Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong PHÂN TÍCH điều KIỆN làm VIỆC, NHIỆM vụ và yêu cầu của hệ THỐNG PHÁT lực

Nhiệm vụ của hệ thống phát lực:  Tiếp nhận năng lượng khí cháy, tạo thành chuyển động tịnh tiến của piston trong xy – lanh và biến nó thành cơ năng làm quay trục khuỷu, tạo mô – men có

PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC, NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG PHÁT LỰC 4

Nhiệm vụ của hệ thống phát lực 4

⚠️The Pollinations legacy text API is being deprecated for **authenticated users**.Please migrate to our new service at https://enter.pollinations.ai for better performance and access to all the latest models.Note: Anonymous requests to text.pollinations.ai are NOT affected and will continue to work normally.

 Bảo đảm bao kín buồng cháy, giữ không cho khí cháy trong buồng cháy lọt xuống

 Các- te (hay hộp trục khuỷu) và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy.

 Làm nhiệm vụ nén trong quá trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp.

Điều kiện làm việc, yêu cầu và phân loại của từng bộ phận trong hệ thống 4

 Dạng đỉnh piston tạo thành buồng cháy tốt nhất.

 Có độ bền và độ cứng đủ để tránh biến dạng quá lớn và chịu mài mòn.

 Đảm bảo bao kín buồng cháy để công suất động cơ không bị giảm sút do hiện tượng lọt khí từ buồng cháy xuống cacte.

 Tản nhiệt tốt để tránh dãn nở nhiệt quá mức khi động cơ đang làm việc, ngoài ra tránh được hư hỏng piston do ứng suất nhiệt.

 Phân loại: Theo dạng đỉnh piston

 Đỉnh bằng: diện tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đơn giản

 Đỉnh chứa buồng cháy: thường gặp ở động cơ Diesel.

1.2.2 Chốt Piston: Là chi tiết nối Piston với thanh truyền.

 Nhiệm vụ: Truyền lực tác dụng của khí thể từ piston xuống thanh truyền

Chốt piston thường có cấu tạo rỗng và được lắp lỏng với bệ chốt piston và đầu nhỏ thanh truyền.

 Theo kiểu lắp ghép chốt:

 Cố định chốt piston trên bệ chốt piston.

 Cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền.

 Chốt piston lắp tự do.

 Theo hình dạng: bề mặt bên trong chốt có dạng hình trụ hoặc côn

 Chịu nhiệt cao: đặc biệt với xec – măng khí tiếp xúc trực tiếp với khí cháy.

 Chịu lực va đập: vì khi làm việc lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên xec – măng.

 Chịu mài mòn: khi làm việc xec – măng ma sát với các xylanh rất lớn.

 Phân loại: có hai loại xec – măng là xec – măng khí và xec – măng dầu.

 Yêu cầu: Lựa chọn kích thước và vật liệu chế tạo hợp lý để thanh truyền chịu được các lực va đập tuần hoàn như trên.

 Phân loại: Theo tiết diện thân thanh truyền.

 Tiết diện hình chữ I: có sức bền đều theo hai phương, được dùng rất phổ biến từ động cơ cỡ nhỏ đến động cơ cỡ lớn.

 Tiết diện hình chữ nhật, ô van: có ưu điểm là dễ chế tạo, thường dùng ở động cơ mô – tô, xuồng máy cỡ nhỏ.

 Yêu cầu: Kết cấu trục khuỷu cần đảm bảo các yêu cầu:

 Đảm bảo động cơ làm việc đồng đều, biên độ dao động của moment xoắn tương đối nhỏ.

 Ứng suất sinh ra do dao động xoắn nhỏ.

 Động cơ làm việc cân bằng ít rung động.

 Công nghệ chế tạo đơn giản.

 Phân loại: có hai loại là trục khuỷu nguyên là trục khuỷu ghép.

CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 8

Chọn phương án thiết kế các chi tiết trong hệ thống 8

2.1.1 Piston Đối với động cơ xăng để thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

 Phù hợp với hình dạng buồng cháy và hướng của chùm tia nhiên liệu phun vào buồng cháy để tổ chức tạo thành hỗn hợp tốt nhất.

 Tận dụng được xoáy lốc của không khí trong quá trình nén.

Vậy piston có đỉnh chứa buồng cháy có dạng đỉnh lõm như sau được chọn:

2.1.2 Chốt piston Để có kết cấu đơn giản dễ chế tạo và vì tỷ số nén động cơ xăng được thiết kế không lớn lắm nên chọn chốt piston có dạng mà bề mặt bên trong là hình trụ.

2.1.3.a Đầu nhỏ thanh truyền: Có hai dạng.

 Đầu nhỏ thanh truyền có dạng hình trụ rỗng Khi ấy chốt piston lắp tự do.

2.1.3.c Đầu to thanh truyền: Có các loại sau:

 Tương tư phương án đầu tiên nhưng cắt chia đầu to thanh truyền theo mặt nghiêng 30 0 đến 60 0 so với đường tâm thanh truyền.

 Dùng chốt côn để lắp ghép đầu to thanh truyền theo kiểu khớp bản lề.

