Nghiên cứu đặc điểm sinh học của cây Thông Pà Cò tại Khu bảo tồn loài Thiên Nhiên Phia OắcPhia Đén Huyện Nguyên Bình Tỉnh Cao Bằng

Nhiệm vụ động cơ đốt trong Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, thực hiện việc chuyển đổinhiệt năng, do nhiên liệu được đốt cháy trong xilanh tạo ra, thành công cơ cơnăng để dẫn

TỔNG CỤC KỸ THUẬT

TRƯỜNG SĨ QUAN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ÔTÔ

TẬP 1

TP HỒ CHÍ MINH - 2011

TỔNG CỤC KỸ THUẬT

TRƯỜNG SĨ QUAN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ÔTÔ

TẬP 1

(Dùng cho đào tạo SQKT, ĐHKT, CĐKT chuyên ngành Ôtô)

Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự mong được bạn đọc góp ý kiếnphê bình

(Quyết định ban hành số: /QĐ-KTQS ngày tháng năm 2011)

TÁC GIẢ

Chủ biên: Đại tá, Thạc sỹ Trần Quốc Toản

MỤC LỤC

1.4 Động học - Động lực học - Cân bằng động cơ 9

2.7 Kết cấu bộ phận gá lắp động cơ vào khung ôtô 562.8 Thân và nắp xylanh của một số động cơ điển hình 562.9 Những hư hỏng thường gặp ở các chi tiết máy cố định 61

3.5 Píttông, thanh truyền, trục khuỷu của một số động cơ điển

3.6 Một số hư hỏng thường gặp ở các chi tiết máy chuyển động 125

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình “kết cấu động cơ đốt trong” được biên soạn theo đề cương,chương trình môn học đã được “Hội đồng khoa học” Trường Sĩ quan Kỹ thuậtQuân sự thông qua Giáo trình biên soạn xong đã được nghiệm thu và đưavào sử dụng Đây là tài liệu chính thức dùng cho học tập và giảng dạy hệĐHKT, CĐKT chuyên ngành Ôtô tại Trường Sĩ quan KTQS

Trong quá trình biên soạn, giáo trình đã bám sát những kiến thức cơ bản,trọng tâm, đặc biệt là kiến thức mới, tự động điều khiển trên động cơ Tàiliệu bao gồm 2 phần, 9 chương

Tập I trình bày các chi tiết, bộ phân và cơ cấu trên động cơ

Chương 1: Tổng quan về Động cơ đốt trong

Chương 2: Các chi tiết thuộc bộ phận cố định

Chương 3: Các chi tiết thuộc bộ phận chuyển động

Chương 4: Cơ cấu phối khí

Giáo trình đã cố gắng trình bày hệ thống từ nhiệm vụ, điều kiện làmviệc, yêu cầu kỹ thuật, vật liệu chế tạo và kết cấu các chi tiết bộ phận và hệthống từ cơ bản đến kết cấu đặc trưng, chủ yếu trên động cơ của một số ôtôđiển hình, như: UAZ-1342, GAZ-66, ZIL130, URAL-375, URAL-4320,KRAZ-255, TOYOTA, NISSAN, HUYNDAI, DEAWOO,

Trong quá trình biên soạn đã tham khảo nhiều giáo trình, tài liệu củanhiều trường Đại học, Cao đẳng và Dạy nghề, sách về ôtô máy kéo và động

cơ đốt trong của nhiều nhà xuất bản trong và ngoài nước ấn hành Tuy vậy,chắc chắn giáo trình vẫn còn nhiều chỗ chưa trọn vẹn, đầy dủ, rất mong bạnđọc phê bình, góp ý Mọi ý kiến xin trao đổi trực tiếp với tác giả hoặc giáoviên khoa Ôtô/ Trường Sĩ quan KTQS/TCKT

Xin chân thành cảm ơn

TÁC GIẢ

Phần I

CÁC BỘ PHẠÂN VÀ CƠ CẤU TRÊN ĐỘNG CƠ

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1.1 Nhiệm vụ động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, thực hiện việc chuyển đổinhiệt năng, do nhiên liệu được đốt cháy trong xilanh tạo ra, thành công cơ (cơnăng) để dẫn động các máy công tác (hệ thống truyền động trên ôtô, đầumáy xe lửa, máy bơm nước, máy phát điện, ) Động cơ đặt trên ôtô (gọi tắtlà động cơ ôtô) cung cấp năng lượng cho ôtô hoạt động

1.2 Phân loại động cơ đốt trong

Động cơ ôtô có thể phân loại theo những đặc trưng cơ bản sau

1.2.1 Dựa vào số hành trình trong một chu kỳ công tác

- Động cơ 4 kỳ: là động cơ có chu trình công tác được hoàn thành trong 4hành trình của píttông hoặc 2 vòng quay của trục khuỷu

-Động cơ 2 kỳ: là động cơ có chu trình công tác được hoàn thành trong 2hành trình của píttông hoặc một vòng quay của trục khuỷu

1.2.2 Dựa vào loại nhiên liệu sử dụng- Động cơ dùng nhiên liệu lỏng

(chủ yếu là xăng và điêzel);

- Động cơ dùng nhiên liệu khí;

- Động cơ sử dụng nhiều loại nhiên liệu (đa nhiên liệu)

1.2.3 Dựa phương pháp nạp

- Động cơ không tăng áp: là động cơ chỉ lợi dụng sự chênh lệch áp suấttrong và ngoài xylanh (áp suất khí trời po) để thực hiện quá trình nạp

- Động cơ tăng áp: Là động cơ có tăng áp suất khí nạp trước khi nạp vàođộng cơ

1.2.4 Dựa vào cách bố trí xylanh của động cơ

- Động cơ một hàng xylanh: Là động cơ mà các xylanh được bố trí thànhmột hàng (có thể thẳng đứng, nghiêng hoặc nằm ngang)

- Động cơ làm mát bằng không khí

- Động cơ làm mát bằng chất lỏng

1.2.6 Dựa vào cách bố trí

- Động cơ nằm ngang: Là động cơ được bố trí đường tâm trục khuỷuvuông góc với chiều dọc ôtô Thường lắp trên các xe du lịch nhỏ, loại nàyđộng cơ được lắp kèm theo các khối: Ly hợp, hộp số, truyền lực cho hai bánhtrước

- Động cơ nằm dọc: Là động cơ được bố trí theo chiều dọc ôtô, loại nàyđược dùng phổ biến, nhiều nhất là các ôtô vận tải

Ngoài ra có thể phân loại động cơ theo một số đặc trưng khác như:

- Động cơ xăng

* Động cơ chế hòa khí: Là động cơ sử dụng bộ chế hòa khí để tạo hỗnhợp

* Động cơ phun xăng: Là động cơ có trang bị hệ thống phun xăng để tạohỗn hợp

- Động cơ điêzel

1.3 Các bộ phận và cơ cấu trên động cơ ôtô

Về mặt kết cấu động cơ đốt trong trên ôtô là một tổ hợp máy móc rấtphức tạp được thể hiện mặt cắt dọc, cắt ngang trên các hình vẽ 1.1, 1.2a,1.2b Bao gồm các cơ cấu và hệ thống chính sau

