đáp án môn kết cấu tính toán đông cơ đốt trong

đáp án thi môn kết cấu tinh toán động cơ đốt trong , ket cau tinh toan dong co dot trong, ket cau tinh toa dong co oto, cac loai ong lot xy lanh, cac loai he thong lam mat , goc mo som dong muon anh huong nhu the nao , bo dieu khien truc cam thong minh , phuong phap bo tri xuppap uu nhuoc diem của các phuong phap dieu kien lam viec ket cau bulong thanh truyền bien phap chong bo ket piston cac cah lam ghep chot piston, muc dích y nghia he thong lam mat cac bien phap nang cao suc bên truc khuyucau tao cua truc khuỷu

I Nhóm 1

1 Phân loại ống lót xy lanh, phân tích kết cấu từng loại

 Lót xy lanh là một chi tiết dạng ống, được lắp vào thân máy nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ của thân máy.Lót xy lanh gồm hai loại: khô và ướt

 Khi thiết kế chế tạo cần đảm bảo: đủ độ bền, và độ cứng vững, chịu được lực khí thể, mặt gương xy lanh có độ bóng cao, hệ số ma sát nhỏ, chống được mài mòn và ăn mòn hoá học

ở nhiệt độ cao

 Ống lót xy lanh ướt đảm bảo bao kín, không rò nước

 Hạn chế dãn nở theo chiều ngang, cho phép dãn nở tự do theo phương đường tâm xy lanh

a Lót xy lanh khô

 Là loại ống lót lắp khít hoàn toàn trong lỗ xy lanh (mặt ngoài gia công chính xác) Có loại ống lót ngắn chỉ lắp ở phía trên vùng lân cận điểm chết trên, là nơi chịu mài mòn và ăn mòn nhiều nhất Ống lót dài được lắp suốt chiều dài xy lanh, được sử dụng nhiều để mài mòn đều

 Chế tạo bằng thép hợp kim, hợp kim gang Khi lắp ghép, vai của ống lót cao hơn mặt thân máy từ 0,025-0,1mm để đảm bảo bao kín buồng đốt

 Được dùng phổ biến trên các động cơ làm mát bằng không khí và 1 số động cơ làm mát bằng chất lỏng (dày từ 3-5mm làm từ thép)

 Khi thiết kế phải chú ý đến bao kín

 Khi lắp ghép, vai ống lót cao hơn mặt thân máy 0,05-0,15mm

 Đuôi ống lót có các rãnh lắp vòng cao su đảm bảo bao kín

 Có chiều dày từ 4-7mm loại bằng thép, 5-9mm loại bằng gang

+ Ưu điểm :

 Làm mát tốt

 Chế tạo thân máy dễ dàng

 Thuận tiện cho việc sửa chữa, thay thế

+ Nhược điểm :

 Dễ rò rỉ nước xuống cacte

 Độ cứng vững kém hơn lót xy lanh khô

2 Phân tích ảnh hưởng của góc mở sớm, đóng muộn xu páp đến quá trình làm việc của động

 Góc đóng muộn xupap xả: thải sạch khí cháy ra khỏi buồng đốt

3 Phân tích các biện pháp tăng sức bền thanh truyền

Đầu nhỏ thanh truyền:

- Giữa mặt đầu bệ chốt và mặt đầu trục của đầu nhỏ thanh truyền phải luôn tồn tại khe hở vì:

+ Sự chuyển dịch dọc trục của trục khuỷu

+ Sự biến dạng do tải trọng nhiệt và cơ

+ Dung sai kích thước trong quá trình gia công cơ

- Tăng bán kính góc lượn ở vùng ghép nối đầu nhỏ với thân thanh truyền, làm tăng độ cứng vững của đầu nhỏ, giảm ứng suất đầu nhỏ

Thân thanh truyền: thanh truyền nối đầu nhỏ với đầu to thanh truyền, chịu kéo, nén, uốn dọc do

Đầu to thanh truyền:

- Kích thước nhỏ gọn để giảm tải trọng lực quán tính tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu – bạc đầu to và lên bề mặt trục – bạc ổ đỡ

- Khoảng cách giữa 2 bulong cần phải nhỏ để tăng độ cứng vững, chống uốn

- Khi thiết kế và chế tạo bulong thanh truyền cần phả đảm bảo sao cho nó chịu lực kéo, tránh các lực cắt và uốn bulong

- Chiều dài đoạn ren trên bulong thanh truyền cần được thiết kế sao cho có thể vặn lút hết vào đai ốc giảm ứng suất cho những mối ren đầu

- Tạo các gân tang cứng

- Bề mặt trụ ngoài của bạc được tráng lớp hợp kim chịu mòn và mặt trụ trong của đầu to thanh truyền trung tâm phải được tôi cứng và mài bóng Mặt trụ ngoài của bạc được tôi cứng và mài tinh

Vật liệu chế tạo thanh truyền:

- Thép cacbon, thép hợp kim

- Sau khi rèn dập và gia công cơ khí thanh truền được thường hóa, tôi và ram để đạt độ cứng HB = 230-280

Bulong thanh truyền:

- Giảm sự tập trung ứng suất bằng các bề mặt chuyển tiếp với bán kính góc lượn phù hợp

- Dùng phương pháp cán lăn ren để giảm tập trung ứng suất ở vùng chân ren

- Tăng độ bóng bề mặt, nhiệt luyện, ram, ủ…

- Quy định đúng lực siết đai ốc

- Bạc lót dùng gờ lưỡi gà hoặc chốt định vị để chống biên dạng, xê dịch khi làm việc

Chế tạo ren theo phương pháp cán lăn hoặc dùng phương pháp làm chai cứng bề mặt như phun hạt thép, phun cát thạch anh,…

4 Phân tích các biện pháp về kết cấu nhằm nâng cao chất lượng quá trình trao đổi khí?

Số lượng và cách bố trí xupap:

- Dùng 3 đến 4 xupap cho mỗi xy lanh để giảm cản trở khí động

- Làm chung đường nạp cho 2 xy lanh kề nhau để tận dụng động năng dòng khí nạp

- Bố trí đường nạp và đường xả cùng phí để tận dụng khí thải sấy nóng khí nạp đối với động cơ xăng Động cơ diesel cần bố trí đường nạp và đường xả không cùng phía

- Góc côn của nấm xupap được thiết kế nằm trong khoảng từ 30o – 45o

- Sử dụng buồng cháy hình nêm, dạng chỏm cầu thì có thể tăng được đường kính tán nấm xupap, sẽ làm tăng được tiết diện lưu thông

5) Phân tích các dạng buồng cháy động cơ xăng và ưu nhược điểm từng loại

Buồng đốt động cơ xăng

* Buồng đốt kiểu hình bán cầu (hình 2.16)

Loại này có đặc điểm là diện tích bề mặt buồng đốt nhỏ gọn Trong buồng đốt bố trí một supap nạp và một supap thải, hai supap này bố trí về 2 phía khác nhau Trục cam bố trí ở giữa nắp máy và dùng cò mổ để điều khiển sự đóng mở của supap Sự bố trí này rất thuận lợi cho việc nạp hỗn hợp khí và thải khí cháy ra ngoài

*Buồng đốt kiểu hình nêm (hình 2.17)

Loại này cũng có đặc điểm là diện tích bề mặt tiếp xúc nhiệt nhỏ Buồng đốt mỗi xylanh được

bố trí một supap nạp và một supap thải, 2 supap này được bố trí cùng một phía Đối với loại này trục cam được bố trí ở thân máy hoặc nắp máy, điều khiển sự đóng mở các supap qua trung gian của cò

*Buồng đốt kiểu BATHTUB (hình 2.18)

Kiểu này mỗi buồng đốt bố trí một supap nạp và một supap thải, 2 supap bố trí lệch cùng một phía và các supap đặt thẳng đứng Kiểu này có khuyết điểm là đường kính đầu supap bị hạn chế nên việc nạp và thải kém

*Buồng đốt kiểu PENTROOF (hình 2.19)

Ngày nay, loại buồng đốt này được sử dụng khá phổ biến, mỗi xylanh động cơ thường được bố trí hai supap nạp và hai supap thải Bougie được đặt thẳng đứng ở giữa buồng đốt giúp cho quá trình cháy xảy ra tốt hơn Hai trục cam được bố trí trên nắp máy, một trục điều khiển các supap nạp và một trục còn lại điều khiển các supap thải

6) Phân tích cơ sở chọn số lượng xéc măng

Biện pháp bao kín duy nhất là dùng xécmăng và số xécmăng càng nhiều thì bao kín càng tốt