Do tính đơn giản và phổ biến nên chọn phương án đầu tiên.

Sơ đồ cấu tạo hệ thống phát lực đã chọn 9

Sau khi đã chọn tất cả các phương án như trên, ta có được cấu tạo hệ thống như sau

Sơ đồ nguyên lý hệ thống phát lực như sau:

Trong động cơ đốt trong kiểu pit-tông cụm chi tiết chuyển động chính (pit-tông, thanh truyền, trục khuỷu) làm việc trên nguyên tắc sau:

- Nhóm pit-tông chuyển động tịnh tiến lên xuống truyền lực khí thể cho thanh truyền

Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phát lực đã chọn 10

- Trục khuỷu là chi tiết máy quan trọng nhất, có chuyển động quay và truyền công suất của động cơ ra ngoài để dẫn động máy công tác khác.

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CÁC THÔNG SỐ BỐ TRÍ CHUNG CỦA HỆ THỐNG 12

Tính toán nhiệt 12

+ Quá trình nạp + Quá trình nén + Quá trình cháy + Quá trình giãn nở

Toàn bộ quá trình tính toán nhiệt tuân theo tài liệu [1].

3.1.2 Các thông số cho trước của động cơ:

-Kiểu động cơ: Xăng 4 kỳ

- Động cơ tham khảo tương đương: TOYOTA 2AR-FE

+ Đường kính x hành trình: 90/98 (mm)

+ Công suất cực đại: 133,5 (Kw) tại 6000 (vòng/phút)

+ Momen xoắn cực đại: 23,3 (kG.m) tại 4100 (vòng/phút)

+ Hệ thống nhiên liệu: Phun trực tiếp (EFI)

+ Hệ thống làm mát: Bằng nước

+ Hệ số dư lượng không khí:  = 0,95

3.1.3 Chọn các thông số cho tính toán nhiệt: a Áp suất không khí nạp (p o ) Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển: p o = 0,1013 (MN/m 2 ) b Nhiệt độ không khí nạp mới (T o )

- Động cơ 4 kỳ không tăng áp: p a = 0,8.p o = 0,8.0,1013 = 0,08104

(MN/m 2 ) f Chọn áp suất khí sót (p r )

- Là thông số quan trọng đánh giá mức độ thải sạch sản phẩm khí cháy ra khỏi xy lanh động cơ.

- Giá trị áp suất khí sót pr phụ thuộc vào các yếu tố:

+ Độ cản của bình tiêu âm, bộ xúc tác khí xả…

- Đối với động cơ xăng chọn p r = 0,12 (MN/m 2 ) g Nhiệt độ khí sót (T r )

- Phụ thuộc thành phần hỗn hợp khí, mức độ giãn nở và sự trao đổi nhiệt trong quá trình giãn nở và thải.

- Đối với động cơ xăng chọn T r = 1000 ( o K) h Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (T)

- Đối với động cơ xăng chọn  T = 10 ( o C) i Chọn hệ số nạp thêm  1

- Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t phụ thuộc vào thành phần khí hỗn hợp  và nhiệt độ khí sót Tr.

- Đối với động cơ xăng  = 0,95 ta chọn  t =1,12 l Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z ( Z )

- Là thông số số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt của quá trình cháy, hay tỷ lệ lượng nhiên liệu đã cháy tại điểm Z.

- Chọn  Z = 0,85 m Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( b )

- M1: lượng không khí thực tế nạp vào xylanh (kmol)

- Mo: lượng không khí lý thuyết cần thiết đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu

- Theo đề bài  = 0,95 o Chọn hệ số điền đầy đồ thị công ( d )

- Hệ số điền đầy đồ thị công đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công thực tế so với đồ thị công tính toán.

- Đối với động cơ xăng chọn  d = 0,96 p Chọn tỷ số tăng áp ( p )

- Là tỷ số giữa áp suất hỗn hợp khí trong xylanh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén: z c p p p

- Trong đó: pz - áp suất cuối quá trình cháy pc - áp suất cuối quá trình nén

- Đối với động cơ xăng, sau khi tính toán ta có:  p = 3,5351 q Chọn thông số kết cấu ()

Phân tích động học và động lực học cơ cấu

3.2.1 Phân tích động học cơ cấu thanh truyền - trục khuỷu

3.2.1.1 Phân tích động học cơ cấu

Trong động cơ đốt trong kiểu piston, cụm chi tiết chuyển động chính (piston, thanh truyền, trục khuỷu) làm việc theo nguyên tắc sau:

 Nhóm piston chuyển động tịnh tiến lên xuống truyền lực khí thể cho thanh truyền.

 Sơ đồ cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền động cơ kiểu trục khuỷu cắt đường tâm xylanh.

3.2.1.2 Động học của piston (theo phương pháp giải tích)

Chuyển vị của piston trong xylanh động cơ tính theo công thức sau:

S  R            (1) Với Sp: Chuyển vị của piston

: Góc quay trục khuỷu R: Bán kính quay trục khuỷu

Vi phân phương trình (1) theo thời gian sin sin 2

Vì p p dS V dt  là tốc độ piston d dt   là vận tốc góc trục khuỷu

Tại  = 73 – 78 0 , vận tốc piston có giá trị max

Vp = (1,6 – 1,66)Vtb, khi tăng  thì Vp tăng và ngược lại.