1.3.1.Cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền

Các chi tiết máy cố định, gồm: Thân động cơ, xylanh, nắp máy, hộptrục khuỷu

Các chi tiết máy chuyển động, gồm: Nhóm píttông, nhóm thanh truyền,trục khuỷu- bánh đà

1.3.2 Cơ cấu phân phối khí

Trong cơ cấu phối khí dùng xupáp, Gồm: các xupáp nạp, xả, lò

xo xupáp, ống dẫn hướng, cò mổ, thanh đẩy, con đội, trục cam…

1.3.3 Hệ thống bôi trơn (HTBT)

Trong hệ thống bôi trơn áp lực cacte ướt, gồm có các bộ phận: chứa dầu,bơm dầu, bầu lọc dầu thô, tinh, đường dẫn dầu, két làm mát dầu…

1.3.4 Hệ thống làm mát (HTLM)

Trong hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức kín, gồm có các bộ phận:Két nước, bơm nước, quạt gió, van hằng nhiệt, khoang nước làm mát, đườngdẫn nước…

1.3.5 Hệ thống nhiên liệu (HTNL)

Hệ thống nhiên liệu, dựa theo nhiên liệu sử dụng được chia làm 2 loại.

1.3.5.1 Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng: Theo phương pháp tạo hỗn

hợp, được chia làm 2 loại

- HTNL động cơ xăng (HTNL - X) kiểu hút, tạo hỗn hợp bằng bộ chếhòa khí, gồm: Thùng xăng, bầu lọc, bơm xăng, bộ chế hòa khí, bộ hạn chếtốc độ, bầu lọc không khí, ống dẫn xăng…

- HTNL động cơ xăng (HTNL - X) tạo hỗn hợp bằng phương pháp phunxăng điều khiển điện tử, gồm mạch điều khiển điện tử, mạch cung cấp xăng,mạch không khí…

1.3.5.2 Hệ thống nhiên liệu động cơ Điêzel (HTNL – D)

Tùy theo sử dụng loại bơm cao áp Nếu trong HTNL-D dùng bơm cao áp PE,có các bộ phận sau: Thùng nhiên liệu, bầu lọc nhiên liệu, bơm chuyển, bơm cao áp,vòi phun, đường dẫn thấp áp, đường dẫn cao áp, bộ điều tốc, đường nhiên liệu hồi,máy nén tăng áp (nếu có)…

Hình 1 -1 Cấu tạo một động cơ đơn giản

a- Động cơ xăng: 1- Nắp xylanh, 2- Nến điện, 3-Píttông, 4- Bơm nước, Con đội, 6- Trục cam, 7- Bánh đà, 8- Bơm dầu, 9- Đáy dầu, 10- Bánh răng truyền động, 11- Trục khuỷu, 12-Thanh truyền, 13- Chốt píttông, 14- Xupáp nạp, 15- Chế hoà khí, 16- Xupáp xả, 17- Đòn bầy, 18- Thanh đẩy.

Bánh đà, 11- Thân động cơ, 12-Trục khuỷu, 13- Bánh răng dẫn động, 14-Trục cam, 15- Bơm cao áp, 16- Thanh đẩy 17- Bầu lọc không khí.

Hình 1-2a Mặt cắt ngang động cơ ZIL -131

1 Bơm dầu, 2 Thân động cơ, 3 Píttông, 4 Ống lót xylanh, 5 Đường ống xả, 6 Nắp đậy, 7 Đòn bẫy, 8 Nắp xylanh, 9 Thanh đẩy, 10 Bầu lọc dầu kiểu

li tâm, 11 Bộ chế hoà khí, 12, 13 Cụm nạp, 14 Bộ chia điện, 15 Thước thăm

dầu, 16 nến điện, 17 Trục bộ chia điện, 18 Con đội, 19 Tấm chắn máy khởi động, 20 Máy khởi động, 21 Đáy dầu, 22 Phao hút dầu.

Hình 1-2b Mặt cắt dọc động cơ ZIL – 131

1 Buly truyền động đầu trục khuỷu, 2 Phớt chắn dầu, 3 Đai ốc khởi động, 4 Dấu đánh lửa, 5 Cảm biến bộ hạn chế tốc độ tối đa, 6 Trục của cảm biến bộ hạn chế tốc độ tối đa, 7 lò xo hãm ở chốt gài, 8.Vòng hãm, 9 Tấm cách, cữ của trục cam, 10 Nắp đậy bánh răng cam, 11 Bơm nước, 12 p li bơm nước, 13 Dây đại chính, 14 Dây đai bơm trợ lực dầu,15 Dây đai máy nén khí, 16,17 Vú bơm mỡ, 18 Móc cẩu động cơ, 19 Lọc khí ống hút thông gió động cơ, 20 Bơm xăng, 21 Trục trung gian dẫn động bơm xăng, 22 Bầu lọc tinh xăng, 23 Ôáng thông hơi buồng trục khuỷu, 24 Bầu lọc dầu li tâm hoàn toàn, 25 Cảm biến báo nhiệt độ nước, 26 Trục cam , 27 Bạc cổ trục cam, 28 Đệm làm kín, 29 Vỏ li hợp, 30 Trục khuỷu, 31 Đệm chắn dịch dọc của trục khuỷu, 32 Bánh răng trục khuỷu.

Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ đốt trong(ĐCĐT), bao gồm các chi tiết chính như đã trình bày ở trên Trước khi khảosát kết cấu các chi tiết cụ thể, cần tìm hiểu quy luật động học, động lực họcvà xét sự cân bằng động cơ để thuận tiện trong nghiên cứu và phân tích kếtcấu.

1.4.1 Động học cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền giao tâm

Tìm quy luật chuyển động tịnh tiến của píttông là nhiệm vụ chủ yếu khinghiên cứu động học cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền Để tiện nghiên cứu,giả thiết rằng trong quá trình làm việc, trục khuỷu quay với tốc độ góc không đổi Theo quy ước chiều lực hướng tâm mang dấu dương (+), ly tâmmang dấu âm (-)

1.4.1.1 Quy luật chuyển động của của píttông

a Khoảng dịch chuyển x của píttông

Hình 1-3 giới thiệu sơ đồ của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thôngdụng Chuyển vị x của píttông tính từ ĐCT của píttông tùy thuộc vào vị trígóc quay  của trục khuỷu Ta có:

X = AB/ = AO – (B/D + DO) = (l +R) – (Rcos + lcos) (1-1) Trong đó l và R là chiều dài thanh truyền và bán kính quay của trụckhuỷu Gọi  Rl là thông số kết cấu (  0 , 24  0 , 29 ), ta có thểviết:

sin

và do cos   1  sin2 (1-3)