Nhưng xécmăng càng nhiều thì rãnh xécmăng cũng phải nhiều, điều này làm cho đầu piston càng dài

và nặng hơn nữa còn làm tăng ma sát Vì vậy khi chọn xécmăng cần chú ý đầy đủ các mặt

Thông thường nếu áp suất khí thể càng cao, tốc độ động cơ càng thấp, đường kính xylanh càng lớn thì phải chọn số xécmăng càng nhiều

- Động cơ xăng dùng từ 3 ÷ 4 xécmăng khí, 1 ÷ 2 xécmăng dầu

- Động cơ Diesel cao tốc dùng từ 3 ÷ 6 xécmăng khí, 1 ÷ 3 xécmăng dầu

- Động cơ Diesel tốc độ tấp dùng từ 5 ÷ 7 xécmăng khí, 1 ÷ 4 xécmăng dầu

Ngoài cách dùng xécmăng để bao kín thì khe hở giữa phần đầu piston – xylanh và khe hở giữa xécmăng – rãnh xécmăng cũng phải nằm trong giới hạn cho phép

Câu 7 Phân tích điều kiện làm việc và kết cấu bánh đà

- Điều kiện làm việc

+ Đảm bảo độ đồng đều tốc độ quay của trục khuỷu

+ Tích trữ phần năng lượng dư sinh ra trong hành trình sinh công để bù đắp phần năng lượng thiếu hụt trong các hành trình tiêu hao công

+ Trong các động cơ có tỷ số nén cao và xylanh ít thì bánh đà khởi động động cơ bằng phương pháp quán tính

+ Trong một số động cơ xăng cỡ nhỏ làm mát bằng không khí thì bánh đà như quạt gió, gắn thêm nam châm vĩnh cửu để tạo nguồn điện

- Kết cấu bánh đà:

Chia làm 3 loại:

* Dạng đĩa:

+ Kết cấu đơn giản, chiều dày đồng đều

+ Vành răng rời để liên kết với bánh răng khởi động

+ Trên oto, bánh đà còn là đĩa chủ động của ly hợp nên mặt ngoài được chế tạo chính xác để tiếp xúc với đĩa ma sát

Nhược điểm: momen quán tính nhỏ chỉ phù hợp với động cơ tốc độ cao( xăng và nhiều xylanh)

* Dạng vành:

+ Đối với động cơ tốc độ thấp, ít xylanh thì để đảm bảo tốc độ động cơ đồng đều thì cần có momen quán tính bánh đà lớn, khối lượng bánh đà 80% -> 90% tập trung ở vành Tạo được momen lớn và giảm được khối lượng bánh đĩa

* Dạng chậu: dành cho diesel

+ Kết cấu khác với dạng đĩa là có thêm phần vành ở phía ngoài một mặt của bánh đà cũng đóng vai trò chủ động và có ép vành răng ăn khớp với bánh răng khởi động

Ngoài ra trên động cơ có ly hợp thủy lực thì kết cấu bánh đà có hình dạng đặc biệt có các cánh của

bộ ly hợp

Câu 8 Phân tích điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo chốt piston

 Điều kiện làm việc:

9 Phân tích điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo pít tơng

Điều kiện làm việc

Piston là một chi tiết rất quan trọng của động cơ đốt trong Trong quá trình động cơ làm việc piston chịu lực lớn, nhiệt độ cao, ma sát và ăn mòn rất lớn Các tải trọng tác dụng lên piston gồm có:

 Tải trọng cơ học

- Chịu tác dụng của áp lực khí thể rất lớn của quá trình cháy – giãn nở

- Lực quán tính tác dụng lên piston rất lớn, nhất là với động cơ tốc độ cao

 Các tải trọng cơ học tác dụng lên piston gây nên ứng suất và biến dạng lớn, nếu vượt quá giới hạn cho phép sẽ làm hỏng piston

 Tải trọng nhiệt

Trong quá trình cháy piston tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có nhiệt độ cao (2.300 ÷ 2.8000K) nên nhiệt độ của piston nhất là phần đỉnh cũng rất cao (khoảng 500 ÷ 8000K) Nhiệt độ cao gây

ra các tác hại sau:

- Ứng suất nhiệt lớn, có thể làm rạn nứt piston

- Gây biến dạng piston, tăng ma sát hoặc có thể làm bó kẹt piston trong xylanh

- Làm giảm sức bền piston

- Làm giảm chất lượng của dầu bôi trơn

- Dễ gây ra hiện tượng cháy kích nổ trên động cơ xăng

- Làm giảm hệ số nạp và ảnh hưởng đến công suất động cơ

 Ma sát và ăn mòn hoá học

Trong quá trình làm việc, do điều kiện bôi trơn giữa piston và xylanh không đầy đủ nên piston chịu ma sát rất lớn Hơn nữa do lực quán tính, nhiệt độ và lực ngang N làm cho piston biến dạng nên ma sát càng tăng

 Piston tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy nên còn bị sản vật cháy ăn mòn (axít sunfuarít)

Vật liệu chế tạo

Do điều kiện làm việc như trên nên khi chế tạo piston, vật liệu phải bảo đảm các yêu cầu sau:

- Đủ sức bền khi piston làm việc ở nhiệt độ cao và tải trọng thay đổi

- Trọng lượng riêng nhỏ

- Hệ số giãn nở vì nhiệt nhỏ và hệ số dẫn nhiệt lớn

- Chịu mòn tốt trong điều kiện bôi trơn kém và nhiệt độ cao

- Chống được ăn mòn hóa học của khí cháy

Ngày nay, vật liệu để chế tạo piston thường dùng gang hợp kim (chế tạo piston của động

cơ có

tốc độ thấp) và hợp kim nhẹ (dùng trong động cơ có tốc độ cao) để giảm lực quán tính

 Hợp kim gang xám cĩ độ bền cao, hệ số dãn dài nhỏ, dễ chế tạo tuy nhiên cĩ khối lượng lớn,

hệ số dẫn nhiệt nhỏ, dễ rạn nức khi chịu nhiệt cục bộ

 Gang dẻo: dùng chế tạo pítong động cơ 2 kì cĩ tải trọng nhiệt lớn gang dẻo cĩ độ bền cao hơn gang xám

 Gang cầu: cĩ độ bền ngang vs thép chịu mài mịn và nhiệt cao nhưng khĩ gia cơng chế tạo

 hợp kim nhơm: chế tạo pítong cĩ cơng suất vừa và nhỏ, cĩ tốc độ làm việc cao, khối lượng nhỏ hơn gang, hệ số dẫn nhiệt cao, tỗn thất ma sát nhỏ, dễ chế tạo nhược điểm hệ số dãn dài lớn

10 Phân tích điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo thanh truyền

Phân tích điều kiện làm việc

Khi động cơ làm việc thanh truyền chịu các lực sau đây:

- Lực khí thể của quá trình nén và cháy – giãn nở trong xylanh gây kéo , nén uốn dọc

- Lực quán tính của các chi tiết chuyển động tịnh tiến

- Lực quán tính của bản thân thanh truyền

- nội lực xuất hiện do chênh lệch nhiệt độ

- lực ban đầu do lắp ghép: lực siết bulong, bạc lĩt

- Lực ma sát trên các bề mặt tiếp xúc động

Khi làm việc lực quán tính và lực khí thể thay đổi theo chu kỳ bởi vậy tải trọng tác dụng vào thanh truyền cũng thay đổi và có tính chất va đập mạnh Thân thanh truyền chịu nén và chịu uốn

dưới tác dụng của lực khí thể và lực quán tính

vật liệu chế tạo thanh truyền

Do phải truyền lực rất lớn nên vật liệu chế tạo thanh truyền thường là thép cacbon hoặc thép hợp kim Thông thường, thép cacbon được dùng nhiều vì giá thành thấp và dễ gia công

- Thanh truyền của động cơ tĩnh tại, tàu thủy tốc độ thấp hay dùng thép cacbon: CT4,CT5, 30,

35, 40 đôi khi dùng thép 40X

- Thanh truyền của động cơ tàu thủy tốc độ cao và ôtô máy kéo thường dùng thép cacbon 40, 45 và thép hợp kim 40XH, 30XMA, 18XHBA,

- Động cơ cao tốc, xe đua, ôtô du lịch thường dùng thép hợp kim: 18XHBA, 18XHMA,

12XHBA,

11.Phân tích điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo trục khuỷu

Điều kiện làm việc:

+chịu tác động của lực khí thể, các lực sinh ra cĩ tính chất chu kỳ dẫn đến trục khuỷu giao động

+Qúa trình làm việc chịu tải trọng lớn, ma sát mài mịn và thay đổi cĩ tính chất chu kỳ

