ứng dụng autodesk inventor proessional 2010 mô phỏng động cơ diesel lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình (trục khuỷu)

Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải được tiến hành đồng thời với việc phát triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang bị hiện đại trong đó phát triển nguôn nhân lực là nhiệm vụ trọ

KHOA CONG NGHE

LUAN VAN TOT NGHIEP DAI HOC

UNG DUNG AUTODESK INVENTOR PROFESSIONAL 2010 MO PHONG

DONG CO DIESEL LAP QUY TRINH CONG NGHE GIA

CONG CHI TIET DIEN HINH

(TRUC KHUYU)

CAN BO HUONG DAN SINH VIEN THUC HIEN

Võ Thành Bắc Cô Thanh Phong (MSSV: 1065668)

Nghành: Cơ Khí Chê Tạo Máy - Khóa 32

Cần Thơ, Tháng 12/2010

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Can Tho, ngay 20/11/2010

PHIEU DE TAI TOT NGHIEP

NAM HOC: 2010 - 2011

> Tén dé tai: UNG DUNG AUTODESK INVENTOR MO PHONG DONG CO DIESEL DEAWOO LAP QUY TRINH GIA CONG TRUC KHUYU

»> Cấp đề tài: LUẬN VĂN

> Thời gian thực hiện: Từ 10/8/2010 đến 01/12/2010

> Địa điểm thực hiện: Xưởng cơ khí -Khoa Công Nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ

Cần thơ, ngày 20 tháng 11 năm 2010

TL HIỆU TRƯỞNG TRƯỚNG KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Cần Thơ, ngày tháng năm 2010

NHAN XET VA DANH GIA CUA CAN BO HUONG DAN

- Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Th§ Võ Thành Bắc

- Tén dé tai: UNG DUNG AUTODESK INVENTOR MO PHONG DONG CO

DIESEL DEAWOO LẬP QUY TRINH GIA CONG TRUC KHUYU

- Họ và tên sinh viên thực hiện: Cô Thanh Phong MSSV: 1065668

- Lớp: Cơ Khí Chế Tạo Máy 2 Khóa 32

+ Luận văn trình bày sạch, đẹp Bản vẽ rõ ràng, công phu

+ Nội dung tốt, hoàn thành xuất sắc yêu cầu đề ra

+ Các kết quả đạt được có ý nghĩa sử dụng tốt, dùng làm mô hình giảng dạy trực quan, dùng trong nghiên cứu cải tiến, tổ chức sản xuất

Can Tho, ngay thang nim 2010 CAN BO HUONG DAN

ThS Võ Thành Bắc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Can Tho, ngay tháng năm 2010

NHAN XET VA DANH GIA CUA CAN BO CHAM PHAN BIEN

- Họ và tên cán bộ chấm phản biện: .-.-.-.ccccẶ c2

- Tên đề tài: ỨNG DỰNG AUTODESK INVENTOR MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ

DIESEL DEAWOO LẬP QUY TRINH GIA CONG TRUC KHUYU

- Họ và tên sinh viên thực hiện: Cô Thanh Phong MSSV: 1065668

- Lớp: Cơ Khí Chế Tạo Máy 2 Khóa 32

- Nội dung nhận xét:

- Điểm đánh giá:

Cần Thơ, ngày tháng năm 2010

CAN BO CHAM PHAN BIEN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Can Tho, ngay tháng năm 2010

NHAN XET VA DANH GIA CUA HOI DONG PHAN BIEN

- Họ và tên cán bộ hội đồng phản biện: .-.cc c2 S*2

Tên đề tài: ỨNG DỤNG AUTODESK INVENTOR MO PHONG DONG CO DIESEL DEAWOO LAP QUY TRÌNH GIA CÔNG TRUC KHUYU

- Họ và tên sinh viên thực hiện: Cô Thanh Phong MSSV: 1065668

- Lớp: Cơ Khí Chế Tạo Máy 2 Khoá 32

- Nội dung nhận xét:

- Điểm đánh giá:

Cần Thơ, ngày tháng năm 2010

HOI DONG PHAN BIEN

LỜI CẢM TẠ

Em xin chân thành cảm tạ thầy Võ Thành Bắc là người đã tận tình và hết lòng

giúp đỡ em Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù Thây rất bận trong công tác giảng dạy nhưng Thây vẫn dành nhiều thời gian để góp ý, sửa chữa giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Trong thời gian theo học tại trường vừa qua, em đã được sự quan tâm, hướng dẫn tận tình của quý Thầy Cô trong trường Đại học Cần Thơ nói chung cũng như quý Thầy Cô ở Khoa Công Nghệ nói riêng, đặc biệt là sự giảng dạy nhiệt tình của quý Thầy

Cô Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí Nhờ đó mà em đã tích lũy được những kiến thức góp phần hỗ trợ thiết thực cho em thực hiện đề tài luận văn này

Ngoài ra, em cũng xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, các thầy cô ở xưởng cơ

khí đã tạo điều kiện cho em khảo nghiệm máy, có thêm tư liệu quý giá để thực hiện đề

tài

Cảm ơn các cán bộ thư viện trường Đại học Cần Thơ cũng như thư viện khoa Công Nghệ đã giúp đỡ em trong quá trình tìm kiếm các tài liệu liên quan

Cuối cùng, tôi cũng xin thành thật cảm ơn những người bạn thân thương đã giúp

đỡ tôi rất nhiều Bởi lẽ, trong quá trình thực hiện đề tài, đôi lúc tôi cũng gặp khó khăn nhưng nhờ những ý kiến đóng góp, sự hỗ trợ của các bạn đã giúp tôi vượt qua những trở ngại ấy Các bạn là nguồn động viên rất lớn của tôi!

Xin chúc quý thây cô, các bạn luôn dôi dào sức khỏe, thành công trong công việc!

Xin nhận nơi em lời cảm tạ chân thành và tran trọng kính chào!

Cần Thơ, ngày tháng năm 2010

Sinh viên thực hiện

Cô Thanh Phong

LOI NOI DAU

Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, đóng vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy

là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân Việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm hàng đầu của Đảng và Nhà nước ta

Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải được tiến hành đồng thời với việc phát triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang bị hiện đại trong đó phát triển nguôn nhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học

Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ sư

cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đôi rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất

Sau một thời gian tìm hiểu, được sự chỉ bảo tận tình của ThS Võ Thanh Bắc,

em chọn dé tai “UNG DUNG AUTODESK INVENTOR MO PHONG DONG CO DIESEL DEAWOO LAP QUY TRINH GIA CONG TRUC KHUYU”

Động cơ Diezen Deawoo là động cơ có công xuất 110hp do Hàn Quốc sản xuất Được sử dụng nhiều trong công nghiệp, máy nông nghiệp và giao thông vận tải

Với nỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ của bạn bè, đặc biệt là sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của ThS Võ Thành Bắc, đến nay em đã hoàn thành tốt đề tài “ UNG

DUNG AUTODESK INVENTOR MO PHONG DONG CO DIESEL DEAWOO LAP QUY TRINH GIA CONG TRUC KHUYU”

Do thoi gian co han, kiến thức và sự hiểu biết còn hạn hẹp, thiếu thực tế nên trong quá trình làm bài chắc hắn còn nhiều sai sót, bất hợp lí và chưa tối ưu Em tất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo trong hội đồng và sự đóng góp ý kiến của các bạn đề đề tài của em được hoàn thiện hơn

Xin tran trong cam on

MỤC LỤC

Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG - + 2 2 2 2 2 E2 SE E+E+E£E£EEE£ErEEsEsEersered 10

2 Mục đích của đề tài 2 s2 TS TH E1 7211011.11121121121121111 011111 re 11

3 Địa điểm và thời gian nghiên €ứu 22s ®+EkEk#Ek#Ek#EEEEEEEkEkExrkerkkee 11

4 Các nội dung chính và giới hạn của đề tài - 2 2-55 cscrecrerereereee 11

Chuong II: SO LUOC VE DONG CO DIESEL u cccccccccssescscssessscseseseeeseee 13

2.1.5 Hệ thống làm mất: - - + s Ss Sẻ E3 SE E333 H13 3 3 re 19

2.1.6 Hệ thống nhiên liệu: . 2-2 2 2 E2 E+EEEEEEE#EEEEEEEEErkrzEkeerrrred 21

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 4 kỳ: 55<<+<<<52 27 2.2.1 Hành trình nạp: - Ăn ng ng re, 27 2.2.2 Hành trình nén: - - Ă SG 1139 ng kg re 27