1 2 2 2

2 sin ( 1 sin ) 1

1 sin

8

1 sin 2

1 1

sin

! 3

) 2 2

1 ( 2

1 sin

! 2

1 2

1 2

1 sin 2

1 1 sin

1

6 6 4

4 2

4 4 4

4 2

2 2

1 2 2

Hình 1-3 Sơ đồ động học cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền giao tâm

Bỏ các số hạng lũy thừa từ bậc 4 trở lên (vì  < 1, nên luỹ thừabậc 4 trỏ lên có giá trị rất nhỏ) rồi thay trị số gần đúng của cos vào phươngtrình tính x, sau khi rút gọn ta có công thức gần đúng sau đây:

   1  cos 2 

4 cos 1 R

x (1-4)

b Vận tốc của píttông

- Vận tốc tức thời v:

Lấy đạo hàm công thức tính x đối với thời gian, ta có tốc độ của píttông: 

d d

dx dt

dx

v (1-5)Trong đó  ddt là tốc độ góc của trục khuỷu

Động cơ tốc độ thấp: Cm = 3,5 – 6,5 m/s

Động cơ tốc độ trung bình: Cm = 6,5 – 9,0 m/s

Động cơ tốc độ cao: Cm > 9,0 m/s

c Gia tốc píttông

Lấy đạo hàm v theo thời gian, được công thức tính gia tốc píttông:

d d

dv dt

dv J

J  R  2 cos    cos 2  (1-8)

* Khi gia tốc đạt cực đại, tức là đạo hàm j theo  bằng 0, tức là:

0 ) 2 sin 2 (sin R d

Tức là: (sin   2  sin 2  )  sin   4  sin  cos   sin  ( 1  4  cos  )  0

Giải phương trình lượng giác, được:

0 sin   khi  = 0 và  =1800

0 cos 4

Trường hợp khi  = 0 và  =1800, j đạt cực trị:

) 1 ( R j

) 1 ( R j

2 0

2 180

) 8

1 ( R

R 8

1 R

j j

2 2

2 2

180

,

0Khi  14 trị số chênh lệch này bằng không, tức là lúc đó:

2 180

j  0      

1.4.1.2 Quy luật chuyển động của thanh truyền

Thanh truyền là chi tiết chuyển động phức tạp trong mặt phẳng vuônggóc với đường tâm trục khuỷu Đầu nhỏ thanh truyền chuyển động tịnh tiếntheo phương đường tâm xilanh, đầu to chuyển động quay tròn với bán kính Rvà vận tốc góc không thay đổi (  const)

Vì vậy chuyển động của thanh truyền đối với đường tâm xilanh theoquan hệ sau:

a Góc lắc của thanh truyền:

  arcsin sin  (1-9)

Góc lắc  đạt trị số cực đại khi  = 900 và  = 2700, khi đó





max arcsin

b Vận tốc góc  tt:

Lấy đạo hàm 2 vế của  ta được công thức tính vận tốc góc của thanhtruyền:

d d

d dt

d d cos d

cos

Thay vào  tt, được:

1

(1-9) Hoặc:

.

2 2

Nếu:  0 0 và  180 0 thì  tt đạt ttmax, ttmax    

c Gia tốc góc  tt của thanh truyền

Đạo hàm 2 vế của  tt ta được  tt:

d d

d dt

tt     sin  sec     cos2 tg  sec2

   2  sec  sin    cos 2  tg  sec 

sin

2 tt

Hoặc: tt   2  sin  sec31  2 sin   2cos2

 

3 2

2 2

tt

sin 1

sin 1

.

1.4.2 Động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

Động lực học cơ cấu nhằm xác định các lực tác dụng lên các chi tiếttrong cơ cấu ở mỗi vị trí khuỷu trục, giúp cho việc tính toán bền, xác địnhtrạng thái hao mòn chi tiết, tính toán mômen uốn, mômen xoắn trục khuỷu vàcân bằng động cơ

1.4.2.1 Khối lượng các chi tiết chuyển động

Khối lượng các chi tiết thuộc cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền khi

a Khối lượng nhóm píttông m np

Khối lượng mnp bao gồm khối lượng các chi tiết: píttông mp, xécmăng

mxm, chốt píttông và các chi tiết hãm chốt mcp

mnp = mp + mxm + mcp + mg +…, kg 1(12)Trong đó: mnp Ggnp ( s 2

kGm

), Gnp – trọng lượng nhóm píttông kG; g – gia tốc trọng trường m/s2

Khối lượng mnp tham gia chuyển động tịnh tiến

b Khối lượng nhóm thanh truyền m tt

Nhóm thanh truyền bao gồm thanh truyền, bulông thanh truyền, bạc đầu

to và bạc đầu nhỏ thanh truyền

Trong quá trình làm việc, thanh truyền tham gia chuyển động phức tạp:Đầu nhỏ thanh truyền chuyển động tịnh tiến, đầu to chuyển động quay, thânthanh truyền chuyển động song phẳng Để đơn giản trong tính toán động lựchọc, phân khối lượng thanh truyền thành 2 phần khối lượng:

- Phần khối lượng quy về tâm đầu nhỏ thanh truyền tham gia chuyểnđộng tịnh tiến m1

- Phần khối lượng quy về tâm đầu to thanh truyền tham gia chuyểnđộng quay m2

mtt = m1 + m2

(1-13)Thường trên động cơ ôtô – máy kéo khối lượng m1 và m2 tính theo côngthức kinh nghiệm: m1 = (0,275 – 0,350) mtt

m2 = (0,650 – 0,725) mtt

Động cơ tàu thủy, tỉnh tại:

m1 = (0,350 – 0,400) mtt

m2 = (0,600 – 0,650) mtt

Hình 1-4 Sơ đồ phân bố khối lượng thanh truyền

c Khối lượng của trục khuỷu m k (một khuỷu trục)

Hình 1-5 Sơ đồ tính toán khối lượng trục khuỷu

Gồm khối lượng cổ trục, cổ chốt và 2 má khuỷu, được chia theo sơ đồhình 1-5

- Phần chuyển động theo bán kính  là khối lượng của má khuỷu (gồm

2 má khuỷu) mm, được quy về tâm cổ chốt khuỷu với khối lượng mmr quay vớibán kính R, thỏa mãn đẳng thức sau:

mmr.R = mm 

R m

mmr  m 

- Phần khối lượng chốt khuỷu mck quay với bán kính R: mk = mck + 2mmr

- Phần khối lượng cổ trục tự cân bằng là phần khối lượng cổ trục khuỷu

mctr

* Tóm lại:

p np 1

1 ) m m ( F

r r

F

1 m m F

- Lực khí thể Pkh do áp lực khí thể sinh ra

- Trọng lực

- Lực ma sát

Trừ trọng lực, còn các lực khác khi làm việc đều có chiều và trị số thayđổi Trong đó lực quán tính và lực khí thể có trị số lớn hơn cả, nên khi tínhtoán động lực học, bỏ qua trọng lực và lực ma sát

