạ âãøø âi bäi trån cạc cäø biãn. Cạc chäù chuøn tiãúp ca cäø chênh v
cäø biãn âãún mạ trủc cọ gọc lỉåün.
Âãø gim båït trng lỉåüng ca cạc pháưn khäng âỉåüc cán bàòng v ca c trủc nọi
chung ta chãú tảo trủc khuu cọ cäø biãn räùng.


6.2.3. Mạ khuu
Mạ khuu l bäü pháưn näúi liãưn cäø trủc v cäø chäút. Âãø låüi dủng váût liãûu håüp l v
phán bäú âäưng âãưu ạp sút ta chn thiãút kãú dảng mạ khuu hçnh ä van.
6.2.4. Âi trủc khuu

Âi trủc khuu l nåi truưn cäng sút ra ngoi v trãn âi trủc khuu cọ làõp
bạnh â.
Ta chn phỉång phạp làõp bạnh â lãn âi bàòng màût bêch. ÅÍ âi trủc khuu
ta bäú trê cạc bäü pháûn sau :
-

Vnh chàõn dáưu

-

Ren häưi dáưu

- Âãûm chàõn di âäüng dc trủc
6.2.5. Âäúi trn g
Âäúi trng dng âãø :
-

Cán bàòng cạc lỉûc v mämen quạn tênh khäng cán bàòng ca âäüng cå, ch
úu l lỉûc v mämen quạn tênh ly tám.

Gim phủ ti cho äø trủc nháút l äø giỉỵa v trạnh biãún dảng ca trủc khuu
khi lm viãûc.
Âäúi trng âỉåüc âục liãưn våïi mạ khuu.
6.2.6. Cạc kêch thỉåïc chn
1. Cäø chênh
-

dct = 0,736D = 0,754 × 110 = 83 (mm)
lct 1,3,5 = 0,636D = 0,636 × 110 = 70 (mm)

7.

lct 2,4 = 0,545.D = 0,545 × 110 = 60 (mm)
2. Cäø biãn
lch = 0,866. dch = 60 (mm)
dch ng = 0,71D = 78 (mm)
dch tr = 0,272.D = 30 (mm)

TÊNH BÃƯN TRỦC KHUU

7.1. XẠC ÂËNH KHÄÚI LỈÅÜN G CHUØN ÂÄÜN G QUAY THEO BẠN KÊNH r
CA MẠ KHUU


Khọỳi lổồỹng maù khuyớu mm xaùc õởnh theo cọng thổùc sau :
mm = Fm.b
Trong õoù :
Fm : dióỷn tờch phỏửn maù khuyớu coù baùn kờnh r
b : chióửu daỡy maù khuyớu, b = 0,25D = 0,25 ì 110 = 27,5 (mm)
kg

dm 3

: khọỳi lổồỹng rióng cuớa vỏỷt lióỷu truỷc khuyớu. = 7,852
kg

mm 3

hay = 7,852.10-6

Nóỳu ta coi phỏửn dióỷn tờch maù khuyớu coù baùn kờnh r gỏửn nhổ 1 hỗnh chổợ nhỏỷt coù
dióỷn tờch a.b vồùi :
a = 1,2.D = 132 (mm) : chióửu rọỹng maù khuyớu
b = r =
=

d ch d ct
78 + 83
R =
- 62,5 = 18 (mm)
2
2

r=
Vỏỷy

d dc
( : õọỹ truỡng õióỷp cọứ chọỳt vaỡ cọứ truỷc)

2
2

83 18
= 32,5 (mm)
2

Fm = a.b = a.r = 132 ì 32,5 = 4290 (mm2)

mm = 4290 ì27,5 ì7,852.10-6 = 0,9263 (kg)
óứ phỏửn khọỳi lổồỹng maù m m cuỡng quay vồùi baùn kờnh R ta phaới quy dỏựn thaỡnh

khọỳi lổồỹng tổồng õổồng õỷt taỷi caùc tỏm chọỳt khuyớu, khọỳi lổồỹng quy dỏựn õổồỹc tờnh
nhổ sau :
mmR = mm.

r
32,5
= 0,9263 ì
= 0,481 (kg)
R
645

7.2. KHI LặĩN G CHT KHUYU

Khọỳi lổồỹng chọỳt khuyớu õổồỹc xaùc õởnh theo cọng thổùc :
mch =

2
(D n d 2t )
4

(l + b1 + b2) .