2.2.3 Hành trình nỗ sinh công: .- 2s Sx SE SE ve ri 28

2.2.4 Hành trình xả: - - QQ nn HH HH ng ng ngờ 28

3 Một số chỉ tiết điển hình: . - 5S 1E E1 11011011 11012 1111 11 c1 te 28

Khi 0 1 28 3.1.1 Điều kiện làm việc của pittông: - 2-5 <csccEsesrsrrered 28

3.1.2 Vật liệu chế tạo pittông: - + se 3S* xxx xxx rkrererkred 29

3.1.3 Kết cầu của piftông: 5-5: + 2S S111 1x kiêu 29

3.1.4 Phân tích đặc điểm kết cầu của pittông: . - + 5< cscscscsea 29

KÝ Cu 1 31

3.2.1 Điều kiện làm viỆc: cc ees cscsescsceeesesssscssesssevecsesesessnesseeses 31

3.2.2 Vật liệu chế tạo xécmăng: . - L1 S 13x xxx rưyi 31 3.2.3 Kết cầu của xécmăng: . -:- + + 2S S111 E111 hưu 32 3.3 Chốt pïftông: Ác HT 11111211111111111 1111111111111 1111111111 eke 33

3.3.1 điều kiện làm VIỆC: Gv T Tnhh re rhrkt 33

3.3.2 Vật liệu chế tạo chốt pittông: ¿LG St xexrrkrkreeo 33 3.3.3 Kết cầu chốt pittông: - 2S tà tn1k 1H11 HH HH tri 33 3.4 Thanh tUYÊN: - 2-52 SE E911915113211211111171 1111111111111 111 xe, 33 3.4.1 Nhiệm vụ và điều kiện làm việc của thanh truyên: .- 33 3.4.2 Kết cầu thanh frUyÊN: . 2 - 2s se E33 Evrvrvrxrervrsrreereee 33 3.4.3 Kết cầu một số dạng thanh truyền khác: . - + 2 + 2 +52 36

3.5.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc và yêu cầu đối với trục khuỷu 38

3.5.2 Đặc điểm két cau và các dạng trục khuỷu 2 s +: 38 3.6 Kết cầu bánh đà + 5c 22tr 2111k 42 Kì) an a 42

(Cố 42

Chương III: ỨNG DỰNG AUTODESK INVENTOR PROFESSIONAL 2010 KIEM TRA CAC CHI TIET DIEN HINHL 000 cece cescseeseseeeees 43 1 Tổng quan về phần mềm autodesk ỉnYent0: 2-2 2 2 z2 2xx 43 2 Ứng dung Inventor kiém tra khả năng làm việc của hệ thống truyền động Dame PA? ooo ccc 44

2.1 Kiếm tra bộ bánh răng trục khuyu va trục trung øÏa1n - -«- 45

2.2 Kiếm tra bộ bánh răng trục trung gian và trục eam - 50

2.3 Kiếm tra bộ bánh răng trục trung gian và frục cam - 55

3 Ung dung Inventor kiểm tra ứng suất và chuyền vị của chỉ tiết: 61

3.1 Kiểm tra Pittông: . - <1 2 1 E1 1121121101111 11 11 11 1 1x grrrog 61 3.2 Kiếm tra Tay Biên: 5 21 TT H1 T1 11211211011 1 T1 TH non rưg 66 3.3 Kiém tra Trục KAUyut oo ccccsecsscsecssecseesesnessessessssassecsessecsneeseeneass 72 Chuong IV: MO PHONG CHUYEN DONG VA LAP GHEP DONG CO DEA WOO TREN MAY TINH o.0.0 o.ccccecsecesscscseeescessecscsssscavsesscsvssecatesesesavaneseavens 79 1 Mô phỏng qui trình lắp ráp từng bộ phận của động cơ: 79

2 Mô phỏng nguyên lý hoạt động của động cơ deawoo: 79

Chương V: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHÉ TẠO TRỤC KHUỶU ĐỘNG 00009040) c0 80

1 Sơ lược về chỉ tiết gia công ¿S111 1111111 1g kg 80 1.1 Giới thiệu chỉ tiết gia công + SE SE ket r rệt 80 1.2 Phân tích chỉ tiết gia công .- ©- - SE ve keErrkrrrkrrke 80 1.3 Xác định dạng sản Xuất .-. - + - E333 SE SE SE ch rryrrrkp 81 2 Chọn phương pháp chế tạo phôi và tính lượng dư gia công 82

2.1.Chon dang phôi và phương pháp chế tạo phôi 5 55c: 82 2.2 Tra lượng dư tổng cộng các bề mặt gia công G2: 5s cscxcxc: 83 2.3 Tính dung sai kích thước phôi, góc nghiêng thoát khuôn và bán kính ĐÓC ÏƯỢN ( ( (G9000 911 04 84 2.4 Thiết lập bản vẽ phôi -. - LG CS S11 311v 1x xxx 84 3 Chọn tiến trình gia công . << s ES SE E111 TT Hxng 1 g erkrkrrrki 85 3.1 Chọn phương pháp gỉa công - - - GÀ S + nh 85 3.2 Chọn trình tự gia công - - - c Q HH ng ng ng 93 4 Thiết kế nguyên công .- ¿+ + 2 + S2 2 SE E2 E11 E1 E311 EE51515EE 1E krkd 97 4.1 Sơ đồ gá đặt và các bước công nghệ của các nguyên công 97

4.2 Chọn máy, đồ gá, dụng cụ cắt và dụng cụ o 5 2 - cc+ees+ 107 4.2.1 Chọn máy - - - - - SH kh 107 'ŠÖỔh› 0N VN na 109

Ngày nay, động cơ được sử dụng rất rong rai trong tất các ngành như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải trong các loại động cơ nói trên thì động cơ đốt trong là động cơ được sử dụng nhiều nhất Vậy động cơ đốt trong là gì? Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, là loại máy có chức năng biến đổi nhiệt năng thành

cơ năng Các loại động cơ nhiệt phố biến hiện nay không được cung cấp nhiệt năng từ bên ngoài một cách trực tiếp mà được cung cấp nhiên liệu, sau đó nhiên liệu được đốt cháy để tạo ra nhiệt năng Nhiên liệu được đốt cháy trực tiếp trong không gian công tác của động cơ và cũng tại đó diễn ra quá trình chuyên hóa nhiệt năng thành cơ năng Quá trình công tác và chuyển hóa năng lượng bên trong động cơ là một quá trình rất phức tạp Trước đây vẫn đề nghiên cứu, thiết kế, cải tiền và biểu diễn quá trình công tác và chuyển hóa năng lượng bên trong động cơ là rất khó và tốn rất nhiều thời gian nhưng kết quả đạt được lại rất Ít Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của khoa học và công nghệ đã tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc nghiên cứu, thiết kế, cải tiến, chế tạo và biểu diễn quá trình công tác và chuyển hóa năng lượng bên trong động cơ thông qua việc sử dụng các phần mềm ứng dụng như: SolidWords, 3D Max, Unigraphic, Autodesk Inventor Trong đó phần mềm mô phỏng Autodesk Inventor là phần mềm

hỗ trợ mạnh nhất trong việc mô phỏng chuyên động thực, nghiên cứu tính toán và thiết

kế máy cũng như chỉ tiết máy

Dong co Diesel ra đời từ rất sớm và có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với động

cơ xăng như là khả năng tiết kiệm nhiên liệu hơn động cơ xăng khoảng 30% Tuy nhiên trong quá khứ thì động cơ Diesel vẫn còn it phố biến hơn động cơ xăng vì vấn đề tiếng ồn và khí thải Nhưng đến nay, sự phát triển của khoa học công nghệ đang khắc phục được các nhược điểm đó của động cơ Diesel Sự ra đời của các phần mêm mô phỏng và thiết kế đã tạo điều kiện để nghiên cứu và tạo ra các hệ thong tang ap va hé thống phun nhiên liệu trực tiếp đã khiến động cơ Diesel mạnh mẽ, an toàn hơn với môi trường không kém gì động cơ xăng nhưng vẫn giữ được ưu điểm tiết kiệm nhiên liệu

Chính vì thế mà em đã chọn đề tài “Ứng dụng Autodesk Inventor mô phỏng dong co’ Diesel Deawoo Lập quy trình công nghệ gia công chỉ tiệt điên hình — Trục khuỷu.”