Để xét lực và mômen tác dụng lên cơ cấu, trước hết ta xét trị số lực tácdụng lên píttông Các lực này gồm có lực khí thể Pkt, lực quán tính chuyểnđộng tịnh tiến Pj Tính theo đường kính xilanh - coi đường kính xilanh bằngđường kính píttông D,tacó thể tính các lực này như sau:

a Lực khí thể Pk

- Xác định Pk thông qua tính toán nhiệt, tính theo áp suất tường đối:

Trong đó: pkh là áp suất khí thể tính theo áp suất tương đối, MN/m2

pz là áp suất khí thể trong tính toán nhiệt, MN/m2

po là áp suất khí trời, MN/m2

Lực khí thể Pkh được tính:

Pkt = pkt.FP = pkt 4

D 2

PJ = m.J = m.R  2 cos    cos 2  (1-16) Gọi:

cos mR P

2 2

J

1 j

(1-18) Là lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1 và cấp 2, ta có:

PJ = PJ1 + PJ2 (1-19) Các lực Pj1, Pj2 có chiều tác dụng xác định theo góc quay  của trụckhuỷu Được xác định theo sơ đồ sau (Hình 1-6)

Chu kỳ của Pj1 ứng với 1 vòng quay trục khuỷu (3600)

Chu kỳ của Pj2 ứng với 1/2 vòng quay trục khuỷu (1800)

Pj có phương tác dụng là phương đường tâm xilanh Khi píttông ở ĐCTthì Pj có giá trị âm, chiều quay lên trên (chiều ly tâm đối với tâm trục khuỷu).Khi píttông ở ĐCD, Pj có trị số dương, chiều quay xuống (hướng vào tâm trụckhuỷu)

Để tiện nghiên cứu ta dùng véctơ 

- Hình 1-6b cũng xét tương tự, véctơ 

C quay với vận tốc 2  , trongphạm vi 00 - 450; 1350 - 2250 và 3150 - 3600 chiều của hình chiếu 

C trên trụctung quay lên trên nên P j 2 có trị số âm (-)

Trong phạm vi 450 – 1350 va ø2250 – 3150, hình chiếu véctơ trên trụctung có chiều quay xuống dưới, nên trị số P j 2 mang giá trị dương (+)

* Chú ý: hình chiếu của các véctơ 

k m R

P   

Lực Pk có chiều ly tâm nên mang giá trị âm Tác dụng trên phươngđường tâm má khuỷu

d Hệ lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền

Do lực quán tính và lực khí thể cùng tác dụng trên đường tâm xilanhnên hợp lực của chúng cũng có phương tác dụng trên đường tâm xilanh, nếu

chiều hướng tâm thì mang dấu (+), chiều ly tâm mang dấu (-)

Hình 1-7 Lực và mô men tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền

Gọi P1 là hợp lực của Pkt và Pj, được trị số P1:

Phân lực P1 thành 2 thành phần lực : PTT tác dụng trên phương đườngtâm thanh truyền và lực đẩy ngang N ép píttông tỳ vào thành xylanh Nhưhình vẽ 1-7 Xét về trị số, ta có:

P P

tg P N

1 TT

1

(1-21)

Lực PTT trượt trên đường tác dụng và đặt tại tâm đầu to thanh truyềnđồng thời phân làm 2 thành phần: Lực tiếp tuyến T sinh ra mômen quay cânbằng với tất cả các lực cản quy về tâm trục khuỷu và lực hướng tâm Z gâyuốn và hao mòn trục khuỷu Theo quan hệ tam giác ta có:

cos

cos

) sin(

Z

p P

- Lực Pkh do pkh sinh ra tác lên nắp xilanh, thân máy và lên píttông

- Hợp lực P1 tác trên đỉnh píttông sinh ra lực đẩy thanh truyền Ptt đồngthời cũng tác dụng lên cổ trục và thân máy

Phân lực T tạo thành mômen quay trục khuỷu động cơ M =T.R.Mômen M cân bằng với tất cảấcc mômen sau:

+ Mômen cản của máy công tác MC và do lực ma sát của tất cả các chitiết chuyển động tác dụng lên bánh đà của động cơ

+ Mômen sinh ra bỡi mômen quán tính của các chi tiết chuyển độngquy về tâm trục khuỷu là J0 Nếu gia tốc góc là  , thì mômen cản sinh ra là

J0 Do đó:

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến Pj tác dụng lên các ổ trục, trên chốtkhuỷu và trên chốt píttơng; Lực quán tính chuyển động ly tâm là một hằng sốluơn tác dụng trên ổ trục của trục khuỷu

- Lực ngang N gây ra mômen lật ngang động cơ Trong thực tế, mômenlật sẽ được cân bằng bỡi mômen gìm máy của các liên kết giữa động cơ trênbệ, ví dụ như bulông nền Đồng thời lực đẩy ngang N cũng đẩy píttông tỳ sátvào thành xilanh làm tăng ma sát mài mòn cho píttông và xilanh

Ngoài ra, các khối lượng lệch tâm khi quay mr sinh ra lực quán tính lytâm Pk quy dẫn về tâm chốt khuỷu Gây ra tải trọng phụ làm hao mòn và mấtcân bằng động cơ.

1.4.2.2 Động lực học động cơ nhiều xilanh

Khi đã biết lực và mômen tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyềnđộng cơ 1 xilanh, đối với thứ tự làm việc đã cho, ta hoàn toàn có thể xác địnhđược lực và mômen gây ra ở các xilanh khác trên cơ sở xác định các góc lệchpha giữa chúng

Hình 1-8 Sơ đồ trục khuỷu động cơ 4 xilanh thứ tự làm việc 1-3-4-2.

Ví dụ: Cho động cơ 4 xilanh, 4 kỳ (hình 1.8) Ta có thể xác định đượcmômen quay sinh ra trên từng khuỷu và tổng mômen quay của toàn bộ độngcơ:

Từ quan hệ:

0 1 3

0 1 3

0 1 2

360 540 180

với z là số xilanh, i là số xilanh thứ i

Từ đây ta có thể tìm được mômen trung bình Mtb để chọn được máycông tác có MC bằng mô mem Mtb, hoặc làm cơ sở cho các tính toán liên quannhư tính bánh đà, trục khuỷu

1.4.3 Cân bằng động cơ

1.4.1.1 Khái niệm

Khi động cơ làm việc ở trạng thái ổn định, nếu lực và mômen tác dụngtrên bệ của động cơ không thay đổi trị số và chiều tác dụng thì động cơ đượccoi là cân bằng Khi động cơ làm việc ở trạng thái không cân bằng, lựctruyền cho bệ động cơ luôn luôn thay đổi, vì thế khiến cho bulông bị lỏng ra,một số chi tiết máy bị quá tải, độ mài mòn các chi tiết máy tăng lên và còngây ra nhiều tác hại khác

