6. Phân tích kết cấu và thiêt kế trục khuỷu

Khoa cå khê

Âäư ạn kãút cáúu v tênh toạn ÂCÂT

6. PHÁN TÊCH KÃÚT CÁÚU V THIÃÚT KÃÚ TRỦC KHUU
1.1 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.

1.2 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 :

SVTH : V vàn Sån

Trang1


Khoa cồ khờ

ọử aùn kóỳt cỏỳu vaỡ tờnh toaùn CT

1.2.1 ỏửu truỷc
Trón õỏửu truỷc coù lừp õai ọỳc khồới õọỹng, puly dỏựn õọỹng quaỷt gioù, bồm nổồùc, bọỹ
phỏỷn chừn dỏửu vaỡ baùnh rng phỏn phọỳi.

1.2.2 Cọứ truỷc
Tỏỳt caớ caùc cọứ chờnh coù cuỡng mọỹt õổồỡng kờnh, tổỡ cọứ chờnh dỏửu bọi trồn theo caùc lọự
khoan trong maù õóứứ õi bọi trồn caùc cọứ bión. Caùc chọự chuyóứn tióỳp cuớa cọứ chờnh vaỡ cọứ
bión õóỳn maù truỷc coù goùc lổồỹn.
óứ giaớm bồùt troỹng lổồỹng cuớa caùc phỏửn khọng õổồỹc cỏn bũng vaỡ cuớa caớ truỷc noùi
chung ta chóỳ taỷo truỷc khuyớu coù cọứ bión rọựng.
1.2.3 Maù khuyớu
Maù khuyớu laỡ bọỹ phỏửn nọỳi lióửn cọứ truỷc vaỡ cọứ chọỳt. óứ lồỹi duỷng vỏỷt lióỷu hồỹp lyù vaỡ
phỏn bọỳ õọửng õóửu aùp suỏỳt ta choỹn thióỳt kóỳ daỷng maù khuyớu hỗnh ọ van.
1.2.4 uọi truỷc khuyớu
uọi truỷc khuyớu laỡ nồi truyóửn cọng suỏỳt ra ngoaỡi vaỡ trón õuọi truỷc khuyớu coù lừp
baùnh õaỡ.
Ta choỹn phổồng phaùp lừp baùnh õaỡ lón õuọi bũng mỷt bờch. õuọi truỷc khuyớu ta
bọỳ trờ caùc bọỹ phỏỷn sau :
-

Vaỡnh chừn dỏửu

-

Ren họửi dỏửu

-

óỷm chừn di õọỹng doỹc truỷc

1.2.5 ọỳi troỹn g
ọỳi troỹng duỡng õóứ :
-

Cỏn bũng caùc lổỷc vaỡ mọmen quaùn tờnh khọng cỏn bũng cuớa õọỹng cồ, chuớ
yóỳu laỡ lổỷc vaỡ mọmen quaùn tờnh ly tỏm.

-

Giaớm phuỷ taới cho ọứ truỷc nhỏỳt laỡ ọứ giổợa vaỡ traùnh bióỳn daỷng cuớa truỷc khuyớu
khi laỡm vióỷc.

ọỳi troỹng õổồỹc õuùc lióửn vồùi maù khuyớu.

SVTH : Vuợ vn Sồn

Trang2


Khoa cồ khờ

ọử aùn kóỳt cỏỳu vaỡ tờnh toaùn CT

1.2.6 Caùc kờch thổồùc choỹn

1. Cọứ chờnh
dct = 0,736D = 0,754 ì 110 = 83 (mm)
lct 1,3,5 = 0,636D = 0,636 ì 110 = 70 (mm)
lct 2,4 = 0,545.D = 0,545 ì 110 = 60 (mm)