2 Mục đích của đề tài

Sử dụng phan mém Autodesk Inventor để vẽ lại toàn bộ các cơ cấu chính của máy, mô phỏng nguyên lý họat động và quy trình lắp phép của động cơ Dlesel Deawoo với những yêu câu sau:

° Đảm bảo độ chính xác của chỉ tiết lắp ghép

° Giới thiệu sơ lược về phần mềm Autodesk Inventor

° Giúp người sử dụng có thể dễ đàng bảo trì và kiếm tra hư hỏng của động

cơ thông qua hướng dẫn trực quan từ các đoạn video

Lập quy trình công nghệ gia công chỉ tiết điển hình — Trục khuỷu

° Phân tích các phương pháp gia công tôi ưu nhất để đưa ra quy trình công nghệ thỏa mãn các yêu câu: Đảm bảo các yêu câu vê công nghệ và kinh tê cũng như tính thầm mỹ

3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Địa điểm: Xưởng cơ khí - Khoa công nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ

Thời gian nghiên cứu: tháng 8/2010 đến tháng 12/2010

4 Các nội dung chính và giới hạn của đề tài

Giới hạn đề tài: Mô phỏng chuyển động và lắp ghép của động cơ Diesel Deawoo, lập quy trình công nghệ gia công Trục Khuỷu, đê tài chỉ nghiên cứu kiêm tra một sô chi tiệt điên hình như trục — cô trục, bánh răng, bạc trượt không chê tạo máy

Nội dung chính: gồm 5 phần

- Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG

- Chương II: SƠ LƯỢC VÉ DONG CO DIESEL

- Chương III: KIỀM TRA CAC CHI TIET DIEN HÌNH

- Chương IV: MÔ PHÓNG CHUYÊN ĐỘNG VÀ LẮP GHÉP ĐỘNG CƠ

DEAWOO TRÊN MÁY TÍNH

- Chương V: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC KHUỶU

5 Phương pháp thực hiện đề tài:

- Tham khảo tài liệu sách, báo và Internet

“ Nghiên cứu phần mêm Autodesk Inventor để thực hiện mô phỏng chuyển động

và lap ghép dong co Diesel Deawoo

- Tham khảo ý kiến của thầy hướng dẫn và các thầy chuyên môn khác

Chương II

SO LUGC VE DONG CO DIESEL

1 Lich sir hinh thanh va phat trién

Dong co diesel la phat minh cua Rudolf Diesel, nguoi da tốt nghiệp Đại học Kỹ thuật ở Munich, Đức, với sô điêm cao nhât trong lich sử của trường Ong da duge cap băng sáng chê cho động cơ diesel đầu tiên vào năm 1897

2 Cầu tạo và nguyên lý cơ bản của động cơ Diesel

Động co Diesel là loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý: nhiên liệu

tự phát hỏa khi được phun vào buông đôt chứa không khí bị nén đên áp suât và nhiệt

độ đủ cao

khuyu 13-cacte.14-Vòi phun nhiên liệu

2.1 Cầu tạo của động cơ diesel:

2.1.1 Bộ khung:

Bộ khung động cơ bao gồm các bộ phận cố định có chức năng che chắn hoặc là nơi lắp đặt các bộ phận khác của động cơ Các bộ phận cơ bản của bộ khung động cơ

TẾ | 1 bao gồm: nắp xy lanh, khối xy

ĐI ont lanh, cacte, các nắp đậy, đệm

| kín, bulông, v.v

| | + Nap xy lanh: 1a chi

| tiết đậy kín không gian công i: tác của động cơ từ phía trên,

1 Nắp lylanh, 2 Khôi xylanh, “=

3 Cacte trên, 4 Cacte dưới

hợp kim nhôm ,

Phuong phap ché tao: duc

Nắp xy lanh có thé được chế tạo thành một khối (nắp

xy lanh chung), hoặc được chế tạo

riêng cho mỗi xy lanh (nắp xy lanh

riêng)

+ Khối xy lanh: Các xy lanh

của động cơ nhiều xy lanh thường

được đúc liền thành một khối (khối

xy lanh) Mặt trên và mặt dưới của

khối xy lanh được mài phăng để lắp ›

với nắp xy lanh và cacte Vách của

xy lanh được doa nhắn (mặt

gương)

Vật liệu chê tạo: gang, hợp

kim nhôm, hoặc được hàn từ các

a Nap xylanh chung,

b Nap xylanh riéng

+ Lót xy lanh: là bộ phan có chức năng dẫn hướng piston và cùng với mặt dưới

cua nap xy lanh va dinh piston tạo nên không gian công tác của xy lanh Lót xy lanh được chế tạo riêng và lắp vào khối

xy lanh

Lót xy lanh khô: không tiếp xÚc trực tiếp VỚI NƯỚC làm mát

Lót xy lanh ướt: tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát Phần dưới của lót xy

oe lanh có các vòng cao su ngăn Hình 2.4 Lót xylanh cản nước lọt xuống cacte

không gian trong động cơ

từ bên dưới Nơi đây

chứa dầu bôi trơn

Ở động cơ nhỏ và

trung bình, cacte và khối

xy lanh được đúc liền

(thân động cơ)

Ở động cơ lớn,

Các bộ phận chính của hệ thống truyền lực: piston, thanh truyền, trục khuýu,

cô chính, bạc lót cô biên, V.V

+ Piston:

Piston là bộ phận chuyển động trong long xylanh Nó tiếp nhận áp lực của nhiên liệu khi chảy tạo nên và truyền cho trục khuỷu thông qua trung gian là thanh truyền Ngoài ra, piston còn

có công dụng trong việc nạp, nén khí mới và đây khí thải ra ngoài không gian công tác của xylanh

Piston được đúc

bằng gang, hợp kim

nhôm, và đôi khi bằng

thép Đối với động cơ

cao tốc thường có piston

C4u tao cua piston

gom: dinh piston, ranh

xecmang, “vay” piston, 6

đỡ chốt piston và các gân

chịu lực

3 Váy pittông, 4 O đỡ chốt pittông

Đỉnh piston có hình dạng khá đa dạng, tùy thuộc vào đặc điểm tô chức quá trình cháy và quá trình nạp — xa Ví dụ: đỉnh lõm, đỉnh lôi, đỉnh băng

Váy piston có vai trò dẫn hướng trong xylanh và chịu lực ngang

+ Ranh xecmang:

Ranh xecmắng là nơi đặc xecmăng dùng đê làm kín buông đôt và san đêu dâu bôi trơn trên mặt gương của xylanh và gạt dâu bôi trơn vê cacte Có 2 loại xecmăng: xecmăng dâu và xecmăng khí

Thanh truyền gồm 3 phan: dau nhỏ, thân và đầu to Thanh truyền của động cơ công suất trung bình thường có đầu nhỏ, thân và nửa trên của đầu to được chế tạo thành một chi tiết, nửa dưới của đầu to được liên kết với đầu trên bằng 2 hoặc 4 bulông

+ Truc khuyu:

Trục khuyu là bộ phận

tiếp nhận toàn bộ áp lực khí bên

trong xylanh rồi truyền ra ngoài

cho máy công tác

Phần lớn trục khuỷu được

chế tạo bằng phương pháp rèn,

sau đó mới tiến hành gia công

cơ khí (khoan lễ dầu, phay má

khuỷu, tiện và mài bóng các cô Hình 2.8 Trục Khuỷu

rục, ) Giá thành chế tạo trục 1 Cổ chính

khuỷu chiêm tỷ lệ lớn trong giá 2 Má khuỷu

thành cả động cơ Đê giảm giá 3 Lo dan dau

2.1.3 Hệ thông nạp - xả:

- Hệ thống nạp — xả còn gọi là hệ thống trao đổi khí có chức năng lọc sạch không khí rôi nạp vào không gian công tác của xylanh và xả khí thải ra khỏi động cơ Các bộ phận cơ bản của hệ thông nạp — xả bao gôm: lọc không khí, ông nạp, ông xả, bình giảm thanh và cơ câu phân phôi khí