Nguyên nhân khiến cho động cơ không cân bằng là trong quá trình vậnhành, trong động cơ tồn tại các lực quán tính của khối lượng chuyển độngtịnh tiến, chuyển động quay và các mômen của chúng sinh ra Các lực vàmômen này tác dụng trên bệ máy và thân máy khiến cho động cơ rung động

P i nm R cos 0

1 i

2 r

Trong thực tế, chỉ riêng độ không đồng đều không thể tránh khỏi củamômen M đã khiến cho phụ tải tác dụng lên bệ động cơ luôn thay đổi theochu kỳ cũng làm cho động cơ mất cân bằng

Vì vậy muốn cho động cơ được cân bằng, phải thiết kế sao cho hợp lựccủa các lực quán tính đều bằng không Tổng mômen của chúng sinh ra trêncác mặt phẳng chứa đường tâm trục khuỷu cũng bằng không

Nếu gọi a là khoảng cách giữa 2 đường tâm xilanh; Mj1, Mj2,

M k là tổng mômen do các lực hợp Pj1, Pj2, P k sinh ra:

Để đảm bảo tính năng cân bằng các hợp lực và mômen nói trên cần

bệ đỡ động cơ luôn thay đổi theo chu kỳ Để tăng khả năng cân bằng chođộng cơ trong quá trình thiết kế và chế tạo các chi tiết, trong quá trình lắpráp và vận hành động cơ v.v…cần đảm bảo các yêu cầu chính sau đây:

- Trọng lượng của các nhóm píttông lắp trên động cơ phải bằng nhau

- Trọng lượng các nhóm thanh truyền phải bằng nhau, trọng tâm cácnhóm thanh truyền bằng nhau

- Phải dùng phương pháp cân bằng động và cân bằng tĩnh để cân bằngtrục khuỷu và các chi tiết quay của động cơ

- Dung tích làm việc của các xilanh phải bằng nhau, cơ cấu phối khíphải điều chỉnh các thông số kỹ thuật như nhau

- Tỷ số nén và hình dạng, dung tích các buồng cháy như nhau

- Góc đánh lửa sớm (trong động cơ xăng) và góc phun sớm (trong động

cơ điêzel) phải như nhau

- Thành phần hòa khí hỗn hợp (trong động cơ xăng) và lượng nhiênliệu cung cấp, góc phun sớm (trong động cơ điêzel) như nhau

1.4.1.2 Cân bằng động cơ 1 xilanh

Trong động cơ 1 xilanh tồn tại các lực và mômen sau đây chưa đượccân bằng:

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến Các lực này tác dụng trênphương đường tâm xilanh, trị số và chiều tác dụng tùy thuộc vào góc quay 

của trục khuỷu

- Lực quán tính chuyển động quay tác dụng trên đường tâm chốtkhuỷu, chiều theo hướng ly tâm

- Mômen lật MN = - M = - T.R, chiều mômen này trái với chiều của Mvà trị số cũng thay đổi theo góc quay 

- Mômen thanh truyền Mt

Cân bằng động cơ 1 xilanh cũng như động cơ nhiều xilanh, chủ yếu làdùng biện pháp về kết cấu để đạt tới các điều kiện đã nêu Bỏ qua lực masát, sau đây sẽ xét vấn đề cân bằng các lực và mômen chưa cân bằng nóitrên

a) Cân bằng lực quán tính chuyển động tịnh tiến

- Cân bằng bằng đối trọng

Nếu trên phương kéo dài của má khuỷu, đặt một khối lượng m (bằngkhối lượng chuyển động tịnh tiến) cách tâm quay một khoảng bằng bán kínhquay R Như vậy khi trục khuỷu quay với tốc độ góc là  khối lượng m sẽsinh ra một lực ly tâm:

  J 1

2 0

2

1 mR cos 180 mR cos P

P          

Hình 1-9 Sơ đồ cân bằng lực quán tính tịnh tiến bằng đối trọng

Phân lực này đã triệt tiêu lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1.Tuy nhiên trên phương nằm ngang lại xuất hiện một phân lực khác là Pd2:

- Cân bằng bằng cơ cấu Lăngsetchơ

Hình 1-10 Sơ đồ cân bằng Lăngsetchơ dùng cân bằng hoàn toàn Lực quán

tính chuyển động tịnh tiến.

Muốn cân bằng hoàn toàn lực quán tính chuyển độïng tịnh tiến cấp 1 vàcấp 2, có thể dùng cơ cấu cân bằng Lăngsetchơ (hình 1.10) các bánh răng 1,

3 và 4 có kích thước bằng nhau Bánh răng 1 lắp chặt trên trục khuỷu, quayvới tốc độ góc  nên tốc độ các bánh răng 3 và 4 cũng là  (dẫn động quabánh răng trung gian 2) Các bánh răng 3 và 4 lắp chặt trên các trục 5 và 6.Trên các bánh răng 3 và 4 cũng như đầu kia của trục 5 và 6 đều lắp đối trọngcó khối lượng là mđ Khi trục khuỷu quay, mỗi một đối trọng lắp trên cơ cấuđều sinh ra lực ly tâm có trị số bằng:

mđ =

n

2 n

2

r 4

mR s

cos r

4

cos mR

Các phân lực trên phương nằm ngang triệt tiêu lẫn nhau nên hợp lựccủa chúng bằng 0.

Tương tự như trên, có thể cân bằng lực quán tính chuyển động tịnh tiếncấp hai Pj2, cặp bánh răng 7 và 8 có đường kính nhỏ bằng một nửa bánh răng

3 và4 Do đó tốc độ góc của chúng là 2  Cách xác định đối trọng lắp trêncác bánh răng này tiến hành tương tự như khi tính toán cân bằng lực quántính chuyển động tịnh tiến cấp 1

Giả thiết đối trọng m,

đ đặt trên 2 bánh răng 7 và 8 quay với bán kính rn,

và tốc độ góc là 2  , ta có thể thiết kế sao cho hợp lực trên phương thẳngđứng ,

j

R của chúng sinh ra triệt tiêu lực chuyển động tịnh tiến cấp 2

Muốn thế khối lượng của đối trọng phải đẩm bảo thoả mãn phươngtrình:

, n d

,

2 2

n , d ,

r 16

mR m

2 cos mR 2

cos 2

r m 4

b) Cân bằng lực quán tính ly tâm P k

Nếu trên phương kéo dài của má khuỷu đặt khối đối trọng bằng mr

cách tâm quay bằng bán kính R Như vậy khi trục khuỷu quay với tốc độ góc

, khối đối trọng này sinh ra một lực ly tâm Pkđ, có trị số: k

2 r

kd m R P

Chiều của Pkđ trực đối với Pk nên Pk được cân bằng hoàn toàn

Trong thực tế, ít khi đặt mr quay với bán kính R, mà đặt tại bán kính rx

nào đó để động cơ gọn Lúc đó mrx được xác định như sau:

x

r rx

2 r

2 x rx

k kdx

r

R m m

R m

r m

P P

Hình 1-11 Sơ đồ cân bằng lực quán tính ly tâm bằng đối trọng

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Trình bày công dụng và phân loại động cơ