2. Cọứ bión
lch = 0,866. dch = 60 (mm)
dch ng = 0,71D = 78 (mm)
dch tr = 0,272.D = 30 (mm)

2. TấNH BệN TRUC KHUYU
2.1 XAẽC ậNH KHI LặĩNG CHUYỉN ĩNG QUAY THEO BAẽN
KấNH r CUA MAẽ KHUYU

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

kg

hay
dm 3

=

kg

7,852.10-6 mm 3

SVTH : Vuợ vn Sồn

Trang3


Khoa cồ khờ

ọử aùn kóỳt cỏỳu vaỡ tờnh toaùn CT

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 mm 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

2.2 KHI LặĩNG 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

2.3 LặC LY TM C1 VAè C2
C1 = mch.R.2 = 7744,0 (kg)
C1 : lổỷc ly tỏm cuớa chọỳt khuyớu quy vóử õỏửu to :
SVTH : Vuợ vn Sồn

Trang4


Khoa cồ khờ

ọử aùn kóỳt cỏỳu vaỡ tờnh toaùn CT

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 :

2.4 LặC QUAẽN TấNH LY CUA MAẽ KHUYU VAè I TROĩNG
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

= 0,482 +
= 2,326 (kg)
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

2.5 S ệ TấNH TOAẽN VAè XAẽC ậNH PHAN LặC GI ẻ

SVTH : Vuợ vn Sồn

Trang5


Khoa cồ khờ

ọử aùn kóỳt cỏỳu vaỡ tờnh toaùn CT

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

370

550

10

190

T(Mn/m2)

0,768

-0.095

-0.251

-0.08

370

550

10

190

1

T=0
0,768

-0,095

-0,251

-0,08

2

-0,095

-0,251

-0,08

T=0
0,768

3

-0,08

T=0
0,768

-0,095

-0,251

4

-0,251

-0,08

T=0
0,768

-0,095

TI-1max

0

-0.35

-0.42

-0.08

Ta lỏỷp baớng xaùc õởnh TI-1max

Ta thỏỳy khuyớu thổù 2 coù TI-1max nón ta tờnh toaùn cho khuyớu naỡy.
SVTH : Vuợ vn Sồn

Trang6


Khoa cồ khờ

ọử aùn kóỳt cỏỳu vaỡ tờnh toaùn CT

2.6 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
+
=
+
= 43,7 9(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

MN
2
m

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

MN
2
m

2.7 TấNH SặẽC BệN Cỉ TRUC
Khi tờnh bóửn cọứ truỷc ta tờnh cho khuyớu bón phaới vỗ noù chởu lổỷc lồùn hồn.
-

ặẽng suỏỳt uọỳn cọứ truỷc :

SVTH : Vuợ vn Sồn

Trang7


Khoa cå khê

Âäư ạn kãút cáúu v tênh toạn ÂCÂT
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 
 2 
π 3
π
τx = Wk
=
0,44

3
m 
d ct
0,083
16
16

( )

-

(

)

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

 MN 
 2 
m 

2.8 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 :
σn =

SVTH : V vàn Sån

Z'−Pr 2
b.h

Trang8


Khoa cồ khờ

ọử aùn kóỳt cỏỳu vaỡ tờnh toaùn CT

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)
0,0265 0,00464

n= 0,0275 ì 0,132
-

MN



= 6,13 m 2

ặẽng suỏỳt uọỳn trong mỷt phúng khuyớu :
M u Z'.b'+ Pr 2 (a c ) Z'.b'
=
=
h.b 2
h.b 2
u= Wu
6
6
0,0265 ì 0,04873
MN
2
u= 0,0275 ì 0,132 = 77,58 m 2
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
=
=
=

2
b.h
0,0275 ì 0,132 2 = 64,95
u = Wu Wuy
6
6

-

MN
2
m

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

MN
2
m

Muỷc luỷc

SVTH : Vuợ vn Sồn

Trang9


Khoa cå khê

SVTH : Vuî vàn Sån

Âäö aïn kãút cáúu vaì tênh toaïn ÂCÂT

Trang10