Vp = VpI + VpII với VpI = R.sin; VpII = R./2.sin2

Để phân loại động cơ đốt trong, trong thiết kế người ta chú ý đến tốc độ trung bình của piston

        [m/s] là vận tốc trung bình của piston

      là vận tốc góc của trục khuỷu.

Vi phân phương trình (2) đối với thời gian, ta có công thức tính gia tốc của piston

2 cos cos 2 dv dv d dv

Từ công thức (3), cho thấy gia tốc piston là tổng hai hàm điều hòa cấp I và cấp II

+ Trị số và gia tốc piston cực đại đối với động cơ ô tô máy kéo nằm trong phạm vi:

: phụ thuộc vào tính cao tốc n và

3.2.2 Phân tích động lực học cơ cấu thanh truyền - trục khuỷu

3.2.2.1 Sơ đồ lực và moment tác động lên cơ cấu

 Pkt: Lực khí thể tác dụng lên đỉnh piston.

 Pj: Lực quán tính (văng) của khối lượng các chi tiết chuyển động thẳng.

 P: Lực tổng cộng tác dụng lên piston.

 N: Lực ngang tác dụng lên vách xylanh, có hướng vuông góc với đường tâm.

 Ptt: Lực dọc theo đường tâm thanh truyền.

 Z: Lực pháp tuyến theo hướng nối từ tâm chốt đến tâm cổ khuỷu.

 T: Lực tiếp tuyến vuông góc với lực pháp tuyến.

 Mx: Moment xoắn của trục khuỷu.

 ML: Moment lật của động cơ

P0 ≈ 0,1 (MN/m 2 ): áp suất khí quyển

Pkt: Áp suất khí thể trong xylanh, (MN/m 2 )

Fp: diện tích tiết diện của piston, (m 2 )

Lực khí thể là một đại lượng thay đổi theo góc quay của trục khuỷu:

Pkt = f(), xác định được từ áp suất khí thể pkt ở tính toán nhiệt của động cơ tại chế độ công suất cực đại.

3.2.2.3 Lực quán tính của các chi tiết chuyển động

Lực quán tính được xác định theo công thức sau:

Pqt = mxJ với m: khối lượng của các chi tiết chuyển động.

J: gia tốc chuyển động của các chi tiết.

 Khối lượng của khuỷu trục (các chi tiết chuyển động quay)

 Phần khối lượng chuyển động quay theo bán kính R là phần khối lượng của chốt khuỷu

 Khối lượng chuyển động quay của trục khuỷu:

K chK mr chK m chK m m m m m m kg

 Khối lượng của thanh truyền

 Tham khảo khối lượng thanh truyền của động cơ mẫu ta có khối lượng thanh truyền là 1,1316 (kg)

 Hiện nay đối với các loại động cơ ô tô khối lượng quy về đầu nhỏ và đầu to thanh truyền xác định theo công thức kinh nghiệm sau:

 Khối lượng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu

 Khối lượng chuyển động quay

3.2.2.4 Lực quán tính (văng thẳng) của khối lượng chuyển động tịnh tiến

(cos cos 2 ) cos cos 2 j j j jI j jII j

PjI: Lực quán tính tịnh tiến cấp I

PjII: Lực quán tính tịnh tiến cấp II

 Lực Pj luôn luôn tác dụng trên đường tâm xylanh và có hướng thay đổi khi piston đổi chiều chuyển động Khi piston ở ĐCT,

Pj mang dấu âm, chiều quay lên phía trên (chiều ly tâm với trục khuỷu)

 Khi piston ở ĐCD, Pj có dấu dương và chiều quay xuống

(hướng vào tâm trục khuỷu)

3.2.2.5 Lực quán tính (ly tâm) của khối lượng chuyển động quay P K

3.2.2.6 Hệ lực tác động lên cơ cấu

 Lực P được phân thành lực tác dụng dọc tâm thanh truyền Ptt và lực ngang N ép lên thành xylanh, các lực này xác định bằng công thức sau:

Chọn thông số kết cấu và kích thước cơ bản 26

 Thông số kết cấu lấy từ quá trình tính toán nhiệt:

 Kiểu làm mát động cơ: động cơ làm mát bằng nước

3.4 Thiết kế mặt cắt ngang của hệ thống

 Vẽ đường tâm xylanh trên giấy: song song với mép giấy và cách một khoảng x Sau đó vẽ đường kính xylanh D

 Vẽ vòng tròn bán kính R cắt đường tâm xylanh ở a và b Đo a và b xác định được vị trí của ĐCT và ĐCD

 Xác định chiều dài xylanh Đo từ chân piston ở ĐCT xuống một đoạn

 Thiết kế thanh truyền: cần phải xác định các thông số sau:

 Đường kính chốt khuỷu dck = 48 (mm)

 Đường kính chốt piston dch = 26(mm)

 Xác định D1 = 85 (mm) và yêu cầu kích thước D1 của đầu to thanh truyền phải nhỏ hơn đường kính D

 Chiều dày của bạc lót là 2 (mm)

 Đường kính bulon thanh truyền 8 (mm)

 Vẽ vòng tròn đường kính chốt khuỷu cách vòng tròn đường kính chốt piston một khoảng L (tức chiều dài thanh truyền).