+Độ bền cao khối lượng lớn, độ chính xác gia cơng cao, độ bĩng bề mặt trục khuỷu

+Khơng xảy ra giao động cộng hưởng trong phạm vi số vịng quay động cơ làm việc

Vật liệu chế tạo: Thép cacbon hoặc thép hợp kim, ngồi ra cịn chế tạo bằng gang

12.Phân tích điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo xéc măng

Điều kiện làm việc:

xéc măng khí cĩ nhiệm vụ bao kín khí lọt xuơng catte xéc măng dầu ngăn khơng cho dầu lên buồng cháy chừa lại một lớp mỏng để bơi trơn xéc măng làm việc với áp suất lớn, ma sát, trong điều kiện thiếu dầu bơi trơn và ăn mịn hĩa học

Trong quá trình làm việc xéc măng khí đầu tiên tiếp xúc với khí cháy nên nhiệt độ rất cao 400-5000C , đặt biệt khi xéc măng khí bị hở khí cháy lọt qua khe hở làm tăng , xéc măng

Vật liệu chế tạo: + xéc măng khí: Hợp kim gang

+ Xéc măng dầu: Thép or thép gang

13 Phân tích kết cấu bạc lĩt đầu to thanh truyền

Trong động cơ ôtô cũng như trong động cơ tàu thủy đa số ổ trục đều là ổ trượt Vì vậy đầu

to thanh truyền cũng như ở ổ trục khuỷu đều thường dùng bạc lót có tráng lớp hợp kim chịu mòn

Do đầu to thanh truyền được làm thành hai nửa nên bạc lót đầu to thanh truyền cũng được cắt thành hai nửa Bạc lót thanh truyền gồm có gộp bạc bằng thép ở hai phía ngoài và lớp hợp kim chịu mòn được tráng trên mặt trong của bạc

Hợp kim chịu mòn đúc tráng lên đầu to thanh truyền có thể theo hai kiểu sau đây:

- Tráng trực tiếp hợp kim chịu mòn lên đầu to thanh truyền

- Tráng hợp kim chịu mòn lên bạc lót

Tuỳ theo chiều dày của lớp hợp kim chịu mòn, bạc lót có thể chia thành hai loại: bạc lót dày và bạc lót mỏng Bạc lót dày hay mỏng đều gồm hai phần: gộp bạc lót và lớp hợp kim chịu mòn tráng trên mặt trong của gộp bạc

- Bạc lót dày là bạc lót có chiều dày của gộp bạc từ 3 ÷ 6mm, lớp hợp kim chịu mòn dày khoảng 1,5 ÷3mm

- Bạc lót mỏng là bạc lót có chiều dày của gộp bạc từ 0,9 ÷ 3mm, lớphợp kim chịu mòn dày 0,4 ÷ 0,7mm(đa số động cơ đốt trong hiện nayđều dùng loại bạ c lót mỏng)

Trên mỗi nửa bạc lót đều có lưỡi gà để định vị bạc lót trên đầu to thanh truyền

Hai nửa bạc lót được lắp căng vào 2 nửa đầu to thanh truyền Để có độ căng khi lắp ghép thì đườ ng kính ngoài của bạc lót lớn hơn đường kính đầu to khoảng 0,03 ÷ 0,04 mm

Khe hở giữa bạc lót với má khuỷu không được lớn hơn 0,15 ÷ 0,25 mm Khe hở này lớn thì dầu bôi trơn sẽ văng ra ngoài, không bảo đảm màng dầu bôi trơn ở trục

Câu 14: Phân tích kết cấu các loại ống lót xy lanh và ưu, nhược điểm từng loại

*Lót xy lanh là một chi tiết dạng ống, được lắp vào thân máy nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ

của thân máy.thân máy có thể dùng lót xy lanh hoặc không,Mặt trong lót xy lanh gia công độ chính

xác cao gọi là mặt gương xy lanh

Lót xy lanh Gồm hai loại:

- Lót xy lanh khô: là ống thép hay gang được gia công chính xác trong cả mặt trong và mặt ngoài

rồi lắp vào trong lỗ xy lanh

+ Ưu điểm :

Do kết cấu lót xy lanh co độ cứng vững tốt nên có thể làm mỏng, ít tốn vật liệu

Thân máy có độ cứng vững cao nên ít biến dạng khi siết bu long nắp xy lanh

Không bị rò rỉ nướcvà lọt khí do không tiếp xúc với nuoc làm mát

+Nhược điểm: Truyền nhiệt kém và khó tháo lắp trong quá trình bảo dưỡng sủa chửa

- Lót xy lanh ướt : là loại ống lót lắp vào vỏ thân, lót xy lanh tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát

nên hiệu quả làm mát cao

+ Đặc điểm của lót xy lanh ướt :

Khi làm việc không được xoay nhưng có thể giãn nở theo chiều trục Bởi vậy lót xy lanh có vai tựa và mặt vai lắp cao hơn thân máy độ 0,05 ÷ 0,15 mm để khi lắp zoăng qui lát và nắp qui lát ép chặt không cho lọt khí

Thường dùng vòng zoăng cao su ở lót xy lanh khảong 2 ÷3 chiếc

Chiều dài lót xy lanh bằng thép từ 4 ÷ 7 mm.gang dày 5 ÷ 9 mm Phần cuối của lót xy lanh thừơng được khoét khuyết để tránh va chạm với thanh truyền

Công nghệ gia công đơn giản hơn lót xy lanh khô

+ Ưu điểm : Làm mát tốt, Chế tạo thân máy dễ dàng, Thuận tiện cho việc sửa chữa, thay thế + Nhược điểm : khó bao kín,dễ rò rỉ nướcvà lọt khí, độ cứng vững kém hơn lót xy lanh khô

Câu 15 phân tích kết cấu thanh truyền

Kết cấu thanh truyền Khi nghiên cứu kết cấu, thường chia thanh truyền gồm ba phần: Đầu nhỏ, thân, đầu to (hình 3-30)

+ Đầu nhỏ thanh truyền

Là đầu lắp ghép với chốt pít tông Cấu tạo của nó phụ thuộc vào kích thước chốt pít tông và phương pháp lắp ghép chốt

- Khi chốt pít tông lắp tự do, đầu nhỏ thanh truyền có dạng hình trụ rỗng

Các động cơ cao tốc nhiều xi lanh đầu nhỏ làm vấu lồi để vừa tăng cứng vững vừa có thể điều chỉnh được trọng lượng, trọng tâm thanh truyền (hình 3-32d, e), với động cơ tăng áp cần làm mát đỉnh pít tông bằng phun dầu thì trên đầu nhỏ có lỗ phun dầu (hình 3-22b, d) các động cơ không tăng áp trên đầu nhỏ có các lỗ hứng dầu bôi trơn, các lỗ có dạng hình (3-30) và hình (3-33) Ở động cơ hai kỳ thanh truyền luôn luôn chịu nén nên dầu bôi trơn trên bề mặt chốt cần có áp suất cao Để giữ được dầu bôi trơn trên bạc lót đầu nhỏ có rãnh chéo để chứa dầu (hình 3-32d)

Ở một số động cơ cao tốc người ta không dùng bạc lót mà dùng ổ lăn trụ như hình (3-34)

- Khi đầu nhỏ thanh truyền lắp cố định với chốt

Cấu tạo của đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào kiểu cố định chốt với đầu nhỏ hình (3-35)

Kiểu lắp như hình (3-35a), thực hiện khó khăn Để dễ lắp người ta dùng kiểu lắp hình (3-35b, c), nhưng làm tăng khối lượng và mất cân bằng khi chuyển động

+ Thân thanh truyền

Chiều dài thân thanh truyền được tính từ tâm đầu nhỏ đến tâm đầu to Trên thân thanh truyền có đánh dấu chữ hoặc vấu làm dấu để khi lắp ghép đúng chiều tránh nhầm lẫn Tùy loại động cơ mà thân thanh truyền có các tiết diện như hình (3-36)

Loại có tiết diện tròn (hình 3-36c, d)

Ưu điểm: Dễ gia công nhưng vật liệu phân bố không hợp lý, đồng thời không tận dụng vật liệu theo quan điểm sức bền đều hiện nay không sử dụng

Loại tiết diện chữ nhật và ô van (hình 3-36g, h)

Ưu điểm: Chế tạo đơn giản nhưng vật liệu phân bố không hợp lý Hiện nay không sử dụng

Loại tết diện ngang chữ I (hình 3-36a,b) Được sử dụng phổ biến từ động cơ cỡ nhỏ đến cỡ lớn và được tạo phôi bằng phương pháp rèn khuôn, vì sử dụng vật liêïu hợp lý nên khối lượng thanh truyền nhỏ mà vẫn đủ cứng vững (Trục yy nằm trong mặt phẳng lắc phải chịu lực lớn gấp đến bốn lần mặt phẳng vuông góc với nó)