+ Cơ cấu phân phối khi

Cơ câu phân phối khí có chức năng điều khiến quá trình nạp khí mới vào không gian công tác của xylanh và xả khí thải ra khỏi động cơ Hầu hết động cơ 4 kỳ hiện nay

có cơ câu phân phối khí kiểu xupap

nạp, một xupap xả giữ vai trò đóng | T

mở đường ông xả Đối với một sô ee

động cơ cao tốc số xupap cho mỗi v1

xulanh có thể là 3 hoặc 4 xupap 1

động, xupap xả chịu tắc dụng thường Ea

xuyên của khí thải có nhiệt độ cao, EE)

cho nên nó được chế tạo từ thép hợp BE

phan côn của nam xupap xả được ép sẽ

thêm vật liệu chịu nhiệt đặc biệt A Se N : fre

mới nên nhiệt độ cua nó thap

Hinh 2.9 Xupap Thông thường xupap được làm

mát băng cách truyền nhiệt Ta vách

của nap xylanh thong qua ống dẫn

hướng Đối với động cơ cường hóa cao, xupap xả được làm mát bằng cách cho chất Sodium (Na) vao trong khoang rỗng trong thân và nắm xupap Chất Na nóng chảy chuyển động lên xuông khi động cơ hoạt động có tác dụng tải nhiệt từ nắm lên thân để truyền ra phần dẫn hướng

2.1.4 Hệ thông bôi trơn:

Động cơ đôt trong có rât nhiêu chi tiêt chuyên động tương đôi với nhau Đê giảm lực ma sát và hao mòn, ngoài việc chọn vật liệu, hình dáng và kích thước thích

hợp, nhất thiết phải bôi trơn các bề mặt ma sát của chỉ tiết Hệ thống bôi trơn của động

cơ có chức năng lọc sạch rôi đưa chât bôi trơn đên bê mặt cần bôi trơn Có thê bôi trơn băng 3 phương pháp:

Bôi trơn bằng hơi đầu: Phương pháp này được sử dụng cho động cơ xăng 2 kỳ

dùng cacte làm bơm quét khí Trong trường hợp này không thê đồ nhớt trục tiếp vào cacte rồi bơm đi bôi trơn các bề mặt, mà nhớt được hòa trộn vào xăng với tỷ lệ nhất định để có thê đến được các bề mặt cần bôi trơn

Bôi trơn bằng cach vun toe dầu: Phương pháp này

sử dụng một số chỉ tiết chuyển động của động cơ để vun dầu lên các bề mặt cần bôi trơn Phương pháp này đơn giản nhưng có nhược điểm cơ bản là dầu bị lão hóa nhanh, thời gian sử dụng dầu ngắn, ngoài ra phương pháp này có hiệu quả thấp trong một số trường hợp (xe lên hoặc xuống dốc, tàu bị nghiên hoặc bị lắc )

Bôi trơn dưới áp suất: Đa số các động cơ hiện nay

Hình 2.10 Bôi trơn vung té được trang bị hệ thông bôi trơn dưới áp suât Ở hệ thông này, nhớt từ đáy cacte hay

bình chứa được bơm nhớt

nén tới áp suất 1,5 — 8 bar

roi day vào mạch dầu

4d nhớt theo các lỗ khoan của | |

các chi tiêt trên động cơ

hoặc theo các ông dâu dên |

bôi trơn các cô trục chính, ———

cô biên của truc khuyu,6

đỡ trục cam, trục đòn gánh,

mặt gương xylanh, piston,

xecmăng, bánh răng Hình 2.11 Hệ thống bôi trơn bằng cacte ướt

2.1.5 Hệ thông làm mát: mát dầu, 6.Mạch dầu chính, 7.Áp ké dau, 8 Van điều tiết, 9.Van an

Hê thống làm mát toàn, 10.Bơm, 11.Bình dầu

có chức năng giải nhiệt từ các chi tiết nóng (piston, xylanh, nắp xylanh, xupap ) để chúng không bị quá tải nhiệt Ngoài ra làm mát động cơ còn có tác dụng duy trì nhiệt

độ dâu bôi trơn trong một phạm vi nhât định đê duy trì các chỉ tiêu kĩ thuật của chât bôi trơn

Chất có vai trò trung gian trong qua trinh truyén nhiệt từ các chi tiết nóng của động cơ ra ngoài được gọi là môi chất làm mát Môi chất làm mát có thể là nước, không khí, dầu hoặc một số loại dung dịch đặc biệt

Đa sô các động cơ nhỏ người ta sử dụng không khí làm môi chât làm mat Doi với các động cơ đôt trong lớn hiện nay người ta sử dụng nước làm mát vì nó có hiệu quả làm mát cao (khoảng 2,5 lân hiệu quả làm mát của dâu)

+ Phân loại hệ thong lam mat:

Theo môi chất làm mát: làm mát bằng nước, làm mát bằng không khí,

mất trực tiép hay con gọi là

4

rồi được xả ra ngoài), hệ

thống làm mát gián tiếp — hệ thống làm mát 4 —

kin (nước sau khi đã làm mát động CƠ SẼ —] | | |

được dân đên bình làm mát có thê là nước ~ ~ `

làm mát nước hoặc không khí và nước

Hệ thống làm mát trực tiếp có ưu p |

điểm là câu tạo đơn giản, giá thành thập, |

hoạt động tin cậy Tuy nhiên, nó có một sô 3

nhược điêm là: Các khoan làm mát của động SS ESI 12 1L)

cơ bị đóng cặn, suât tiêu hao nhiên liệu của == ) động cơ làm mát cao do phân nhiệt truyền từ fẨẨÑÑÑWWWWW

2.1.6 Hệ thống nhiên liệu:

Hệ thông phun nhiên liệu có chức năng lọc sạch rôi phun nhiên liệu vào buông đôt theo những yêu cầu phù hợp với đặc điêm câu tạo và tính năng của động cơ

+ Cấu tạo của hệ thông phun nhiên liệu thông dụng:

Bình chứa nhiên liệu: chứa nhiên liệu công tắc và nhiên liệu dự trữ

Bơm thấp áp: có chức năng hút nhiên liệu từ bình chứa rồi đây lên bơm cao áp

Ổ một sô động cơ có bình chứa nhiên liệu được đặt trên cao, nhiên liệu có thê tự chảy vào bơm cao áp thì có thê không có bơm thâp áp

9- Ông thấp áp, 10- Ông đầu hồi

Lọc nhiên liệu: Trong hệ thống phun nhiên liệu của động cơ điesel có các bộ phận được chế tạo và lắp ráp với độ chính xác rất cao (đầu phun, cặp piston xylanh của

bơm cao áp, van triệt hồi), các bộ phận này dễ bị hư hại nếu trong nhiên liệu có chứa

nhiều tạp chất hữu cơ Do vậy nhiên liệu cần được lọc sạch trước khi đến bơm cao ap

Ông dân nhiên liệu: gôm ông cao áp va Ong thap 4p Ong dân nhiên liệu dùng đê

dân nhiên liệu đên bơm cao ap, thap ap va dân nhiên liệu hôi vê bình chứa

Bơm cao áp có các chức năng sau: Nén nhiên liệu đến áp suất cao (khoảng 100

— 1500 bar) rồi đây đến vòi phun, điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp vào buông đốt

phù hợp với chế độ làm việc của động cơ, định thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình

phun nhiên liệu

Vòi phun nhiên liệu: Đại đa số vòi phun nhiên liệu của động cơ DIiesel chỉ có chức năng phun nhiên liệu cao áp vào buông đốt với cẫu trúc tia nhiên liệu phù hợp với phương pháp tổ chức quá trình cháy Ở một số hệ thống phun nhiên liệu đặc biệt, vòi phun còn có thêm chức năng định lượng và định thời

+ Phân loại hệ thong phun nhiên liệu:

Tiêu chí phân loại Phân loại

Phương pháp phun nhiên Hệ thông phun nhiên liệu băng khí nén

liệu Hệ thống phun nhiên liệu bằng thủy lực

Phương pháp tạo và duy trì Hệ thông phun trực tiếp

áp suất phun Hệ thống phun gián tiếp

Hệ thông được điều chỉnh kiêu cơ khí

Hệ thống được điều chỉnh kiểu điện tử

Hệ thống phun với bơm cao áp, vòi phun liên hợp

Hệ thống phun với bơm cao áp phân phối

Hệ thống phun đặc biệt

Loại vòi phun

Hệ thống phun nhiên liệu bằng khí nén:

Ở phương pháp này không yêu cầu các chỉ tiết siêu chính xác mà vẫn phải đảm bảo chất lượng hòa trộn nhiên liệu với không khí khá tốt Tuy nhiên, động cơ phải nén khí nhiều cấp, vừa công kềnh vừa tiêu thụ một phần đáng kế công suất của động cơ (6- 8% công suất của động cơ), ngoài ra việc điều chỉnh lượng nhiên liệu khá phức tạp và khó chính xác

Hệ thông phun nhiên liệu bằng thủy lực:

Ở hệ thong này nhiên liệu được phun vào buông đốt do sự chênh lệch áp suất rất lớn giữa áp suất của nhiên liệu trong vòi phun và áp suất không khí trong xylanh Dưới tác dụng của lực kích động ban đầu trong tia nhiên liệu và lực cản khí động của khí trong buông đốt, các tia nhiên liệu sẽ bị tách ra từng hạt nhỏ có đường kính rất nhỏ để hóa hơi nhanh và hòa trộn với không khí

Hệ thống phun trực tiếp:

Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp là một loại hệ thông phun nhiên liệu bằng thủy lực, ở đây nhiên liệu sau khi ra khỏi bơm cao áp được dẫn trực tiếp đến vòi phun bằng ống dẫn cao áp có dung tích nhỏ

Ưu điểm của hệ thống này là: kết câu đơn giản, có khả năng thay đôi các thông

sô phù hợp với chê độ làm việc của động cơ một cách nhanh chóng

Nhược điêm: áp suât phun giảm khi giảm tôc độ quay của động cơ, điêu đó hạn chê khả năng làm việc ôn định của động cơ ở tôc độ thâp

Mặc dù chưa đáp ứng hoàn toàn yêu cầu đặt ra nhưng hệ thống phun nhiên liệu trục tiêp vần được sử dụng phô biên nhật hiện nay cho tât cả các kiêu động cơ Diesel

Hệ thông phun nhiên liệu giản tiếp:

Nhiên liệu từ bơm cao áp không được

đưa trực tiếp đến vòi phun mà được bơm đến

ống cao áp chung Thông thường, ống cao áp

chung có dung tích xylanh lớn hơn nhiều so

với thê tích nhiên liệu phun vào buông đốt

trong một chu trình, nên áp suất phun hầu như

không thay đổi trong suốt quá trình phun

Điều đó đảm bảo chất lượng phun tốt trong

phạm vi rộng của tốc độ quay và tải

Hé thong phun nhiên liệu với bơm cao

Hệ thông này là sự tô hợp của bơm cao

áp và vòi phun thực hiện chức năng của 3 bộ

phận: bơm cao 4p, voi phun và ông cao áp

nhiên liệu sau khi được nén đến áp suất rất

cao và định lượng sẽ được đưa trực tiếp vao

vòi phun mà không cần có ống dẫn nhiên liệu

Hệ thông bơm cao áp cô điên:

Theo phương pháp điều chỉnh định lượng ta có thê phân loại bơm cao áp ra làm 3 loại: bơm cao áp điêu chỉnh băng cách thay đôi hành trình có ích của piston, bơm cao áp điêu chỉnh băng cách thay đôi hành trình toàn bộ pIston và bơm cao áp điêu chỉnh băng

van tiết lưu

Bơm cao áp định lượng bằng

cách thay đôi hành trình có ích của

pIston

Nó hoạt động trên nguyên lý

thay đối hành trình có ích của piston để

thay đôi lượng nhiên liệu thực tế được

bơm vào vòi phun Mỗi chu trình công

tác của nó được hoàn thành sau một

vòng quay của trục cam nhiên liệu,

tương ứng với 2 hành trình của pIston

bơm cao áp, được gọi là hành trình nạp

và hành trình bơm Hành trình nạp của

piston bom cao ap (piston bom cao áp

đi từ điểm cận trên đến điểm cận dưới)

được thực hiện nhờ tác dụng của lò xo

khứ hồi Hành trình bơm (piston đi từ

điểm cận dưới đến điểm cận trên) do

cam nhiên liệu đây

Ở giai đoạn đầu của hành trình nạp,

nhiên liệu trong khoan bơm vừa giản nở

vừa thoát ra khoang nạp qua rãnh dọc Khi

piston mở lỗ nạp, nhiên liệu trong khoang

nạp tràn vào khoang bơm Sau khi được lò

xo khứ hồi kéo về điểm cận đưới, piston

của bơm cao áp sẽ không chuyển động

trong một khoảng thời gian tùy thuộc vào

hoi N- Khoang nap, B- Koang bom, C- Khoang cao ap, F- Khoang phun

câu tạo của cam nhiên liệu và tôc độ của động cơ

Hành trình bơm được đây nhờ tác dụng của cam nhiên liệu Ở giai đoạn đầu của hành trình bơm, khoang nạp và khoang bơm vẫn được thông với nhau Quá trình nén nhiên liệu trong khoang bơm được bắt đầu từ thời điểm piston đóng hoàn toàn lễ nạp

và lỗ xả trên xylanh của bơm cao áp Nhiên liệu được bơm vào khoang cao áp khi lực tác dụng lên kim van triệt hồi từ phía đưới được tạo ra bởi áp suất trong khoang bơm đạt tới trị số bằng lực tác dụng từ phía trên được tạo ra bởi lực căng ban đầu của lò xo van triệt hôi và áp suât dư trong ông cao áp

Hình 2.17 Chu trình công tác của bơm cao áp

a.Piston ở điểm cận trên, b Nạp nhiên liệu vào khoan bơm, c Piston ở điểm cận dưới,

d Băt đầu bơm hình học, e Kêt thúc bơm hình học, g Kêt thúc chu trình công tác

được thông với khoang nạp, khi

đó nhiên liệu dưới áp suất cao từ

khoan bơm và khoang cao áp sẽ

thoát ra khoang nạp qua rãnh dọc

Quá trình phun nhiên liệu kết thúc

tại thời điểm áp suất trong khoang

cao áp giảm xuống đến trị số tại

đó lực tác dụng lên kim phun

bằng với lực tác dụng lên lò xo

vòi phun Sau điểm kết thúc phun,

piston tiép tuc đi lên dé kêt thúc chu Hình 2.18 Nguyên

trình công tác của hệ thống phun ly điều chính ge

Tất cả các bơm cao áp điều nhiên liệu), b cap

chinh bang rãnh chéo đêu hoạt động liệu trung bình, c

theo một nguyên lý chung là: câp liệu cực đại

Đây pIston đê nén nhiên liệu

Hành trình toàn bộ của pittông không đổi

Điều chỉnh lượng nhiên liệu chu trình (g‹)

5 băng cách xoay pitông đê thay đôi hành trình có _ ích (hạ= var)

6

Hình 2.19 Bơm cao áp thay đổi hành trình

toàn bộ cua pitting

1-Pittông, 2-Xylanh, 3-Đâu nối ống cao áp, 4-Ong cao áp, 5-Van triệt hồi, 6-Van nạp, 7-

Lò xo khứ hồi, §-Con đội, 9-Cam nhiên liệu,

Hình 2.20 Bơm cao áp điều oss

ống cao áp, 4-Ông cao áp, 5-Van a

tiết lưu, 6-Lỗ nạp, 7-Chêm điều

chỉnh góc phun sớm, 8-Lò so khứ

hồi, 9-Thân bơm cao ap, 10-Con

đội, 11-Cam nhiên liéu, 12-Can

Vòi phun kiêu chôt

Phương pháp tạo lực ép ban đầu 1 Ép kim phun bằng lò xo

lên kim phun 2 Ép kim phun băng thuý lực

2 Vòi phun điêu khiên băng điện tử

iH Vòi phun hở là loại không có bộ

2 LỆ liệu trong vòi phun với không gian

trong buồng đốt của động cơ Đầu phun

có thể chỉ có những lỗ phun bình

iY VN thường hoặc có cầu tạo đặc biệt để tạo

` GC ra cấu trúc tia nhiên liệu thích hợp

không có khả năng loại trừ hiện tượng phun rớt vào những Pa

thời điêm cuôi của quá trình phun Vào những thời điêm it

do, khi ap suất phun đã giảm đáng kể, các hạt nhiện liệu

được phun ra có kích thước lớn và vận tốc nhỏ, khó cháy =

S|

Ly

TS —=

Vòi phun hỡ đã được sử dụng cho một số kiểu

động cơ diesel cao tốc với áp suất phun rất lớn Hiện nay

nó đã được thay thế gần như hoàn toàn bằng các kiểu vòi

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 4 kỳ: Xu

Động cơ 4 kỳ là loại động cơ đốt trong mà mỗi chu ho trình công tác của nó được hoàn thành sau 4 hành trình Hình 2.22 Vòi phun