Trong õoù :
mch : khọỳi lổồỹng chọỳt khuyớu vỏỷn õọỹng quay vồùi baùn kờnh R
Dn, dt : õổồỡng kờnh ngoaỡi vaỡ trong cuớa chọỳt khuyớu


l : chióửu daỡi laỡm vióỷc cuớa chọỳt khuyớu, l = 60 (mm)
b1, b2 : chióửu daỡi cuớa maù khuyớu, b1, b2 = 27,5 (mm)
: khọỳi lổồỹng rióng cuớa vỏỷt lióỷu chóỳ taỷo truỷc khuyớu

mch =


4

(782 - 302) (60 + 27,5 + 27,5) ì 7,85.10-6 = 3,689 kg

7.3. LặC LY TM C 1 VAè C 2

C1 = mch.R.2 = 7744,0 (kg)
C1 : lổỷc ly tỏm cuớa chọỳt khuyớu quy vóử õỏửu to :
C2 = m2.R.2 = 0,7 ì 2,8 ì 0,0625 ì 183,262 = 4114,07 (kg)
C2 : lổỷc ly tỏm cuớa khọỳi lổồỹng thanh truyóửn quy dỏựn vóử tỏm chọỳt khuyớu :
7.4. LặC QUAẽN TấNH LY CUA MAẽ KHUYU VAè I TROĩN G

Pr1 : lổỷc quaùn tờnh ly tỏm cuớa maù khuyớu quy vóử tỏm chọỳt khuyớu
Pr1 = mmR. R.2 = 0,482 ì 62,5.10-3 ì 183,262 = 1011,09 (kg)
Pr2 : lổỷc quaùn tờnh ly tỏm cuớa õọỳi troỹng
Pr2 = mõt. Rõt.2
mõt : troỹng khọỳi cuớa õọỳi troỹng :
mõt = mmR +

m ch
3,689
= 2,326 (kg)
= 0,482 +
2
2

rõt : baùn kờnh quay cuớa õọỳi troỹng :

rõt = R = 62,5 (mm)
Pr2 = 2,326 ì 62,5.10-3 ì 183,262 = 4883,09 kg
7.5. S ệ TấNH TOAẽN VAè XAẽC ậNH PHAN LặC GI ẻ


Vở trờ Zmax xuỏỳt hióỷn taỷi = 370o
Lổỷc Zmax õổồỹc tờnh nhổ sau :
Zmax = PZmax - M.R.2 (1 + )
M : khọỳi lổồỹng chuyóứn õọỹng tởnh tióỳn
M = mpis + mtt = 3,3 + 0,77 = 4,07 (kg)
Do õoù :

Zo = PZmax - M.R.2 (1 + ) - (C1 + C2)
PZmax taỷi 370o : PZ = 5,8

MN
m2

M = 4,07 kg = 4,07.10-5 MN
R = 62,5 (mm) = 0,0625 (m)
= 0,26
C1 + C2 = 7744 + 4114,07 = 11858,07 kg = 0,119 MN
Zo = 5,8 - 4,07.10-5 ì 0,0625 ì 183,262 ì 1,26 - 0,119 = 5,574 MN
Vỗ khuyớu õọỳi xổùng nón :
Z = Z =

5,574
Zo
- Pr1 + Pr2 =
- 0,01 + 0,048 = 2,82 MN

2
2

Ngoaỡi Zmax, khuyớu coỡn bở xoừn bồới caùc khuyớu trổồùc noù goùc cọng taùc cuớa õọỹng
cồ laỡ 180o, thổù tổỷ laỡm vióỷc 1-3-4-2. Ta coù thóứ xaùc õởnh giaù trở lổỷc T ồớ goùc quay
nhổ sau :
o
T(Mn/m2)

370

550

10

190

0,768

-0.095

-0.251

-0.08

370

550

10

190

T=0
0,768

-0,095

-0,251

-0,08

-0,095

-0,251

-0,08

T=0
0,768

-0,08

T=0
0,768

-0,095

-0,251

-0,251

-0,08

T=0
0,768

-0,095

0

-0.35

-0.42

-0.08

Ta lỏỷp baớng xaùc õởnh TI-1max
1
2
3
4
TI-1max


Ta thỏỳy khuyớu thổù 2 coù TI-1max nón ta tờnh toaùn cho khuyớu naỡy.
7.6. TấNH SặẽC BệN TRUC KHUYU

-

ặẽng suỏỳt uọỳn chọỳt khuyớu
u =

Mu
Z' l '+ Pr1 .a Pr 2 .c
=
4
4
Wu
d nch d tch
.