Chiều rộng h thân thanh truyền được làm lớn dần từ đầu nhỏ đến đầu to, để phù hợp với biểu đồ phân bồ lực (hình 3-37) còn chiều dày b hầu như không đổi

Ở các động cơ cao tốc và một số động cơ điêzel công suất tương đối lớn bề mặt ngoài của thân thanh truyền được mài nhẵn để làm tăng độ bền mỏi

Ở các động cơ cần dẫn dầu lên chốt pít tông, trong thân thanh truyền có gân để vừa tạo chỗ khoan lỗ dầu vừa tăng cứng cho thân (hình 3.36i)

+ Đầu to thanh truyền Đầu to thanh truyền lắp ghép với cổ chốt khuỷu vì vậy kích thước của đầu to phụ thuộc vào đường kính và chiều dài cổ chốt khuỷu Đầu to thanh truyền phải đảm bảo các yêu cầu: Đủ độ cứng vững để bạc lót (kể cả bạc lót mỏng) không bị biến dạng, kích thước nhỏ gọn để giảm lực quán tính, dễ lắp ghép cụm pít tông thanh truyền với trục khuỷu

Ở động cơ cỡ nhỏ một xi lanh đầu to thường làm liền và lắp với cổ chốt khuỷu qua ổ bi trụ Ở động

cơ một xi lanh cỡ vừa và lớn, động cơ nhiều xi lanh, đầu to thanh truyền được chia làm hai nửa, nửa trên liền với thân, nửa dưới gọi là nắp đầu to, hai nửa lắp với nhau bằng bu lông Có độ chính xác gia công cao nên nắp đầu to thanh truyền không được lắp lẫn

Nếu đầu to được cắt thành hai nữa khi lắp ghép phải định vị, thông thường dùng luôn bu lông thanh truyền để định vị bằng cách: Đoạn bu lông tương ứng 83 với mặt phân chia có đường kính lớn hơn

và gia công chính xác với lỗ lắp bu lông,

Dùng chốt côn để lắp ghép đầu to thanh truyền theo kiểu khớp bản lề, chốt côn có độ côn rất nhỏ (khoảng 10 ) có ưu điểm chốt chịu ứng suất cắt trên nhiều tiết diện nên có thể làm kích thước chốt nhỏ hơn bu lông, làm giảm kích thước đầu to đi rất nhiều (hình 3-38c) nhưng có nhược điểm là: chế tạo phức tạp và khó tháo lắp

Rút ngắn khoảng cách giữa hai đường tâm lỗ bu lông thanh truyền bằng cách khoan lỗ lắp bu lông gần vào tâm đầu to, (hình 3-41) có khi khoan lẹm vào cả bạc lót và dùng luôn bu lông thanh truyền định vị bạc Hiện nay không dùng nữa

Do đầu to thanh truyền chia làm hai nửa, ở một số động cơ, được lắp một số đệm bằng thép mềm ở

bề mặt phân cách Khi sửa chữa lớn, sẽ lấy bớt các tấm đệm này ra rồi tiến hành roa hoặc cạo lại bạc lót Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ có tính đơn chiếc Nhưng khi lắp đệm ngăn cách hai bề mặt lắp ghép sẽ làm tăng tải trọng tác dụng lên chi tiết lắp ghép nối hai nửa đầu to là bu lông hay gu jông thanh truyền, vì khi đó độ cứng mối ghép giảm Đối với động cơ cỡ lớn, để tiện chế tạo, người

ta chế tạo đầu to thanh truyền riêng rồi lắp với thân thanh truyền (hình 3-39b) Với kết cấu này ở một

số động cơ người ta lắp một số đệm thép vào giữa thân và đầu to thanh truyền để có thể điều chỉnh tỷ

số nén cho đồng đều giữa các xi lanh

Một số động cơ 2 kỳ cỡ nhỏ có thanh truyền không chia làm 2 nửa phải dùng ổ bi đũa (hình 3-38d) được lắp dần từng viên Ở một số động cơ nhiều xi lanh chữ V hoặc hình sao, thanh truyền của 2 hàng xi lanh khác nhau, một thanh truyền không lắp trực tiếp với trục khuỷu gọi là thanh truyền phụ, được lắp với chốt phụ trên thanh truyền chính (hình 3-38e) hoặc 2 thanh truyền lắp lồng vào nhau trên trục khuỷu nên một thanh truyền có đầu to dạng hình nạng (hình 3-38f) Đối với một số động cơ

có trục khuỷu trốn cổ, để bố trí khoảng cách giữa các xi lanh hợp lý, chiều dày đầu to không đối xứng qua mặt phẳng dọc của thân thanh truyền (hình 3-38g)

Bu lông thanh truyền

Cấu tạo của bu lông thanh truyền có rất nhiều dạng, chủ yếu phụ thuộc vào công dụng của động cơ

và phương pháp nâng cao sức bền mỏi của bu lông thanh truyền Hai nửa đầu to thanh truyền thường được định vị bằng đoạn mặt trụ của bu lông Đầu bu lông có mặt vát A (hình 3-42) để chống xoay khi lắp ráp, còn mặt B có tác dụng làm mềm phần đối diện với mặt vát A để phản lực hai phía trên bề mặt tỳ được đồng đếu sao cho tổng phản lực tác dụng đúng trên đường tâm bu lông để tránh bu lông

bị uốn Bán kính góc lượn của các phần chuyển tiếp khoảng (0,2 – 1,0)mm nhằm giảm tập trung ứng suất Phần nối giữa thân và ren thường làm thắt lại để tăng độ dẻo cho bu lông Đai ốc có kết cấu đặc biệt để ứng suất trên các ren đồng đều Ren được tạo thành bằng các phương pháp gia công không phoi như lăn, cán Ngoài ra bu lông thanh truyền được tôi, ram và xử lý bề mặt bằng phun cát, phun

bi để đạt độ cứng (26-32) HRC Khi xiết ốc thanh truyền phải đúng lực cần thiết và đều

Câu 16: phân tích kết cấu của trục khuỷu

Khi xét kết cấu trục khuỷu thường chia ra các phần: Đầu trục khuỷu, cổ trục khuỷu, cổ chốt trục khuỷu, má khủyu-khối đối trọng và đuôi trục khuỷu

+ Đầu trục khuỷu

Đa số đầu trục khuỷu lắp vấu để quay trục khuỷu khi cần thiết, lắp bu zi dẫn động quạt gió, bơm nước, bánh răng dẫn động trục phối khí, bơm cao áp, bộ chia điện, bơm dầu…, bộ hạn chế dịch dọc trục khuỷu Các bề mặt đầu của cổ trục đầu tiên khi di chuyển dọc trục sẽ tỳ vào các tấm chặn có tráng hợp kim chịu mòn Trên một số động cơ đầu trục khuỷu có lắp bộ giảm dao động xoắn (Ở một

số động cơ có phần dẫn động các cơ cấu bố trí về phía sau của trục khuỷu như động cơ IAMZ-740 đầu trục khuỷu lắp với phần chủ động của khớp nối thủy lực dẫn động cơ quạt gió)

A- Lỗ rỗng ở cổ trục khuỷu; B- Phần vật liệu bị cắt ở má khuỷu; 1- Cổ trục; 2- Má khuỷu; 3- Bạc chặn dọc trục; 4- Nửa bạc lĩt cổ trục dưới; 5-Bánh đà; 6,19- Mặt bích; 7- Chốt định vị; 8- Bulơng; 9- Vành răng khởi động; 10- Nửa bạc lĩt cổ trục trên; 11- Cổ chốt khuỷu; 12- Bulơng lắp ghép đối trọng; 13, 14- Bánh răng dẫn động; 15- Bulơng đầu trục khuỷu; 16- Bu ly; 17- Lỗ rỗng lọc dầu của

1- Đai ốc khởi động; 2- Vành ngăn dầu; 3- Phớt dầu; 4- Bánh răng chủ động; 5- Puly dẫn động; 6- Đệm hãm; 7- Ổ chặn dọc trục

+ Cổ khuỷu (chốt khuỷu)

Cổ chốt khuỷu cũng được gia cơng chính xác về kích thước, và xử lý bề mặt để đạt đợ bĩng độ cứng cao Đường kính cổ chốt khuỷu cĩ thể làm bằng đường kính cổ trục, nhưng thường làm nhỏ hơn để giảm trọng lượng Nhưng cĩ những động cơ cao tốc, do lựïc quán tính lớn, đường kính cổ chốt khuỷu cĩ thể bằng đường kính cổ trục Trong trường hợp đầu to thanh truyền làm liền khối lắp ổ bi

kim ở một số động cơ hai kỳ, do phải lắp lồng thanh truyền từ đầu trục khuỷu nên đường kính chốt phải lớn hơn đường kính cổ trục Để tăng khả năng làm việc của cổ khuỷu và bạc lót cần làm tăng đường kính cổ chốt khuỷu nhưng khi đó lại làm tăng khối lượng và kích thước đầu to thanh truyền