2.2.1 Hành trình nạp:

Trong hành trình nạp, pittông được trục khuýu kéo từ điểm chết trên đến điểm chết dưới Xupap nạp mở, xupap xả đóng Không khí được hút vào xylanh qua xuppap nạp

trong xylanh tăng dẫn Pittông tới gần điểm chết trên (điểm c;), nhiên liệu bắt đầu được phun vào buông đốt và tự bốc cháy làm cho áp suất và nhiệt độ trong xylanh tăng lên đột ngột

Trong hành trình xả, pittông bị trục khuýu đây từ điểm chết dưới đến điểm chết

trên Xupap nạp đóng, xupap xả mở Khí thải trong xylanh bị pittông đây ra ngoài qua xupap xả

Tóm tắt chu trình công tác của động cơ diesel 4 kỳ:

vào xylanh

Vòi phun Đón Mở tại điêm | Mở điêm chét Đón

nhiên liệu 5 chết trên đưới 5

Môi chât công | Không khí + | Không khí + | ,„z eas

Kon TUC | đến 1800 180 đến 3609 | 360 đến 5409 | 540 đến 7209

3 Một số chỉ tiết điển hình:

3.1 Pi(tông:

3.1.1 Điều kiện làm việc của pittông:

Pittông có điều kiện làm việc rất nặng nhọc vừa chịu tải trọng cơ học vừa chịu tải trọng nhiệt Ngoài ra pitttông còn chịu ma sát và ăn mòn

+ Tải trọng cơ học: Trong quá trình cháy, khí hỗn hợp cháy sinh ra áp suất rất lớn trong buồng cháy, trong chu kỳ công tác áp suất khí thê thay đôi rất lớn vì vậy lực khí thể có tính chất va đập

+ Tải trọng nhiệt: Trong quá trình cháy pittông trực tiếp tiếp xúc với sản vật

cháy có nhiệt độ rất cao (2300-2800°K) Mà như vậy nhiệt độ của pittông và nhất là

nhiệt độ phần đỉnh pittông cũng rất cao (2300-2800°K)

+ Ma sát và ăn mòn: Trong quá trình làm việc pittông chịu ma sát khá lớn do thiếu dầu bôi trơn và lực ngang N ép pittông vào xylanh, ma sát càng lớn do biến dạng

nhiệt của pittông Ngoài ra đỉnh pittông tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy nên còn bị sản vật cháy ăn mòn

3.1.2 Vật liệu chế tạo pittông:

Vật liệu chế tạo pittong phai dap Ứng điều kiện làm việc của nó đó là có độ bền cao, chịu được nhiệt độ cao, độ biến dạng dài nhỏ, ma sát nhỏ Tắt nhiên không có vật liệu nào đáp ứng đủ tất cả các yêu cầu trên Do đó cần chọn vật liệu tối ưu nhất, so với hợp kim gang thì nhôm có độ bên thấp hơn, độ biến dạng dài lớn hơn nhưng lại có khối lượng nhỏ hơn và cũng có tính đúc như gang Do đó thường chọn hợp kim nhôm làm vật liệu chế tạo pittong

3.1.3 Kết cầu của pittông:

+ Thân pittông: Phần phía dưới rãnh xécmăng dầu cuối cùng ở đầu pittông làm

nhiệm vụ dẫn hướng cho pittông

3.1.4 Phân tích đặc điểm kết cấu của pittông:

+ Kết cầu của đỉnh: Đỉnh pittông có kết cầu rất đa dạng gồm đỉnh bằng, đỉnh lôi, đỉnh lõm

Đỉnh bằng là loại phố biến nhất, có diện tích chịu nhiệt bé nhất và có kết cấu

đơn giản dễ chế tạo

Đỉnh lồi có độ cứng vững cao nhất, loại đỉnh này không cần bố trí các đường gần phía dưới đỉnh nên trọng lượng của pittông có thê giảm Loại đỉnh này ít kêt muội than nhưng do bê mặt chịu nhiệt độ lớn nên có ảnh hưởng xâu tới quá trình làm việc của pittông

Đỉnh lõm có diện tích chịu nhiệt lớn hơn đỉnh bằng nhưng có ưu điểm là tạo ra xoáy lốc nhẹ trong quá trình nén và trong quá trình cháy

+ Kết cầu của phan đầu pIttông: Nhiệm vụ chủ yêu của đầu pIttông là bao kín và

là nơi bố trí rãnh xécmăng, số rãnh xécmăng khí chọn từ 3-5, số lượng rãnh xecmăng dầu từ 1-3

Đề giảm nhiệt cho xécmăng

hướng cho pittông chuyển động

trong xylanh và chịu lực ngang N

A2

rr a PPLE

Vị trí của lỗ bệ chốt: Khi chịu lực ngang nếu chốt pittông đặt ở chính giữa thân thì ở trạng thái tĩnh áp suất phân bố điều Nhưng khi pittông chuyển động do có lực ma sát tác dụng làm cho pittông có xu hướng quay quanh chốt nên ap suất của pittông nén trên xylanh sẽ phân bố không điều nữa Vì thế thường đặt chốt ở vị trí cao hơn:

Dạng của thân pittông: thường không phải là hình trụ mà tiét dién ngang thuong

là có dạng ovan vát ở hai đầu bệ chốt pittông phải làm như vậy đề khi pittông bị biến dạng do lực khí thể P„, lực ngang N và nhiệt tác dụng pittông không bị bó kẹt trong xylanh

Cả ba nguyên nhân này điều làm cho pittông biến dạng thành hình ovan (trục lớn trùng với đường tâm chốt pittông) Kết quả là làm cho pittông bị bó trong xylanh

Đề khắc phục làm thân pittông có dạng ovan sẵn mà trục ngắn trùng với đường tâm chốt, hoặc tiện vát bớt mắt thân pittông ở phía hai đầu bệ chốt

3.2 Xécmăng:

3.2.1 Điều kiện làm việc:

Xécmăng khí có nhiệm vu bao kín buồng cháy, ngăn không cho khí cháy lọt xuống cacte, còn xécmăng dâu làm nhiệm vụ ngăn không cho dầu nhờn sục lên buồng cháy

Xécmăng khí làm việc trong điều kiện chịu nhiệt độ cao, áp suất va đập lớn, ma sát mài mòn nhiều và chịu ăn mòn hoá học Và ngoài ra khi động cơ làm việc xécmăng cũng chịu ứng suất uốn

3.2.2 Vật liệu chế tạo xécmăng:

Với điều kiện làm việc của xécmăng như trên nên vật liệu chế tạo xécmăng phải

+ Có tính chịu mài mòn tốt ở điều re

kién ma sat toi han

+ Có hệ số ma sát nhỏ với mặt

xylanh

+ Có sức bên, độ đàn hồi cao va ôn

định trong điều kiện nhiệt độ cao

+ Có khả năng nầng khít với mặt

xylanh một cách nhanh chóng

Ta chọn hợp kim gang làm vật liệu

chế tạo xécmăng vì nó có nhiêu ưu điểm mà

bản thân các loại vật liệu khác không sánh

được như:

+ Nếu mặt ma sát bị cào xước trong

quá trình làm việc vết xước mắt dần mặt ma

sát được khôi phục nhu cũ

+ Goraphit trong hop kim gang có

khả năng bôi trơn mặt ma sát do đó làm

Hình 2.26 sécmăng

1 Mặt đáy, 2 Mặt lưng, 3 Mặt bụng, 4 Phần miệng, 5 Khe hở miệng ở trạng thái

lắp ghép

giảm hệ số ma sát

+ Ít nhạy cảm với ứng suất tập trung sinh ra ở các vùng có vết xước

3.2.3 Kết cầu của xécmăng:

Xécmăng có kết câu đơn giản Nó có dang vòng thép hở Đường kính D của xécmăng là đường kính ngoài của xécmăng ở trạng thái lắp ghép trong xylanh Mặt 1 là mặt đây, mặt 2 là mặt lưng và mặt 3 là mặt bụng Chiều dài của xécmăng là khoảng cách của 2 mặt đáy Theo nhiệm vụ xécmăng chia làm 2 loại là xécmăng khí và xécmăng dầu Tuỳ theo sự phân bố áp suất của xécmăng mà có thể có xécmăng đăng

