Bài giảng kết cấu và tính toán động cơ đốt trong chương 9 HV kỹ thuật quân sự

CHƯƠNG 9. TRỤC KHUỶU VÀ BÁNH ĐÀ

9.1. NHIỆM VỤ, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC, YÊU CẦU, VẬT LIỆU VÀ
PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO.
9.2. KẾT CẤU TRỤC KHUỶU
9.3. TÍNH BỀN TRỤC KHUỶU VÀ CÁC BIỆN PHÁP TĂNG BỀN
CHO TRỤC KHUỶU
9.4. BÁNH ĐÀ: CÔNG DỤNG, KẾT CẤU, XÁC ĐỊNH MÔ MEN
BÁNH ĐÀ


9.1. Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, yêu cầu, vật liệu và phương pháp chế tạo
Nhiệm vụ:
- Biến chuyển động tịnh tiến của PT thành chuyển động quay
- Biến lực tác dụng trên PT thành mô men xoắn dẫn động máy công tác và ngược
lại
- Dẫn động các cơ cấu và bộ phận khác
Điều kiện làm việc: là chi tiết có cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao
nhất của động cơ.
- Chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính (CĐ tịnh tiến và CĐ quay). Các lực
này có trị số lớn và thay đổi theo chu kỳ, có tính va đập mạnh.
- Các lực này gây ứng suất uốn, xoắn, dao động dọc trục, dao động xoắn, làm
động cơ rung động, mất cân bằng.
- Chịu mài mòn lớn trên các bề mặt làm việc, ăn mòn do dầu bôi trơn và khí cacte


Yêu cầu:
- Có độ bền và độ cứng vững lớn
- Độ bền mỏi cao
- Kích thước, khối lượng nhỏ gọn
- Chịu mài mòn và ăn mòn tốt

- Độ chính xác gia công cao, bề mặt làm việc có độ cứng và độ bóng cao.
- Không xảy ra dao động cộng huởng trong phạm vi tốc độ sử dụng.
- Đảm bảo tính cân bằng và độ đồng đều mô men xoắn
- Dễ chế tạo
Vật liệu chế tạo
TK thường được chế tạo bằng thép Cacbon hàm lượng trung bình: C35 – C50
hoặc thép hợp kim: 40X, 18XHBA, HK Cr-Ni
Một số trục khuỷu được đúc bằng gang graphit cầu.


Thép cacbon được dùng phổ biến do các ưu điểm:
- Hệ số ma sát trong lớn, giảm dao động xoắn
- Giá rẻ, dễ chế tạo
Gang graphit cũng được dùng do các ưu điểm:
- Dễ đúc, giá rẻ
- Hệ số ma sát trong lớn, giảm dao động xoắn
- Chịu mòn tốt, giữ dầu bôi trơn tốt
- Ít nhạy cảm với ứng suất tập trung
Các phương pháp chế tạo phôi:
- Rèn: dùng thép cacbon hoặc thép HK. Rèn khuôn dùng trong sản xuất
hàng loạt, trục khuỷu loại nhỏ. Rèn tự do sản xuất trục khuỷu loại lớn.
- Đúc: thường dùng trong sản xuất hàng loạt, do có ưu điểm là trọng lượng
phôi nhỏ, lượng dư gia công nhỏ có thể đúc kết cấu phức tạp. Tuy nhiên
khó đúc và dễ phát sinh khuyết tật trong lòng phôi đúc (rỗ khí, nứt ngầm).


9.2. Kết cấu trục khuỷu
- Hình dạng kết cấu TK phụ thuộc vào số xi lanh, cách bố trí xi lanh, số kỳ, thứ tự
làm việc của các xi lanh.
- Yêu cầu về kết cấu:

+ Đồng đều về mô men xoắn
+ Động cơ cân bằng tốt, ít rung động
+ Ứng suất do dao động xoắn nhỏ
+ Chế tạo đơn giản, giá thành thấp
- Kích thước TK phụ thuộc đường kính XL, cách thức làm mát, hệ thống nạp
thải, điều kiện làm việc các ổ trục, số lượng cổ trục.
- Phân loại:
+ TK nguyên, TK ghép
+ TK đủ cổ trục, thiếu cổ trục


Hình 9.1. Hình dạng chung của trục khuỷu và bánh đà.


Máư
khuỷu
Cổưtrục

Đốiư
trọng

Chốtư
khuỷu

Chốtư
khuỷu

Đườngưdẫnưdầuưbôiư
trơn

Rãnhưhồiưdầuư

Hỡnh 9.2. Kt cu trc khuu lin, c trc (ng c B6)


Hình 9.3. Kết cấu trục khuỷu ghép


Hình 9.4. Kết cấu trục khuỷu thiếu cổ trục


Hình 9.5. Trục khuỷu, pít tông, thanh truyền


Hình 9.6. Trục khuỷu không có cổ trục (M500)


9.2.1. Đầu trục khuỷu
Chú thích:
1. Đai ốc khởi động
2. Vành ngăn dầu
3. Phớt dầu
4. Bánh răng dẫn động
5. Puly dẫn động
6. Đệm hãm
7. Ổ chặn dọc trục

Hình 9.7. Đầu trục khuỷu.

Hình 9.8. Kết cấu đầu trục khuỷu động cơ UAZ-469.


9.2.2. Cổ trục khuỷu
- Có dạng trụ trơn
- Bên trong rỗng để giảm khối lượng và có thể dẫn dầu bôi trơn
- Cùng nằm trên 1 đường thẳng
- Thường có cùng đường kính
- Chiều dài có thể khác nhau
- Một số TK có kích thước cổ trục tăng dần từ đầu đến đuôi TK


Hình 9.9. Trục khuỷu.


9.2.3. Cổ khuỷu
- Có dạng trụ trơn
- Bên trong rỗng để giảm khối lượng và có thể dẫn dầu bôi trơn
- Thường có cùng đường kính, chiều dài

Hình 9.10. Kết cấu cổ khuỷu rỗng và đường dẫn dầu bôi trơn.


Hình 9.11. Cổ khuỷu rỗng và đường dẫn dầu bôi trơn.


9.2.4. Má khuỷu

Hình 9.12. Kết cấu các dạng má khuỷu.

Hình 9.13. Kết cấu má khuỷu.


Hình 9.14. Kết cấu má khuỷu.


Hình 9.15. Kết cấu má khuỷu.


Hình 9.16. Kết cấu má khuỷu.


Hình 9.17. Kết cấu má khuỷu.


Hình 9.18. Kết cấu má khuỷu.


Độ trùng điệp

d ct  d ck

R
2

dck

ε

dct

Hình 9.19. Xác định độ trùng điệp