Để giảm khối lượng trục khuỷu và tạo đường dầu bôi trơn cổ khuỷu được làm rỗng, đường khoan hai đầu được nút bằng nút ren hay nút côn Do lực ly tâm, các cặn bẩn có trong dầu bôi trơn văng ra xa tâm quay, ở giữa dầu sạch được dẫn đi bôi trơn Dầu bôi trơn được lấy từ thân máy đến bôi trơn các

ổ trục, rồi theo các rãnh trong cổ, má khuỷu dẫn lên bôi trơn chốt khuỷu, sau đó phun ra lỗ phun ở đầu to thanh truyền bôi trơn thành xi lanh và cơ cấu phối khí Vị trí lỗ dẫn dầu bôi trơn trong cổ trục

và cổ khuỷu như hình (3-51)

Đường dẫn dầu như hình (3-51a) tuy khoan đúng vào vị trí áp suất tiếp xúc nhỏ nhất, tức là hao mòn

ít nhất nhưng tính công nghệ không tốt như hình (3-49b, c) Bố trí đường dầu như hình (3-51b) không cần ống lấy dầu sạch như hình (3- 49a, c) Bố trí đường dầu như hình (3-51c, d, e), tuy tính công nghệ tốt nhưng ảnh hưởng đến sức bền mỏi của cổ trục khuỷu

Do trục khuỷu có các khoang chứa dầu nên khi khởi động phải có thời gian để dầu điền đầy các khoang Để nhanh chóng đưa dầu lên bôi trơn bề mặt trục khuỷu, người ta dùng ống dẫn lắp ép trong trục khuỷu (hình 3-51d), tuy nhiên dầu không được lọc sạch thêm nhờ hiệu ứng ly tâm như đã nói ở trên

+ Má khuỷu

Má khuỷu là bộ phận nối liền giữa cổ trục và cổ khuỷu Hình dạng, kết cấu của má khuỷu có rất nhiều kiểu khác nhau Các dạng má khuỷu thường thấy như hình (3-52)

Má khuỷu hình chữ nhật và hình tròn có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo nhưng vật liệu phân bố không hợp lý, má khuỷu hình chữ nhật hiện nay hầu như không dùng, còn má khuỷu hình tròn do dễ chế tạo

và có độ bền cao nên vẫn được sử dụng ở động cơ một xi lanh cỡ nhỏ, động cơ nhiều xi lanh có tốc

độ trung bình và thấp có tính tự cân bằng tốt (hình 3-52e)

Để giảm khối lượng của trục khuỷu người ta vát góc má khuỷu hình chữ nhật để tạo thành má khuỷu hình lăng trụ (hình 3-51a,c) hoặc hình ô van Má khuỷu hình ô van có ứng suất phân bố đều nên được sử dụng nhiều nhất

Để tăng sức bền và độ cứng vững cho trục khuỷu người ta thường tăng đường kính cổ trục và cổ khuỷu để có độ trùng điệp 

Độ trùng điệp càng lớn, độ cứng vững độ bền của má khuỷu, hay nói chính xác hơn, của toàn bộ trục khuỷu càng 95 cao Khi tăng độ trùng điệp, phải tăng đường kính cổ trục hoặêc cổ chốt, lúc này áp suất tiếp xúc và mài mòn ở các cổ này giảm đi, hoặc giảm bán kính R, tức là giảm hành trình S hay vận tốc trung bình Cm của pít tông đồng thời cũng có nghĩa giảm mài mòn cặp pít tông xi lanh Điều

đó có thể giải thích dễ dàng nhờ quan hệ sau

Để tránh ứng suất tập trung, giữa má và cổ khuỷu, chốt khuỷu thường có bán kính chuyển tiếp r (hình 3.53)

+ Đối trọng

Đối trọng là khối lượng lắp thêm vào má khuỷu để cân bằng lực quán tính ly tâm và cân bằng một phần quán tính tịnh tiến cấp 1 của động cơ hoặc dời đến mặt phẳng nào đó ổn định nhất, nhằm giảm phụ tải cho các cổ trục nhất là cổ trục giữa, các động cơ 4 kỳ có 4, 6, 8 xi lanh, cổ trục giữa chịu ứng suất lớn Đối trọng còn là nơi khoan bớt vật liệu để điều chỉnh trọng lượng trục khuỷu

Vị trí của đối trọng lắp ngược hướng với chốt khuỷu và được tính toán hợp lý: Nếu gần tầm quay, trục khuỷu gọn nhưng khối lượng lớn, nếu xa tâm quay giảm được khối lượng nhưng làm tăng kích thước trục khuỷu

Trên động cơ ô tô, và động cơ xăng công suất nhỏ đối trọng làm liền với má khuỷu Đối trọng làm rời chỉ dùng trên các động cơ cỡ lớn, khi làm rời thường đối 96 trọng lắp với trục khuỷu bằng bu lông, tuy nhiên để giảm lực tác dụng lên bu lông, đối trọng được lắp với má khuỷu bằng rãnh mang

cá và được kẹp chặt bằng bu lông

+ Đuôi trục khuỷu

Đuôi trục khuỷu của động cơ thường có các bộ phận: phớt làm kín dầu, vành chắn dầu, ren hồi dầu,

ổ chặn dịch dọc, bộ phận truyền dẫn công suất ra cho phần thu công suất, đuôi trục khuỷu thường có mặt bích, mặt côn hay then hoa để lắp với bánh đà

Dùng mặt bích để lắp bánh đà có ưu điểm là rất dễ tháo lắp và mối ghép chắc chắn nhưng khi đó không dùng được phớt vòng để bao kín mà phải dùng phớt hai nửa nên bao kín kém hơn Việc định

vị bánh đà vào mặt bích bằng cách bố trí các bu lông không đối xứng hoặc dùng chốt định vị

Đuôi trục khuỷu có mặt bích như hình (3-56) Đuôi trục khuỷu có dạng hình côn để lắp với bánh đà, trên mặt côn có rãnh then (hình 3-57a) kết cấu này có ưu điểm: đơn giản, dễ định vị

có thể dùng bạc lót dày có vai, các vòng chặn (hình 3-56) ở đầu

+ Ren, răng nhám hồi dầu

Để ngăn không cho dầu nhờn theo trục khuỷu ra khỏi đáy dầu Ren hồi dầu được bố trí ngay sau vành chắn dầu (hình 3-59) Ren có chiều ngược với chiều quay của trục khuỷu nên khi dầu lọt vào ren dầu theo rãnh ren trở lại đáy dầu

+ Bộ giảm dao động xoắn của hệ trục khuỷu ở đầu trục khuỷu

Bộ giảm giao động xoắn có tác dụng thu năng lượng sinh ra do các mô men kích thích trong hệ trục khuỷu do đó dập tắt dao động sinh ra bỡi các mô men đó Bộ giảm dao động xoắn phải đạt ở nơi có

biên độ dao động lớn nhất Vì vậy thường đặt ở đầu trục khuỷulà nơi có biên độ dao động xoắn lớn nhất Kết cấu điển hình bộ giảm dao động xoắn giới thiệu trên hình (3-60)

17 Phân tích kết cấu và phân loại xéc măng

 Xéc măng khí

có tác dụng truyền nhiệt từ pit tông, qua xi lanh ra ngoài

 Sự khác nhau giữa các xéc măng khí được đặc trưng bởi cấu tạo miệng và tiết diện ngang của xéc măng

 Miệng của xéc măng có nhiều loại: cắt thẳng, cắt nghiêng, cắt bậc Loại cắt thẳng (hình a) chế tạo đơn giản, nhưng dễ bị lọt khí và sục dầu qua miệng Loại cắt vát (hình b) và cắt bậc (hình c) gia công chế tạo phức tạp, nhưng khả năng bao kín tốt

 Tiết diện xéc măng loại hình chữ nhật (hình d), có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo nhưng khả

năng bao kín thấp Loại có mặt côn (hình e), có áp suất tiếp xúc lớn, rà khít với xy lanh nhanh, nhưng chế tạo phức tạp Ngoài ra, để tăng áp suất tiếp xúc, người ta có thể sử dụng các loại xéc măng có tiết diện ngang như (hình g)

* Xéc măng dầu

phân bố đều dầu bôi trơn trên mặt xi lanh để giảm ma sát giữa pit tông, xéc măng với xi lanh