Thiết kế sơ bộ mặt cắt dọc của hệ thống 27

Xác định các thông số sau:

 Xác định chiều dài của trục khuỷu: 550 (mm)

 Khoảng cách giữa hai ổ đỡ: 110 (mm)

 Bề rộng của ổ đỡ: 31 (mm)

 Chiều rộng của bạc đầu to thanh truyền: 33 (mm), đầu nhỏ: 26 (mm)

 Chiều rộng của má khuỷu: 37 (mm)

THIẾT KẾ KỸ THUẬT VÀ TÍNH BỀN CÁC NHÓM VÀ CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG 28

Nhóm piston 28

4.1.1 Các thông số ban đầu

 Chiều dày đỉnh piston  = 0,11.D = 10 (mm)

 Khoàng cách c từ đỉnh đến xéc – măng thứ nhất: c = 0,62. 6,2 (mm)

 Chiều dày s của phần đầu: s = 0,06.D = 5,5 (mm)

 Chiều cao H của piston: H = 0,8.D = 73 (mm)

 Vị trí của chốt piston (đến chân piston): H – h = 0,3.D = 27,5 (mm)

 Đường kính chốt piston: dcp = 0,3.D = 26 (mm)

 Đường kính bệ chốt piston: db =1,5.dcp = 32 (mm)

 Đường kính lỗ trên chốt: do = 0,64.dcp = 17,5 (mm)

 Chiều dày phần thân: s1 = 6 (mm)

 Chiều dày hướng kính t của xecmăng khí: t D

 Chiều cao a của xécmăng khí: a = 2,3 (mm)

 Chiều dày bờ rãnh xecmăng: a1 = 2,6 (mm)

 Khe hở giữa xéc – măng và pistont = 0,7 (mm) 4.1.2 Tính bền piston (toàn bộ quá trình tính toán tuân theo tài liệu [2])

4.1.2.1 Tính bền đỉnh piston Đỉnh piston chịu lực rất phức tạp, trạng thái ứng suất cũng rất phức tạp, nó vừa chịu tải trọng cơ học vừa chịu tải trọng nhiệt.

 Coi đỉnh piston như một đĩa tròn, có chiều dầy đồng đều đặt tự do trên hình trụ rỗng.

 Áp suất khí thể pz = 5,436 (MN/m 2 ) tác dụng lên đỉnh piston phân bố đều.

 Lực khí thể Pz = pz.Fp và phản lực của nó gây uốn đỉnh piston Xét ứng suất uốn ở tiết diện x-x

Trên nửa đỉnh piston có các lực tác dụng sau đây:

 tác dụng lên trọng tâm của nửa hình tròn, cách trục x-x một đoạn :

 Do đó đỉnh chịu momen uốn:

 Modun chống uốn của đỉnh

 Do đó ứng suất uốn đỉnh piston:

 Ứng suất cho phép đối với piston hợp kim nhẹ đỉnh có gân:

  u thỏa mãn giá trị ứng suất cho phép nên đỉnh piston đang thiết kế đủ bền

 Bán kính quay vòng trục khuỷu R = 0,049 (m)

 Vận tốc góc của trục khuỷu  = 628,32 (rad/s)

 Với mn: khối lượng nhóm piston. mp: khối lượng piston mp = 550,5 (g) mx: khối lượng xécmăng mx = mx1 + mx2 + mxd = 85 (g) mc: khối lượng chốt piston mc = 232 (g) mn = mp + mx + mc = 550,5 + 85 + 232 = 867,5 (g)

 Diện tích tại tiết diện I-I:

2 + 2,5 = 43,75 (mm) Động cơ ôtô cao tốc [Kth] = 0,6 ÷ 1,2 (MN/m 2 ) => Thỏa

 Áp suất nén trên bệ chốt:

Với l1 = 38 (mm) là chiều dài bệ chốt tiếp xúc với chốt

 Đối với chốt lắp tự do, piston bằng hợp kim nhẹ [Kb] = 20  30(MN/m 2 )

5, 436.0,0065 2.0, 026.0,038 = 16,9 (MPa) thỏa yêu cầu bền

Nếu coi lực tác dụng phân bố theo sơ đồ sau:

Thì ứng suất uốn tính như sau:

Xem lực Pz/2 tác dụng ở điểm cách đầu mút chốt piston một khoảng 2/3l1 (l1 khoảng cách giữa hai bệ chốt), ứng suất uốn chốt xác định như sau: σ u 1

 Chiều dài chốt piston lcp = 64,2 (mm); α 17,5 26 o cp d d 

 Chiều dài đầu nhỏ thanh truyền ld = 26 (mm) ; l1 = 38 (mm) σ u = 3 4

 Đối với chốt lắp tự do [Kđ] = 20 ÷ 35 (MN/m 2 ) => thỏa

 Độ biến dạng trên tiết diện ngang: d max

 K: là hệ số hiệu chỉnh đỉnh xác định theo 

K = [1,5 + 15.( α - 0,4) 3 ] = [1,5 + 15.(0,64 - 0,4) 3 ] = 1,7 Đối với thép hợp kim: E = 2.10 5 (MN/m 2 )

 Độ biến dạng tương đối:

Do sự biến dạng thành hình ôvan nên trong tiết diện của chốt piston sản sinh ứng suất biến dạng.