2 Trình bày cấu tạo chung của động cơ

3 Tính x, v và J của píttông

4 Quy luật động học thanh truyền

5 Khối lượng các chi tiết chuyển động mất cân bằng

6 Lực quán tính của các chi tiết chuyển đọâng mất cân bằng

7 Phân tích hệ lực và mômen trên cơ cấu

8 Cân bằng động cơ một xylanh

9 Cân bằng động cơ nhiều xylanh (4 xylanh thẳng hàng)

Chương 2 CÁC CHI TIẾT THUỘC BỘ PHẬN CỐ ĐỊNH

Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền là cơ cấu chính của động cơ, trực tiếp

biến đổi nhiệt năng thành cơ năng Cơ cấâu gồm hai phần:

- Các chi tiết cố định: Gồm thân động cơ, xylanh, nắp xylanh, cacte, …

- Các chi tiết chuyển động: Gồm các chi tiết của nhóm píttông, thanhtruyền, trục khuỷu, bánh đà,

2.1 Khái niệm chung

Động cơ có thể chia làm 5 phần như hình vẽ 2-1, được lắp với nhau

bằng bulông hoặc gujông

Hình 2-1 Các chi tiết máy cố định

1 Nắp đậy, 2 Nắp xilanh, 3 Thân xilanh, 4 Hộp trục khuỷu, 5 Đế máy,

6 Cácte (đáy dầu).

Trên ôtô hiện nay đều dùng động cơ có chiều quay thuận chiều kimđồng hồ (nhìn từ phía trước) Để thuận tiện lắp ráp, sửa chữa, điều chỉnhđộng cơ, các xylanh trong động cơ được đánh số thứ tự theo qui luật sau:

Hình 2-2 Thứ tự bố trí xylanh

a- Các xylanh bố trí thành một hàng; b- Các xylanh bố trí thành hai hàng chữ V; c- Cách đánh số các xylanh trong động cơ 8 xylanh hình chữ V; 1 – 8 là số thứ tự các xylanh.

- Đối với động cơ một hàng xylanh

Xylanh số 1 là xylanh đầu tiên tính từ đầu trục khuỷu động cơ, sau đólà các xylanh 2, 3, 4…

- Đối với động cơ hai hàng xylanh chữ V (Hình 2-2b)

Hàng xylanh thứ nhất là bên trái, hàng thứ hai là bên phải (nhìn từ đầutrục khuỷu động cơ) Các xylanh được tính theo thứ tự 1, 2, 3… của hàng thứnhất sau đó số tiếp theo là xylanh thứ nhất của hàng thứ hai cho đến xylanhcuối

Bộ phận cố định của của động cơ thường gồm các chi tiết (hình 2-1)

- Nắp đậy để che bụi và ngăn không cho dầu nhờn vung ra ngoài Nắpđậy có thể làm riêng cho từng xylanh, hoặc làm chung cho các xylanh

- Nắp xylanh là chi tiết đậy phía trên xylanh Cấu tạo của nắp xylanhtùy thuộc vào kiểu, loại động cơ, công suất, cách làm mát, bố trí của vòiphun, xupáp vv… Nắp xylanh cùng với xylanh và pittông tạo thành buồngcháy

- Thân động cơ và hộp trục khuỷu và đế máy 5 tạo thành thân máy.Thường đúc liền với nhau thành một khối, chịu toàn bộ trọng lượng của động

cơ Thân máy và nắp xylanh là những chi tiết cố định và rất phức tạp, giá gálắp hầu hết các chi tiết, cơ cấu của động cơ

- Đáy dầu được lắp đặt vào dưới mặt động cơ, có thể là nơi chứa dầu(với hệ thống bôi trơn cacte ướt) và hứng dầu bôi trơn

Khi làm mát bằng nước, khoảng không gian bao quanh xylanh dùng đểchứa nước làm mát gọi là áo nước Loại thân động cơ có xylanh đúc liền vớithân gọi là thân động cơ kiểu thân xylanh Khi xylanh làm riêng thành ốnglót rồi lắp vào thân động cơ thì loại thân động cơ này được gọi là vỏ thân.Khi thân xylanh đúc liền với hộp trục khuỷu thì kết cấu này được gọi là thânđộng cơ kiểu thân xylanh - hộp trục khuỷu

Hộp trục khuỷu có thể chia làm hai nửa, mặt phân chia có thể cao haythấp hơn đường trục tâm khuỷu

Nếu thân xylanh và hộp trục khuỷu làm rời nhau thì loại này được gọilà loại thân rời Để lắp ghép các phần động cơ với nhau, người ta thườngdùng gujông

2.2 Thân động cơ (thân máy)

Trong động cơ đốt trong, thân động cơ có kích thước và khối lượng lớnnhất Khối lượng của thân động cơ tuỳ thuộc vào liểu loại thân động cơ, côngsuất, kiểu làm mát, kiểu chịu lực, vật liệu chế tạo… Khối lượng thân động cơchiếm khoảng 30% đến 65% khối lượng toàn bộ động cơ đối với động cơ ôtô– máy kéo (với thân máy chế tạo theo phương pháp đúc) Thân máy chế tạotheo phương pháp hàn, tỷ lệ đó là 20% - 25%

2.2.1 Nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu, vật liệu chế tạo

2.2.1.1 Nhiệm vụ

Thân động cơ là giá đỡ hầu hết các bộ phận, chi tiết của động cơ, làphần cố định của cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền và tạo dáng bên ngoài chođộng cơ Thân máy liên kết các xilanh động cơ thành một khối duy nhất –gọi là khối động cơ

Hình 2-3 Thân động cơ kiểu thân xilanh – hộp trục khuỷu

1 Thân xilanh, 2 Hộp trục khuỷu

2.2.1.2 Điều kiện làm việc

Khi động cơ làm việc thân máy chịu nhiệt độ cao, chịu tác dụng củalực khí thể, lực quán tính, các lực này có phương, chiều, trị số luôn thay đổivà có tính chu kỳ, ngoài ra còn chịu trọng lượng của các chi tiết lắp trên nó.Động cơ lắp trên ôtô còn chụi tải trọng động theo tình trạng mặt đường Đốivới đọâng cơ làm mát bằng nước còn bị han rỉ và ăn mòn hóa học

2.2.1.3 Phân loại

Dựa vào đặc điểm cấu tạo có thể chia thân động cơ thành hai loại:+ Thân động cơ kiểu thân xylanh – hộp trục khuỷu (hình 2.3) Loại nàykhối xylanh và hộp trục khuỷu được đúc liền do đó số bề mặt lắp ghép giảmnên độ cứng vững tăng, nhưng khó đúc, nhất là đối với các động cơ lớn Loạinày thường dùng nhiều trên các động cơ ôtô như các động cơ ZMZ-66, ZMZ-