 Xéc măng dầu dày hơn xéc măng khí và có thêm rãnh hoặc lỗ thoát dầu Để tăng áp suất tiếp xúc người ta đệm thêm vào trong rãnh một vòng lò xo Trên một số động cơ sử dụng xéc măng dầu tổ hợp gồm ba chi tiết riêng rẽ là: lò xo hình sóng được ép bởi hai vòng thép mỏng lên hai mặt đầu của rãnh xéc măng Xéc măng dầu tổ hợp khi lắp vào rãnh không có khe hở bên Do đó, xéc măng dầu tổ hợp có khả năng ngăn dầu và giảm va đập rất tốt

 Có loại tiết diện hình thang, hình lưỡi dao, loại có xẻ rãnh thoát dầu Trong rãnh xéc măng dầu đều có khoan hoặc phay rãnh thoát dầu và rãnh xéc măng trên piston cũng có các rãnh thoát dầu

 Để tăng áp suất tiếp xúc người ta đệm thêm vào trong rãnh một vòng lò xo

18 Phân tích kết cấu và vật liệu chế tạo thân máy

 Kết cấu thân máy

b Kết cấu

 Đối với thân máy làm mát bằng không khí: thân xy lanh và hộp trục khuỷu đúc rời

 Nếu động cơ nhiều xy lanh, mỗi phần thân được chế tạo rời

 Có các cánh tản nhiệt trên mỗi thân xy lanh

 Đối với thân máy làm mát bằng chất lỏng: thân xy lanh, hộp trục khuỷu được đúc liền nhau Đây là kết cấu được sử dụng phổ biến trên động cơ ôtô Có thể sử dụng ống lót rời hoặc đúc liền Kết cấu này làm tăng độ cứng vững, đảm bảo điều kiện bao kín nhưng khó chế tạo

 Để nâng cao độ cứng vững thường dùng 1 số biện pháp:

 Làm nhiều gân tăng cứng mặt ngoài và mặt trong, giảm khối lượng

 Hạ thấp bề mặt lắp ghép của thân máy với đáy dầu

 Kết cấu thân máy yêu cầu số lượng ổ đỡ trục phải nhiều

 Nếu thân máy có kết cấu ổ đỡ nguyên (không chia làm 2 nửa) yêu cầu trục khuỷu dạng lắp ghép Đây là kết cấu ít được sử dụng trên động cơ ôtô và động cơ nhiều xy lanh

 Kết cấu kiểu thân rời: dùng trên các động cơ tĩnh tại (tàu thuỷ, ôtô công suất lớn) do khối lượng lớn, kích thước lớn nên thân máy thường được chế tạo thành từng phần, có thể rời từng xy lanh, từng nhóm hoặc tất cả các xy lanh Dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo dưỡng Hạn chế chế tạo rời

 Đối với động cơ làm mát bằng không khí cũng dùng loại thân máy rời Hiện nay trên ôtô: thân máy hộp trục khuỷu chế tạo liền, đảm bảo độ cứng vững, lắp ghép không bị sai lệch

II Nhóm II

19 Phân tích kết cấu và vật liệu chế tạo trục cam?

- Trục cam có cấu tạo bao gồm các vấu cam nạp, cam thải và cổ trục Các vấu cam trên trục cam được bố trí phù hợp với thứ tự làm việc của các xy-lanh Biên dạng cam phụ thuộc vào thời điểm đóng mở xu páp và trị số của tiết diện lưu thông dòng khí Thông thường cam có biên dạng đối xứng, chiều cao vấu cam có tính chất quyết định đến độ mở của xu páp Các cam có biên dạng thông dụng như cam lồi cung tròn, cung parabol, cam tiếp tuyến, cam lõm, cam không va đập,

Vấu cam:

- Vấu cam có thể được chế tạo liền với trục cam Ở những động cơ tốc độ thấp có kích thước lớn, các vấu cam thường được làm rời sau đó lắp lên các trục Các bề mặt làm việc của cam được gia công với yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác rất cao và được nhiệt luyện để giảm ma sát

Dẫn động trục cam:

- Phụ thuộc vào vị trí đặt trục cam trên động cơ, công suất và theo từng công nghệ của hãng Các kiểu phổ biến có: dẫn động bằng bộ truyền bánh răng, bộ truyền xích, bộ truyền đai răng

Vật liệu chế tạo:

- Khi chế tạo các vấu cam rời, trục cam thường được dập bằng thép

- Khi chế tạo cam và trục liền khối, trục cam có thể dập bằng thép hoặc đúc bằng gang chuyên dùng

20 Phân tích kêt cấu xupap và vật liệu chế tạo?

Công dụng, điều kiện làm việc:

- Xu pap dùng để bao kín khoang công tác của xy lanh trong quá trình nén, cháy giãn nở và nối thông với môi trường bên ngoài trong quá trình trao đổi khí

- Trong quá trình làm việc, mặt nấm xupap chịu tải trọng va đập, lực khí thể và tải trọng nhiệt rất lớn Va đập mạnh với mặt đế xupap nên rất dễ bị biến dạng Bị ăn mòn hóa học

Vật liệu chế tạo xupap:

- Với những đặc điểm: chịu nhiệt tốt; chịu được tải trọng va đập, với tàn số cao; khả năng bao kín, độ bền cao ở mọi chế độ làm việc của động cơ; cản trở khí động nhỏ; đảm bảo trị số thời gian – tiết diện lớn nạp lớn nhất; khe hở nhiệt nhỏ, ít bị thay đổi; khối lượng nhỏ thì xupap được chế tạo bằng thép hợp kim X9C2, HX9C,…Để nâng cao tính chống mòn, chống rỉ của mặt nấm người ta phủ lên bề mặt của nấm và mặt côn lớp hợp kim cứng coban

Nấm xupap:

- Chế tạo mặt côn tán xupap từ 30-45o ăn khớp với đế xupap vì đây là bề mặt làm việc quan trọng, cần được đóng kín

- Nấm bằng:

+ Ưu điểm: chế tạo đơn giản, đa số sử dụng cho xupap nạp và thải của hầu hết các động cơ

Độ cứng vững cao, có thể giảm bán kính góc lượn từ phần tán nấm đến phần thân

+ Nhược điểm: gây cản trở khí động lớn do bán kính góc lượn nhỏ

- Nấm lõm:

+ Mặt dưới cảu tán nấm được làm lõm với các dạng khác nhau, bán kính góc lượn lớn tăng độ cứng vững và giảm tổn thất khí động giảm khối lượng chuyển động tịnh tiến Phù hợp với xupap nạp

- Nấm lồi:

+ Ưu điểm: độ cứng vững cao, phù hợp cho xupap thải

+ Nhược điểm: khối lượng lớn

+ Để giảm nhiệt độ tán nấm, bên trong xupap được gia công rỗng và điền đầy natri Natri nóng chảy ở to = 370oK, sô ở to 1153oK và có nhiệt hóa hơi cao

- Tăng khả năng bao kín của xupap có thể dùng cơ cấu tự xoay rà khít để tránh bám muội than gây cháy tán nấm

- Lò xo: đóng kín, nhanh Có thể dùng 2 lò xo xoắn ngược nhau Vì lò xo sẽ bị nén theo chu kì gây ra cộng hưởng, tránh cộng hưởng sử dựng 2 lò xo, tránh kẹt Khi 1 lò xo bị gãy, động cơ vẫn có khả năng tạm thời làm việc được và xupap không bị rơi tụt xuống xy lanh

- Thân xupap: có dạng trụ; dẫn hướng, tản nhiệt, nhận truyền động từ phía cam truyền tới Mặt trụ chuyển động tương đối với ống dẫn hướng được tôi cứng và mài tinh Một phần mặt trụ nối với phần chuyển tiếp có thể có đừng kính nhỏ hơn để cải thiện điều kiện lưu thông dòng khí, tránh bó kẹt với lỗ dẫn hướng

Đuôi xupap: thường có 1 hoặc 2 rãnh tiện hoặc mặt côn để ăn khớp với các gờ của móng hãm Do mặt đuôi chịu ứng suất tiếp xúc lớn nên được tôi cứng

21 Hãy trình bày phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải cổ trục khuỷu

 Đồ thị này phản ánh sự tác dụng của lực T, Z và Pr2 lên bề mặt cổ khuỷu thông qua bạc trong 1 chu trình công tác xy lanh

22 Hãy vẽ và trình bày ý nghĩa của đồ thị đặc tính ngoài động cơ diesel

 Ý nghĩa

 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của các chỉ tiêu như công suất có ích Ne, mômen xoắn có ích

Me, lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ Gnl và suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge vào

số vòng quay của trục khuỷu n (vòng/phút) khi thanh răng bơm cao áp chạm vào vít hạn chế