 Tại điểm 1 trên mặt ngoài ( = 0 o ) ứng suất kéo:

 Tại điểm 3 trên mặt ngoài ( = 90 o ) ứng suất nén:

 Tại điểm 2 trên mặt trong ( = 0 o ) ứng suất nén:

 Tại điểm 4 trên mặt trong ( = 90 o ) ứng suất kéo:

 Ứng suất uốn xéc – măng không đẳng áp khi xécmăng làm việc (ứng suất công tác) tính theo công thức sau:

E – môđun đàn hồi của vật liệu chế tạo xécmăng, đối với gang xám hợp kim E = 1.10 5 MN/m 2 σ u1 0,385.9,15.1.10 5

Với m: hệ số lắp ghép, với phương pháp lắp ghép bằng kềm thì m = 1,57, ở đây do trong tính toán ta thường chọn m = 1,57. σ u 2 4.1.10 (1 0,11.2,5) 5

 Áp suất bình quân trên bề mặt xéc – măng:

 Áp suất phân bố trên các điểm: p = .ptb

: hệ số phân bố áp suất, xác định theo góc quay trục khuỷu.

Kết quả tính áp suất phân bố trên các điểm:

1: Xéc – măng không đẳng áp; 2: Xéc – măng đẳng áp

- Xéc – măng thứ nhất chọn Δ 1 = 0,2 (mm)

- Xéc – măng thứ hai chọn Δ 1 = 0,15 (mm)

- Xéc – măng dầu chọn Δ 1 = 0,05 (mm) + Mặt bụng (hướng kính) Δ 2

- Đối với xéc – măng khí chọn Δ 2 = 0,5 (mm)

- Đối với xéc – măng dầu chọn Δ 2 = 1 (mm) + Khe hở phần miệng f0:

- Xéc – măng thứ nhất: f0 = 0,005.D = 0,4575 (mm)

- Xéc – măng thứ hai: f0 = 0,004.D = 0,366 (mm)

Nhóm thanh truyền 37

4.2.1 Các thông số ban đầu

Các kích thước đầu to thanh truyền: hs = (0,1 – 0,25).d

Smin = (0,5 – 1) (mm) chọn Smin = 0,7 (mm)

   (gộp bạc bằng thép) chọn δ = 1,3 (mm)

 Kích thước đường kính bulông thanh truyền đối với động cơ 4 kỳ dùng 2 bulông db = 0,15.d = 0,18.48 = 8,64 (mm) Chọn db = 8

 Bán kính góc lượn trên bulông: r1 = (0,1 – 0,25).db = (0,8 – 2) Chọn r1 = 1,5 r2 = (0,2 – 1,00).db = (1,6 – 8) Chọn r2 = 4

 Kích thước chiều rộng đầu to thanh truyền: l1 = (1,5 – 1,6).d = (78 – 83,2) Chọn l1 = 85 (mm) l2 = (1,2 – 1,25).d = (62,4 – 68) Chọn l2 = 70 (mm)

 Đường kính chốt piston dcp = 26 (mm)

 Chiều dày của bạc lót đầu nhỏ bb = (0,080 – 0,085).dcp

Chọn bb = 0,080.dcp bb = 0,080.27,5 = 2,16 (mm) Chọn bb = 2 (mm)

 Đường kính trong của đầu nhỏ: d2 = dcp + 2.bb = 26 + 2.2 = 30 (mm)

 Đường kính ngoài của đầu nhỏ: d1 = 1,5.d2 = 1,5.30 ≈ 46 (mm)

4.2.2 Tính toán sức bền nhóm thanh truyền

4.2.2.1 Tính toán sức bền đầu nhỏ thanh truyền

 Do d1/d2 1,5 ta dùng các công thức tính bền cho loại đầu nhỏ thanh truyền dày.

 Ứng suất kéo do lực quán tính Pj:

 Ứng suất cho phép [ σ k ] = 30 – 60 (MN/m 2 )

4.2.2.2 Tính sức bền thân thanh truyền a Ứng suất nén tại tiết diện nhỏ nhất của thân thanh truyền max 6 min

Fmin – diện tích tiết diện nhỏ nhất của thân thanh truyền.