53, ZIL-130, ZIL-131, …

+ Thân máy có xilanh đúc liền thân máy gọi là thân máy kiểu thânxilanh (hình 2-5) Khi thân xilanh làm riêng bằng ống lót rồi lắp vào thân thìthân máy này gọi là vỏ thân (hình 2-6, 2-7)

+ Thân động cơ kiểu thân rời (hình 2.4) Loại này khối xylanh đượcđúc rời và liên kết với hộp trục khuỷu bằng gujông hoặc bulông Loại này có

ưu điểm là: Dễ chế tạo (đúc) nhưng lắp ghép phức tạp, độ cứng vững khôngcao, dùng nhiều ở các động cơ cỡ lớn và động cơ xe máy

a b

Hình 2-4 Thân động cơ kiểu thân xilanh rời

a Kiểu vỏ thân xylanh chịu lực; b Kiểu gujông chịu lực.1 Hộp trục khuỷu, 2 Thân xylanh, 3 Nắp xilanh, 4 gujông nắp máy, 5 Gujông thân máy,

6 Lỗ lắp trục cam, 7 Gujông toàn bộ, 8 Đế máy.

Loại động cơ làm mát bằng nước, khoảng không gian xung quanhxilanh gọi là áo nước

2.2.1.4 Yêu cầu

- Có độ cứng cao để chịu lực và nhiệt độ cao

- Kích thước và trọng lượng nhỏ, dễ bố trí, tháo lắp

- Các mặt lắp ráp, ổ trục, lỗ ren… phải đảm bảo chính xác

2.2.1.5 Vật liệu chế tạo

Thân động cơ thường chế tạo theo phương pháp đúc

Vật liệu đúc động cơ thường dùng các loại gang xám như: GX 18-36,

GX 22-44, GX 21-40, gang hợp kim (thêm thành phần Ni, Cr) hoặc hợp kim

nhôm hoặc đuyara Các động cơ cỡ nhỏ thường dùng hợp kim nhôm Một số

động cơ cỡ lớn thường chế tạo bằng phương pháp hàn nên vật liệu sử dụng làthép tấm, thép định hình

2.2.2 Kiểu chịu lực của thân động cơ

Kiểu chụi lực của thân động cơ và tùy thuộc vào cấu tạo của thân động

cơ, có các kiểu sau:

gujông, gây ra ứng suất kéo trên các tiết diện thẳng góc với đường tâm củathân xylanh (Hình 2-5).

Thân động cơ của động cơ xăng thường dùng kiểu chịu lực này, ví dụ:động cơ: ZIL-157, CA 10, CA-30 v v…

2.2.2.2 Vỏ thân chịu lực

Trong kiểu này xylanh đúc rời thân máy Lực khí thể tác dụng lên nắpxylanh sẽ truyền cho vỏ thân qua các gujông, gây ra ứng suất kéo trên cáctiết diện thẳng góc với đường tâm xylanh của vỏ thân, do xylanh chế tạoriêng dưới dạng ống lót rồi lắp vào vỏ thân vì vậy ống lót không chịu ứng sứckéo (Hình 2-6) Các động cơ kiểu này có : ZMZ-53, ZMZ-66, ZIL -130, ZIL-

131, IAMZ-236, IAMZ-238 v v…

2.2.2.3 Gujông chịu lực

Hình 2-5 Thân động cơ kiểu thân xylanh chịu lực động cơ ZIL-157

Trong kiểu này, thân xylanh, hộp trục khuỷu đúc rời nhau Lực khí thểtác dụng lên nắp xylanh sẽ truyền cho các gujông liên kết nắp xylanh, thânđộng cơ- hộp trục khuỷu với đế máy Các gujông này khá dài và chịu lực kéocòn thân xylanh không chịu lực kéo (Hình 2-4b)

Hình 2-6 Thân động cơ kiểu vỏ thân chịu lực động cơ PEUGEOT

Hình 2-7 Hình dáng bên ngoài thân động cơ 3 xilanh đời mới kiểu

vỏ thân chịu lực động cơ HONDA

Hình 2-8 Thân động cơ kiểu gujông chịu lực của động cơ chữ V

2.2.3 Kết cấu thân động cơ

Thân động cơ và nắp xylanh là những chi tiết cố định và phức tạp để

lắp hầu hết các chi tiết các hệ thống và cơ cấu trên động cơ Hình dạng vàkết cấu của chúng phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau:

- Kiểu kết cấu (liền hay rời), kiểu loại động cơ (xăng, điêzel, côngsuất, loại buồng cháy cách bố trí vòi phun, cách bố trí xupáp …)

- Phương pháp làm mát (bằng nước hay không khí)

- Phương pháp chế tạo (đúc hay hàn) …

Vật liệu chế tạo có thể bằng gang đúc, hợp kim nhôm hoặc đuyara.Động cơ cỡ lớn có thể có thân máy bằng thép tấm chế tạo bằng phương pháphàn

2.2.3.1 Kết cấu của loại thân động cơ kiểu thân xylanh - hộp trục khuỷu

Kiểu thân xylanh - hộp trục khuỷu được dùng rất phổ biến ở động cơôtô, động cơ có công suất vừa và nhỏ… Các xylanh đúc liền với thân hoặclàm thành ống lót rồi lắp lên thân, xung quanh xylanh có nước làm mát baobọc Trong có các đường dẫn dầu bôi trơn, nước làm mát, ổ đỡ trục phối khí,trục khuỷu, các vị trí lắp đặt các cơ cấu, hệ thống khác, mặt lắp ghép với nắpxylanh, đáy dầu, các vị trí lắp ghép được gia công chính xác Các phươngpháp lắp đặt trục khuỷu được thể hiện ở hình 2-13 Lắp trục khuỷu kiểu treo

được dùng phổ biến trên động cơ ôtô, máy kéo Đường tâm ổ trục có thể nằmtrên mặt phẳng lắp ghép với đáy dầu (hình 2-8), hoặc có thể nằm trọn tronghộp trục khuỷu (hình 2-9, 2-14)

Hình 2-9 Thân động cơ chữ V kiểu thân xylanh-hộp trục khuỷu.

1 Mặt phân chia ổ trục ; 2, 4 đường đẫn dầu bôi trơn; 5 Mặt phân chia hộp trục khuỷu.

Do thân động cơ đúc liền với hộp trục khuỷu nên giảm bớt mặt lắpghép Thân động cơ kiểu này thường nhẹ và đỡ tốn kim loại Vì vỏ thân vàcác vách ngăn tương đối mỏng

2.2.3.2 Cấu tạo thân động cơ kiểu thân rời

Trong kiểu này thân xylanh và hộp trục khuỷu làm rời, lắp ghép với

nhau bằng gujông hoặc bulông Xylanh có thể làm riêng hoặc làm chung, cóthể dùng lót xylanh khô hoặc ướt Loại lót khô thường dùng cho động cơ làmmát bằng không khí

Hình 2-10 Khối xylanh rời của động cơ ôtô cỡ lớn.