áp và xécmăng không đắng áp Do xécmăng đăng áp bị mòn không đều nhất là khu vực

gần miệng xécmăng bị mòn nhiều hơn, còn

xécmăng không đẳng áp là xécmăng ở trạng thái ———T

tự do có hình dạng nhất định và gia công thép Coke eles

phương pháp đặt biệt để có được áp suất phần Hình 2.27 Kết cầu sécmăng khí

miệng của xécmăng tương đối lớn, loại xécmăng

này sau một thời gian sử dụng áp suất ở phần

miệng tuy có giảm nhưng giảm ít hơn loại

xécmăng đẳng áp Cho nên hiện nay xécmăng

không đăng áp được dùng nhiều hơn

+ kết cấu của xécmăng khí:

Xécmăng khí có nhiều kiểu tiết điện khác nhau Ta có thể chọn xécmăng có tiết diện kiểu hình thang Bởi vì loại này có kết cầu đơn giản nhưng khi lắp vào xylanh mặt lưng bị cong lên thành mặt côn, do đó xécmăng chỉ tiếp xúc với xylanh ở một phần mặt lưng xécmăng Vì vậy áp suất tiếp xúc cao, ít lọt khí và chống rà khít hơn

+ Kết cầu của xécmăng đầu:

Kết câu xécmăng đầu có nhiều loại khác nhau Các loại tiết điện hình thang, lưỡi dao, xécmăng tổ hợp Các dạng này đều nhằm mục đích nâng cao áp suất tiếp xúc trên vách xylanh

3.3 Chốt pittông:

3.3.1 điều kiện làm việc:

Chốt pittông làm việc trong điều kiện tải trọng cơ học, tải trọng nhiệt, tải trọng

va đập cao

3.3.2 Vật liệu chế tạo chốt pittông:

Phải đảm bảo độ bèn cơ, nhiệt cao, có khả năng chỊu tải trọng va đập Thông thường vật liệu chế tạo chốt pittông là thép hợp kim

Dùng để nối pittông và trục khuỷu

Biến chuyền động tịnh tiến của pittông thành chuyển động quay của trục khuỷu

và ngược lại

+Điểu kiện làm việc:

Chịu tác động của lực khí thể

Chịu tác động của lực quán tính nhóm piftông

Chịu tác động của lực quán tính thanh truyền

+ Vật liệu chế tạo thanh truyén:

Vật liệu chế tạo thanh truyền phải có độ bền cơ học độ cứng vững cao, thông thường là thép cacbon hoặc thép hợp kim

3.4.2 Kết cầu thanh truyền:

- Được chia làm 3 phan:

Đâu nhỏ thanh truyền: Đầu lắp ghép chốt pittong

Dau to thanh truyền: Lắp ghép thanh truyền với trục khuýu

Thân thanh truyền: Là phân thanh truyền nối giữa đầu to và đầu nhỏ

+ Đầu nhỏ thanh truyền:

Kết câu đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào kích thước chốt pittông và phương pháp lắp ghép chốt pittông với đầu nhỏ thanh truyền

Khi chốt lắp tự do đầu nhỏ thanh truyền có hình trụ rỗng

Thanh truyền của động cơ cở lớn thường dùng đầu nhỏ dạng cung tròn đồng tâm, đôi khi còn dùng kiêu ovan đê tăng độ cứng cho đâu nhỏ

Trong những động cơ máy bay, động cơ ôtô, đâu nhỏ thanh truyên có hình trụ mong

Hình 2.30 các dạng thanh truyền được sử dụng trong động cơ

Khi lắp chốt pittông tự do do có sự chuyển động tương đối giữa chốt pittông và đầu nhỏ nên phải chú ý bôi trơn mặt ma sát

Dâu bôi trơn được đưa lên mặt chốt pittông và bạc lót đầu nhỏ bằng đường dẫn dầu khoan dọc trên thanh truyền

Trong động cơ máy kéo và động cơ cỡ nhỏ, bạc lót đầu nhỏ được bôi trơn theo kiêu hứng dầu vung té

Trong động cơ hai kỳ đầu nhỏ thanh truyền luôn luôn chịu nén, do đó dầu bôi trơn đưa lên bề mặt chốt pittông phải có áp suất cao và đề giữ dầu bôi trơn, trên bạc lót đầu nhỏ thanh truyền thường có các rãnh chéo để chứa dầu nhờn

Ở một số động cơ hai kỳ tốc độ cao do áp suất trên mặt chốt lớn và khó bôi trơn nên người ta thường không dùng bạc lót mà người ta dùng Ô bi đũa

Trong những động cơ làm mát đỉnh pittông băng cách phun dầu nhờn vào mặt dưới của đỉnh pittông, trên đầu nhỏ thanh truyền

phải có bố trí lỗ phun dầu Dầu sau

khi bôi trơn bề mặt bạc lót và chốt

pittông sẽ phun qua 16 phun vào

mặt đưới đỉnh pittông để làm mát đỉnh

+ Thân thanh truyền:

Kết cấu của thân thanh truyền phụ thuộc vào tiết diện ngang của thân

Hình 2.31 Kêt cầu đầu nhỏ thanh truyền tiết điện tròn: thường dùng trong

động cơ tĩnh và động cơ tàu thuỷ

Khuyết điểm là sử dụng vật liệu không hợp lý

Thân thanh truyền có tiết điện chữ I: được dùng rất nhiều trong động cơ ôtô máy kéo và các loại động cơ cao tốc Loại thân có tiết điện này sử dụng vật liệu rất hợp lý (trục y nằm trong mặt phẳng lắc)

Loại thân thanh truyền có tiết diện chữ I thường chế tạo theo phương pháp rèn khuôn, thích hợp với phương án sản xuất lớn

Ở một vài động cơ nhiều xy lanh, đôi khi dùng loại thanh truyền có tiết diện chữ

H để tăng bán kính chuyên tiếp từ thân đến đầu to thanh truyền nhăm tăng độ cứng vững của thân thanh truyền

Loại thân thanh truyền có tiết diện hình chữ nhật và hình ovan thường đùng trong động cơ môtô, xuồng máy, động cơ cỡ nhỏ Loại thân này kết cấu đơn giản dé chế tạo

Đôi khi để tăng độ cứng vững và dễ khoan đường dầu thân bội trơn, thân thanh truyền có gân gia cố trên suốt chiều dài của thân

Đường kính lỗ dẫn dầu thường bằng 4-8mm Đường kính lỗ dẫn dầu phải bảo

đảm cung cấp đầy đủ lượng dầu bôi trơn và nhanh chóng đưa dầu lên bôi trơn khi khởi

động Vì vậy lỗ dẫn dầu không nên quá lớn hoặc quá bé

Do công nghệ khoan lỗ dầu khó khăn nhất là đối với các loại thanh truyền dài, nên có khi người ta gắn ông dẫn dầu bôi trơn ở phía ngoài thân thê để đưa dầu từ đầu to

lên đầu nhỏ

Chiều rộng h của thân thanh truyền tăng dân từ đầu nhỏ lên đầu to để phù hợp với quy luật phân bố của lực quán tính tác dụng lên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc Lực quán tính phân bố theo quy luật hình tam 3.4

giác

C

+ Dau to thanh truyén:

Kích thước đầu to phụ thuộc vào đường

kính và chiều đài chốt khuýu

Có độ cứng vững lớn đề bạc lót không bị

biến dạng

Lực quán tính chuyên động quay nhỏ [

Giảm kích thước hộp trục khuỷu ch

Chỗ chuyền tiếp giữa thân và đầu to phải

có góc lượn lớn để giảm ứng suất tập trung

Dé lap ghép cum piston thanh truyên với 1-Nắp đầu to; 2-Bu lông đầu to

4-Bạc lót

3.4.3 Kết cầu một số dạng thanh truyền

khác:

Kết cầu thanh truyền lắp kế tiếp:

Loại này hai thanh truyền của hai hang xy

lanh giống hệt nhau lắp kế tiếp trên cùng một

chốt khuỷu

+ Ưu điểm: Kết câu đơn giản dễ chế tạo, hai

thanh truyền làm hoàn toàn giống nhau nên chế

tạo rẻ tiền

+ Nhược điểm: Chốt khuỷu phải làm dai anh

hưởng tới chiều đài trục khuỷu và thân máy làm

tăng trọng lượng động co và giảm sức bên trục

Loại này có hai thanh truyền cùng lắp

chung trên một chốt khuỷu cả hai thanh truyền

cùng lắp trên một mặt phẳng nên một thanh

truyền có dạng hình nạng còn thanh kia lắp đồng

tâm và bị kẹp giữa thanh truyền nạng

Hình 2.33 Kết cẫu thanh truyền

trung tâm 1-Thanh truyén nang; 2-Thanh truyền trung tâm; 3-Đầu to thanh

truyền nạng

+ Uu điểm: Động học, động lực học hai thanh truyền giống nhau hai hàng xy lanh giống nhau nhưng chốt khuỷu ngăn hơn chốt khuỷu thanh truyền lặp kế tiếp

+ Nhược điểm: Chê tạo

phức tạp, hơn nữa dùng bạc lót

có kết cầu đặc biệt mặt trong và

mặt ngoài đều là mặt làm việc

do đó khó chế tạo bạc lót

Loại thanh truyền chỉnh

và thanh truyện phụ:

Loại nay có một thanh

truyện phụ lắp trên thanh truyên

chính

Ưu điểm: Loại thanh

truyền này ngày nay được dùng

khá nhiều vì nó có khá nhiều ưu

điểm như két cau øọn nhẹ giảm

được kích thước và trọng lượng

thanh truyền và đồng thời đảm

bảo được độ cứng vững của đầu

to thanh truyền

Nhược điểm: Động học

piston thanh truyền trên hai

hang xy lanh không giống nhau

chính còn chịu thêm momen uốn

phụ

Loại thanh truyễn hình

sao:

Trong động cơ hình sao

thanh truyền của xy lanh cùng

nằm chung trên một chốt khuỷu

nên không dùng kiểu thanh

truyền lắp kế tiếp hoặc thanh

truyền trung tâm được Chốt

khuỷu đài nên độ cứng vững

kém khả năng chỊu lực của trục

khuỷu kém Trong động cơ hình

sao dùng cơ cấu thanh truyền

Hình 2.34 Kết cầu thanh truyền chính và

thanh truyền phụ động cơ chữ V

1-Đầu nhỏ thanh truyền chính; 2-Thanh truyền chính; 3-Đầu to thanh truyền chính; 4-Thanh

truyền chính của động cơ hình sao

chính lắp nhiều thanh truyền phụ, thanh truyền chính có kích thước lớn có độ cứng

vững cao nên đâu to thanh truyện có nhiêu chôt lắp thanh truyền phụ

3.5.1 Nhiệm vụ, điêu kiện làm việc và yêu câu đôi với trục khuỷu

Nhiệm vụ: Tiếp nhận lực khí thể truyền từ piston xuống để tạo mô ment quay cho động cơ

Điều kiện làm việc của trục khuyu:

+ Trục khuỷu chịu lực quán tính và lực khí thé

+ Chiu va dap, chiu xoan

+ Mài mòn lớn (khó bôi trơn ở tốc độ cao)

Yêu cầu:

+ Trục khuỷu có độ cứng vững lớn, độ bền cao và trọng lượng nhỏ

+ Có tính cân bằng cao và không xảy ra cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng

+ Độ chính xác cao trong gia công cơ khí

+ Kết cầu trục khuýu phải đảm bảo tính cân bằng tốt (cân băng tĩnh và động) 3.5.2 Đặc điểm kết cẫu và các dạng trục khuyu

Ngoài những bộ phận thường gap kế trên trong một số động cơ còn có lắp các

Dau trục khuyu thường

dùng đê lắp bánh răng dân động

bộ phận giảm dao động xoắn có tác dụng thu năng lượng sinh ra do mô ment kích thích trên hệ trục khuyu

Cấu tạo trục khuỷu gồm: Đầu trục khuỷu, khuỷu trục (chốt, má, cô trục khuỷu)

bơm nước, bơm dầu bôi tron, bom

cao áp, bánh đai (puly) đê dân

động quạt gió và đai ôc khởi động

đầu trục khuỷu theo kiểu lắp căng

hoặc lắp trung gian và đêu là lắp bán nguyệt đai ôc hãm chặt bánh đai, phớt chăn dau, 6 chăn dọc trục đêu lắp trên đâu trục khuỷu

Bộ dao động xoăn thường được lắp ở đầu trục khuỷu, là nơi có biên độ dao động xoăn lớn nhât

Khuýu trục

Cổ trục: các cô trục thường có cùng kích thước đường kính, (đường kính cô trục

thường tính theo sức bên và điều kiện hình thành màng dâu bôi trơn, quy định thời gian

sử dụng và thời gian sữa chữa động cơ)

Trong một vài động cơ cô trục được làm lớn dần theo từ đầu đến đuôi trục để dam bảo sức bền và khả năng chịu lực của cô trục được đồng đều hơn

Khi đường kính cỗ trục được tăng thêm làm tăng độ cứng vững trục khuỷu mặt khác mômen quán tính đọc trục của trục khuýu tăng lên, độ cứng chống xoắn của trục tăng lên mà khối lượng chuyển động quay hệ thống trục khuỷu vẫn không thay đổi

Tuy vậy khi tăng kích thước cô trục kích CC

thước của Ô bi sẽ tăng lên đồng thời trọng lượng Zo —— OSS

trục khuỷu cũng tăng lên nên ảnh hưởng đếntần ——- ——- Se

số dao động xoăn của hệ trục có thể xảy ra cộng |

Chôt khuyu co thé lay duong kinh bang © | | ;

với đường kính của cô trục khuỷu Đặc biệt đôi ˆ

với động cơ cao tốc có phụ tải và lực quán tính _ | mi

lớn đê tăng khả năng làm việc của bạc lót và chôt

khuýu người ta thường tăng đường kính chốt

khuyu

Nhu vậy kích thước và đầu to thanh truyền , ;

cũng sẽ tăng theo tần số đao động riêng sẽ giảm Hình 2.37 Kêt cầu khuỷu trục

có thê xảy ra hiện tượng công hưởng trong phạm

vi tốc độ sử dụng cho phép Vì vậy phải lựa chọn chiều đài sao cho có thể thỏa mãn điều kiện hình thành dâu bôi trơn, trục khuyu có độ cứng vững lớn Do đó để giảm trọng lượng chốt người ta thường làm chốt khuyu rong, chốt khuỷu có tác dụng chứa dầu bôi trơn bạc lót đầu to thanh truyền giảm khối lượng quay thanh truyền, lỗ rỗng trong chốt khuỷu có thể làm đồng tâm hoặc lệch tâm với chốt khuýu

Má khuýu: là bộ phận nối liền giữa cổ trục và chốt khuỷu, hình dạng má khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào dạng động cơ, trị số áp suất khí thể và tốc độ quay của trục khuỷu

Khi thiết kế má khuỷu của động cơ cần giảm trọng lượng, má khuỷu có nhiều dạng nhưng chủ yếu là dạng má hình chữ nhật và hình tròn có kết cầu đơn giản dễ chế tạo, dạng má có hình ô van có kết câu phức tạp Má khuyu hình chữ nhật phân bố lợi dụng vật liệu không hợp do tăng khối lượng không cân bằng má khuyu, ma khuyu dang tròn sức bền cao có khả năng giảm chiều dày má do đó có thể tăng chiều dài cổ trục và chốt khuỷu và giảm mài mòn cô trục và chốt khuỷu mặt khác má tròn dễ gia công

Đối trọng lắp trên trục khuỷu có hai tác dụng:

Cân bằng mô ment quán tính không cân bằng động cơ chủ yếu là lực quán tính

ly tâm nhưng đôi khi dùng để cân bằng lực quán tính chuyển động tịnh tiễn như ở động