Fmin = 18,75.25 – 16,7.14,6 = 224,93( mm 2 ) b Ứng suất nén và uốn dọc tại tiết diện trung bình của thân thanh truyền

Btb = 0,75.Htb = 0,75.30 = 22,5 (mm) htb = 0,668.Htb = 0,668.30 = 20,04 mm btb = 0,584.Htb = 0,584.30 = 17,52 mm

Ftb = Btb.Htb – btb.htb = 22,5.30 – 20,04.17,52 = 323,89 (mm 2 ) Chọn kx = 1,15; ky = 1,12

4.2.2.3 Tính sức bền của đầu to thanh truyền Ứng suất tổng:

C: Khoảng cách giữa hai bulông thanh truyền, C = l2 = 70 (mm)

Wu: Modun chống uốn của nắp đầu to thanh truyền tại tiết diện A-A

Fb, Fd: diện tích tiết diện của bạc lót và nắp đầu to ở tiết diện A-A

Vậy kết quả kiểm nghiệm đầu to thanh truyền là hợp lý

4.2.2.4 Tính toán sức bền của bulông thanh truyền

Bulông thanh truyền chịu lực lớn nhất khi piston ở điểm chết trên.

 Lực tác dụng lên bulông thanh truyền:

P b =P j +P kb =Rω 2 F p [m 1 (1+λ)+m 2 −m n ] z =P d z = 0,0149 (MN) Trong đó: z = 2: Số bulông thanh truyền. mn: Khối lượng nắp đầu to thanh truyền.

PA = (2 – 4).Pb Chọn PA = 2.Pb = 0,02989 (MN)

Lực PA kéo bulông thanh truyền và nén đầu to thanh truyền.

Do đó khi có lực Pb tác dụng bulông thanh truyền chỉ chịu thêm một phần của lực Pb là .Pb

Trong đó: Fd: Diện tích biến dạng của đầu to (phần lắp ghép với bulông).

Fb: Diện tích tiết diện bulông.

 Vậy hợp lực tác dụng lên buông là:

Có thể lấy Pbl = 0,04 MN để kiểm nghiệm.

 Ứng suất kéo bulông trong quá trình làm việc:

Với d0 là đường kính chân ren hoặc đường kính nhỏ nhất trên thân bulông (nếu thân bulông có đường kính nhỏ hơn đường kính chân ren).

Ngoài ra, khi siết bulông với lực siết ban đầu PA, còn sinh ra mômen xoắn bulụng: Mx = à.PA.(dtb /2) = 0,1.0,02989.(0,007188/2) = 1,07424.10 -5 (MN.m)

Với à: Hệ số ma sỏt lấy bằng 0,1 dtb: Đường kính trung bình của ren ốc.

 Do đó ứng suất xoắn là:

QUY TRÌNH THÁO, LẮP, ĐIỀU CHỈNH, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG 42

Quy trình tháo lắp hệ thống 42

5.1.1 Tháo nhóm piston, xéc – măng và thanh truyền ra khỏi động cơ

5.1.1.1 Tháo rời các cụm trên động cơ

1 Xả dầu và nước làm mát ra khỏi động cơ

2 Tháo động cơ ra khỏi xe và đưa động cơ lên giá tháo lắp

5 Quay trục khuỷu cho piston của máy cần tháo xuống ĐCD

6 Quan sát nhận biết các dấu trên piston và thanh truyền

- Dấu thứ tự của piston và thanh truyền trên động cơ

- Dấu chỉ chiều lắp piston và thanh truyền

- Nếu trên piston không có dấu phải đánh dấu trước khi tháo

7 Dùng dụng cụ chuyên dùng làm sạch gờ xi lanh

8 Tháo bu lông thanh truyền, lấy nắp đầu to và nửa bạc ra

9 Dùng cán búa hoặc chày đồng đẩy cụm piston, xéc măng, thanh truyền ra khỏi động cơ

- Dùng đoạn ống nhựa mềm bịt đầu bu lông thanh truyền để tránh làm xước xi lanh

- Không dùng búa để đóng vào thanh truyền hoặc bạc.

10 Gá bạc và nửa đầu to thanh truyền thành bộ, tránh nhầm lẫn

11 Tiếp tục tháo các nhóm piston, xéc măng, thanh truyền còn lại.

5.1.1.2 Tháo rời các chi tiết của nhóm piston, xéc măng, thanh truyền

1 Kẹp thanh truyền lên ê tô

- Phải đệm lót vào thân thanh truyền để tránh hhỏng

2 Dùng kìm chuyên dùng tháo các xéc măng khí ra

- Tháo lần lượt các xéc măng từ phía trên xuống

- Sắp xếp các xéc măng theo thứ tự

- Không dùng tay để tháo xéc măng, tránh làm gãy xéc măng

3 Tháo xéc măng dầu ra

- Sắp xếp xéc măng thành từng bộ, không để lẫn các xéc măng.

4 Dùng kìm chuyên dùng tháo vòng hãm chốt piston

5 Gia nhiệt cho piston trong nước sôi đến 80 0 C

6 Kẹp piston lên giá đỡ, dùng thanh đồng và búa nhựa tháo chốt piston, tách rời piston và thanh truyền ra

7 Dùng chổi lông rửa sạch các chi tiết trong dung dịch làm sạch

8 Sắp xếp các chi tiết theo thứ tự thành từng bộ, không để lẫn các chi tiết

5.1.2 Lắp nhóm piston xéc măng, thanh truyền

5.1.2.1 Lắp pit-tông vào thanh truyền

1 Lắp vòng hãm mới vào một bên lỗ chốt piston

- Ướm vòng hãm vào rãnh trên piston sao cho đầu vòng hãm trùng với lỗ trên bệ chốt piston