2.2.3.3 Thân xylanh làm mát bằng không khí

Hình 2-11 Thân động cơ làm mát bằng gió

1 Hộp trục khuỷu, 2 Thân xilanh, 3 Nắp xiilanh, 4 Gujông, 5 Lót xylanh.

Hình 2-12 Kết cấu thân động cơ làm mát bằng gió

1 Cánh tản nhiệt, 2 Đệm, 3 Hộp trục khuỷu.

Loại này thường là thân rời (hình 2-11, 2-12) Về nguyên tắc có thểdùng gujông riêng rẽ, hay một gujông để lắp ghép nắp xylanh và thân xylanhvới hộp trục khuỷu, xilanh có thể làm liền với thân hoặc làm rời dưới dạngống lót rồi lắp vào thân Thân máy thường được chế tạo bằng vật liệu tản

nhiệt nhanh, quanh thân được gia công phiến tản nhiệt, để tăng diện tíchtruyền nhiệt cho môi chất làm mát…

2.2.3.4 Các phương án lắp trục khuỷu vào động cơ

Tùy theo phương pháp lắp đặt trục khuỷu trong hộp trục khuỷu mà thân

máy có kết cấu khác nhau Những phương pháp thường gặp trong thực tế là:

Hình 2-13 Một số phương pháp lắp trục khuỷu vào động cơ.

a Trục khuỷu treo, b Trục khuỷu đặt, c Trục khuỷu luồn

- Trục khuỷu treo (hình 2-13a) Hộp trục khuỷu chia làm hai nửa, nửadưới là cácte dầu Thân máy hay toàn bộ động cơ được lắp đặt trên các gốiđỡ Đây là kiểu phổ biến cho động cơ ôtô – máy kéo

- Trục khuỷu đặt (hình 2-13b) Hộp trục khuỷu cũng chia làm hai nửa,nửa dưới đồng thời là bệ máy Trục khuỷu và toàn bộ thân máy cùng các chitiết lắp ráp được đặt trên bệ máy (thường dùng trong động cơ tĩnh tại)

- Trục khuỷu luồn (hình 2-13c) Hộp trục khuỷu nguyên khối, do đó khilắp ráp trục khuỷu vào động cơ phải bằng cách luồn, thường sử dụng trongđộng cơ mà má khuỷu còn thêm chức năng là cổ trục, ổ đỡ bằng ổ lăn

Trong phương pháp lắp trục khuỷu kiểu đặt hoặc treo, ổ trục thườngchia làm hai nửa Trong động cơ ôtô trục khuỷu thường lắp theo kiểu treotrên thân động cơ Nửa trên của ổ được đúc liền với vách ngăn của thân động

trục khuỷu (hiện nay thường dùng 2 bulông) Số ổ trục phụ thuộc vào cách bốtrí xylanh, chiều dài, tình trạng chụi lực của trục khuỷu…

Để ổ trục không xê dịch ngang, nắp ổ thường được định vị bằng haimặt hông Ở một số động cơ để tăng cứng vững cho ổ trục, ngoài bulông vàgujông ra người ta còn dùng thêm các bulông phụ ngang

2.2.3.5 Ổ trục khuỷu

Hình 2-14 Định vị nắp ổ trục

a Dùng bulông ngắn; b Dùng bulông dài; c Dùng bạc định vị.

1 Gujông; 2-3 Bulông phụ; 4 Vòng định vị; 5 Mặt định vị

Ổ trục khuỷu thường dùng bạc lót Bạc gồm có gộp bạc bằng théptrong đó có tráng kim loại chịu mòn: Hợp kim babít, đồng chì, hợp kim nhôm,hợp kim gốm v v… bạc lót lắp trong ổ theo chế độ lắp căng Để bạc lót khôngxoay và di động theo chiều trục, trên mép bạc lót chỗ mặt nối tiếp của hainửa thường dập thành gờ (lưỡi gà) cách này dùng với bạc lót mỏng Với bạclót dày thường định vị bằng lỗ trên bạc và trên chốt định vị trên ổ đỡ

Hình 2-15 bạc lót ổ trục khuỷu

1 Lưỡi gà định vị bạc lót; 2 Lớp hợp kim chịu mòn

3 Lỗ dẫn dầu; 4 Vai bạc lót

Chiều dày hướng kính của bạc lót trong động cơ xăng thường từ 2,2

mm đến 3 mm Chiều dày lớp hợp kim chịu mòn khoảng (0,3 - 0,7)mm, còncác lớp bạc của động cơ điêzel có chiều dày hướng kính 4 mm đến 5mm lớphợp kim đồng chì dày từ 0,4 đến 0,8mm

2.3 Xylanh - lót xylanh

2.3.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, phân loại, yêu cầu vật liệu chế tạo

2.3.1.1 Nhiệm vụ

Xylanh cùng với nắp xylanh và đỉnh píttông tạo thành buồng cháy củađộng cơ (khi píttông ở điểm chết trên), cùng với nắp xylanh và píttông tạonên không gian thay đổi để thực hiện các quá trình công tác của động cơ vàdẫn hướng cho píttông chuyển động Xylanh tản nhiệt cho nước hoặc khôngkhí làm mát để bảo vệ màng dầu bôi trơn trên mặt gương xylanh

2.3.1.2.Điều kiện làm việc

Trong quá trình làm việc xylanh chịu tác dụng của lực khí thể lớn, chịu

ma sát trượt, nhiệt độ cao và chịu sự ăn mòn hoá học của khí cháy, trong điềukiện bôi trơn khó khăn

2.3.1.3.Yêu cầu

- Bền và cứng để chịu lực tác dụng của khí thể

- Có hệ số ma sát trượt nhỏ, chịu mòn tốt

- Chống được ăn mòn hoá học trong môi trường nhiệt độ cao

- Không rò nước vào trong và xuống đáy dầu, không lọt khí

2.3.1.4 Vật liệu: Vật liệu chế tạo xylanh và lót xylanh thường là ngang xám

hoặc là ngang hợp kim có độ bền cao Để nâng cao tính chịu mòn của lótxylanh có thể mạ lên mặt gương xylanh một lớp crôm xốp chiều dày từ 0,05

mm đến 0,25 mm

2.3.1.5 Phân loại: Xylanh có hai loại.

- Xylanh đúc liền thân máy (hình 2-5, 2-16a) Thân máy có độ cứng

vững cao, được làm mát tốt do được trực tiếp tiếp xúc với nước làm mát haykhông khí Tuy nhiên với động cơ làm mát bằng nước do kết cấu thân máyhộp kín nên khó đúc Ngoài ra toàn bộ thân máy đều phải dùng vật liệu tốttheo xylanh nên lãng phí Loại này thường dùng trong động cơ cỡ nhỏ có ápsuất và nhiệt độ không cao Mặt trong được gia công có độ chính xác cao vềkích thước (độ côn, méo, độ đồng tâm…), độ bóng cao Để tăng khả năng chụi