32 d nch


Z = 2,826
l =
=

MN
= 0,02686 (MN)
m2

1
1
lct2 + lmaù + lch =
2
2
1
1

ì 60 + 27,5 ì ì 60 = 30 + 27,5 + 30 = 87,5 (mm)
2
2

Pr1 = 1011,09 (kg)
Pr2 = 4883,09 (kg)
dch n = 78 (mm)
dch t = 30 (mm)
a=c=

l m l ch 27,5 60
= 43,79 (mm)
+
=
+
2
2
2
2

0,02686 ì 87,5.10 3 + 1011,09.10 5 ì 43,7.10 3 488,09.10 5 ì 43,4.10 3
(78.10 3 ) 4 (30.10 3 ) 4
u =


32
78.10 3


= 51,32

-

MN
2
m

ặẽng suỏỳt xoừn chọỳt khuyớu
M 2k
Ti 1 .R
=
4
4
d ch n d ch r
x = Wk
16 d ch n

-






=

0,083 ì 0,0625
0,078 4 0,03 4

16
0,078

= 0,5386 MN2

m


ặẽng suỏỳt tọứng cọỹng :
= 2u + 4 2x = 51,32 2 + 4 ì 0,538 2 = 51,33

MN
2
m

7.7. TấNH SặẽC BệN Cỉ TRUC

Khi tờnh bóửn cọứ truỷc ta tờnh cho khuyớu bón phaới vỗ noù chởu lổỷc lồùn hồn.


-

ỈÏng sút ún cäø trủc :
Mu
Z'.b'
=
π  d ct4
σu = Wu

32  d ct






=

Z'.b'
π 3
.d ct
32

Z’ = 0,02686 MN
l’ =

1
1
1
1
lct + lm = × 0,07 + × 0,027 = 0,04873 (m)
2
2
2
2

dct = 0,083 kg
⇒ σu =
-

0,02686 × 0,04873
π
× 0,083 2

32

= 23,367

 MN 
 2 
m 

ỈÏng sút xồõn cäø trủc :
M 'k ΣTi −1 .R 0,083 × 0,0625 × 0,0095
=
=
 MN 
π 3
π
τx = Wk
= 0,44  2 
3
m 
d ct
0,083
16
16

( )

-

(

)

ỈÏng sút täøng cäüng tạc dủng lãn cäø trủc :
σΣ = σ 2u + 4τ 2x = 23,767 2 + 4 × 0,44 2 = 23,384

 MN 
 2 
m 

7.8. TÊNH BÃƯN MẠ KHUU

Mạ khuu chëu ún v chëu nẹn trong hai màût phàóng vng gọc våïi nhau : màût
phàóng khuu ca tiãút diãûn v màût phàóng thàóng gọc våïi màût phàóng khuu.

-

ỈÏng sút nẹn mạ :


n =

Z'Pr 2
b.h

Z = 0,265 (MN)
Pr2 = 0,4883

MN
= 0,00464 (MN)
m2

b : chióửu daỡy maù khuyớu, b = 27,5 (mm)
h : chióửu rọỹng maù khuyớu, h = 132 (mm)
n=
-

0,0265 0,00464
MN
= 6,13 2
0,0275 ì 0,132
m

ặẽng suỏỳt uọỳn trong mỷt phúng khuyớu :
M u Z'.b'+ Pr 2 (a c ) Z'.b'
=
=
u= Wu
h.b 2
h.b 2
6
6
0,0265 ì 0,04873
MN
u= 0,02752 ì 0,132 = 77,58 2
m
6

-

ặẽng suỏỳt uọỳn trong mỷt phúng vuọng goùc vồùi mỷt phúng khuyớu :

M u M 'k Ti 1 .R
0,083 ì 0,0625
=
=
=
MN
2
u = Wu Wuy
b.h
0,0275 ì 0,132 2 = 64,95 2
m
6
6