- Dùng kìm chuyên dùng lắp vòng hãm vào rãnh, đảm bảo chắc chắn

2 Hâm nóng piston trong nước sôi đến 80 0 C

3 Quan sát và quay piston cho dấu chỉ chiều lắp trùng với dấu của thanh truyền

4 Dùng ngón tay đẩy chốt piston vào bệ chốt

5 Lắp vòng hãm thứ hai vào

5.1.2.2 Lắp xéc măng vào piston

2 Lắp các xéc măng khí theo thứ tự từ dưới lên trên sao cho đúng chiều (mặt có dấu quay lên trên)

3 Nhỏ một ít dầu bôi trơn vào rãnh séc măng, không nhỏ quá nhiều, chia đều.

- Không để các miệng xéc- măng thẳng hàng.

- Không để các miệng xéc-măng trùng lỗ piston

5.1.2.3 Lắp nhóm pit-tông, séc măng, thanh truyền vào động cơ

1 Lắp bạc lót vào thanh truyền và nắp đầu to thanh truyền

2 Bôi một lớp dầu bôi trơn vào bề mặt bạc lót

3 Lắp nửa bạc có lỗ dầu vào thân thanh truyền

- Bạc phải nằm đúng vị trí, vấu hãm chống xoay phải tốt đảm bảo chắc chắn

- Lỗ dầu phải trùng với lỗ trên thân thanh truyền

4 Lắp đoạn ống mềm vào đầu bu lông thanh truyền để tránh làm xước cổ biên và xi lanh

5 Bôi dầu bôi trơn vào xy lanh và cổ biên

6 Dùng dụng cụ chuyên dùng để bó xéc măng cho ôm khít vào piston

7 Dùng chày gỗ hoặc cán búa gõ nhẹ vào đỉnh piston cho cụm piston, séc măng và thanh truyền vào xy lanh theo đúng thứ tự từng máy

Chú ý: Phải đúng chiều lắp quy định trên đỉnh pit-tông

8 Quan sát dấu thứ tự và chiều lắp nắp đầu to thanh truyền, chọn đầu to và lắp vào thân thanh truyền (dấu trên đầu to thanh truyền quay về phía đầu máy)

9 Lắp đai ốc bắt thanh truyền và siết chặt theo mô men quy định

- Bôi một lớp dầu mỏng lên phần ren của bu lông

- Dùng tay vặn đai ốc vào cho đến khi thấy chặt

- Dùng khẩu siết ốc cho đều và đủ mô men quy định.

 Phải siết ốc thanh truyền thành nhiều bước.

 Siết đều hai đai ốc và đúng mô men.

 Sau mỗi lần siết ốc cần quay thử trục khuỷu để kiểm tra tình trạng mối ghép.

 Nếu trục khuỷu quay không trơn đều thì phải tháo ra kiểm tra và sử lý ngay.

 Nếu có bu lông nào gãy hoặc biến dạng thì phải thay.

 Đai ốc bị cháy ren cũng thay Chú ý: Phải siết ốc thanh truyền thành nhiều bước

 Siết đều hai đai ốc và đúng mô men.

 Sau mỗi lần siết ốc cần quay thử trục khuỷu để kiểm tra tình trạng mối ghép.

 Nếu trục khuỷu quay không trơn đều thì phải tháo ra kiểm tra và xử lý ngay.

 Dùng sơn đánh dấu cạnh phía trước của đai ốc

10 Siết đai ốc thêm 90 0 nữa

11 Kiểm tra sao cho các dấu sơn đều quay về một bên

12 Kiểm tra sao cho trục khuỷu quay trơn.

Nếu trục khuỷu quay nặng hoặc không trơn đều thì phải tháo ra kiểm tra và xử lý

5.2 Kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống

5.2.1.1 Kiểm tra kỹ thuật piston a Làm sạch piston

- Dùng dao cạo làm sạch muội than bám trên đỉnh piston.

- Dùng dụng cụ chuyên dùng làm sạch muội than trong rãnh lắp séc măng

- Dùng bàn chải lông và chất tẩy rửa làm sạch toàn bộ piston rồi thổi sạch bằng khí nén b Kiểm tra vết xước, nứt, vỡ piston

- Quan sát trên toàn bộ piston để phát hiện các vết nứt, vỡ, xước, cháy rỗ trên bề mặt dẫn hướng c Kiểm tra độ côn, độ ô van của piston

- Kiểm tra độ ô van: Dùng panme đo ngoài đo đường kính piston ở

- Dùng pan me đo đường kính piston theo hướng vuông góc với đường tâm lỗ chốt piston

- Tính khe hở giữa piston và xi lanh

- Nếu khe hở lớn quá quy định thì phải thay piston hoặc doa xy lanh và thay piston theo kích thước sửa chữa

5.2.1.2 Kiểm tra kỹ thuật chốt piston a Kiểm tra bề mặt chốt piston

- Dùng mắt quan sát bề mặt làm việc của chốt xem có vết xước, cháy rỗ không

- Nếu có vết xước, rỗ, vết mòn thì phải thay chốt piston b Kiểm tra khe hở giữa chốt piston và bạc lót

- Dùng panme đo ngoài để đo đường kính chốt piston.