 Dùng để đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu chính của động cơ khi số vòng quay thay đổi và chọn số vòng quay sử dụng một cách hợp lý khi khai thác

 Biết được khoảng làm việc hiệu quả và kinh tế nhất

23 Hãy vẽ và trình bày ý nghĩa đồ thị đặc tính ngoài của động cơ xăng

- Đặng tính ngoài được dựng bằng công thức kinh nghiệm của lây-đéc-man Đồ thị đặc tính ngoài là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của các chỉ tiêu như công suất có ích Ne, mô men xoắn

có ích Me, lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giờ Gnl, suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge vào số vòng quay trục khuỷu khi thanh răng bơm cao áp chạm vào vít hạn chế (đối với động cơ diesel) hoặc bướm ga mở hoàn toàn (đối với động cơ xăng)

- Đồ thị này được dùng để đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu chính của động cơ khi số vòng quay thay đổi và chọn số vòng quay sử dụng một cách hợp lý khi khai thác

24 Xây dựng đồ thị công p-V và ý nghĩa của các điểm đặc biệt

- Dựng hệ tọa độ p-V với gốc tọa độ O, theo một tỷ lệ xích được chọn trước của thể tích và áp suất, ta xác định các điểm a(pa, Va); c(pc, Vc); y(py, Vc); z(pz, Vz); b(pb, Va)

+ Va thể tích toàn phần

+ pa áp suất cuối quá trình nạp + pc áp suất cuối quá trình nén + Vc thể tích buồng cháy + pz áp suất cuối quá trình cháy +pb áp suất cuối quá trình dãn nở

+ r : bắt đầu hành trình nạp + z: điểm áp suất đạt cực đại

+ ro : đóng muộn xupap xả + z’ : điểm nhiệt độ cháy đạt cực đại

+ a: kết thúc hành trình nạp + b: điểm mở sớm xupap xả

+ a’: đóng muộn xupap nạp + b’’: điểm kết thúc hành trình dãn nở (lý thuyết)

+ c’: đánh lửa (phun dầu) sớm + b’ : điểm bắt đầu hành trình xả

+ c: điểm bắt đầu quá trình cháy + r’: điểm mở sớm xupap nạp

25) Phân loại hệ thống bôi trơn, vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý của hệ thống bôi trơn cưỡng bức

1 Bôi trơn bằng muỗng tác dầu (bằng vung tóe)

Nguyên lý làm việc (hình 5.2)

Dầu bôi trơn chứa trong cacte, khi động cơ làm việc, các gầu nằm ở đầu to của thanh truyền sẽ múc dầu bôi trơn và làm văng tung tóe vào hộp trục khuỷu, tạo nên các hạt có kích thước rất nhỏ

Các giọt dầu đọng lại trên bề mặt các chi tiết, bôi trơn cho các chi tiết này sau đó chảy lại xuống máng rồi lại được các gầu múc lên Hệ thống bôi trơn này có kết cấu đơn giản, tuy nhiên đối với động cơ có nhiều chi tiết thì hiệu quả bôi trơn kém

do khó đưa một lượng dầu cần thiết đến các bề mặt phức tạp Chính vì vậy, hệ thống bôi trơn này ít thông dụng chỉ thích hợp cho các động cơ công suất nhỏ

III.2 Bôi trơn bằng dầu pha trong nhiên liệu

Phương pháp này được dùng cho những động cơ 2 kỳ Trong trường hợp này, dầu bôi trơn trộn lẫn nhiên liệu (xăng) theo tỉ lệ 1/15 đến 1/25 thể tích và người ta rót dầu vào bình nhiên liệu

- Tỉ lệ dầu nhờn cao sẽ sinh ra nhiều muội than đóng bám vào đỉnh piston, bougie, buồng đốt

- Tỉ lệ dầu nhờn thấp sẽ dẫn đến bôi trơn kém, ma sát lớn, sinh ra nhiệt lớn, piston dễ bị bó kẹt trong

xylanh Trong quá trình động cơ làm việc, các hạt dầu bôi trơn được cấp cùng với nhiên liệu vào xylanh và cacte, ở đây các hạt dầu đọng lại trên những bề mặt công tác của các chi tiết Mặt khác, dầu nhờn còn theo các rãnh dầu vào các bề mặt ấy Dầu bôi trơn đã sử dụng được bao bọc bởi hỗn hợp nhiên liệu và bị cuốn hút vào buồng đốt, ở đó dầu bôi trơn cũng cháy như nhiên liệu và theo khí thҧi ra ngoài Hệ thống bo i trơn bằng bằng dầu pha trong nhiên liệu (hình 5.2b) đa số sử dụng cho

đo ng cơ hai ky

Bôi trơn cưỡng bức

Hầu hết các động cơ hiện nay đều dùng phương pháp bôi trơn cưỡng bức Đây là phương pháp bôi trơn hoàn thie n nhất Đặc điểm chủ yếu của hệ thống này là các chi tie t đều được bôi trơn đầy

đủ

bằng lưu lượng và áp suất dầu thích hợp do bơm dầu cung cấp đến bề mặt làm việc của các chi tiết

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức chia ra làm 2 loại:

- Hệ thống bôi trơn cacte ướt

- Hệ thống bôi trơn cacte khô

* Hệ thống bôi trơn cacte ướt

Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn cacte ướt được thể hiện trên (hình 5.3) Gọi đây là hệ thống bôi trơn cacte ướt bởi toàn bộ lượng dầu bôi trơn được chứa trong cacte của động cơ Bơm dầu được dẫn động từ trục cam hoặc trục khuỷu Dầu trong cacte 1 được hút vào bơm qua phao hút dầu 2 Phao 2 có lưới chắn để lọc sơ bộ những tạp chất có kích thước lớn Ngoài ra phao có khớp tùy động nên luôn nổi trên mặt thoáng để hút được dầu, kể cả khi động cơ nghiêng Sau bơm, dầu có áp suất cao (sấp sỉ 10 kG/cm2) chia thành hai nhánh Một nhánh đến két 12 để làm mát rồi về cacte Nhánh còn lại qua bầu lọc thô 5 đến đường dầu chính 8 Từ đường dầu chính, dầu theo đường nhánh 9 đi bôi trơn trục khuỷu sau đó đến bơi trơn đầu to thanh truyền, chốt piston và theo đường dầu 10 đi bôi trơn trục cam, Cũng từ đường dầu chính một lượng dầu khoảng 15 ¸ 20% lưu lượng dầu chính đến bầu lọc tinh 11 Tại đây những phần

tử tạp chất nhỏ được giữ lại nên dầu được lọc rất sạch Sau khi ra khỏi lọc tinh áp suất nhỏ dầu được chảy về cacte 1 Van an toàn 4 có tác dụng trả dầu về phía trước bơm khi động cơ làm việc ở tốc độ cao Bảo đảm áp suất dầu trong hệ thống không đổi ở mọi tốc độ làm việc của động cơ Khi bầu lọc thô 5 bị tắc, van an toàn 6 của bầu lọc thô sẽ mở, dầu bôi trơn vẫn lên được đường ống chính Bảo đảm cung cấp lượng dầu đầy đủ để bôi trơn các bề mặt ma sát Khi nhiệt độ quá cao (khoảng 80°C)

do đo nhớt giảm, van khống chế lưu lươ ng 13 sẽ đóng hoàn toàn đe dầu qua két làm mát rồi trở ve cacte Hệ thống bơi trơn cacte ướt co điểm hạn chế là do dầu bôi trơn chứa hết trong cacte, nên cacte

sâu và làm tăng chie u cao động cơ Dầu bo i trơn tiếp xu c với khí cháy nên giảm tuổi thọ cu a dầu

* Hệ thống bôi trơn cacte khô

Sơ đồ hệ thống bôi trơn cacte khô được thể hiện trên hình 5.4 Hệ thống này khác với hệ thống bôi trơn cacte ướt ở chỗ, có hai bơm 2 làm nhiệm vụ chuyển dầu sau khi bơi trơn rơi xuống cacte, từ cacte qua két làm mát 13 ra thùng chứa 3 bên ngoài cacte động cơ Từ đây dầu được bơm vận chuyển đi bôi trơn giống như ở hệ thống cacte ướt Hệ thống này khắc phục nhược điểm của hệ thống bơi trơn cacte ướt Do thùng dầu 3 được đặt bên ngoài nên cacte không sâu, làm giảm chiều cao động cơ

và tuổi thọ dầu bôi trơn cao hơn Tuy nhiên hệ thống phức tạp vì có thêm các bơm chuyển và các bộ phận để dẫn động chúng

26) Phân loại hệ thống làm mát, vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý của hệ thống làm mát tuần hoàn 1 vòng kín