-

ặẽng suỏỳt tọứng cọỹng :
(1)
(2)
= n + u + u = 6,13 + 77,58 + 64,95 = 148

MN
2
m


LIU THAM KHAO

1. Trỏửn Vn Tóỳ
Kóỳt Cỏỳu Vaỡ Tờnh Toaùn ọỹng Cồ ọỳt Trong

aỷi hoỹc baùch khoa Haỡ nọỹi - 1995
2. Nguyóựn Tỏỳt Tióỳn
Nguyón lyù ọỹng Cồ ọỳt Trong
NXB Giaùo duỷc - 2000
3. Họử Thanh Giaớng
Cọng nghóỷ chóỳ taỷo phuỷ tuỡng ọtọ maùy keùo
NXB Giao thọng vỏỷn taới - 1999
4. V.N. Bọntinski
Lyù thuyóỳt, kóỳt cỏỳu vaỡ tờnh toaùn õọỹng cồ maùy keùo, ọtọ - Tỏỷp I
Nhaỡ xuỏỳt baớn nọng nghióỷp - 1984


MỦC LỦC

Trang
1. V ÂÄƯ THË CÄNG ................................................................................................
1.1. Xáy dỉûng âỉåìng cong ạp sút trãn âỉåìng nẹn...............................................
1.2. Xáy dỉûng âỉåìng cong ạp sút trãn âỉåìng gin nåí.........................................
1.3. Xạc âënh âiãøm âàûc biãût...................................................................................
2. ÂÄÜN G HC V ÂÄÜN G LỈÛC HC CÅ CÁÚU KTTT .......................................
2.1. Xạc âënh âäü dëch chuøn ca Piston (x) bàòng phỉång phạp âäư thë Brick.....
2.2. Xạc âënh váûn täúc piston bàòng phỉpỉng phạp âäư thë.......................................
2.3. Gii gia täúc bàòng âäư thë Tä-lã.........................................................................
3. ÂÄÜN G LỈÛC HC CÅ CÁÚU KTTT ......................................................................
3.1. Khäúi lỉåüng tham gia chuøn âäüng thàóng........................................................
3.1.1. Khäúi lỉåüng nhọm Piston v thanh truưn.............................................
3.2. Khäúi lỉåüng tham gia chuøn âäüng quay.........................................................
3.3. Lỉûc quạn tênh chuøn âäüng thàóng...................................................................
4. KHAI TRIÃØN CẠC ÂÄƯ THË .................................................................................
4.1. Khai triãøn âäư thë P-V thnh P-α.....................................................................

4.2. Cäüng âäư thë......................................................................................................
5. LÁÛP BN G TÊNH LỈÛC TẠC DỦN G LÃN CHÄÚT KHUU ...........................
6. PHÁN TÊCH KÃÚT CÁÚU V THIÃÚT KÃÚ TRỦC KHUU ..............................18
6.1. Âiãưu kiãûn lm viãûc v váût liãûu chãú tảo..........................................................18
6.2. Kãút cáúu trủc khuu........................................................................................18
6.2.1. Âáưu trủc ..............................................................................................19
6.1.2. Cäø trủc.................................................................................................19
6.2.3. Mạ khuu.............................................................................................19
6.2.4. Âi trủc khuu...................................................................................19
6.2.5. Âäúi trng..............................................................................................19
6.2.6. Cạc kêch thỉåïc chn............................................................................20
7. TÊNH BÃƯN TRỦC KHUU ................................................................................20
7.1. Xạc âënh khäúi lỉåüng chuøn âäüng quay theo bạn kênh r ca mạ khuu......20
7.2. Khäúi lỉåüng chäút khuu.................................................................................21
7.3. Lỉûc ly tám C1 v C2.......................................................................................21
7.4. Lỉûc quạn tênh tám ca mạ khuu v âäúi trng.............................................22
7.5. Så âäư tênh toạn v xạc âënh phn lỉûc gäúi âåỵ................................................22
7.6. Tênh sỉïc bãưn trủc khuu................................................................................23
7.7. Tênh sỉïc bãưn cäø trủc......................................................................................24
7.8. Tênh bãưn mạ khuu.......................................................................................25
8. TI LIÃÛU THAM KHO ....................................................................................27