- Dùng đồng hồ so đo trong để đo đường kính lỗ chốt piston

- Tính khe hở giữa chốt piston và lỗ chốt

Khe hở tối đa cho phép: 0,015 mm o Nếu khe hở lớn quá giới hạn cho phép thì phải thay bạc đầu nhỏ thanh truyền

5.2.1.3 Kiểm tra kỹ thuật xéc – măng a Kiểm tra khe hở cạnh

- Lắp xéc măng vào rãnh piston và xoay tròn séc măng trong rãnh piston Xéc-măng phải xoay nhẹ nhàng trong rãnh piston

- Chọn căn lá có chiều dầy thích hợp đo khe hở giữa xéc-măng và rãnh piston

 Khe hở tiêu chuẩn 0,03 – 0,08 mm

 Khe hở tối đa cho phép 0,20 mm b Kiểm tra khe hở miệng xéc – măng

- Chọn căn lá có chiều dầy thích hợp đo miệng xéc - măng, khe hở miệng séc măng chính là chiều dầy của căn lá đã chọn

 Khe hở tiêu chuẩn: séc măng khí 0,15 – 0,25 mm

 Khe hở tối đa cho phép: xéc măng khí 1,20 mm

 Séc măng dầu 0,98 mm c Kiểm tra khe hở lưng

5.2.1.4 Kiểm tra kỹ thuật thanh truyền a Kiểm tra bu lông thanh truyền

- Dùng mắt để quan sát xem bu-lông, đai ốc có bị chờn cháy ren hay không

- Dùng panme đo đường kính thân bu-lông

- Đường kính tối thiểu không nhỏ hơn đờng kính tiêu chuẩn 0,20 – 0,35 mm

- Nếu đường kính nhỏ hơn mức tối thiểu thì thay bu lông mới. b Kiểm tra các lỗ dẫn dầu trên thân thanh truyền xem có bị tắc không

- Dùng thiết bị chuyên dùng để kiểm tra độ cong của thanh truyền.

- Độ cong tối đa cho phép 0,05 trên chiều dài 100 m.

- Nếu độ cong lớn quá mức tối đa thì phải thay thanh truyền hoặc dùng dụng cụ chuyên dùng để nắn lại. e Kiểm tra độ xoắn của thanh truyền

- Dùng dụng cụ chuyên dùng để kiểm tra độ xoắn (độ vặn).

- Độ xoắn tối đa cho phép 0,15 trên chiều dài 100 mm.

- Nếu độ xoắn lớn hơn mức tối đa cho phép thì phải thay thanh truyền.

5.2.2 Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống

Khi piston hỏng hoặc doa xi lanh thì phải thay piston mới Khi thay piston mới phải thay cả bộ piston Piston mới cần đạt các yêu cầu sau:

- Phải chọn đúng loại piston của nhà sản xuất, không dùng pit-tông khác loại có kích thước tương đương

100 mm sai lệch cho phép không quá 9 g.

- Đối với các động cơ ô tô hiện nay không cho phép thay thế từng piston riêng lẻ :

 Trên bề mặt làm việc của piston có vết xước nhẹ thì dùng giấy ráp mịn và dầu đánh bóng rồi dùng lại.

Các yêu cầu khi thay chốt piston

- Chốt piston phải đúng loại và đúng kích thớc sửa chữa quy định.

- Độ côn và độ ô van phải nhỏ hơn 0,003 mm

- Trọng lượng của các chốt piston không đợc chênh lệch quá 8 gam.

 Thay chốt piston và bạc đầu nhỏ thanh truyền.

 Tháo bạc đầu nhỏ thanh truyền

1 Tháo bạc đầu nhỏ thanh truyền ra bằng dụng cụ chuyên dùng

2 Chọn chốt piston và bạc mới cho phù hợp

3 Lắp bạc mới vào đầu nhỏ thanh truyền bằng dụng cụ chuyên dùng

Chú ý: Lỗ dầu trên bạc phải trùng với lỗ dầu trên thanh truyền

4 Doa lỗ bạc đầu nhỏ thanh truyền và kiểm tra độ khít của bạc với chốt piston

- Doa và mài bóng lỗ bạc đầu nhỏ thanh truyền và kiểm tra khe hở giữa bạc và chốt piston

- Xéc – măng phải đúng kích thước sửa chữa và đúng chủng loại.

- Khe hở miệng từ 0,15 - 0,25 mm Nếu khe hở miệng không đúng phải chọn lại xéc-măng Không dũa miệng xéc-măng.

- Khe hở lưng 0,20 mm Nếu khe hở lưng không đúng phải chọn xéc măng khác

- Độ lọt ánh sáng đúng quy định, độ lọt ánh sáng không đạt yêu cầu thì chọn xéc – măng khác

- Các xéc-măng phải lắp đúng chiều các mép vát

1 Thông rửa các lỗ phun dầu, đường dầu trên thân thanh truyền

2 Các bu-lông, đai ốc bị chờn cháy ren thì phải thay mới

3 Sửa chữa thanh truyền bị cong:

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	2,53 MB