****Phân loại hệ thống làm mát

1 Hệ thống làm mát bằng không khí (bằng gió)

Hệ thống làm mát bằng không khí (hình 6.2) thường được lắp đặt trên một số động cơ cỡ nhỏ, hoặc một số động cơ ô tô làm việc thường xuyên trong vùng thiếu nước, sa mạc, Hệ thống làm mát bằng không khí chủ yếu gồm có quạt gió, hộp chắn hướng luồng gió và các cánh tản nhiệt ở phía ngoài xylanh và nắp xylanh Những động cơ làm mát bằng không khí, quanh xylanh và nắp xylanh được đúc thành các cánh tản nhiệt để tăng diện tích tiếp xúc với không khí, truyền nhiệt từ buồng đốt ra

ngoài động cơ được nhanh hơn Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt khoảng từ 2 ÷ 4mm, chúng nằm theo phương vuông góc với đường tâm của các xylanh Những cánh tản nhiệt ở phần nắp máy

và phần đầu xylanh phải có diện tích tiếp xúc với không khí lớn hơn các cánh tản nhiệt ở phía cuối xylanh Hệ thống làm mát (hình 6.3) có cấu tạo đơn giản, quạt gió 1 được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp không khí với lưu lượng lớn làm mát động cơ Bản hướng gió 3 có tác dụng phân phối

không khí sao cho các xylanh và từng xylanh được làm mát đồng đều nhất

Đối với động cơ nhiều xylanh, quạt gió được đặt ở đầu động cơ, trên trục có bulông và được dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu của động cơ Xung quanh quạt gió có hộp bao kín để hướng cho luồng gió do quạt thổi vào chạy theo chiều ngang động cơ, thổi qua các cánh tản nhiệt của các

xylanh để làm mát cho các xylanh được hiệu quả hơn Tốc độ quay của quạt gió phụ thuộc vào tốc

độ của trục khuỷu động cơ

2 Hệ thống làm mát bằng chất lỏng

Trong hệ thống này, nước được dùng làm môi chất trung gian tải nhiệt khỏi các chi tiết Tuỳ thuộc vào tính chất lưu động của nước trong hệ thống làm mát mà người ta chia thành các loại: bốc hơi, đối lưu tự nhiên và tuần hoàn cưỡng bức

* Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

Đây là kiểu làm mát đơn giản nhất Bộ phận chứa nước bao gồm các khoang trong thân máy, nắp xylanh 7 và bình bốc hơi 6 lắp với thân máy 1 Khi động cơ làm việc, nước tại các khoang bao bọc buồng cháy sẽ sôi Nước có nhiệt

độ càng cao tỷ trọng càng giảm, nổi lên mặt thoáng của bình và

bốc hơi ra ngoài làm mát động cơ Sau khi mất nhiệt, tỷ trọng của nước lại tăng lên làm nước lại chìm

xuống tạo thành lưu động đối lưu tự nhiên (hình 6.4)

Do làm mát bằng bốc hơi, nếu không có nguồn nước bổ sung, tốc độ tiêu hao nước rất

lớn Mặt khác, do tốc độ lưu động của nước khi đối lưu tự

nhiên rất nhỏ nên làm mát không đồng đều dẫn tới có hiện tượng chênh lệch về nhiệt độ

giữa các phần được làm mát Chính vì vậy, hệ thống này chỉ thích hợp cho động cơ cỡ nhỏ đặt nằm ngang trong nông nghiệp, không thích hợp cho động cơ ô tô

* Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên (hình 6.5), nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh lệch khối lượng riêng r ơ các giá trị nhiệt độ khác nhau Nước làm mát nhận nhiệt cu a xylanh trong thân máy 1, r giảm nên nươ c nổi

lên trên Trong khoang của nắp xylanh 3, nước tiếp tục nhận nhiệt

của các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ tiếp tục tăng và r tiếp tục giảm, nươ c tiếp tục nổi lên theo đường dẫn ra khoang phía trên cu a két làm mát 6 Quạt gió 8 được dẫn động bằng puly từ truc khuỷu động cơ hút không khí qua két Do đó, nước trong két được làm mát, r giảm nên nước sẽ chìm xuống khoang dươ i của ke t và tư đây đi vào thân máy, thực hie n mo t vo ng tuần hoàn Tốc độ lưu động của nước trong phương pháp này cũng chỉ vào khoảng 0,12 ÷ 0,19 m/s Đieu đó dẫn đến chênh

le ch nhiệt độ nươ c vào và nước ra lớn, vì vậy làm mát không đều Muo n giảm sự chênh le ch này thì phải tăng kích thước bình chứa, ke t nước và tăng chiều cao lắp đặt ke t, điều đó

làm cho động cơ rất cồng kềnh Vì vậy phương pháp này chỉ du ng cho những động cơ tĩnh tại

* Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức

Trong hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức, khắc phục được nhược điểm vận tốc lưu độngcủa dòng nước thấp, làm tăng hiệu quả làm mát Vận tốc lưu động của dòng nước được tăng bởi một bơm nước lắp trong hệ thống được dẫn động từ trục khuỷu động cơ Hệ thống này thích hợp cho các động cơ có công suất cao và các động cơ trên ô tô

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức có ba loại sau:

1) Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng

tạo ra Quạt được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ Tại bình chứa phía dưới của két làm mát, nước có nhiệt độ thấp lại được bơm hút vào động cơ thực hiện một chu trình làm mát tuần hoàn

2) Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng

Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước 4 không phải bằng dòng không khí do

quạt gió tạo ra mà bằng nước có nhiệt độ thấp hơn, ví dụ như nước sông hay nước biển Hệ thống có hai vòng nước tuần hoàn Vòng thứ nhất làm mát động cơ như đã xét ở

hệ thống tuần hoàn cưỡng bức một vòng còn được gọi là nước vòng kín Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơm 6 chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, ra biển nên được gọi là vòng hở Hệ thống làm mát hai vòng được dùng rất phổ biến cho động cơ tàu thủy (hình 6.8)

27 Phân tích các biện pháp nâng cao sức bền trục khuỷu

Trục khuỷu chịu tải biến thiên với quy luật khá phức tạp nên dễ hư hỏng do vật liệu bị mỏi, không đủ

độ cứng vững hoặc sức bền không đảm bảo nên dùng các biện pháp kết cấu hoặc các biện pháp công nghệ để tăng sức bền cho TK Các biện pháp kết cấu: lực chọn kết cấu tối ưu nhằm nâng cao sức bền

và tuổi thọ của TK, kết cấu của trục chịu lực đồng đều và tránh tập trung ứng suất

 Tăng độ trùng điệp giữa cổ trục và cổ khuỷu

 Tăng bán kín góc lượn về phía má khuỷu và cổ trục vì bán kín góc lượn sẽ làm giảm chiều dài tiếp xúc với bạc trượt

 Tăng chiều dày và chiều rộng má khuỷu ( vì chiều dày sẽ hạn chế bởi chiều dài cổ trục và cổ khuỷu), tăng chiều rộng má khuỷu dạng hình chữ nhật sang dạng trụ thì sức bền chống xoắn tăng lên nhiều lần

 Tăng đường kính và giảm chiều dài cổ trục, cổ khuỷu Khi tăng đường kính sẽ làm tăng khối lượng nên cổ khuỷu thường được làm rỗng Tốc độ trượt của bạc tăng nên cần tăng áp suất dầu bôi trơn để hạn chế sự mài mòn

 Làm giảm lực quán tính ly tâm và phân bố đều ứng suất nhằm tăng sức bền mỏi bằng cách làm rỗng cổ trục cổ khuỷu và má khuỷu hoặc khoan lỗ rỗng lệch tâm dưới dạng xiên

 Dùng trục khuỷu có đủ cổ trục để tăng độ cứng vững ( Trường hợp TK thiếu cổ trục thường dùng cho các xe hoạt động nhẹ như xe du lịch với mục đích làm chiều dài động cơ) ĐC diesel

 Gia công nhiệt ( nhiệt luyện) các bề mặt công tác TK như tôi cao tần hoặc nhiệt luyện hóa học

có thấm Nitơ để tinh thể martensit phân bố đều tăng sức bền bề mặt công tác

 Mài bóng các bề mặt để giảm ma sát, giảm tốc độ mòn, giảm vết nhấp nhô trên bề mặt

28) Phân tích các biện pháp tản nhiệt và bao kín cho pít tông:

- xéc măng cùng với thân máy và piston dùng bao kín buồng cháy nhưng thân máy và piston được làm theo tiêu chuẩn nên chỉ còn xéc măng là cần phải chú trọng đến bao kín:

- mặt nấm xp:

-Vật liệu piston nhằm tản nhiệt: