Đề cương bài giảng Cấu tạo động cơ ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: CẤU TẠO ĐỘNG CƠ Ô TÔ SỐ TÍN CHỈ: 02 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: CAO ĐẲNG CHÍNH QUY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Hưng Yên, năm 2015 Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 1 ch-¬ng 1 §éng häc cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn. 1.1. ®éng häc cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn giao t©m. Trong ®éng c¬ ®èt trong kiÓu piston, th-êng dïng hai lo¹i c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lo¹i giao t©m lµ lo¹i ®-êng t©m chèt piston n»m trªn mÆt ph¼ng chøa ®-êng t©m xylanh vµ t©m trôc khuûu ; lo¹i lÖch t©m lµ lo¹i ®-êng t©m chèt piston kh«ng n»m trªn mÆt ph¼ng chøa ®-êng t©m xylanh ( lo¹i lÖch t©m chèt) hoÆc mÆt ph¼ng chøa ®-êng t©m xylanh kh«ng chøa ®-êng t©m trôc khuûu ( lo¹i lÖch t©m xylanh). 1.1.1.Qui luËt ®éng häc cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn giao t©m. Nghiªn cøu qui luËt chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cña piston lµ nhiÖm vô chñ yÕu cña ®éng häc. ®Ó tiÖn viÖc nghiªn cøu, ta gi¶ thiÕt trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, trôc khuûu quay víi mét tèc ®é gãc kh«ng ®æi. 1. ChuyÓn vÞ cña piston. H×nh 1.1 giíi thiÖu s¬ ®å cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn giao t©m. Tõ h×nh 1.1 ta thÊy chuyÓn vÞ x tÝnh tõ ®iÓm chÕt trªn (§CT) cña piston tuú thuéc vµo vÞ trÝ cña trôc khuûu ( trÞ sè cña x thay ®æi theo gãc quay  cña trôc khuûu ). Tõ h×nh vÏ ta cã: )'(' DBDOAOABx  )coscos()(  lRRl  Trong ®ã : l lµ chiÒu dµi cña thanh truyÒn – kho¶ng c¸ch tõ t©m ®Çu nhá ®Õn t©m ®Çu to thanh truyÒn. R lµ b¸n kÝnh quay cña trôc khuûu.  lµ gãc quay cña trôc khuûu t-¬ng øng víi x tÝnh tõ ®iÓm gèc trªn (§GT).  lµ gãc lÖch gi÷a ®-êng t©m thanh truyÒn vµ ®-êng t©m xylanh. Gäi l R  lµ th«ng sè kÕt cÊu, ta cã thÓ viÕt: R ll lx )]cos(cos)[(      (1-1) Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 2 §©y lµ d¹ng c«ng thøc chÝnh x¸c cña chuyÓn vÞ piston. §Ó tÝnh to¸n trÞ sè gÇn ®óng cña x, ta cã thÓ dïng c«ng thøc gÇn ®óng. Tõ tam gi¸c OCB’, ta cã:    sin sin  vµ do  2sin1cos  nªn 2/12222 )sin1(sin1cos   Khai triÓn vÕ ph¶i cña ®¼ng thøc trªn theo nhÞ thøc niut¬n ta cã : ...sin 16 1 sin 8 1 sin 2 1 1 664422   Bá c¸c sè h¹ng luü thõa bËc 4 trë lªn råi thay trÞ sè gÇn ®óng cña cos  vµo ph-¬ng tr×nh (1-1), sau khi rót gän ta cã c«ng thøc gÇn ®óng sau ®©y: )]2cos1( 4 )cos1[(     Rx (1-2) HoÆc ARx . trong ®ã )2cos1( 4 )cos1(    A TrÞ sè A ®-îc tÝnh s½n theo  vµ  ghi trong b¶ng thèng kª ë phÇn phô lôc (KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n ®éng c¬ ®èt trong- §HBKHN). 2. VËn tèc cña piston. LÊy ®¹o hµm c«ng thøc (1-2) ®èi víi thêi gian, ta cã tèc ®é dÞch chuyÓn (vËn tèc) cña piston:     d d d d d d d d v x t x t x  Trong ®ã d d x lµ tèc ®é gãc cña trôc khuûu. BRRv     )2sin 2 (sin (1-3) BRv  H×nh 1.1. S¬ ®å c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn giao t©m. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 3 Trong ®ã : )2sin 2 (sin    B TrÞ sè cña B ®-îc tÝnh s½n theo  vµ  ghi trong phÇn phô lôc (KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n ®éng c¬ ®èt trong - §HBKHN). Trong thiÕt kÕ ng-êi ta cßn chó ý ®Õn tèc ®é trung b×nh cña piston ®Ó ph©n lo¹i trong ®éng c¬ ®èt trong. Tèc ®é trung b×nh cña ®éng c¬ ®-îc tÝnh theo c«ng thøc sau: )/( 30 . sm nS vtb  Trong ®ã S lµ hµnh tr×nh piston, S = 2R (m) n : lµ sè vßng quay cña ®éng c¬ (vg/phót). Lo¹i ®éng c¬ tèc ®é thÊp : )/(5,65,3 smvtb  Lo¹i ®éng c¬ tèc ®é trung b×nh : )/(95,6 smvtb  Lo¹i ®éng c¬ tèc ®é cao: )/(9 smvtb  3.Gia tèc cña piston. LÊy ®¹o hµm cña c«ng thøc (1-3) ®èi víi thêi gian ta cã c«ng thøc tÝnh gia tèc cña piston:     . d d d d d d d d j v t v t v  )2cos(cos2   Rj (1-4) HoÆc CRj 2 Trong ®ã: )2cos(cos  C TrÞ sè cña C tÝnh theo  vµ  ®-îc thèng kª trong phÇn phô lôc (KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n ®éng c¬ ®èt trong - §HBKHN). ChiÒu cña gia tèc qui ®Þnh nh- sau: chiÒu h-íng t©m O lµ chiÒu d-¬ng, ng-îc l¹i lµ ©m. Gia tèc ®¹t cùc ®¹i khi ®¹o hµm : 0)2sin2(sin2    R d d j Tøc lµ : 0)cos41(sincossin4sin)2sin2(sin   Tõ ph-¬ng tr×nh trªn ta cã : 0sin  khi 0 vµ 0180 0cos41   khi ) 4 1 arccos(    Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 4 Trong tr-êng hîp thø nhÊt, khi 0 vµ 0180 gia tèc ®¹t cùc trÞ: )1(20   Rj (1-5) )1(2 1800     Rj Trong tr-êng hîp thø 2, khi ) 4 1 arccos(    cùc trÞ cña gia tèc b»ng: ) 8 1 1(2'    Rj TrÞ sè cña 'j chØ tån t¹i khi 4/1 ) 8 1 (2'    Rj (1-6) TrÞ sè chªnh lÖch tuyÖt ®èi gi÷a 'j vµ 0180j lµ:       8 )14( )1() 8 1 ( 2 222 180' 0    RRRjj Khi 4 1  trÞ sè chªnh lÖch nµy b»ng kh«ng. Lóc nµy: min 2 180' )1(0 jRjj    Quan hÖ cña hµm )(fj  khi 4/1 vµ 4/1 BiÓu thÞ trªn h×nh (1.2) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 R ω ²( 1 -λ ) j 180º90º λ>¼ a b R ω ²( 1 + λ ) R ω ²( 1 -λ ) α'º 2 R ω ² 2 R ω ² 180º90º R ω ²( λ + 1 /8 λ ) R ω ²( 1 + λ ) α'º Rω ²((4λ-1)/8λ) λ<¼ αº ² H×nh 1.2. quan hÖ cña hµm sè )(fj  khi 4/1 vµ 4/1 Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 5 4. Qui luËt ®éng häc cña thanh truyÒn. ChuyÓn ®éng cña thanh truyÒn c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lµ chuyÓn ®éng song ph¼ng : ®Çu nhá chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn, ®Çu to chuyÓn ®éng quay. ChuyÓn ®éng cña thanh truyÒn biÕn thiªn theo quan hÖ sau: )sinarcsin(   (1- 7) Gãc lÖch nµy ®¹t trÞ sè cùc ®¹i khi 090 vµ 0270 . Lóc ®ã  arcsinmax  LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña c«ng thøc (1-7) ®èi víi thêi gian ta cã c«ng thøc tÝnh vËn tèc gãc cña thanh truyÒn:       d d d d d d d d tt tt  (1-8) Trong ®ã  lµ vËn tèc gãc cña trôc khuûu. Do  sinsin  nªn ®¹o hµm 2 vÕ cña ®¼ng thøc ta cã:  dd coscos  Tõ ®ã ta cã:      cos cos  d d Thay quan hÖ trªn vµo (1-8) ta cã :    cos cos tt HoÆc     cos sin1 22 tt (1-9) ë 00 vµ 0180 ta cã  max hoÆc  max §¹o hµm 2 vÕ c«ng thøc (1-9) ®èi víi thêi gian ta cã c«ng thøc tÝnh gia tèc gãc cña thanh truyÒn:        d d d d d d d d tt t tt t tt tt  Vµ 2/322 22 )sin1( sin )1(     tt (1-10) ë 090 vµ 0270 ta cã: 2 2 max 1     tt hoÆc 2 2 max 1     tt Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 6 1.2. ®éng häc cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m. 1.2.1. Qui luËt ®éng häc cña piston cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m. Trong mét sè ®éng c¬ ®èt trong, nhÊt lµ c¸c ®éng c¬ cao tèc, hµnh tr×nh ng¾n, ng-êi ta th-êng dïng c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m ®Ó nh»m ®¹t 2 môc ®Ých sau: - Gi¶m lùc ngang N t¸c dông lªn xylanh do ®ã gi¶m ®-îc ®é va ®Ëp, gi¶m mµi mßn piston, xÐc m¨ng vµ xylanh. - T¨ng ®ù¬c dung tÝch c«ng t¸c cña xylanh trong khi vÉn gi÷ nguyªn ®-êng kÝnh D vµ b¸n kÝnh quay R cña trôc khuûu. S¬ ®å c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m giíi thiÖu trªn h×nh 1.3 . §é lÖch t©m lu«n lu«n lÖch theo chiÒu quay(n»m vÒ phÝa ph¶i ®-êng t©m xylanh) do ®ã c¬ cÊu nµy cã nhiÒu ®iÓm kh¸c biÖt vÒ ®éng häc so víi c¬ cÊu giao t©m. 1. VÞ trÝ ®iÓm chÕt. Nh- trªn h×nh 1.3 ta thÊy khi piston lªn ®Õn ®iÓm chÕt trªn A’ th× t©m chèt khuûu B trïng víi A1, lÖch víi ®-êng t©m xylanh mét gãc 1 . Khi chèt piston xuèng ®Õn ®iÓm chÕt d­íi A’’ th× t©m chèt khuûu trïng víi A2 vµ lÖch víi ®-êng t©m xylanh mét gãc 2 . Do ( 2 - 1 )>180 0 nªn ta dÔ dµng rót ra kÕt luËn lµ qu¸ tr×nh n¹p lý thuyÕt cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m ®-îc kÐo dµi. VÞ trÝ cña §CT vµ §CD x¸c ®Þnh dÔ dµng qua 1 vµ 2 . Tõ tam gi¸c A’OE vµ A’’OE ta rót ra : Rl a OA OE   ' sin 1 (1-11) Rl a OA OE   '' sin 2 §Ó dÊu (-) v× 02 180 Trong ®ã : a lµ ®é lÖch t©m l lµ chiÒu dµi thanh truyÒn R lµ b¸n kÝnh quay cña trôc khuûu. Gäi k R a  lµ hÖ sè lÖch t©m Vµ l R  lµ tham sè kÕt cÊu H×nh 1.3. C¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 7 Ta cã: 1 sin 1      k (1-12) 1 sin 2      k Do ®ã : ) 1 arcsin(1      k ) 1 arcsin(2      k (1-13) 2. Hµnh tr×nh cña piston. Gäi S1 , S2 lµ kho¶ng c¸ch tõ §CT (A’ ) vµ §CD ( A’’ ) ®Õn trôc hoµnh qua gèc 0 th× hµnh tr×nh S cña piston cã thÓ x¸c ®Þmh dÔ dµng: 222221 )()( aRlaRlSSS  2222 )1 1 ()1 1 ([ kkR   (1-14) Râ rµng lµ nÕu k = 0 ; S = 2R Th«ng th-êng k cã trÞ sè rÊt nhá th-êng chØ biÕn ®éng trong kho¶ng k = 0,04 0,2. Tuy r»ng vÒ mÆt lý thuyÕt ®é lÖch t©m a cã thÓ ®¹t : a = l - R. §iÒu kiÖn ®Ó c¬ cÊu lÖch t©m cã thÓ ho¹t ®éng ®-îc cã thÓ rót ra tõ ®iÒu kiÖn tån t¹i cña sè h¹ng thø 2 trong ph-¬ng tr×nh(1-14). Thùc vËy ®Ó vÕ thø 2 tån t¹i, ph¶i ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn d-íi ®©y: 1 1   k Mµ k R a R R    1 1 1  Do ®ã ®é lÖch t©m t-¬ng ®èi ph¶i n»m trong ph¹m vi sau: 1 1 0   k Do tån t¹i lÖch t©m, S > 2R 3. ChuyÓn vÞ, vËn tèc vµ gia tèc cña piston. a. ChuyÓn vÞ cña piston Tõ h×nh 1.3 ta thÊy khi trôc khuûu quay ®i mét gãc  , chuyÓn vÞ cña piston tÝnh tõ §CT A’ cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 8 xSSx  1 Trong ®ã )cos 1 (coscoscos     RlRS x 22 1 )1 1 ([ kRS   ] V× vËy: )cos 1 (cos)1 1 ([ 22      kRx (1-15) Do: 222 )(sin1sin1cos k  Nªn nÕu khai triÓn cos theo d¹ng cÊp sè, råi lo¹i bá c¸c sè h¹ng cã sè mò cao ta cã: 2/122 ])(sin1[(cos k  22222 2 1 sinsin 2 1 1  kk  Vµ do : )2cos1( 2 1 sin 2   Nªn : 22222 2 1 sin2cos 4 1 4 1 1cos kk   =  sin2cos 4 1 ) 2 1 4 1 1( 22222 kk  Thay tÊt c¶ vµo (1-12) sau khi rót gän ta cã : (1-16) Tuy nhiªn, do hÖ sè k th-êng rÊt nhá nªn nÕu bá qua c¸c sè h¹ng k2, ph-¬ng tr×nh (1-14) cã d¹ng kh¸ ®¬n gi¶n: ]sin)2cos1( 4 )cos1[(    kRx  (1-17) b. VËn tèc cña piston. LÊy ®¹o hµm 2 vÕ ph-¬ng tr×nh (1-14) ®èi víi thêi gian ta cã c«ng thøc tÝnh vËn tèc cña piston : )cos2sin 2 (sin     kR d d d d d d v t x t x  (1-18) c. Gia tèc cña piston.     sin2cos 4 [cos)] 2 1 4 11 ()1 1 ([ 222 kRkkRx  Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 9 LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña ph-¬ng tr×nh (1-18) ®èi víi thêi gian ta cã c«ng thøc tÝnh gia tèc piston: )sin2cos(cos2   kR d d d d d d j t v t v  (1-19) 1.2.2. Qui luËt ®éng häc cña thanh truyÒn cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m. Trong phÇn chøng minh qui luËt ®éng häc cña piston ta cã ®¼ng thøc : )(sinsin k  (1-20) Do ®ã chuyÓn vÞ gãc cña thanh truyÒn cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m ®-îc x¸c ®Þnh dÔ dµng theo c«ng thøc trªn: )]sin(arcsin[ k  LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (1-20) ®èi víi thêi gian ta cã c«ng thøc tÝnh tèc ®é gãc cña thanh truyÒn   coscos  td d Do ®ã :    cos cos tt (1-21) C«ng thøc trªn còng hoµn toµn gièng nh- c«ng thøc tÝnh tèc ®é gãc chña thanh truyÒn giao t©m, nh-ng quan hÖ cña  vµ  th× ph¶i x¸c lËp theo c«ng thøc (1-20) do vËy: 22 )(sin1 cos k tt      (1-22) LÊy ®¹o hµm 2 vÕ cña (1-21) ®èi víi thêi gian ta cã c«ng thøc tÝnh gia tèc cña thanh truyÒn:        d d d d d d d d tt t tt t tt tt  ) sin sin cos(cossecsin 2232    tt (1-23) Khi 090 vµ 0270 gia tèc gãc cña thanh truyÒn cña c¬ cÊu lÖch t©m còng ®¹t trÞ sè cùc ®¹i: Khi 090 22 2 max )1(1 k tt      Khi 0270 22 2 max )1(1 k tt      Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 10 Ch-¬ng 2: §éng lùc häc cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn 2.1. Khèi l-îng cña c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng. Khèi l-îng cña c¸c chi tiÕt m¸y cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn ®ù¬c chia lµm 2 lo¹i : + khèi l-îng chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn. + khèi l-îng chuyÓn ®éng quay. D-íi ®©y lÇn l-ît xÐt khèi l-îng cña c¸c mhãm chi tiÕt trong c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn 1. Khèi l-îng cña nhãm piston. Khèi l-îng cña nhãm piston bao gåm khèi l-îng cña piston, xÐc m¨ng, cÇn guèc tr-ît, guèc tr-ît mnp = mp + mx + mc + mg + ..(kg) Khèi l-îng nhãm piston lµ khèi l-îng chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn. 2. Khèi l-îng cña thanh truyÒn. Do thanh truyÒn chuyÓn ®éng song ph¼ng : ®Çu nhá chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn, ®Çu to chuyÓn ®éng quay nªn khi xÐt khèi l-îng cña thanh truyÒn ph¶i qui dÉn vÒ 2 t©m: t©m ®Çu nhá vµ t©m ®Çu to. Nãi chung khi thay thÕ thanh truyÒn thùc b»ng c¸c khèi l-îng t-¬ng ®-¬ng, bao giê ta còng ph¶i ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn b¶o toµn cña ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng. C¸c ph-¬ng ¸n qui dÉn khèi l-îng cña thanh truyÒn giíi thiÖu trªn h×nh 1.4 A Gl l1 O O O O O BBBB B A A A A l1 G Mt G G a b c d e K H×nh 1.4. C¸c ph-¬ng ¸n qui dÉn khèi l-îng cña thanh truyÒn Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 11 Ph-¬ng ¸n (a) thay thÕ khèi l-îng thanh truyÒn b»ng hÖ t-¬ng ®-¬ng mét khèi l-îng tËp trung ë träng t©m G. Khi thay thÕ theo ph-¬ng ¸n nµy, khèi l-îng mtt vÉn chuyÓn ®éng song ph¼ng, v× vËy qua tÝnh to¸n ta thÊy r»ng nÕu thay thÕ thanh truyÒn thùc b»ng hÖ t-¬ng ®-¬ng mét khèi l-îng th× c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn sÏ chÞu t¸c dông cña mét khèi l-îng chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn: m1 = mtt( l ll 1 ) ®Æt t¹i t©m ®Çu nhá vµ mét khèi l-îng chuyÓn ®éng quay: m2 = mtt l l1 ®Æt t¹i t©m ®Çu to. Ngoµi ra c¬ cÊu cßn chÞu mét m«men: Mc =mtt . tt .l1( l – l1 ). M«men Mc ®-îc gäi lµ m«men thanh truyÒn. Ph-¬ng ¸n (b) thay thÕ thanh truyÒn b»ng hÖ t-¬ng ®-¬ng hai khèi l-îng tËp trung ë t©m ®Çu nhá vµ t©m ®Çu to. Ph-¬ng ¸n nµy tuy ý nghÜa vËt lý rÊt râ rµng nh-ng kh«ng tho¶ m·n ®-îc ®iÒu kiÖn ®éng n¨ng kh«ng ®æi. Cô thÓ lµ ph-¬ng ¸n chØ tho¶ m·n 2 ®iÒu kiÖn: ttBA mmm  0).(. 11  llmlm BA (1-24) Tõ ®ã rót ra: )( 1 l ll mm ttA   (1-25) M«men qu¸n tÝnh cña hÖ thay thÕ: GttttttO Illlmll l l ml l ll mI    11 2 1 1 12 1 )())(() )( ( Khèi l-îng ph©n bè cµng xa träng t©m th× IO cµng lín h¬n IG – m«men qu¸n tÝnh thanh truyÒn thùc. Ph-¬ng ¸n (c) ph©n bè thanh truyÒn thµnh 2 khèi l-îng: mét ®Æt ë t©m nhá vµ mét ®Æt ë t©m dao ®éng con l¾c K( coi thanh truyÒn dao ®éng nh- mét con l¾c). ph©n bè khèi l-îng theo ph-¬ng ¸n nµy hoµn toµn ®¶m b¶o ®iÒu kiªn ®éng n¨ng kh«ng ®æi. NghÜa lµ: mA + mK = mtt mAl1 + mKl0 =0 (1-26) mAl12 +mKl02 = IG Tuy nhiªn trong ph-¬ng ¸n nµy mK vÉn chuyÓn ®éng song ph¼ng nªn l¹i ph¶i lµm thªm b-íc qui dÉn mK vÒ 2 t©m ®Çu nhá vµ t©m ®Çu to y nh- trong ph-¬ng ¸n (a). l l mm ttB 1 Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 12 Ph-¬ng ¸n (d) ph©n khèi l-îng thanh truyÒn thµnh hai khèi l-îng vµ mét m«men thanh truyÒn. Ph-¬ng ¸n nµy kh¾c phôc ®-îc nh-îc ®iÓm cña ph-¬ng ¸n (b). M«men thanh truyÒn cña hÖ thay thÕ th-êng cã trÞ sè Mt = IG. tt Ph-¬ng ¸n (e) ph©n bè thanh truyÒn thµnh 3 khèi l-îng ®Ó tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng kh«ng ®æi , nghÜa lµ : ttGBA mmmm  0)( 11  llmlm BA (1-27) GBA Illmlm  2 112 )( Tuy nhiªn c¸ch ph©n bè nµy ®Ó mG chuyÓn ®éng song ph¼ng nªn còng ch-a ®¹t yªu cÇu . Tãm l¹i ®Ó thuËn tiÖn cho viÖc nghiªn cøu thiÕt kÕ, ngµy nay ng-êi ta th-êng qui dÉn khèi l-îng thanh truyÒn theo ph-¬ng ¸n (b): mét khèi l-îng tËp trung ë ®Çu nhá (m1) vµ mét khèi l-îng tËp trung ë ®Çu to (m2). Ngµy nay thanh truyÒn ë c¸c lo¹i ®éng c¬ « t« th-êng cã: m1 = (0,275 – 0,350)mtt m2 = (0,650 – 0,725)mtt (1-28) 3. Khèi l-îng cña khuûu trôc. §Ó x¸c ®Þnh khèi l-îng cña trôc khuûu, ta chia trôc khuûu thµnh c¸c phÇn nh- trªn h×nh vÏ . mok mm ρ a d R b mk R c H×nh 1.5. X¸c ®Þnh khèi l-îng cña khuûu trôc Trong ®ã phÇn khèi l-îng chuyÓn ®éng quay theo b¸n kÝnh R lµ mok (phÇn g¹ch däc trªn h×nh 1.5 ). PhÇn khèi l-îng chuyÓn ®éng theo b¸n kÝnh  lµ mm ( phÇn cã g¹ch chÐo ). NÕu ®em mm qui dÉn vÒ t©m chèt trôc khuûu b»ng khèi l-îng mmr th× : R mm mmr  . (1-29) Do ®ã khèi l-îng chuyÓn ®éng quay cña trôc khuûu lµ: Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 13 mrokk mmm  (1-30) 2.1.1 Khèi l-îng chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn Nh- thÕ, khèi l-îng chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lµ : 1mmM np  (1-31) 2.1.2 Khèi l-îng chuyÓn ®éng quay cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn 2mmM kr  (1-32) Trong khi thiÕt kÕ, khèi l-îng chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn vµ khèi l-îng chuyÓn ®éng quay th-êng tÝnh trªn ®¬n vÞ diÖn tÝch ®Ønh piston. Do ®ã c¸c c«ng thøc (1-31) vµ (1-32) sÏ cã d¹ng: FP l mm FP M m np )( 1  ; FP l mm FP M m k r r )( 2  (1-33) 2.2. Lùc vµ m«men t¸c dông lªn c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn. 2.2.1 C¸c lo¹i lùc t¸c dông Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn chÞu t¸c dông cña c¸c lùc sau: - Lùc qu¸n tÝnh cña c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng. - Lùc cña m«i chÊt khÝ bÞ nÐn vµ khÝ ch¸y gi·n në t¸c dông trªn ®Ønh piston( lùc khÝ thÓ). - Träng lùc. - Lùc ma s¸t. Trõ träng lùc ra, c¸c lùc cßn l¹i ®Òu cã trÞ sè vµ chiÒu thay ®æi trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña ®éng c¬. Do lùc khÝ thÓ vµ lùc qu¸n tÝnh cã trÞ sè rÊt lín nªn khi tÝnh to¸n chØ xÐt ®Õn 2 lo¹i lùc nµy. 1. Lùc qu¸n tÝnh. Lùc qu¸n tÝnh cña khèi l-îng chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn nÕu chØ xÐt 2 thµnh phÇn ®Çu cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc sau: )2cos(cos21   mRmP jj (1-34) Gäi :  cos21 mRPj  lµ lùc qu¸n tÝnh cÊp 1 Vµ :  2cos22 mRPj  lµ lùc qu¸n tÝnh cÊp 2 Th× : 21 jjj PPP  Chu kú cña lùc qu¸n tÝnh cÊp 1 øng víi 1 vßng quay cña trôc khuûu. Chu kú cña lùc qu¸n tÝnh cÊp 2 øng víi 1/2 vßng quay cña trôc khuûu. Lùc qu¸n tÝnh Pj lu«n lu«n t¸c dông trªn ph-¬ng ®-êng t©m xylanh. Khi piston ë §CT, lùc qu¸n tÝnh cã dÊu ©m nªn t¸c dông theo h-íng ly t©m ®èi víi t©m trôc khuûu. Khi piston ë §CD, Pj cã trÞ sè d-¬ng Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 14 chiÒu quay xuèng(h-íng t©m trôc khuûu). Vßng xÐt dÊu cña lùc qu¸n tÝnh cÊp 1 vµ cÊp 2 giíi thiÖu trªn h×nh 1.6 .Trong ®ã vect¬ biªn ®é c cã trÞ sè: 2mRc  vÐc t¬ c quay quanh o víi tèc ®é gãc  . V× vËy trong ph¹m vi 00 900  vµ 00 360270  h×nh chiÕu cña vect¬ c trªn tung ®é cã chiÒu h-íng lªn phÝa trªn, lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 1 cã trÞ sè ©m. Trong ph¹m vi 00 27090  h×nh chiÕu cña vect¬ c quay xuèng, lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 1 cã trÞ sè d-¬ng. T-¬ng tù nh- trªn, vect¬ biªn ®é cña lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 2 c quay víi tèc ®é gãc 2 . Trong ph¹m vi 00 450  ; 00 225135  vµ 00 360315  h×nh chiÕu cña vect¬ biªn ®é cã chiÒu quay xuèng lªn lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp hai cã gi¸ trÞ ©m. H×nh 1.6. Vßng xÐt dÊu cña lùc qu¸n tÝnh cÊp 1 vµ cÊp 2 H×nh chiÕu cña vect¬ biªn ®é trªn trôc hoµnh kh«ng cã ý nghÜa. Lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng quay cã trÞ sè kh«ng ®æi : constRmP rk  2 (1-35) Lùc qu¸n tÝnh nµy t¸c dông trªn ®-êng t©m m¸ khuûu vµ lu«n lu«n lµ lùc ly t©m. 2. Lùc khÝ thÓ. Lùc khÝ thÓ cña ®éng c¬ 4 kú biÕn thiªn theo gãc quay  cña trôc khuûu giíi thiÖu trªn h×nh vÏ. §-êng po trªn h×nh vÏ biÓu thÞ ¸p suÊt khÝ trêi, khi tÝnh to¸n lùc khÝ thÓ ta ®Òu tÝnh theo ¸p suÊt t-¬ng ®èi. okt PPP  Trong ®ã P lµ ¸p suÊt trong xylanh cña ®éng c¬. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 15 V× vËy lùc khÝ thÓ t¸c dông trªn ®Ønh piston: )( 4 2 MN D PPkt   Trong ®ã : 4 2D FP   lµ diÖn tÝch ®Ønh piston(m2) D lµ ®-êng kÝnh xylanh (m) H×nh 1.7. BiÕn thiªn cña lùc khÝ thÓ theo gãc  cña ®éng c¬ 4 kú. 2.2.2 M« men t¸c dông lªn c¬ cÊu TKTT 1.HÖ lùc t¸c dông trªn c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn giao t©m. Lùc t¸c dông trªn chèt piston lµ hîp lùc cña lùc qu¸n tÝnh vµ lùc khÝ thÓ: jkt PPP  (MN) (1-36) Lùc P t¸c dông trªn chèt piston vµ ®Èy thanh truyÒn. S¬ ®å hÖ lùc t¸c dông trªn c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn cña ®éng c¬ 1 xylanh giíi thiÖu trªn h×nh 1.8 Ph©n lùc P thµnh 2 ph©n lùc : lùc Ptt t¸c dông theo ®-êng t©m thanh truyÒn vµ lùc ngang N t¸c dông trªn ph-¬ng th¼ng gãc víi ®-êng t©m xylanh: Ta cã : ttPNP  (1-37) Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 16 Tõ h×nh 1.8 ta cã : tgPN  (1-38) cos 1  PPtt Ph©n Ptt thµnh 2 ph©n lùc : lùc tiÕp tuyÕn T vµ lùc ph¸p tuyÕn Z t¸c dông trªn t©m chèt khuûu. Tõ quan hÖ l-îng gi¸c trªn s¬ ®å 1.8 ta cã : )sin(   ttPT   cos )sin(   P (1-39) )cos(   ttPZ   cos )cos(   P (1-40) C¸c gi¸ trÞ cña biÓu thøc   cos )sin(  vµ   cos )cos(  tÝnh theo  vµ  ®-îc thèng kª trong b¶ng phô lôc (KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n ®éng c¬ ®èt trong – §HBKHN). Lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng quay Pk t¸c dông trªn chèt khuûu constRMP rk  2 Lùc tiÕp tuyÕn T t¹o ra m«men lµm quay trôc khuûu : RTM . Lùc ngang N t¹o thµnh m«men lËt ng-îc chiÒu víi m«men M: )coscos(.  RlNANM N  )coscos(  RltgP   MRP     . cos )sin(   (1-41) Trong ®ã A lµ kho¶ng c¸ch tõ lùc N ®Õn t©m trôc khuûu . M«men MN ng-îc chiÒu víi M vµ t¸c dông lªn bul«ng bÖ m¸y . M«men c¶n MC vµ m«men qu¸n tÝnh khi gia tèc c¸c chi tiÕt quay( oJ ) v× vËy oC JMM  (1-42) 2. HÖ lùc t¸c dông trªn c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m. H×nh 1.8. HÖ lùc t¸c dông trªn c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn giao t©m Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 17 Trong c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m quan hÖ gi÷a gãc  vµ  x¸c ®Þnh theo (1.9) cßn c¸c c«ng thøc tÝnh lùc vµ m«men cña hÖ lùc t¸c dông trªn c¬ cÊu lÖch t©m hoµn toµn gièng nh- c«ng thøc cña hÖ lùc c¬ cÊu giao t©m. Tõ hÖ lùc trªn h×nh 1.9 ta còng cã : jkt PPP  Vµ do : ttPNP  Nªn: cos l PPtt  (1-43) tgPN  Còng ph©n Ptt thµnh lùc tiÕp tuyÕn T vµ lùc ph¸p tuyÕn Z ta cã :   cos )sin(   PT    cos2sin 2 sin kP   (1-44) Vµ :   cos )cos(   PZ 22 )(sin1 )(sin )sin(cos k k P        (1-45) NÕu coi : 1)(sin1 22  k Th×: )sin 2 2cos 2 (cos      kPZ   (1-46) M«men lËt : ANM N . )coscos(  RlN  )cos cos (     NR (1-47) Do ®é lÖch t©m  sinsin lRa  Nªn :    sin sin  R a k H×nh 1.9. HÖ lùc t¸c dông trªn c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 18 Do ®ã :    sin )(sin1 k  Thay quan hÖ trªn vµo (1-47) ta cã : ]cos sin [.       tg k RNM N )cos(sin  tgkRPM N   (1-48) Tuy nhiªn, do c¬ cÊu lµ c¬ cÊu lÖch t©m nªn ngoµi m«men MN ra cßn sinh thªm mét m«men lËt kh¸c, do lùc P g©y ra . ) sin (sin,      RPaPM P (1-49) V× vËy th©n m¸y cña ®éng c¬ dïng c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m chÞu mét tæng m«men lËt lµ: PNl MMM  ) sin sincos cos sin (sin         kRPM l Do :    sin )(sin  k Nªn : )sincos cos sin (      RPM l MRP      cos )sin( (1-50) Tõ ®ã ta cã thÓ kÕt luËn lµ m«men lËt cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn lÖch t©m còng b»ng m«men chÝnh cña ®éng c¬. 2.3. HÖ lùc vµ m«men t¸c dông trªn trôc khuûu cña ®éng c¬ mét hµng xylanh. 2.3.1. Thứ tự làm việc và góc lệch công tác. Trong ®éng c¬ mét hµnh xylanh, trôc khuûu cã nhiÒu khuûu, c¸c khuûu ph¶i x¾p sÕp lÖch nhau mét gãc nhÊt ®Þnh ®ù¬c gäi lµ gãc c«ng t¸c Gãc c«ng t¸c lµ gãc quay cña trôc khuûu øng víi kho¶ng thêi gian gi÷a 2 lÇn lµm viÖc kÕ tiÕp nhau cña 2 xylanh. V× vËy gãc c«ng t¸c quyÕt ®Þnh tÝnh ®ång ®Òu (chu kú) cña qu¸ tr×nh lµm viÖc cña ®éng c¬. Tuy vËy, c¸c khuûu bè trÝ nh- thÕ nµo cßn tuú thuéc vµo thø tù lµm viÖc cña c¸c xylanh. Khi lùa chän thø tù lµm viÖc cña c¸c xylanh cÇn ph¶i chó ý ®Õn c¸c vÊn ®Ò sau: - §¶m b¶o c¸c phô t¶i t¸c dông trªn c¸c æ trôc bÐ nhÊt. - §¶m b¶o qu¸ tr×nh n¹p th¶i cã hiÖu qu¶ cao nhÊt. - §¶m b¶o kÕt cÊu cña trôc khuûu cã tÝnh c«ng nghÖ tèt nhÊt. - §¶m b¶o tÝnh c©n b»ng cña hÖ trôc. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 19 Th«ng th-êng khã cã thÓ tho¶ m·n cïng mét lóc tÊt c¶c c¸c yªu cÇu trªn mµ th-êng ®¶m b¶o tÝnh ®ång ®Òu cña m«men, tÝnh c©n b»ng cña hÖ trôc vµ phô t¶i cña æ trôc ph¶i nhá. V× vËy, gãc c«ng t¸c cña c¸c khuûu trôc ®-îc tÝnh theo c«ng thøc sau: i ct   .1800  (1-51) Trong ®ã:  lµ sè kú cña ®éng c¬ i lµ sè xylanh cña ®éng c¬ Tõ c«ng thøc trªn ta thÊy gãc c«ng t¸c chØ phô thuéc vµo sè kú vµ sè xylanh cña ®éng c¬. Do vËy mçi kÕt cÊu cña trôc khuûu ®Òu øng víi nhiÒu thø tù lµm viÖc kh¸c nhau. Tuy nhiªn chØ cã mét hoÆc hai thø tù lµm viÖc trong ®ã lµ ®¶m b¶o ®-îc ®iÒu kiÖn c©n b»ng vµ phô t¶i æ trôc nhá nhÊt. vÝ dô: trôc khuûu trªn h×nh 1.10 cña ®éng c¬ 6 xylanh, 4 kú cã 0120ct vµ øng víi 4 thø tù lµm viÖc sau ®©y: 1 và 6 3 và 4 2 và 55 Bánh dà 1 2 3 4 6 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-0 H×nh 1.10 .S¬ ®å trôc khuûu cña ®éng c¬ 4 kú, 6 xylanh 1-2-3-6-5-4 1-5-3-6-2-4 1-5-4-6-2-3 1-2-4-6-5-3 Trong c¸c thø tù lµm viÖc trªn chØ cã thø tù lµm viÖc 1-5-3-6-2-4 lµ tèt nhÊt. 2.3.2. Lùc vµ m«men t¸c dông lªn trôc khuûu cña ®éng c¬ mét hµng xylanh. Nh- trong phÇn nghiªn cøu hÖ lùc t¸c dông trªn trôc khuûu ®· chØ râ: trªn khuûu thø i cã c¸c lùc sau ®©y t¸c dông: - Lùc tiÕp tuyÕn T; Lùc ph¸p tuyÕn Z; Lùc qu¸n tÝnh quay Pk.; M«men cña c¸c khuûu ph¸i tr-íc  1iM , m«men Mi t¸c dông trªn khuûu nµy, vµ m«men  iM t¸c dông trªn cæ trôc phÝa sau cña khuûu.     ii MMM 11 Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 20 §Ó tÝnh ®-îc tæng m«men  iM t¸c dông trªn khuûu i ta ph¶i x¸c ®Þnh gãc quay t-¬ng øng  cña c¸c khuûu b»ng c¸ch lËp b¶ng nh- h×nh 1.11 vÝ dô: Trong ®éng c¬ 4 kú, 6 xylanh cã thø tù lµm viÖc lµ 1-5-3-6-2-4 cã diÔn biÕn c¸c qu¸ tr×nh nh- b¶ng trªn h×nh 1.11. Tõ b¶ng thèng kª ta thÊy: khi khuûu cña xylanh thø 1 n»m ë vÞ trÝ 00 th×: - Khuûu trôc thø 2 n»m ë vÞ trÝ 2400 nªn 02 240 - Khuûu trôc thø 3 n»m ë vÞ trÝ 4800 nªn 03 480 - Khuûu trôc thø 4 n»m ë vÞ trÝ 1200 nªn 04 120 - Khuûu trôc thø 5 n»m ë vÞ trÝ 6000 nªn 05 600 - Khuûu trôc thø 6 n»m ë vÞ trÝ 3600 nªn 06 360 0º 180º 360º 540º 720º Xilanh 1 Xilanh 2 Xilanh 3 Xilanh 4 Xilanh 5 Xilanh 6 nạp thảinén nổ H×nh 1.11. DiÔn biÕn cña c¸c hµnh tr×nh c«ng t¸c trong ®éng c¬ 4kú, 6 xylanh Vµ thêi gian ng¾n nhÊt, tÝnh theo gãc quay cña trôc khuûu, gi÷a 2 lÇn næ cña 2 xylanh kÒ nhau lµ: - Gi÷a xylanh thø 1 vµ xylanh thø 2 lµ 2400 - Gi÷a xylanh thø 2 vµ xylanh thø 3 lµ 2400 - Gi÷a xylanh thø 3 vµ xylanh thø 4 lµ 3600 - Gi÷a xylanh thø 4 vµ xylanh thø 5 lµ 2400 - Gi÷a xylanh thø 5 vµ xylanh thø 6 lµ 2400 V× vËy t×nh tr¹ng chÞu lùc cña c¸c cæ trôc 1-2 ; 2-3; 4-5; 5-6 hoµn toµn gièng nhau. T×nh tr¹ng chÞu lùc cña cæ trôc 3-4 kh¸c víi c¸c cæ trôc kh¸c. Cæ trôc 0-1 chÞu t¸c dông cña lùc trªn khuûu thø 1 cßn cã cæ 6-0 ngoµi chÞu t¸c dông cña lùc trªn khuûu thø 6 ra cßn chÞu thªm t¶i träng b¸nh ®µ. Tæng m«men  iM cña c¸c khuûu tÝnh theo c¸ch lËp b¶ng  iT nh- trong b¶ng 1 Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 21 B¶ng 1. tÝnh    6 1 i i iT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 1T 2 2T    2 1 i i iT 3 3T    3 1 i i iT 4 4T    4 1 i i iT 5 5T    5 1 i i iT 6 6T    6 1 i i iT 00 2400 4800 1200 6000 3600 100 2500 4900 1300 6100 3700 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 720 o 2400 4800 1200 6000 3600 Sau khi vÏ ®-êng biÓu diÔn quan hÖ  T ta x¸c ®Þnh ®-îc tæng lùc tiÕp tuyÕn trung b×nh  tbT dïng ®Ó nghiÖm l¹i c«ng suÊt chØ thÞ cña ®éng c¬. )( 30 ... kw TRn N tb i    (1-52) Trong ®ã :  lµ hÖ sè hiÖu ®Ýnh ®å thÞ c«ng. NÕu khi x¸c ®Þnh Pkt ®· c¨n cø vµo ®å thÞ c«ng hiÖu ®Ýnh th× 1 n lµ sè vßng quay cña ®éng c¬ (vg/ph) R lµ b¸n kÝnh quay cña trôc khuûu NÕu tÝnh lùc qu¸n tÝnh vµ lùc khÝ thÓ theo ®¬n vÞ diÖn tÝch ®Ønh piston th×  tbT trong c«ng thøc (1-52) ph¶i nhËn thªm víi diÖn tÝch ®Ønh piston FP. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 22 Ch-¬ng II. C©n b»ng ®éng c¬ ®èt trong. 2.1. Giíi thiÖu chung. Khi ®éng c¬ lµm viÖc ë tr¹ng th¸i æn ®Þnh, nÕu lùc vµ m«men t¸c dông trªn bÒ mÆt ®éng c¬ kh«ng thay ®æi trÞ sè vµ chiÒu t¸c dông th× ®éng c¬ ®-îc gäi lµ c©n b»ng. Khi ®éng c¬ lµm viÖc ë tr¹ng th¸i kh«ng c©n b»ng, lùc t¸c dông lªn bÒ mÆt lu«n thay ®æi khiÕn cho bul«ng bÖ bÞ níi láng, ®éng c¬ rung ®éng ph¸t sinh tiÕng gâ, g©y lªn va ®Ëp vµ mµi mßn vµ nhiÒu hiÖn t-îng xÊu kh¸c. Nguyªn nh©n lµm ®éng c¬ mÊt c©n b»ng lµ do c¸c lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn, lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng quay vµ c¸c m«men do chóng sinh ra ch-a ®-îc c©n b»ng. ChÝnh c¸c lùc m«men nµy t¸c dông lªn bÖ m¸y vµ th©n m¸y khiÕn ®éng c¬ rung ®éng. Mét nguyªn nh©n kh¸c lµ ®éng c¬ tån t¹i m«men lËt MN, trÞ sè cña m«men nµy còng lu«n lu«n thay ®æi nªn g©y ra rung ®éng. CÇn l-u ý r»ng vÊn ®Ò c©n b»ng ®éng c¬ ®èt trong chØ th¶o luËn ¶nh h-ëng cña lùc vµ m«men qu¸n tÝnh, hoµn toµn kh«ng xÐt ®Õn sù can thiÖp cña ngo¹i lùc ®èi víi hÖ trôc khuûu nh- lùc khÝ thÓ trong c¸c xylanh. V× vËy, muèn ®éng c¬ ®-îc c©n b»ng, ph¶i thiÕt kÕ sao cho hîp lùc cña lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn c¸c cÊp ®Òu b»ng 0. Hîp lùc cña lùc qu¸n tÝnh quay còng b»ng 0. M«men do c¸c qu¸n tÝnh sinh ra ®Òu b»ng 0. Nh- vËy ®iÒu kiÖn c©n b»ng cña ®éng c¬ ®èt trong ®-îc thÓ hiÖn trong ph-¬ng tr×nh sau: 01  jp , 02  jp , 0 kp 01  jM , 02  jM , 0 kM (2-1) §Ó ®¹t ®iÒu kiÖn c©n b»ng trªn, c¸c nhµ thiÕt kÕ th-êng t¨ng sè xylanh, lùa chän thø tù lµm viÖc tèi -u vµ dïng ®èi träng l¾p trªn trôc khuûu. Ngoµi ra trong s¶n xuÊt cÇn ®¶m b¶o c¸c ®iÒu kiÖn c¬ b¶n sau: - Träng l-îng cña c¸c nhãm piston l¾p trªn xylanh ph¶i b»ng nhau. - Träng l-îng c¸c thanh truyÒn ph¶i b»ng nhau, träng t©m nh- nhau. - Dïng c©n b»ng tÜnh vµ c©n b»ng ®éng ®Ó c©n b»ng trôc khuûu b¸nh ®µ. - §¶m b¶o tØ sè nÐn ®Òu nhau, dung tÝch xylanh gièng nhau c¬ cÊu ph©n phèi khÝ vµ hÖ thèng nhiªn liÖu ph¶i ®iÒu chØnh ®óng quy ®Þnh kü thuËt. - Gãc ®¸nh löa sím, phun sím ph¶i gièng nhau. D-íi ®©y chóng ta lÇn l-ît xem xÐt tÝnh c©n b»ng cña c¸c lo¹i ®éng c¬. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 23 2.4. C©n b»ng ®éng c¬ . 2.4.1. C©n b»ng ®éng c¬ 1 xylanh. Trong ®éng c¬ 1 xylanh trªn h×nh 2.1 tån t¹i c¸c lùc sau ®©y ch-a ®-îc c©n b»ng: 1. lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 1: Pj1 = mR 2 cos 2. lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 2: Pj2 =  mR 2 cos2 ë hai c«ng thøc trªn kh«ng cã dÊu (-) v× chiÒu cña lùc qu¸n tÝnh ®· ®-îc quy -íc. C¸c lùc qu¸n tÝnh Pj1, Pj2 ®Òu t¸c dông trªn ®-êng t©m xylanh. trÞ sè vµ chiÒu phô thuéc vµo gãc  . 3. Lùc qu¸n tÝnh cña khèi l-îng chuyÓn ®éng quay : PK =mr R 2=const. T¸c dông trªn t©m chèt khuûu theo chiÒu ly t©m. 4. M«men lËt MN =-M = T.R t¸c dông lªn th©n m¸y theo chiÒu ng-îc víi m«men chÝnh. 5. M«nmen thanh truyÒn (do quy dÉn vÒ hai khèi l-îng) Mt=[ mtt( I-I1)(I1 - IG)] tt C©n b»ng ®éng c¬ mét xylanh còng nh- ®éng c¬ nhiÒu xylanh, chñ yÕu lµ c¸c biÖt ph¸p vÒ kÕt cÊu ®Ó ®¹t c¸c ®iÒu kiÖn c©n b»ng ®· nªu trong ph-¬ng tr×nh (2-1). D-íi ®©y lÇn l-ît xÐt vÊn ®Ò c©n b»ng c¸c lùc vµ m«men ch-a c©n b»ng nãi trªn. 2.4.1.1. C©n b»ng lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn. NÕu trªn ph-¬ng kÐo dµi cña c¸c m¸ khuûu, ta ®Æt mét khèi l-îng m (võa b»ng khèi l-îng tÞnh tiÕn cña ®éng c¬ ) c¸ch t©m o mét kho¶ng c¸ch b»ng b¸n kÝnh quay R cña trôc khuûu (h×nh 2.1a) nh- thÕ khi trôc khuûu quay víi vËn tèc gãc khèi l-îng m sÏ sinh ra lùc ly t©m : P®= mR 2 Ph©n lùc cña P® trªn ®-êng t©m xylanh : P®1= mR 2cos(1800+ ) =-mR 2cos . Do ®ã ph©n lùc nµy hoµn toµn triÖt tiªu lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 1 trªn ph-¬ng ®-êng t©m xylanh. Tuy nhiªn trªn ph-¬ng n»m ngang l¹i xuÊt hiÖn mét ph©n lùc kh¸c cña P® lµ : P®2= mR 2cos(1800+ ) =-mR 2cos . Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 24 H×nh 2.1 (a) S¬ ®å ®éng c¬ mét xylanh cã l¾p ®èi träng (b) S¬ ®å ®éng c¬ c©n b»ng L¨ngxetcher¬ Ph©n lùc nµy tuy t¸c dông kh¸c ph-¬ng víi Pj1 nh-ng cùc trÞ biªn ®é l¹i b»ng nhau. V× vËy vÒ thùc chÊt nÕu chØ ®¬n thuÇn l¾p ®èi träng m trªn ph-¬ng kÐo dµi cña m¸ khuûu th× kh«ng thÓ nµo c©n b»ng ®-îc lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn mµ chØ lµ chuyÓn chiÒu t¸c dông cña lùc nµy tõ ph-¬ng th¼ng ®øng sang ph-¬ng n»m ngang. ¸p dông nguyªn t¾c nµy, ta cã thÓ dïng ®èi träng ®Ó chuyÓn chiÒu t¸c dông cña lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn: chuyÓn toµn bé hoÆc chuyÓn mét phÇn ®Òu thùc hiÖn dÔ dµng. trong thùc tÕ. NhiÒu ®éng c¬ mét xylanh th-êng chuyÓn mét nöa lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn trªn ph-¬ng n»m ngang. Muèn c©n b»ng hoµn toµn lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 1 vµ cÊp 2 cã thÓ dïng c¬ cÊu c©n b»ng L¨ngxÐtcher¬ giíi thiÖu trªn h×nh 2.1(b). C¸c b¸nh r¨ng 1, 3 vµ 4 cña c¬ cÊu L¨ngxÐtcher¬ cã kÝnh th-íc b»ng nhau, b¾nh r¨ng 1 l¾p trªn trôc khuûu quay víi tèc ®é gãc  nªn c¸c b¸nh r¨ng 3, 4 l¾p trªn trôc 5,6 còng quay cïng tèc ®é gãc  Trªn c¸c cÆp b¸nh r¨ng 3 vµ 4 ®Òu l¾p ®èi träng cã khèi l-îng lµ m4. v× vËy khi lµm viÖc lùc ly t©m trªn mçi b¸nh r¨ng b»ng : Pk® = 4m®rn 2 Trong ®ã rn lµ kho¶ng c¸ch tõ t©m ®èi träng m® ®Õn t©m b¸nh r¨ng. Do c¬ cÊu L¨ngxÐtcher¬ dïng 4 b¸nh r¨ng l¾p trªn trôc 5 vµ 6 nªn hîp lùc cña tÊt c¶ c¸c ph©n lùc cña Pk4 nªn ph-¬ng th¼ng ®øng b»ng: Rj1=  cos4 2 nd rm Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 25 §Ó c©n b»ng hoµn toµn lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 1, ta thiÕt kÕ sao cho Rj1=Pj1. tõ ®ã rót ra khèi l-îng mÆt ®Æt trªn c¸c b¸nh r¨ng 3 vµ 4 ph¶i tho¶ m·n ph-¬ng tr×nh sau :  coscos.4 22 mRrm nd  V× vËy : m®= nn r mR r mR 4cos4 cos 2 2    C¸c ph©n lùc cña Pk® trªn ph-¬ng n»m ngang tù triÖt tiªu nhau lªn hîp lùc trªn ph-¬ng n»m ngang b»ng kh«ng. T-¬ng tù nh- trªn ta cã thÓ c©n b»ng hoµn toµn lùc qu¸n tinh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 2 b»ng c¸ch l¾p thªm hai cÆp b¸nh r¨ng 7 vµ 8 cã ®-êng kÝnh nhá b»ng mét nöa ®-êng kÝnh b¸nh r¨ng 3 vµ 4 ®Ó ®¹t tèc ®é gãc 2 . Trªn cÆp b¸nh r¨ng 7 vµ 8 nµy ta còng g¾n ®èi träng sao cho hîp lùc cña chóng sinh ra trªn ph-¬ng th¼ng ®øng tho¶ m·n ph-¬ng tr×nh : 4 P®2= Pj2 4m’®r’n(2 ) 2cos2 =  2cos2mR Tõ ®ã rót ra : m’® = nr mR '16  C¬ cÊu c©n b»ng L¨ngxÐtcher¬ tuy c©n b»ng hoµn toµn lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn. Nh-ng do c¬ cÊu nµy dïng qu¸ nhiÒu b¸nh r¨ng nªn kÕt cÊu kh«ng gän nhÑ vµ tæn hao c«ng suÊt còng kh¸ lín nªn trong thøc tÕ Ýt ®éng c¬ sö dông. Mét vµi lo¹i ®éng c¬ mét xylanh dïng trong n«ng nghiÖp nh- D12, §«ng phong, Yanmarcòng chØ dïng c¬ cÊu c©n b»ng L¨ngxÐtcher¬ ®Ó c©n b»ng lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 1 mµ th«i. 2.4.1.2. C©n b»ng lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng quay. NÕu trªn ph-¬ng kÐo dµi cña m¸ khuûu ta ®Æt mét khèi l-îng võa b»ng khèi l-îng mr c¸ch t©m trôc khuûu mét kho¶ch c¸ch R, nh- vËy khi quay trôc khuûu quay víi vËn tèc  , khèi l-îng nµy sinh ra mét lùc ly t©m b»ng : P®k= kPmrR  2 ChiÒu cña P®k ng-îc víi Pk (h×nh 2.2) nªn lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng quay Pk ®-îc c©n b»ng . Th«ng th-êng Ýt khi ta ®Æt ®èi träng ë b¸n kÝnh R v× nh- thÕ sÏ ¶nh h-ëng ®Õn kÝnh th-íc c¸cte. §èi träng mrx th-êng ®Æt ë mét b¸n kÝnh rx< R nh- h×nh 2.2a. trong tr-êng hîp nµy khèi l-îng cña ®èi träng mrx ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn c©n b»ng sau ®©y : P®k = Pk Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 26 mrxrx 22  Rmr Do ®ã : mrx= x r r Rm Nh- vËy, nh÷ng ®èi träng ®Æt trªn ph-¬ng ®-êng t©m m¸ khuûu cã thÓ c©n b»ng hoµn toµn lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng quay. 2.4.1.3. C©n b»ng m«men lùc vµ m«men thanh truyÒn. Trong ®éng c¬ 1 xylanh, kh«ng c©n b»ng ®-îc m«men lËt mµ do bÖ m¸y chÞu ®ùng. M«men lËt nµy sÏ c©n b»ng víi m«men do lùc siÕt bul«ng bÖ m¸y t¹o ra. M«men thanh truyÒn do trÞ sè nhá mµ l¹i khã c©n b»ng nªn còng bá qua kh«ng xÐt. 2.4.2. C©n b»ng ®éng c¬ 2 xylanh. §éng c¬ 2 xylanh th-êng ®-îc dïng trªn 1 sè xe «t« vËn t¶i nhá, xe m«t« ph©n khèi lín. KÕt cÊu cña trôc khuûu cña lo¹i ®éng c¬ nµy th-êng ®-îc bè trÝ theo 2 kiÓu sau ®©y: a. Hai khuûu cã gãc c«ng t¸c oct 360 . T©m cña 2 chèt khuûu cïng n»m trªn 1 ®-êng th¼ng nªn cã thÓ coi ®©y lµ tËp hîp cña 2 ®éng c¬ 1 xylanh hoµn toµn gièng nhau. ë bÊt kú gãc quay  nµo hîp lùc cña lùc qu¸n tÝnh ®Òu t¨ng lªn gÊp ®«i so víi c¸c lùc qu¸n tÝnh ch-a ®-îc c©n b»ng cña ®éng c¬ 1 xylanh. Trong tr-êng hîp trôc khuûu nh- h×nh 2.3 ta cã:  cos22 211 mRPP jj   cos22 222 mRPP jj  222 RmPP rkk  Do bè trÝ 2 khuûu ®èi xøng nhau qua ®-êng trôc th¼ng gãc víi t©m cæ gi÷a nªn m«men qu¸n tÝnh do c¸c lùc qu¸n tÝnh sinh ra ®Òu tù c©n b»ng. H×nh 2.2. S¬ ®å bè trÝ ®èi träng c©n b»ng lùc qu¸n tÝnh ly t©m Pk Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 27 Lo¹i ®éng c¬ nµy th-êng dïng ®èi träng ®Ó c©n b»ng hoÆc chuyÓn h-íng lùc qu¸n tÝnh quay vµ lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn. b. Hai khuûu cã gãc lÖch khuûu  =180o (h×nh 2.4) Lo¹i trôc khuûu nµy tuy 2 khuûu cïng n»m chung trong 1 mÆt ph¼ng nh-ng ®èi xøng qua ®iÓm O. §éng c¬ 4 k× 2 xylanh dïng lo¹i trôc khuûu nµy sÏ cã chu k× c«ng t¸c kh«ng ®Òu; thêi gian gi÷a 2 lÇn næ liªn tiÕp trong 2 xylanh tÝnh theo gãc quay cña trôc khuûu lµ 1800-5400. Pj2Pj2 Pj1 Pj1 G 1 2a b G Pk 2 1 Pj1 Pj2 Pj2 Pj1 α H×nh 2.4. S¬ ®å trôc khuûu cña ®éng c¬ 2 xylanh cã 0180ct Tõ h×nh 2.4 ta thÊy ë bÊt k× gãc quay  nµo ta ®Òu cã: lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 1 cña 2 xylanh lu«n ng-îc chiÒu nhau. Lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 2 lu«n lu«n cïng chiÒu víi nhau. H×nh 2.3. S¬ ®å trôc khuûu cña ®éng c¬ 2 xylanh cã 0360ct Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 28 V× vËy: 02 2 1 1 1  jjj PPP  2cos22 222 mRPP jj  Do lùc Pjk ë 2 xylanh ng-îc chiÒu nhau nªn chóng t¹o ra m«men qu¸n tÝnh cÊp 1.  cos.. 21 RmaM j  Trong ®ã: a lµ kho¶ng c¸ch cña 2 ®-êng t©m xylanh, ta còng cã thÓ dïng ®èi träng ®Ó gi¶m nhÑ vµ chuyÓn chiÒu t¸c dông cña m«men Mj1. Hîp lùc cña lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn Pj2 kh«ng ®-îc c©n b»ng.  2cos22 222 mRPP jj  - Hîp lùc nµy t¸c dông trong mÆt ph¼ng chøa ®-êng t©m xylanh vµ g©y ra dao ®éng trªn ph-¬ng th¼ng ®øng. C¸c lùc Pj2 kh«ng g©y ra m«men nªn 02  jM . - Hîp lùc cña lùc li t©m Pk=0 do lùc li t©m t¸c dông lªn 2 chèt khuûu lu«n lu«n ng-îc chiÒu nhau nªn chóng sinh ra m«men: Mk= 2. Rma r 2.4.3. C©n b»ng ®éng c¬ 4 xylanh. §éng c¬ 4 xylanh ®-îc dïng rÊt nhiÒu trªn «t« m¸y kÐo. Trôc khuûu cña ®éng c¬ nµy cã c¸c khuûu cïng n»m trªn 1 mÆt ph¼ng, gãc c«ng t¸c 0180CT vµ bè trÝ ®èi xøng nh- h×nh vÏ H×nh 2.5 S¬ ®å trôc khuûu cña ®éng c¬ 4 kú 4 xylanh, thø tù lµm viÖc 1-3-4-2 cã gãc c«ng t¸c 0180CT TÝnh c©n b»ng cña ®éng c¬ 4 xylanh t-¬ng ®èi tèt. Tõ s¬ ®å lùc qu¸n tÝnh ®Æt trªn c¸c ®-êng t©m xylanh vµ t©m chèt khuûu ta cã thÓ dÔ dµng ®i ®Õn kÕt luËn: 01  jP Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 29 02  jP 0 kP ; 01  jM ; 02  jM ; 0 kM Hîp lùc cña lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 2 tÝnh theo ph-¬ng tr×nh sau  2cos4)]360(2cos)180(2cos)180(2cos2[cos 200022 mRmRPj  Do hÖ lùc ®èi xøng qua c¸c ®-êng trôc ®i qua t©m O vµ th¼ng gãc víi ®-êng t©m trôc khuûu nªn tæng c¸c m«men ®Òu b»ng 0. NÕu lÊy m«men víi 1 ®iÓm A bÊt kú ta còng cã kÕt qu¶ t-¬ng tù. VÝ dô: TÝnh tæng m«men qu¸n tÝnh cÊp 1 1JM theo c¸ch lÊy m«men cña tõng thµnh phÇn lùc qu¸n tÝnh ®èi víi ®iÓm A: 0 )]360cos()2()180cos()()180cos()(2cos.[ 00021    abcabcaccmRM j Trong ®ã a, b, c lµ c¸c kho¶ng c¸ch nh- trªn h×nh 2.5. C¸c m«men kh¸c còng cã thÓ chøng minh t-¬ng tù. Tuy nhiªn mÆc dï KM =0. Nh-ng do ®Ó gi¶m t¶i träng cho cæ gi÷a, ng-êi ta vÉn th-êng ®Æt 2 cÆp ®èi träng trªn c¸c m¸ khuûu nh- h×nh 2.5 ®Ó triÖt tiªu c¸c m«men thµnh phÇn do lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng quay Pk g©y ra trªn khuûu 1 - 2, 3 - 4. 2.4.4. C©n b»ng ®éng c¬ 6 xylanh. §éng c¬ 6 xylanh lµ ®éng c¬ ®-îc dïng rÊt phæ biÕn ®Ó trang bÞ nguån ®éng lùc cho «t« t¶i, «t« bus, tµu thuyÒn. S¬ ®å kÕt cÊu trôc khuûu cña lo¹i ®éng c¬ nµy giíi thiÖu trªn h×nh 2.6. Ta cã thÓ coi ®éng c¬ 6 xylanh lµ tËp hîp cña 2 ®éng c¬ 3 xylanh ®Æt ®èi xøng nhau qua trôc AA’. BiÕt r»ng ë ®éng c¬ 3 xylanh ®· cã: 01 )3(  jP ; 02 )3(  jP ; 0 )3(  kP Nªn ®éng c¬ 6 xylanh ®-¬ng nhiªn sÏ cã: 01 )6(  jP ; 02 )6(  jP ; 0 )6(  kP ë ®éng c¬ 3 xylanh c¸c m«men qu¸n tÝnh ®Òu ch-a ®-îc c©n b»ng:   01)3( jM ;   02)3( jM ;   0)3( kM Nh-ng trong ®éng c¬ 6 xylanh do c¸c khuûu bè trÝ ®èi xøng nªn c¸c m«men qu¸n tÝnh ®Òu triÖt tiªu lÉn nhau. Nªn ta cã thÓ viÕt: 01 )6(  jM ; 02)6(  jM ; 0)6(  kM Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 30 H×nh 2.6. S¬ ®å trôc cña ®éng c¬ 4 kú, 6 xylanh cã thø tù lµm viÖc 1-5-3-6-2-4; gãc c«ng t¸c 0120ct Do ®ã ta thÊy tÝnh c©n b»ng cña ®éng c¬ 6 xylanh rÊt tèt. §éng c¬ vËn hµnh rÊt æn ®Þnh Ýt rung ®éng lùc t¸c ®éng trªn nÒn mãng rÊt nhá. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 31 PhÇn 2 CÊu t¹o vµ ho¹t ®éng cña ®éng c¬ « t« Ch-¬ng 1 C¬ cÊu sinh lùc 1.1. Giới thiệu chung 1.1.1. Chức năng. Là nguồn cung cấp động năng cho các hoạt động của ôtô: cung cấp mô men quay cho bánh đà, dẫn động các cơ cấu, hệ thống khác (hệ thống nhiên liệu, cơ cấu phân phối khí, hệ thống làm mát). 1.1.2. Yêu cầu. - Hiệu suất làm việc cao. - Làm việc ổn định. - Không rung giật, ít gây tiếng ồn. - Kích thước và trọng lượng nhỏ, công suất riêng lớn . - Khởi động, vận hành, chăm sóc dễ dàng. - Thành phần gây ô nhiễm môi trường nhỏ. 1.2. Thõn mỏy, xilanh, nắp mỏy và cacte (đỏy hứng dầu) 1.2.1. Th©n m¸y. 1.2.1.1. Chøc n¨ng. - Lµ n¬i g¸ l¾p c¸c chi tiÕt cña ®éng c¬, th©n m¸y bè trÝ xylanh, hép trôc khuûu, c¸c bé phËn dÉn ®éng trôc cam, b¬m dÇu, b¬m nhiªn liÖu, qu¹t giã... - LÊy nhiÖt tõ thµnh v¸ch xylanh to¶ ra m«i tr-êng xung quanh lµm m¸t cho ®éng c¬ trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. 1.2.1.3 §iÒu kiÖn lµm viÖc. - ChÞu nhiÖt ®é cao trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. - Trong ®éng c¬ ®èt trong th©n m¸y lµ n¬i cã kÝch th-íc vµ khèi l-îng chiÕm tõ 3060% träng l-îng cña ®éng c¬. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc th©n m¸y chÞu lùc khÝ thÓ rÊt lín vµ träng l-îng c¸c chi tiÕt g¸ lªn th©n m¸y. 1.2.1.4. VËt liÖu chÕ t¹o. - Khèi xylanh vµ hép trôc khuûu ®éng c¬ th-êng chÕ t¹o b»ng gang x¸m. Gang x¸m chøa kho¶ng 3% cacbon tån t¹i chñ yÕu ë d¹ng praphit tù do. - Gang x¸m ®óc rÎ vµ cã nhiÒu ®Æc tÝnh t¹o thµnh mét kim lo¹i cã ®Æc tÝnh c«ng nghiÖp cã gi¸ trÞ. Nã cã thÓ gia c«ng c¬ khÝ t¹o nªn c¸c bÒ mÆt nh½n chÞu mßn, gi¶m rung ®éng, ®é bÒn c¬ häc cao. Nh-ng cã nh-îc ®iÓm lµ träng l-îng lín, nhiÖt ®é cao. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 32 Mét sè ®éng c¬ th©n m¸y ®óc b»ng hîp kim nh«m. Nh«m lµm gi¶m träng l-îng ®éng c¬, dÉn nhiÖt tèt h¬n vµ t¶n nhiÖt nhanh h¬n gang. Nh-îc ®iÓm lµ nhiÖt ®é thÊp, ®é bÒn c¬ häc kÐm h¬n gang. 1.2.1.5. KÕt cÊu th©n m¸y. Tuú theo tõng loaÞ ®éng c¬, sè xylanh mµ th©n m¸y cã c¸c d¹ng kh¸c nhau.  Lo¹i th©n m¸y cã th©n ®óc liÒn víi th©n gäi lµ th©n m¸y kiÓu th©n xylanh. (H×nh 3.8.a). Khi th©n xylanh lµm riªng thµnh èng lãt råi l¾p vµo th©n th× th©n m¸y nµy gäi lµ vá th©n (H×nh 3.8b). ë ®éng c¬ lµm m¸t b»ng n-íc kho¶ng kh«ng gian bao quanh xylanh gäi lµ ¸o n-íc (h×nh 3.8 a,b) . H×nh 3.8. Th©n m¸y kiÓu th©n xylanh-hép trôc khuûu. 1. Th©n xylanh; 2. Hép trôc khuûu. - Khi th©n xylanh ®óc liÒn víi hép trôc khuûu th× th©n m¸y lµ lo¹i th©n xylanh hép trôc khuûu. Hép trôc khuûu cã thÓ chia lµm 2 phÇn víi æ trôc khuûu lµ æ tr-ît hoÆc lµm liÒn (H×nh 3.8 c), khi ®ã æ trôc ph¶i dïng æ bi. Lo¹i nµy th-êng dïng 3 kiÓu chÞu lùc: - Th©n xylanh chÞu lùc: Lùc cã thÓ t¸c dông lªn n¾p xylanh sÏ truyÒn cho th©n xylanh qua c¸c gud«ng n¾p xylanh . - Vá th©n chÞu lùc: Lùc khÝ thÓ t¸c dông lªn n¾p xylanh sÏ truyÒn cho c¸c gud«ng. - Gud«ng chÞu lùc: Lùc t¸c dông truyÒn cho c¸c gud«ng liªn kÕt n¾p xylanh th©n m¸y, hép trôc khuûu víi ®Õ m¸y. Khi th©n xylanh lµm rêi víi hép trôc khuûu vµ l¾p víi nhau b»ng bul«ng hay gud«ng th× th©n m¸y gäi lµ th©n m¸y rêi. Mét sè ®éng c¬ tµu thuû chØ dïng mét lo¹i gud«ng xuyªn suèt tõ n¾p m¸y cho ®Õn c¸cte dÇu. Lo¹i nµy th-êng dïng c¸c lo¹i chÞu lùc sau: - Xylanh chÞu lùc: Lùc t¸c dông do xylanh chÞu ®ùng . KÕt cÊu nµy th-êng dïng cho c¸c ®éng c¬ m¸y bay vµ c¸c lo¹i ®éng c¬ lµm m¸t b»ng giã. - Vá th©n chÞu lùc kÐo, cßn xylanh kh«ng chÞu lùc kÐo. - Gud«ng chÞu lùc: Lùc t¸c dông do c¸c gud«ng chÞu ®ùng lo¹i nµy th-êng dïng ë c¸c ®éng c¬ lµm m¸t b»ng giã vµ ®éng c¬ h×nh ch÷ V. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 33 1- Hép trôc khuûu. 2- Th©n xylanh. 3- N¾p xylanh 4- Gud«ng n¾p m¸y. 5- Gud«ng th©n m¸y. 6- Lç l¾p trôc cam. 7- Gud«ng. . 8- §Õ m¸y H×nh 3.9. Th©n m¸y rêi 1- Hép trôc khuûu 2- Th©n xylanh 3- N¾p xylanh 4- Gud«ng 5- Lãt xylanh a. b. c. H×nh 3.10. Th©n m¸y ®éng c¬ lµm m¸t b»ng giã - Xylanh cã thÓ lµm liÒn víi th©n hoÆc lµm rêi ë d¹ng èng lãt råi l¾p vµo th©n. Th©n m¸y lo¹i nµy cã quan hÖ mËt thiÕt víi c¸c th«ng sè sau: + Tèc ®é quay cña ®éng c¬, tØ sè nÐn, møc ®é c-êng ho¸ cña ®éng c¬, c¸c th«ng sè ¶nh h-ëng ®Õn øng suÊt nhiÖt cña xylanh. + VËt liÖu chÕ t¹o th©n m¸y ph¶i t¶n nhiÖt tèt, dÔ ®óc dÔ gia c«ng. + Møc ®é lµm m¸t cÇn thiÕt. NÕu thay ®æi c-êng ®é lµm m¸t th× kÝch th-íc h×nh d¹ng vµ sè l-îng phiÕn t¶n nhiÖt thay ®æi theo. Th©n ®éng c¬ lµm m¸t b»ng giã cã thÓ chÕ t¹o nh- sau: - §óc b»ng thÐp råi gia c«ng toµn bé phiÕn t¶n nhiÖt. - §óc b»ng gang, c¸c phiÕn t¶n nhiÖt kh«ng cÇn gia c«ng. - §óc b»ng nh«m, c¸c phiÕn t¶n nhiÖt kh«ng cÇn gia c«ng, diÖn tÝch c¸c phiÕn t¶n nhiÖt ®óc liÒn quanh th©n m¸y chiÕm kho¶ng 25,40% tæng diÖn tÝch t¶n nhiÖt ®éng c¬. a b Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 34 C¸c phiÕn t¶n nhiÖt bè trÝ gÇn hÕt chiÒu dµi xylanh tõ mÆt n¾p ghÐp víi xylanh cho ®Õn mÆt n¾p ghÐp víi hép trôc khuûu. C¸c kÝch th-íc c¬ b¶n cña phiÕn t¶n nhiÖt nh- chiÒu cao H, chiÒu dÇy S, kho¶ng th«ng giã L kho¶ng c¸ch gi÷a hai tÊm c¸ch S...®Òu ¶nh h-ëng tíi kh¶ n¨ng t¶n nhiÖt cña phiÕn t¶n nhiÖt. Trong ®éng c¬ lµm m¸t b»ng giã tù nhiªn (m«t«, xe m¸y) kho¶ng c¸ch S kho¶ng 8mm, dÇy kho¶ng 3mm. ChiÒu cao phiÕn t¶n nhiÖt phô thuéc vµo vËt liÖu chÕ t¹o xylanh. ChiÒu cao H vµo kho¶ng 14,20 mm. Tuú theo ph-¬ng ph¸p l¾p ®Æt trôc khuûu trong hép trôc khuûu mµ th©n m¸y cã kÕt cÊu kh¸c nhau nh÷ng ph-¬ng ph¸p th-êng gÆp trong thùc tÕ lµ : - Trôc khuûu treo (H×nh 3.11a) hép trôc khuûu chia thµnh hai nöa nöa d-íi lµ c¸ khe dÇu. Th©n m¸y hay toµn bé ®éng c¬ ®-îc l¾p ®Æt trªn c¸c gèi ®ì. §©y lµ kiÓu phæ biÕn cho ®éng c¬ «t« m¸y kÐo. - Trôc khuûu ®Æt (h×nh 3.11 b) hép trôc khuûu ®-îc lµm thµnh hai nöa, nöa d-íi ®ång thêi lµm bÖ m¸y, trôc khuûu vµ toµn bé c¸c chi tiÕt l¾p r¸p ®-îc ®Æt trªn bÖ m¸y. - Trôc khuûu luån (h×nh 3.11 c) hép trôc khuûu nguyªn khèi do ®ã khi l¾p r¸p trôc khuûu vµo ®éng c¬ ph¶i b»ng c¸ch luån. a. b. c. - Gud«ng chÞu lùc, th©n xylanh vµ hép trôc khuûu ®-îc lµm rêi. Lùc khÝ thÓ hoµn toµn do gud«ng chÞu. Th©n m¸y lµ chi tiÕt phøc t¹p trªn ®ã bè trÝ c¸c chi tiÕt cña c¬ cÊu ph©n phèi khÝ, c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn, hÖ thèng lµm m¸t, hÖ thèng b«i tr¬n. Th©n m¸y gåm nhiÒu xylanh ®óc dÝnh nhau. Tuú theo h×nh thøc kÕt cÊu c¸c xylanh ®-îc ®óc th¼ng hµng mét d·y, ®èi xøng hay ch÷ V. Khèi xylanh th-êng dïng cho ®éng c¬ lµm m¸t b»ng n-íc. PhÇn trªn khèi xylanh lµ c¸c xylanh. NÕu khèi xup¸p ®Æt th¼ng ®øng. BÖ xup¸p ®Æt trªn khèi xylanh. PhÇn d-íi khèi xylanh lµ c¸cte. Trªn cã æ ®Æt trôc khuûu, trôc cam, xung quanh xylanh cã bäng n-íc lµm m¸t ®éng c¬, lßng xylanh ®-îc gia c«ng thËt trßn vµ nh½n bãng. Khèi xylanh ®óc rêi víi c¸cte bªn trong cã c¸c ®-êng dÇu b«i tr¬n. §Ó dÇu ®i b«i tr¬n cho c¸c chi tiÕt cña ®éng c¬ trong qu¸ tr×nh ®éng c¬ lµm viÖc. Xung quanh th©n a. Trôc khuûu treo ; b. Trôc khuûu ®Æt; c. Trôc khuûu luån. H×nh 3.11. C¸c kiÓu l¾p ®Æt trôc khuûu Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 35 m¸y lµm n¬i g¾n l¾p c¸c bé phËn phô nh-: b¬m n-íc, b¬m x¨ng, bé chia ®iÖn, m¸y khëi ®éng, m¸y ph¸t ®iÖn, ®-êng èng n¹p, èng x¶... Trªn th©n m¸y cßn cã c¸c lç nhá cã thÓ cã ren hoÆc kh«ng cã ren. C¸c ®-êng dÉn n-íc lµm nguéi dÉn tíi c¸c ¸o n-íc vµ tõ th©n m¸y lªn trªn n¾p m¸y. C¸c nót chÆn ®-êng dÇu ®Ó khi th«ng röa c¸c cÆn bÈn theo ®ã ra ngoµi. 1.2.2. Xylanh vµ lãt xylanh. NhiÒu lo¹i ®éng c¬ cã c¸c khèi xylanh ®-îc ®óc b»ng hîp kim nh«m. Nh«m cã tû träng thÊp vµ dÉn nhiÖt nhanh h¬n so víi gang ®óc. Tuy nhiªn nh«m qu¸ mÒm do ®ã kh«ng ®¸p øng ®-îc c¸c yªu cÇu vÒ thµnh xylanh. C¸c khèi xylanh ph¶i cã c¸c èng lãt xylanh b»ng gang ®óc hoÆc ®-îc ®óc b»ng hîp kim Al-Si. C¸c èng lãt xylanh (s¬ mi) lµ c¸c èng ®-îc ®óc cè ®Þnh vµo th©n m¸y hoÆc cã thÓ th¸o l¾p ®-îc. Cã hai lo¹i èng lãt xylanh, èng lãt xylanh kh« vµ èng lãt xylanh -ít. C¸c èng lãt nµy ®-îc l¾p sau khi ®óc khèi xylanh. + Lo¹i èng lãt xylanh kh«: c¸c èng lãt xylanh kh« ®-îc Ðp vµo xylanh. Chóng tiÕp xóc víi lßng xylanh däc theo chiÒu dµi. Nã ®-îc gia c«ng mÆt trong vµ ngoµi. §Çu trªn cã gê vai gi¸p võa khÝt ngay mÆt th©n m¸y. Cao h¬n mÆt th©n m¸y 0,020,05mm kh«ng cã r·nh l¾p ®Öm lµm kÝn. Lãt xylanh lo¹i nµy kh«ng tiÕp xóc trùc tiÕp ®-îc víi n-íc lµm m¸t. + Lo¹i èng lãt xylanh -ít: nã chØ tiÕp xóc ®-îc víi th©n m¸y phÝa trªn vµ phÝa d-íi phÇn cßn l¹i cña bÒ mÆt ngoµi èng lãt -ít tiÕp xóc trùc tiÕp víi n-íc lµm m¸t (Lµm nguéi). Nã cã ®Öm ®Ó ng¨n kh«ng cho n-íc lät vµo buång ch¸y vµ xuèng c¸cte dÇu. Mét sè h·ng nh- MERCEDES-BENZ; PORSCHE chÕ t¹o khèi xylanh b»ng hîp kim Al- Si cã c¸c h¹t Silic rÊt cøng. Sau khi ®óc khèi xylanh c¸c xylanh ®-îc mµi bãng b»ng ®¸ mµi quay ®Ó lµm réng ®-êng kÝnh xylanh ®Õn kÝch th-íc yªu cÇu. Sau ®ã xylanh ®-îc xö lÝ b»ng nhiÖt chÞu mµi mßn nhiÖt ®é cao ¸p suÊt lín. Trong qu¸ tr×nh piston di chuyÓn lªn xuèng. a. b. c. d. a- Th©n xylanh. b, c- Lãt xylanh kh«. d- Lãt xylanh -ít. H×nh 3.12. C¸c lo¹i xylanh. Ngµy nay trªn ®éng c¬ ng-êi ta th-êng kÕt cÊu hai lo¹i: Khèi xylanh ®Çu L vµ khèi xylanh ®Çu I. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 36 * Th©n m¸y ®éng c¬ ®Çu L: Th©n m¸y ®-îc ®óc thµnh mét khèi phÇn trªn lµ c¸c xylanh. BÖ xup¸p ®-îc ®Æt trªn th©n m¸y. Con ®éi xup¸p ®-îc dÉn h-íng bëi c¸c lç dÉn h-íng gia c«ng trong th©n m¸y. Th©n m¸y ®óc t¹o ra c¸c cöa ®Ó ®iÒu chØnh khe hë nhiÖt cña xup¸p. §èi víi ®éng c¬ lµm m¸t b»ng n-íc th©n m¸y cã c¸c ¸o n-íc lµm m¸t ®éng c¬. C¸c ®-êng dÉn n-íc tõ th©n m¸y lªn n¾p m¸y. Cã c¸c ®-êng dÇu b«i tr¬n, ®i b«i tr¬n cho c¸c chi tiÕt ®éng c¬. PhÇn d-íi gia c«ng bÒ mÆt l¾p c¸cte. Trong th©n m¸y cã gia c«ng c¸c æ ®Æt trôc khuûu vµ trôc cam. Xung quanh th©n m¸y gia c«ng c¸c bé phËn phô nh- n¬i l¾p bé chia ®iÖn, b¬m dÇu, m¸y ph¸t ®iÖn... 1- Gud«ng; 2- BÖ xu p¸p tho¸t ; 3- èng kÒm xup¸p; 4- §Öm ®Èy; 14,15- B¹c gèi trôc cam; 16, 21, 25- B¹c cæ chÝnh. H×nh 3.13. Khèi xylanh ®éng c¬ 6 xylanh ®Çu L * §éng c¬ ®Çu I: Khèi xylanh th¼ng hµng, c¸c xylanh ®-îc bè trÝ theo mét hµng th¼ng kh«ng cã æ ®Æt xup¸p. Khèi xylanh ®éng c¬ h×nh ch÷ V th©n m¸y ®-îc ®óc thµnh h×nh ch÷ V dÉy xylanh ®-îc ®Æt thµnh mét gãc víi nhau ®óc liÒn thµnh mét khèi. H×nh 3.14. Khèi xylanh b»ng nh«m ®éng c¬ 4 xylanh th¼ng hµng ®Çu I. H×nh 3.15. Khèi xylanh cña ®éng c¬ V12 ®Çu I. Th©n m¸y gåm khèi xylanh g¾n liÒn víi hép trôc khuûu. Hép trôc khuûu lµ phÇn ®ì trôc c¬, trôc cam ë trong gèi ®ì vµ ®Ó ®ì b¬m dÇu. M¸y khëi ®éng ®iÖn chøa ®-êng b¬m Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 37 dÇu vµ nhiÒu chi tiÕt kh¸c n÷a. Hép trôc vµ ®¸y dÇu t¹o nªn vá bäc hép trôc c¬. Hép trôc khuûu ®óc liÒn víi khèi xylanh b»ng cïng vËt liÖu. Khi hép trôc khuûu vµ khèi xylanh ®óc rêi mÆt trªn cña hép trôc cã t¸c dông nh- mét bÖ ®ì trªn ®ã l¾p khèi xylanh. Trôc cam vµ trôc c¬ ®Æt trong hép trôc khuûu trªn c¸c khèi ®ì ma s¸t tr-ît, trôc cam lu«n ®-îc ®Æt trong ba hoÆc bèn æ ®ì èng. Trôc c¬ ®Æt trªn c¸c gèi ®ì chÝnh trong hép trôc. C¸c n¾p gèi ®ì ®-îc b¾t chÆt víi hép trôc ®Ó ®ì trôc c¬. Sè æ ®ì chÝnh tuú thuéc vµo mÉu thiÕt kÕ (§éng c¬ bèn xylanh th¼ng hµng hoÆc ®éng c¬ h×nh ch÷ V cã 12 xylanh), hép trôc khuûu gia c«ng ba hoÆc n¨m æ ®ì chÝnh. §éng c¬ 6 xylanh th¼ng hµng cã ba, bèn hoÆc b¶y æ ®ì chÝnh. 1.2.3 N¾p m¸y 1.2.3.1. Chøc n¨ng. - N¾p m¸y ®Ëy kÝn mét ®Çu xylanh, cïng víi piston vµ xylanh t¹o thµnh buång ch¸y. - Lµm gi¸ ®ì cho mét sè bé phËn cña ®éng c¬ nh- : Bugi, vßi phun, côm xup¸p ... - N¾p m¸y cßn bè trÝ c¸c ®-êng n¹p, ®-êng th¶i, ®-êng n-íc lµm m¸t... 1.2.3.2. §iÒu kiÖn lµm viÖc. - N¾p xylanh lµm viÖc rÊt kh¾c nghiÖt nh-: chÞu nhiÖt ®é cao, ¸p suÊt khÝ thÓ rÊt lín. - BÞ ¨n mßn ho¸ häc bëi c¸c chÊt ¨n mßn trong s¶n vËt ch¸y, n-íc lµm m¸t (®éng c¬ lµm m¸t b»ng n-íc). - ChÞu lùc xiÕt ban ®Çu, chÞu va ®Ëp trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. 1.2.3.3. VËt liÖu. - N¾p m¸y ®éng c¬ Diesel lµm m¸t b»ng n-íc ®Òu ®óc b»ng gang hîp kim, dïng khu«n c¸t. Cßn n¾p m¸y lµm m¸t b»ng giã th-êng chÕ t¹o b»ng hîp kim nh«m dïng ph-¬ng ph¸p rÌn dËp hoÆc ®óc (vÝ dô n¾p ®éng c¬ m¸y bay). - N¾p xylanh ®éng c¬ x¨ng th-êng dïng hîp kim nh«m. Cã -u ®iÓm nhÑ t¶n nhiÖt tèt, gi¶m kh¶ n¨ng kÝch næ. Tuy nhiªn søc bÒn c¬ vµ nhiÖt thÊp h¬n so víi n¾p m¸y b»ng gang. 1.2.3.4. KÕt cÊu n¾p m¸y. - N¾p m¸y lµ chi tiÕt rÊt phøc t¹p nªn kÕt cÊu rÊt ®a d¹ng. Tuy nhiªn, tuú theo lo¹i ®éng c¬ n¾p xylanh cã mét sè ®Æc ®iÓm riªng. - N¾p xylanh ®éng c¬ x¨ng cã kÕt cÊu tuú thuéc vµo kiÓu buång ch¸y, sè xup¸p, c¸ch bè trÝ xup¸p vµ bugi, kiÓu lµm m¸t (b»ng n-íc hay b»ng giã) còng nh- kiÓu bè trÝ ®-êng n¹p vµ ®-êng th¶i. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 38 - KiÓu buång ch¸y cã ý nghÜa quyÕt ®Þnh ®Õn kÕt cÊu n¾p xylanh. (H×nh 3.1) m« t¶ buång ch¸y d¹ng b¸n cÇu th-êng dïng trªn ®éng c¬ «t«, m¸y kÐo. §éng c¬ dïng c¬ cÊu ph©n phèi khÝ kiÓu xup¸p treo cã xup¸p n¹p h¬i lín h¬n xup¸p th¶i. Bugi ®Æt bªn h«ng buång ch¸y, kho¶ng c¸ch tõ bugi ®Õn ®iÓm xa nhÊt gÇn b»ng ®-êng kÝnh xylanh. V¸ch buång ch¸y ®-îc lµm m¸t tèt b»ng c¸c khoang n-íc ®Ó tr¸nh kÝch næ. Trªn n¾p xylanh cßn cã khoang luån ®òa ®Èy dÉn ®éng xup¸p vµ c¸c lç nhá 3 dÉn n-íc lµm m¸t tõ th©n m¸y lªn. Mét sè lç (4) ®Ó l¾p gud«ng n¾p m¸y, ë ®éng c¬ nµy c¸c xup¸p vµ c¸c æ ®Æt trôc cam (trôc ®ßn g¸nh) ®-îc ®Æt ë n¾p m¸y. 1- §-êng th¶i hoÆc n¹p. 2- Khoang n-íc lµm m¸t. 3- Lç th«ng n-íc lµm m¸t. 4- Lç gud«ng. 5- Khoang l¾p ®òa ®Èy. 6- Khoang l¾p bugi. 7- Buång ch¸y. H×nh 3.1. Buång ch¸y b¸n cÇu trong ®éng c¬ x¨ng. - Trong ®éng c¬ x¨ng cã tû sè nÐn trung b×nh vµ thÊp, th-êng hay dïng lo¹i n¾p m¸y cã h×nh chªm cã tªn lµ Rica®« (H×nh 1.2.1). §éng c¬ dïng c¬ cÊu ph©n phèi khÝ xup¸p ®Æt toµn bé c¬ cÊu ph©n phèi khÝ bè trÝ ë th©n m¸y, n¾p m¸y cã cÊu t¹o rÊt ®¬n gi¶n. - Theo lý thuyÕt vÒ kÝch næ, thêi gian lan trµn mµng löa tõ bugi ®Õn vïng xa bugi nhÊt lµ dµi nhÊt nªn t¹i nh÷ng vïng nµy dÔ ph¸t sinh kÝch næ. Cho nªn nh÷ng ®iÓm xa nhÊt cña buång ch¸y ®-îc bè trÝ c¸ch ®Òu t©m bugi còng cã t¸c dông lµm gi¶m kÝch næ. MÆt kh¸c trong buång ch¸y ®éng c¬ xup¸p th¶i lµ n¬i nãng nhÊt dÔ g©y kÝch næ. Nªn bugi ®-îc bè trÝ gÇn xup¸p th¶i, thêi gian lan trµn mµng löa tõ bugi ®Õn xup¸p th¶i ng¾n h¬n thêi gian ch¸y chÔ cña hçn hîp côc bé t¹i ®©y .Do ®ã cã t¸c dông chèng kÝch næ.Tuy nhiªn nhiÖt ®é bugi cao v¸ch buång ch¸y còng ®-îc lµm m¸t b»ng n-íc, khoang buång ch¸y ®éng c¬; lç l¾p bugi ; lç l¾p c¸c gud«ng. 1- Buång ch¸y. 2- VÞ trÝ xylanh 3- VÞ trÝ xup¸p n¹p. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 39 4,6- VÞ trÝ l¾p bugi. 5- VÞ trÝ xup¸p th¶i. H×nh 1.2.1. N¾p xylanh cã buång ch¸y h×nh chªm. - N¾p xylanh ®éng c¬ Diesel so v¬i n¾p xylanh ®éng c¬ x¨ng phøc t¹p h¬n. Trªn n¾p m¸y cã bè trÝ ®-êng n¹p, th¶i, côm xup¸p cña c¬ cÊu ph©n phèi khÝ xup¸p treo, ngoµi ra cßn rÊt nhiÒu chi tiÕt nh-: vßi phun, buång ch¸y phô, van khÝ nÐn, van gi¶m ¸p bugi sÊy ®-êng dÇu b«i tr¬n, c¸c ¸o n-íc. - KÕt cÊu cña n¾p m¸y tuú thuéc vµo tõng lo¹i ®éng c¬ cô thÓ tr-íc hÕt phô thuéc vµo kiÓu h×nh thµnh hoµ khÝ hçn hîp cña ®éng c¬, hay buång ch¸y cña ®éng c¬. - Buång ch¸y ®éng c¬ Diesel ®-îc ng¨n thµnh hai phÇn. Buång ch¸y chÝnh vµ buång ch¸y phô Vk. Hai buång ch¸y cã mét hoÆc vµi lç nhá nèi th«ng. H×nh thøc cÊu t¹o buång ch¸y phô rÊt phøc t¹p vµ ®a d¹ng. Buång ch¸y t¹o xo¸y lèc m¹nh ®Ó qu¸ tr×nh h×nh thµnh hoµ khÝ hçn hîp hoµ khÝ ®-îc tèt th×: + KÕt cÊu buång ch¸y ph¶i gän hîp lý ®Ó tr¸nh tæn thÊt nhiÖt vµ tæn thÊt l-u ®éng cña dßng khÝ trong qu¸ tr×nh ch¸y. +VÞ trÝ cña vßi phun, xup¸p vµ ®-êng n¹p th¶i ph¶i hîp lý cã lîi cho qu¸ tr×nh t¹o thµnh hçn hîp vµ thay khÝ. - §iÒu kiÖn lµm viÖc cña n¾p m¸y ®éng c¬ Diesel rÊt nÆng nÒ, v× vËy ®èi víi ®éng c¬ nhiÒu xylanh n¾p xylanh cã thÓ lµm rêi cho nhiÒu xylanh hoÆc chung cho mét vµi xylanh ®Ó t¨ng ®é cøng v÷ng. H×nh 3.3. N¾p m¸y ®éng c¬ Diesel. - N¾p xylanh ®éng c¬ lµm m¸t b»ng giã chÞu øng suÊt nhiÖt lín. N¾p m¸y ®-îc lµm rêi l¾p víi th©n m¸y b»ng c¸c gud«ng trªn xylanh cã c¸c g©n gê t¶n nhiÖt víi chiÒu cao kho¶ng tõ 14,420 mm diÖn tÝch c¸c c¸nh t¶n nhiÖt chiÕm kho¶ng 60,70% diÖn tÝch t¶n nhiÖt cña n¾p xylanh, c¸c c¸nh t¶n nhiÖt bè trÝ phï hîp víi tr¹ng th¸i nhiÖt ®é cña c¸c vïng trªn n¾p xylanh. TiÕt diÖn c¸c c¸nh t¶n nhiÖt th-êng lµ h×nh thang. N¾p m¸y ®-îc Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 40 chÕ t¹o b»ng hîp kim nh«m l¾p víi th©n m¸y vµ hép trôc khuûu b»ng 3 gud«ng. §éng c¬ dïng buång ch¸y thèng nhÊt, n¾p xylanh h¬i lâm d¹ng chám cÇu lç l¾p xup¸p ®-îc bè trÝ nghiªng mét chót so víi ®-êng t©m xylanh. Do hîp kim nh«m dÎo nªn bÒ mÆt l¾p ghÐp gi÷a th©n m¸y vµ n¾p m¸y kÝn khÝt. H×nh 3.4. N¾p xylanh ®éng c¬ « t« vËn t¶i lµm m¸t b»ng giã. Ngµy nay hÇu nh- tÊt c¶ c¸c lo¹i ®éng c¬ næ dïng lo¹i n¾p m¸y th¸o rêi ®-îc. N¾p m¸y ®-îc g¾n cøng trªn th©n m¸y nhê gud«ng. Lo¹i ®éng c¬ lµm m¸t b»ng giã, n¾p xylanh ®-îc ®óc tõng chiÕc mét vµ cã c¸c c¸nh t¶n nhiÖt. Lo¹i ®éng c¬ lµm m¸t b»ng n-íc, trªn n¾p m¸y cã ®óc bäng chøa n-íc. * KÕt cÊu cña n¾p m¸y: Cã hai d¹ng: N¾p m¸y d¹ng L: Tr-êng hîp nµy n¾p m¸y máng chØ ®ãng vai trß buång ch¸y cho ®éng c¬. C¸c xup¸p vµ æ ®Æt cña nã ®Òu ®-îc bè trÝ mét phÝa trªn th©n m¸y N¾p m¸y ®éng c¬ ®Çu I: Cßn gäi lµ ®éng c¬ xup¸p treo, c¶ xup¸p vµ bÖ cña nã bè trÝ trªn n¾p m¸y, nªn cã cÊu t¹o phøc t¹p. Gåm cã lç n¾p bugi (®éng c¬ x¨ng) lç l¾p vßi phun (®éng c¬ Diesel) c¸c khoang chøa n-íc lµm m¸t, ®-êng dÇu b«i tr¬n, khoang luån ®òa ®Èy, æ ®Æt xup¸p, lç dÉn h-íng xup¸p, æ ®Æt dµn ®ßn g¸nh, cã cöa x¶ vµ cöa n¹p, buång ®èt ®éng c¬. Lç l¾p gud«ng l¾p n¾p m¸y víi th©n m¸y. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 41 H×nh 3.6. N¾p m¸y cña ®éng c¬ TOYOTA HICE ®Çu I. §Ó l¾p ghÐp n¾p m¸y kÝn khÝt víi th©n m¸y ng-êi ta dïng ®Öm gäi lµ ®Öm n¾p m¸y. §Öm n¾p m¸y ®-îc bè trÝ gi÷a bÒ mÆt n¾p m¸y víi th©n m¸y. §Öm n¾p m¸y bao kÝn buång ®èt kh«ng cho lät khÝ vµ rß n-íc vµo ®éng c¬ trong qu¸ tr×nh lµm viÖc n¾p m¸y chÞu nhiÖt ®é cao, ¸p suÊt lín. ChÞu lùc nÐn ban ®Çu do lùc Ðp gi÷a th©n m¸y vµ n¾p m¸y. §Öm n¾p m¸y lµm b»ng Ami¨ng bäc ®ång l¸ hoÆc Ami¨ng lion mÐp kim lo¹i. Trªn bÒ mÆt ®Öm n¾p m¸y cã nhiÒu lç t-¬ng ®-¬ng víi c¸c lç trªn th©n m¸y chiÒu dÇy cña ®Öm n¾p m¸y phô thuéc vµo tØ sè nÐn cña ®éng c¬ (H×nh 3.7). H×nh.3.7. §Öm n¾p m¸y ®éng c¬ 6 xylanh th¼ng hµng. 1.2.4. C¸cte. 1.2.4.1. Chøc n¨ng. Chøa dÇu b«i tr¬n, b¶o vÖ phÝa d-íi th©n m¸y, b¶o vÖ trôc khuûu vµ lµm m¸t ®éng c¬. §¶m b¶o cung cÊp ®ñ dÇu trong qu¸ tr×nh t¨ng tèc hoÆc ph¸t hµnh. 1.2.4.2.§iÒu kiÖn lµm viÖc. ChÞu träng l-îng vµ va ®Ëp cña dÇu b«i tr¬n trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. BÞ ¨n mßn do tiÕp xóc víi m«i tr-êng bªn ngoµi vµ do dÇu b«i tr¬n cã cã t¹p chÊt ¨n mßn. 1.2.4.3.VËt liÖu chÕ t¹o. §èi víi ®éng c¬ c«ng suÊt nhá c¸cte ®-îc ®óc b»ng gang hoÆc nh«m. §èi víi ®éng c¬ c«ng suÊt lín c¸cte ®-îc ®Ëp b»ng thÐp l¸. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 42 1.2.4.4. KÕt cÊu. §¸y dÇu ë ®éng c¬ «t« th-êng lµm b»ng thÐp c¸m, mét sè ®óc b»ng gang hoÆc nh«m. §¸y dÇu l¾p víi th©n m¸y b»ng vÝt, ®Öm ®¸y dÇu lµm b»ng lie hoÆc giÊy nÖm. §Öm ®¸y dÇu ®Æt gi÷a ®¸y dÇu vµ th©n m¸y. Ngoµi ra ë hai ®Çu cña ®¸y dÇu còng ®-îc l¾p c¸c phít ng¨n ch¶y dÇu. §¸y dÇu cã t¸c dông lµm m¸t ®éng c¬ khi vËn hµnh. §¸y dÇu cã cÊu t¹o ®Ó dÇu kh«ng bÞ t¹o sãng hoÆc bÞ thæi khi b¬m trong lóc ®éng c¬ t¨ng tèc hoÆc dõng. Nh÷ng tÊm ch¾n sãng trong ®¸y dÇu ®Æt ë mét hoÆc hai phÝa cña b¬m dÇu ®Ó ch¾n sãng. §¸y dÇu dïng ®Ó chøa dÇu th-êng cã hai bËc. BËc trªn ë ngay phÝa ®iÓm thÊp nhÊt cña hµnh tr×nh cña biªn, lµm b»ng thÐp c¸n hoÆc b»ng nh÷ng tÊm m¾t l-íi máng. BËc trªn tr¶i dµi kh¾p ®¸y dÇu cã mét lç ®-îc l¾p b¬m hoÆc ®-îc ph©n chia ë khu vùc gÇn tÊm ®¸y dÇu cho phÐp dÇu trë vÒ r¬i xuèng ®¸y dÇu ë bËc d-íi. Toµn bé dÇu trë vÒ ®¸y dÇu qua l-íi tr-íc khi r¬i vµo chç chøa ë bËc d-íi. C¸cte ®-îc chia lµm ba ng¨n, ng¨n gi÷a s©u h¬n hai ng¨n bªn, gi÷a c¸c ng¨n cã c¸c v¸ch ng¨n ®Ó «t« khi ch¹y ®-êng dèc, t¨ng tèc dÇu kh«ng dån vÒ mét phÝa . 1- §Öm c¸cte. 3- §¸y chøa dÇu b«i tr¬n 2- TÊm ng¨n. 4- Lç b¾t c¸cte víi th©n ®éng c¬. H×nh 3.16. C¸cte « t« T¹i vÞ trÝ thÊp nhÊt cña c¸cte cã nót x¶ dÇu trong g¾n mét nam ch©m ®Ó hót c¸c m¹t kim lo¹i trong dÇu. Trong mét sè ®éng c¬ D 108, KDM 100 hai bªn cã cöa sæ ®Ó kiÓm tra thanh truyÒn vµ gèi ®ì trôc khuûu. BÒ mÆt c¸cte l¾p ghÐp víi th©n m¸y cã gia c«ng c¸c lç ®Ó l¾p ghÐp ®¸y dÇu víi th©n m¸y, lµm kÝn khÝt gi÷a c¸cte vµ th©n m¸y kh«ng cho dÇu ch¶y ra ngoµi trong qu¸ tr×nh xe ho¹t ®éng. Ng-êi ta ®Æt ®Öm ë gi÷a c¸cte vµ th©n ®éng c¬. §Öm c¸cte lµm b»ng giÊy nÖm hoÆc lie, nã cã lç l¾p bul«ng b»ng sè lç trªn bÒ mÆt c¸cte. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 43 1.3. Nhãm Piston. 1.3.1. Piston. 1. Chøc n¨ng. Chøc n¨ng chñ yÕu cña piston lµ cïng víi c¸c chi tiÕt kh¸c nh- xylanh, n¾p xylanh bao kÝn t¹o thµnh buång ®èt, ®ång thêi truyÒn lùc khÝ thÓ cho thanh truyÒn còng nh- nhËn lùc tõ thanh truyÒn ®Ó nÐn khÝ. Ngoµi ra ë mét sè ®éng c¬ 2 kú, piston cßn cã nhiÖm vô ®ãng më cöa n¹p vµ th¶i cña c¬ cÊu phèi khÝ. 2. §iÒu kiÖn lµm viÖc. Piston ph¶i ho¹t ®éng trong ®iÒu kiÖn rÊt kh¾c nghiÖt víi tèc ®é cao, ph¶i chÞu c¸c lùc va ®Ëp, lùc khÝ thÓ vµ lùc qu¸n tÝnh lín vµ thay ®æi theo chu kú. Piston ph¶i chÞu nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao nªn dÔ bÞ biÕn d¹ng, chÞu ma s¸t víi xÐc m¨ng, xylanh trong ®iÒu kiÖn b«i tr¬n khã kh¨n. §Ønh cña piston cßn bÞ ¨n mßn ho¸ häc do khÝ ch¸y sinh ra. 3. VËt liÖu chÕ t¹o. VËt liÖu chÕ t¹o piston ph¶i ®¶m b¶o cho piston lµm viÖc æn ®Þnh vµ l©u dµi trong ®iÒu kiÖn kh¾c nghiÖt ®· nªu trªn. Trong thùc tÕ, mét sè vËt liÖu sau ®-îc dïng chÕ t¹o piston. - Gang: th-êng dïng gang x¸m, gang dÎo, gang cÇu. Gang cã søc bÒn c¬ häc kh¸ cao, hÖ sè gi·n në dµi nhá nªn khã bÞ bã kÑt, dÔ chÕ t¹o vµ rÎ, tuy nhiªn gang rÊt nÆng nªn lùc qu¸n tÝnh cña piston lín. Do ®ã, gang chØ dïng chÕ t¹o piston ®éng c¬ tèc ®é thÊp, mÆt kh¸c hÖ sè dÉn nhiÖt cña gang còng nhá nªn nhiÖt ®é ®Ønh piston cao. - Piston ®-îc chÕ t¹o b»ng thÐp, thÐp cã søc bÒn cao nªn piston nhÑ. Tuy nhiªn hÖ sè dÉn nhiÖt còng nhá ®ång thêi còng khã ®óc nªn hiÖn nay Ýt ®-îc dïng. Mét sè h·ng ®· sö dông thÐp ®Ó chÕ t¹o piston nh- Ford (Mü) hay Junker (§øc) trong chiÕn tranh thÕ giíi thø hai. - VËt liÖu chÕ t¹o piston b»ng hîp kim nh«m. Hîp kim nh«m cã nhiÒu -u ®iÓm nh- nhÑ, hÖ sè dÉn nhiÖt lín, hÖ sè mat s¸t víi gang (xylanh th-êng b»ng gang) nhá, dÔ ®óc, dÔ gia c«ng nªn ®-îc dïng rÊt phæ biÕn ®Ó chÕ t¹o piston. Tuy nhiªn hîp kim nh«m cã hÖ sè gi·n në dµi lín nªn khe hë gi÷a piston vµ xylanh lín ®Ó tr¸nh bã kÑt. Do ®ã, lät khÝ nhiÒu tõ buång ch¸y xuèng trôc khuûu, ®éng c¬ khã khëi ®éng vµ lµm viÖc cã tiÕng gâ khi piston ®æi chiÒu. ë nhiÖt ®é cao, søc bÒn cña piston gi¶m nhiÒu vÝ dô khi nhiÖt ®é t¨ng tõ 288 K 0 lªn 323 K 0 , søc bÒn cña hîp kim nh«m gi¶m 65 ®Õn 79% trong khi ®ã søc bÒn cña gang ë nhiÖt ®é nµy chØ gi¶m 18 ®Õn 20%, mÆt kh¸c piston hîp kim nh«m chÞu mßn kÐm, ®¾t. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 44 - Mét sè ®éng c¬ x¨ng cßn dïng piston ma s¸t thÊp (h×nh 4.1), ®-îc lµm b»ng hîp kim nh«m cã chøa c¸c thµnh phÇn silic. sau khi ®óc vµ gia c«ng bÒ mÆt xong ng-êi ta dïng ho¸ chÊt ®Ó ¨n mßn phÇn nh«m ë bÒ mÆt ngoµi th©n, lµm xuÊt hiÖn c¸c phÇn tö silic cøng, chÞu mßn, gi¶m ma s¸t h¬n nh«m t¹i ®©y. 4. KÕt cÊu. §Ó thuËn lîi ph©n tÝch kÕt cÊu, cã thÓ chia piston thµnh nh÷ng phÇn nh-: ®Ønh piston, ®Çu piston vµ th©n piston (h×nh 4.2) mçi phÇn ®Òu cã nhiÖm vô riªng vµ nh÷ng ®Æc ®iÓm kÕt cÊu riªng. - §Ønh piston. Cã nhiÖm vô cïng víi n¾p m¸y vµ xylanh t¹o thµnh buång ch¸y, vÒ mÆt kÕt cÊu gåm c¸c lo¹i ®Ønh piston sau: * §Ønh b»ng: (H×nh 4.3a), diÖn tÝch chÞu nhiÖt nhá, kÕt cÊu ®¬n gi¶n. KÕt cÊu nµy ®-îc sö dông trong ®éng c¬ diesel buång ch¸y dù bÞ vµ buång ch¸y xo¸y lèc. * §Ønh låi: (H×nh 4.3b), cã søc bÒn lín. §Ønh máng, nhÑ nh-ng diÖn tÝch chÞu nhiÖt lín. Lo¹i ®Ønh nµy th-êng ®-îc dïng trong ®éng c¬ x¨ng 4 kú vµ 2 kú xu p¸p treo, buång ch¸y chám cÇu. Trªn (h×nh 4.3c) thÓ hiÖn kÕt cÊu ®Ønh piston ®éng c¬ 2 kú quÐt vßng qua cöa th¶i. PhÝa dèc ®øng ®-îc l¾p vÒ phÝa cöa quÐt ®Ó h-íng cña quÐt lªn s¸t n¾p xylanh råi vßng xuèng qua cña th¶i, nh»m môc ®Ých quÐt s¹ch buång ch¸y. * §Ønh Lâm: (H×nh 4.3d), cã thÓ t¹o xo¸y lèc nhÑ, t¹o thuËn lîi cho qu¸ tr×nh h×nh thµnh khÝ hçn hîp vµ ch¸y. Tuy nhiªn søc bÒn kÐm vµ diÖn tÝch chÞu nhiÖt lín h¬n so víi ®Ønh b»ng. Lo¹i ®Ønh nµy dïng cho c¶ ®éng c¬ diesel vµ ®éng c¬ x¨ng. * §Ønh chøa buång ch¸y: Th-êng gÆp trong ®éng c¬ diesel. §èi víi ®éng c¬ diesel cã buång ch¸y trªn ®Ønh piston, kÕt cÊu buång ch¸y tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau ®©y tuú tõng tr-êng hîp cô thÓ: H×nh 4.2. KÕt cÊu piston. 1 2 3 H×nh 4.1. Piston ma s¸t thÊp Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 45 + Ph¶i phï hîp víi h×nh d¹ng buång ch¸y vµ h-íng cña chïm tia phun nhiªn liÖu ®Ó t¹o thµnh hçn hîp tèt nhÊt (h×nh 4.3e) + Ph¶i tËn dông ®-îc xo¸y lèc cña kh«ng khÝ trong qu¸ tr×nh nÐn (H×nh 4.3f): buång ch¸y Denta; (h×nh 4.3g); buång ch¸y omega; (h×nh 4.3h); buång ch¸y Man. H×nh 4.3. C¸c d¹ng kÕt cÊu ®Ønh piston - §Çu piston: §-êng kÝnh ®Çu piston th-êng nhá h¬n ®-êng kÝnh th©n cña piston. KÕt cÊu ®Çu piston ph¶i ®¶m b¶o nh÷ng yªu cÇu sau: * Bao kÝn tèt cho buång ch¸y nh»m ng¨n khÝ ch¸y lät xuèng c¸cte dÇu vµ dÇu b«i tr¬n tõ c¸cte sôc lªn buång ®èt. Th«ng th-êng ng-êi ta dïng xÐc m¨ng ®Ó bao kÝn. Cã hai lo¹i xÐc m¨ng lµ xÐc m¨ng khÝ ®Ó t¹o buång ch¸y vµ xÐc m¨ng dÇu ®Ó ng¨n dÇu sôc lªn buång ch¸y, sè xÐc m¨ng tuú thuéc vµo tõng lo¹i ®éng c¬: XÐc m¨ng ®-îc l¾p láng trong r·nh xÐc m¨ng nªn cã thÓ tù xoay trong r·nh cña nã. * T¶n nhiÖt tèt cho piston v× phÇn lín nhiÖt cña piston truyÒn qua xÐc m¨ng cho xylanh ®Õn m«i chÊt lµm m¸t. §Ó t¶n nhiÖt th-êng dïng c¸c kÕt cÊu ®Çu piston sau: + PhÇn chuyÓn tiÕp gi÷a ®Ønh vµ ®Çu cã b¸n kÝnh R lín (h×nh 4.4a) + Dïng g©n t¶n nhiÖt ë d-íi ®Ønh piston (h×nh 4.4b) + Dïng r·nh ng¨n nhiÖt ®Ó gi¶m l-îng nhiÖt truyÒn cho xÐc m¨ng thø nhÊt (h×nh 4.4c). + Lµm m¸t ®Ønh piston nh- ë ®éng c¬ «t« IFAW50. Trong nh÷ng ®éng c¬ cì lín, ®Ønh piston ®-îc lµm m¸t b»ng dÇu l-u th«ng (h×nh 4.5). H×nh 4.4. KÕt cÊu ®Çu piston H×nh 4.5. Lµm m¸t b»ng dÇu l-u th«ng - Th©n piston: lµ nhiÖm vô dÉn h-íng chuyÓn ®éng piston. ë th©n cã bÖ chèt, cã lç ®Ó l¾p chèt piston. §Ó t¨ng c-êng søc bÒn vµ ®é cøng v÷ng cho bÖ chèt piston ng-êi ta thiÕt kÕ g©n trî lùc (h×nh 4.4e). * VÞ trÝ t©m chèt ®-îc bè trÝ sao cho piston vµ xylanh mßn ®Òu, ®ång thêi gi¶m va ®Ëp vµ gâ khi piston ®æi chiÒu. Mét sè ®éng c¬ cã t©m chèt lÖch víi t©m xylanh mét gi¸ Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 46 trÞ e vÒ phÝa nµo ®ã sao cho lùc ngang Nmax gi¶m (h×nh 4.6) ®Ó hai bªn chÞu lùc N cña piston vµ xylanh mßn ®Òu . * Chèng bã kÑt: Cã nhiÒu nguyªn nh©n g©y bã kÑt piston trong xylanh, cô thÓ do: h Pkt a b N N Lùc ngang N (h×nh 4.7b) + Lùc khÝ thÓ (h×nh 4.7a) + Kim lo¹i gi·n në. Do nh÷ng nguyªn nh©n trªn piston th-êng bÞ bã kÑt theo ph-¬ng t©m chèt piston. §èi víi piston b»ng hîp kim nh«m. hÖ sè gi÷a gi·n në dµi lín nªn cµng dÔ s¶y ra bã kÑt. §Ó kh¾c phôc hiÖn t-îng bã kÑt piston ng-êi ta sö dông nh÷ng biÖn ph¸p sau: + ChÕ t¹o piston cã d¹ng « van, trôc ng¾n trïng víi t©m chèt (h×nh 4.8a) + TiÖn v¸t 2 mÆt ë bÖ chèt chØ ®Ó l¹i 1 cung 00 18090  ®Ó chÞu lùc mµ kh«ng ¶nh h-ëng nhiÒu ®Õn ph©n bè lùc (h×nh 4.8b) + XÎ r·nh gi·n në trªn th©n piston (h×nh 4.8c, d). Khi xÎ r·nh ng-êi ta kh«ng xÎ hÕt ®Ó ®¶m b¶o ®é cøng v÷ng cÇn thiÕt vµ th-êng xÎ chÐo ®Ó tr¸nh cho xylanh bÞ gê x-íc. H×nh 4.8. C¸c biÖn ph¸p chèng bã kÑt Khi l¾p ph¶i chó ý ®Ó bÒ mÆt th©n xÎ r·nh vÒ phÝa lùc ngang N nhá. Lo¹i piston nµy cã -u ®iÓm lµ khe hë lóc nguéi nhá, ®éng c¬ kh«ng bÞ gâ, khëi ®éng dÔ dµng. Nh-ng khi xÎ r·nh, ®é cøng v÷ng cña piston gi¶m nªn ph-¬ng ph¸p nµy chØ sö dông ë ®éng c¬ x¨ng. Ngoµi ra cßn cã cÊu t¹o kh¸c : H×nh 4.7. C¸c nguyªn nh©n g©y bã kÑt piston H×nh 4.6. Th©n piston Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 47 + §óc hîp kim cã ®é gi·n në dµi nhá ( vÝ dô hîp kim inva cã hÖ sè gi·n në dµi chØ b»ng 1/10 cña hîp kim nh«m) vµo bÖ chèt piston (h×nh 4.8e) h¹n chÕ gi·n në. + Ch©n piston (h×nh 4.9).Theo kÕt cÊu nµy, th©n cã vµnh ®ai ®Ó t¨ng ®é cøng v÷ng. MÆt trô a cïng víi mÆt ®Çu ch©n piston lµ chuÈn c«ng nghÖ khi ra c«ng vµ lµ n¬i ®iÒu chØnh träng l-îng cña piston sao cho ®ång ®Òu gi÷a c¸c xylanh. §é sai lÖch vÒ träng l-îng ®èivíi ®éng c¬ « t«, m¸y kÐo kh«ng qu¸ 0,2- 0,6% cßn ë ®éng c¬ tÜnh t¹i vµ tµu thuû giíi h¹n nµy lµ 1-1,5%. 1.3.2. Chèt piston. 1. Chøc n¨ng. Chèt piston lµ chi tiÕt nèi piston vµ thanh truyÒn. Tuy cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n nh-ng chèt piston cã vai trß rÊt quan träng ®Ó b¶o ®¶m ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th-êng cña ®éng c¬. 2. §iÒu kiÖn lµm viÖc. Chèt pison chÞu lùc va ®Ëp tuÇn hoµn, chÞu mµi mßn, chÞu lùc ma s¸t, chÞu nhiÖt ®é cao vµ ®iÒu kiÖn b«i tr¬n khã kh¨n. 3. VËt liÖu chÕ t¹o. Chèt piston th-êng ®-îc chÕ t¹o tõ thÐp Ýt cacbon vµ thÐp hîp kim cã c¸c thµnh phÇn nh- Cr«m, Mangan víi thµnh phÇn cacbon thÊp ®Ó t¨ng ®é cøng v÷ng cho bÒ mÆt, t¨ng søc bÒn mái, chèt ®-îc thÊm than, Xianua ho¸, hoÆc t«i cao tÇn vµ ®-îc mµi bãng. 4. KÕt cÊu vµ kiÓu l¾p ghÐp. §a sè kÕt cÊu chèt piston lµ ®¬n gi¶n nh- d¹ng trô rçng. C¸c mèi ghÐp chèt piston vµ piston, thanh truyÒn theo hÖ trôc ®Ó ®¶m b¶o l¾p ghÐp dÔ dµng. trong thùc tÕ cã 3 kiÓu l¾p ghÐp sau : - Cè ®Þnh chèt trªn ®Çu nhá thanh truyÒn (h×nh 4.10a). Khi ®ã chèt piston ph¶i ®-îc l¾p tù do trªn bÖ chèt. Do kh«ng ph¶i gi¶i quyÕt vÊn ®Ò b«i tr¬n cña mèi ghÐp víi thanh truyÒn nªn cã thÓ phï hîp bÒ réng ®Çu thanh truyÒn vµ nh- vËy H×nh 4.9. Ch©n piston H×nh 4.10. L¾p cè ®Þnh chèt piston trªn ®Çu nhá thanh truyÒn a, vµ bÖ chèt b Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 48 t¨ng ®-îc chiÒu dµi cña bÖ chèt, gi¶m ®-îc ¸p suÊt tiÕp xóc mßn t¹i ®©y. Tuy nhiªn mÆt ph¼ng chÞu lùc cña chèt Ýt thay ®æi nªn tÝnh chÞu mái kÐm. - Cè ®Þnh chèt piston Trªn bÖ chèt (h×nh 4.10b). Khi ®ã chèt ph¶i ®-îc l¾p tù do trªn thanh truyÒn. Còng gièng nh- ph-¬ng ph¸p trªn, do kh«ng ph¶i b«i tr¬n cho bÖ chèt nªn cã thÓ rót ng¾n chiÒu dµi cña bÖ chèt ®Ó t¨ng chiÒu réng ®Çu nhá thanh truyÒn, gi¶m ®-îc ¸p suÊt tiÕp xóc cña mèi ghÐp nµy. Tuy nhiªn, mÆt ph¼ng chÞu lùc cña chèt piston kh«ng thay ®æi nªn tÝnh chÞu mái cña chèt kÐm. - L¾p tù do ë c¶ hai mèi ghÐp (h×nh 4.11a). T¹i hai mèi ghÐp ®Çu kh«ng cã kÕt cÊu h·m. Khi l¾p ghÐp, mèi ghÐp gi÷a chèt vµ b¹c ®Çu nhá thanh truyÒn lµ mèi ghÐp láng, cßn mèi ghÐp víi bÖ chèt lµ mèi ghÐp trung gian, cã ®é dµi (0,01- 0,02 mm) ®èi víi ®éng c¬ « t« m¸y kÐo). Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, do nhiÖt ®é cao, piston hîp kim nh«m gi·n ra nhiÒu h¬n chèt piston nhiÒu thÐp, t¹o ra khe hë ë mèi ghÐp nµy nªn chèt piston cã thÓ tù xoay. Khi ®ã mÆt ph¼ng chÞu lùc thay ®æi nªn chèt piston mßn ®Òu h¬n vµ chÞu tèt h¬n. V× vËy, ph-¬ng ph¸p nµy ®-îc dïng rÊt phæ biÕn hiÖn nay. Tuy nhiªn ph¶i gi¶i quyÕt vÊn ®Ò b«i tr¬n ë c¶ hai mèi ghÐp vµ ph¶i cã kÕt cÊu h¹n chÕ di chuyÓn däc trôc cña chèt. Th«ng th-êng dïng vßng h·m (h×nh 4.11b) hoÆc nót kim lo¹i mÒm nh- h×nh mÆt cÇu nh- trªn h×nh (4.11c). Tr-íc khi l¾p chèt vµo bÖ chèt nªn ng©m piston trong dÇu hoÆc trong n-íc nãng ®Ó l¾p gi¸p dÔ dµng. Do mèi ghÐp ®éng nªn ph¶i gi¶i quyÕt b«i tr¬n cho c¸c mèi ghÐp nµy. Sau ®©y lµ mét sè ph-¬ng ¸n ®-îc dïng trong thùc tÕ. §èi víi bÖ chèt th-êng ®-îc khoan lç ®Ó dÉn ®Çu do xÐc m¨ng dÇu g¹t vÒ (h×nh 4.12a). HoÆc khoan lç høng dÇu (h×nh 4.12b). Cßn ®èi víi thanh truyÒn, ®Ó b«i tr¬n ng-êi ta cã thÓ dïng lç høng dÇu (h×nh 4.12c) hoÆc b«i tr¬n c-ìng bøc kÕt hîp víi lµm m¸t ®Ønh piston b»ng dÇu cã ¸p suÊt cao dÇn tõ trôc khuû däc theo th©n thanh truyÒn nh- ®-îc dïng ë ®éng c¬ « t« IFAW 50 hoÆc Zil130 (h×nh 4.12d,e). H×nh 4.11. L¾p tù do chèt piston Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 49 1.3.3. XÐc M¨ng. 1. Chøc n¨ng. XÐc m¨ng ®-îc l¾p trong r·nh xÐc m¨ng ë phÇn ®Çu piston, cïng víi piston bao kÝn buång ch¸y kh«ng cho khÝ ch¸y lät xuèng cacte vµ ng¨n kh«ng cho dÇu b«i tr¬n sôc lªn buång ch¸y. XÐc m¨ng truyÒn phÇn lín nhiÖt ®é tõ ®Çu piston sang thµnh xylanh ra n-íc lµm m¸t (hoÆc kh«ng khÝ). §-a dÇu ®i b«i tr¬n cho piston, xylanh, xÐc m¨ng ®Ó lµm gi¶m ma s¸t mµi mßn chi tiÕt nµy. 2. §iÒu kiÖn lµm viÖc. XÐc m¨ng chÞu t¶i träng lín, nhÊt lµ xÐc m¨ng khÝ ®Çu tiªn. Cô thÓ lµ ¸p suÊt cña khÝ ch¸y rÊt lín nh- ®· tr×nh bµy ë phÇn ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña piston. Ngoµi ra xÐc m¨ng cßn chÞu lùc qu¸n tÝnh lín, cã chu kú va ®Ëp. §ång thêi, ph¶i kÓ ®Õn nhiÖt ®é cao, ma s¸t lín, ¨n mßn ho¸ häc vµ øng suÊt uèn ban ®Çu khi l¾p r¸p xÐc m¨ng vµo r·nh trªn ®Çu piston. 3. VËt liÖu chÕ t¹o. Ph¶i ®¶m b¶o ®é ®µn håi ë nhiÖt ®é cao vµ chÞu mßn tèt. HÇu hÕt xÐc m¨ng ®-îc chÕ t¹o b»ng gang x¸m pha hîp kim. V× xÐc m¨ng ®Çu tiªn chÞu ®iÒu kiÖn lµm viÖc kh¾c nghiÖt nhÊt nªn ë mét sè ®éng c¬ xÐc m¨ng khÝ ®Çu tiªn ®-îc pha Cr«m xèp cho chiÒu dµy 0,03-0,06 mm cã thÓ t¨ng tuæi thä xÐc m¨ng nµy nªn 3 ®Õn 3,5 lÇn. H×nh 4.12. B«i tr¬n c¸c mèi ghÐp chèt piston Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 50 4. CÊu t¹o. XÐc m¨ng ®-îc c¾t miÖng ®Ó cã thÓ banh réng khi l¾p r·nh xÐc m¨ng trªn piston råi bãp nhá l¹i khi cïng víi piston l¾p vµo xylanh. N»m trong xylanh lùc ®µn håi cña xÐc m¨ng t¹o ra lùc ®Èy Ðp xÐc m¨ng tú khÝt lªn mÆt g-¬ng xylanh. MiÖng xÐc m¨ng cã thÓ ®-îc c¾t v¸t, c¾t bËc hoÆc c¾t th¼ng (h×nh 4.13c) (th-êng dïng lo¹i c¾t th¼ng dÔ chÕ t¹o, th¸o l¾p thuËn tiÖn ). -Trªn mét piston cña ®éng c¬ x¨ng th-êng l¾p 2-3 xÐc m¨ng khÝ, ®éng c¬ diesel 2-4 vßng g¨ng khÝ, tèc ®é ®éng c¬ cµng cao th× sè xÐc m¨ng cµng Ýt (®Ó gi¶m tæn thÊt ma s¸t lµm t¨ng hiÖu suÊt c¬ gií). gi÷a xÐc m¨ng vµ r·nh cÇn cã khe hë nhá ®Ó xÐc m¨ng dÔ dÞch chuyÓn trong r·nh. XÐc m¨ng cÊn tú khÝt lªn xylanh nÕu kh«ng khe hë gi÷a xÐc m¨ng vµ mÆt g-¬ng xylanh sÏ lµm nät s¶n vËt ch¸y lµm cho dÇu trªn mÆt g-¬ng xylanh bÞ nung nãng biÕn thµnh keo, lµm xÐc m¨ng bÞ kÑt trong r·nh, g©y tôt c«ng suÊt ®éng c¬ vµ tèn dÇu b«i tr¬n. - H×nh d¹ng c¾t ngang cña xÐc m¨ng rÊt kh¸c nhau (h×nh ch÷ nhËt, h×nh thang vu«ng, h×nh bËc). So víi mÆt c¾t h×nh ch÷ nhËt, mÆt c¾t h×nh thang khi l¾p cã mÆt tiÕp xóc víi xylanh nhá h¬n v× vËy thêi gian ch¹y rµ ng¾n h¬n vµ chÊt l-îng tiÕp víi mÆt g-¬ng tèt h¬n. MÆt c¾t h×nh bËc khi l¾p vµo xylanh, do biÕn d¹ng kh«ng ®Òu còng g©y tiÕp xóc ®-êng theo gê ®¸y phÝa ngoµi cña xÐc m¨ng lµm tèt tÝnh n¨ng ch¹y rµ (h×nh 4.13d). - §Ó cã ®-îc -u ®iÓm ta ®-a ra kÕt cÊu tiÕt diÖn xÐc m¨ng (h×nh 4.14a,b). Khi l¾p vµo piston vµ xylanh, do c¸c søc c¨ng nªn xÐc m¨ng bÞ vªnh ®i cã t¸c dông nh- mÆt c«n. Khi l¾p r¸p ph¶i chó ý: nÕu v¸t phÝa ngoµi (h×nh 4.14d) th× ph¶i l¾p h-íng xuèng phÝa d-íi cßn v¸t phÝa trong (h×nh 4.14b) th× phØa l¾p h-íng lªn buång ch¸y, nh»m tr¸nh hiÖn t-îng gi¶m søc c¨ng cña xÐc m¨ng do ¸p suÊt cao cña khÝ lät tõ buång ch¸y. lo¹i h×nh thang v¸t (h×nh 4.14c) cã t¸c dông gi÷ nguéi than khi co bãp do ®-êng kÝnh xylanh kh«ng ®ång ®Òu theo ph-¬ng däc trôc, do ®ã tr¸nh ®-îc a, XÐc m¨ng khÝ vµ xÐc m¨ng dÇu b, XÐc m¨ng dÇu tæ hîp c, MiÖng xÐc m¨ng d, mÆt c¾t H×nh 4.13. XÐc m¨ng H×nh 4.14. KÕt cÊu xÐc m¨ng khÝ Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 51 sù bã kÑt, xÐc m¨ng trong r·nh cña nã. - Khi ®éng c¬ ho¹t ®éng c¸c xÐc m¨ng khÝ kh«ng ng¨n ®-îc dÇu nhên lªn buång ®èt, ng-îc l¹i chóng cßn t¨ng c-êng ®Èy dÇu lªn (h×nh 4.14d) Piston ®i xuèng xÐc m¨ng c¹o dÇu vµo r·nh. Khi ®i lªn xÐc m¨ng tiÕp xóc mÆt d-íi r·nh nªn dån dÇu lªn trªn, lÇn xuèng thø 2 ®æi mÆt tiÕp xóc víi thµnh r·nh nªn b¬m dÇu cao h¬n, cø nh- thÕ lµm dÇu sôc vµo buång ch¸y. - XÐc m¨ng dÇu 2 (h×nh 4.15a ) cã 1 2 c¸i cho mçi piston, ®-îc l¾p bªn d-íi c¸c xÐc m¨ng khÝ (trong khu vùc phÇn dÉn h-íng cña piston). Trªn xÐc m¨ng dÇu cã phay c¸c r·nh tho¸t dÇu. XÐc m¨ng dÇu kÐp do hai xÐc m¨ng chång lªn nhau, r·nh tho¸t dÇu n»m trªn mÆt tiÕp xóc cña hai mÆt xÐc m¨ng. Mét sè ®éng c¬ cßn dïng xÐc m¨ng tæ hîp (h×nh 4.15b) gåm hai vßng ph¼ng dÑt b»ng thÐp, hai vßng banh uèn sãng (mét banh h-íng kÝnh vµ mét banh h-íng trôc). C¸c vßng banh nµy nh»m lµm t¨ng lùc tú cña c¸c vßng ph¼ng dÑt lªn thµnh r·nh vµ lªn mÆt g-¬ng xylanh. Nhê tiÕp xóc tèt cña hai vßng ph¼ng khiÕn xÐc m¨ng tæ hîp tiÕt kiÖm dÇu b«i tr¬n. Ngµy nay ng-êi ta cßn dïng xÐc m¨ng dÇu tæ hîp gåm 3 phÇn: Hai vßng ph¼ng ë phÝa trªn vµ d-íi vµ mét vßng banh ®Æt gi÷a (banh c¶ h-íng trôc vµ h-íng kÝnh xylanh) (h×nh 4.15). Do cã lß xo h×nh sãng Ðp hai vßng thÐp lªn mÆt ®Çu cña r·nh nªn xÐc m¨ng dÇu tæ hîp cã t¸c dông ng¨n dÇu vµ gi¶m va ®Ëp rÊt tèt. - Khi l¾p xÐc m¨ng vµo xylanh cÇn lµm cho miÖng xÐc m¨ng ®Æt so le quanh chu vi, nh»m lµm gi¶m lät khÝ nhê kÐo dµi hµnh tr×nh dßng khÝ lät. - §Ó t¨ng tuæi thä cho xÐc m¨ng vµ mÆt g-¬ng xylanh, ng-êi ta dïng mét líp phñ mÆt xÐc m¨ng tiÕp xóc víi mÆt g-¬ng xylanh b»ng mét líp «xÝt s¾t, líp cr«m cøng, cr«m H×nh 4.14d H×nh 4.15. XÐc m¨ng dÇu tæ hîp Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 52 cøng céng mét líp cr«m mÒm phñ ngoµi hoÆc líp molybden. Ba lo¹i phñ sau cïng hiÖn nay ®-îc sö dông hÇu hÕt trong c¸c xÐc m¨ng khÝ cña ®éng c¬ hiÖn ®¹i. 1.4. Nhãm thanh truyÒn. 1.4.1 Thanh truyÒn 1.4.1.1. Chøc n¨ng. - Thanh truyÒn lµ chi tiÕt nèi gi÷a piston vµ trôc khuûu. Nã cã nhiÖm vô truyÒn lùc t¸c dông trªn piston xuèng lµm quay trôc khuûu vµ ®iÒu khiÓn piston lµm viÖc trong qu¸ tr×nh n¹p, nÐn, x¶. §ång thêi biÕn chuyÓn ®éng th¼ng cña piston thµnh chuyÓn ®éng quay cña trôc khuûu. 1.4.1.2. §iÒu kiÖn lµm viÖc. - Thanh truyÒn chÞu lùc khÝ thÓ, lùc qu¸n tÝnh cña nhãm piston vµ lùc qu¸n tÝnh cña b¶n th©n thanh truyÒn. C¸c lùc trªn ®Òu lµ c¸c lùc tuÇn hoµn va ®Ëp. - Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc thanh truyÒn lu«n chÞu c¸c lùc kÐo, nÐn, uèn däc vµ khi ®æi chiÒu chuyÓn ®éng th× cã lùc qu¸n tÝnh lµm nã bÞ uèn ngang. 1.4.1.3. VËt liÖu chÕ t¹o. - §èi víi ®éng c¬ tÜnh t¹i vµ ®éng c¬ tµu thuû tèc ®é thÊp, ng-êi ta dïng thÐp Ýt cacbon hoÆc thÐp cacbon trung b×nh nh- C30, C35, C45 - §èi víi ®éng c¬ « t« m¸y lóa vµ ®éng c¬ tµu thuû cao tèc, ng-êi ta dïng thÐp cacbon trung b×nh nh- C40, C45 hoÆc thÐp hîp kim cr«m, niken. - §èi víi ®éng c¬ cao tèc vµ c-êng ho¸ nh- ®éng c¬ « t« du lÞch, xe ®ua ng-êi ta dïng thÐp hîp kim ®Æc biÖtcã nhiÒu thµnh phÇn hîp kim nh- mangan, niken, v«nphram......Cßn thanh truyÒn th-êng ®-îc chÕ t¹o b»ng thÐp cacbon hoÆc thÐp hîp kim víi ph-¬ng ph¸p rÌn khu«n. C¸c lo¹i vËt liÖu nÆng c¬ tÝnh tèt, søc bÒn mái cao, ®¶m b¶o yªu cÇu lµm viÖc. - ThÐp Ýt cacbon vµ thÐp cacbon trung b×nh th-êng dïng cho c¸c ®éng c¬ tÜnh t¹i hoÆc c¸c ®éng c¬ cã tèc ®é thÊp nh- tµu thuû bëi v×: + Nh÷ng ®éng c¬ tÜnh t¹i hoÆc tèc ®é thÊp th× t¶i träng Ýt thay ®æi hoÆc t¶i träng biÕn thiªn trong 1 ph¹m vi nhá do ®ã mµ thÐp Ýt cacbon vµ thÐp cacbon trung b×nh vÉn ®¶m b¶o ®é cøng v÷ng cÇn thiÕt mµ gi¸ thµnh rÎ + MÆt kh¸c nh÷ng kim lo¹i nµy cã tÝnh c«ng nghÖ vµ dÔ nÊu luyÖn. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 53 1.4.1.4. KÕt cÊu Thanh truyÒn. - Ng-êi ta chia kÕt cÊu thanh truyÒn lµm ba phÇn: + §Çu nhá thanh truyÒn + §Çu to thanh truyÒn + Th©n thanh truyÒn Sau ®©y ta xÐt tõng thµnh phÇn cô thÓ. 1. §Çu nhá - Khi chèt piston l¾p tù do víi ®Çu nhá thanh truyÒn, trªn ®Çu nhá th-êng ph¶i cã b¹c lãt (H×nh 4.17) - §èi víi ®éng c¬ «t« m¸y kÐo th-êng lµ ®éng c¬ cao tèc, ®Çu nhá th-êng máng ®Ó gi¶m träng l-îng ë mét sè ®éng c¬ ng-êi ta th-êng lµm vÊu låi trªn ®Çu nhá ®Ó ®iÒu chØnh träng t©m thanh truyÒn cho ®ång ®Òu gi÷a c¸c xylanh (H×nh 4.17b) - §Ó b«i tr¬n b¹c lãt vµ chèt piston `cã nh÷ng ph-¬ng ¸n nh- dïng r·nh høng dÇu (H×nh 4.17c) hoÆc b«i tr¬n c-ìng bøc do dÉn dÇu tõ trôc khuûu däc theo th©n thanh truyÒn (H×nh 4.17a). H×nh 4.17. KÕt cÊu ®Çu nhá thanh truyÒn H×nh 4.16. KÕt cÊu thanh truyÒn 1: B¹c ®Çu nhá 2: §Çu nhá thanh truyÒn 3: Th©n thanh truyÒn 4: Bul«ng b¾t n¾p ®Çu to 5: Nöa trªn thanh truyÒn 6: B¹c ®Çu to thanh truyÒn 7: Nöa d-íi thanh truyÒn Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 54 ë ®éng c¬ 2 kú, do ®iÒu kiÖn b«i tr¬n khã kh¨n, ng-êi ta lµm c¸c r·nh ë b¹c ®Çu nhá (H×nh 4.17d) còng chÝnh v× b«i tr¬n khã kh¨n nªn ë mét sè ®éng c¬ ng-êi ta dïng bi kim thay cho b¹c lãt (H×nh 4.17c). Khi ®ã l¾p r¸p thanh truyÒn víi chèt 3 vµ piston kh¸ phøc t¹p. B¹c lãt ®Çu nhá thanh truyÒn th-êng b»ng ®ång thanh hoÆc thÐp cã tr¸ng hîp kim chèng mßn. B¹c l¾p cã ®é d«i vµo ®Çu nhá råi doa ®¹t kÝch th-íc chÝnh x¸c l¾p ghÐp. Trong c¸c h×nh trªn (4.17a,b) ®-îc dïng phæ biÕn nhÊt trªn c¸c ®éng c¬ «t« hiÖn nay v× kh¶ n¨ng b«i tr¬n hoµn thiÖn, dÇu ®-îc dµn ®Òu trªn bÒ mÆt b¹c lãt. Ho¹t ®éng ®ång ®Òu. + H×nh (4.17a,b) ®Çu nhá ®-îc b«i tr¬n c-ìng bøc tõ trôc khuûu däc theo th©n thanh truyÒn. + H×nh (4.17c) ®Çu nhá ®-îc b«i tr¬n b»ng ph-¬ng ¸n lµ dïng r·nh høng dÇu b«i tr¬n. + H×nh (4.17d) ®Çu nhá ®-îc b«i tr¬n b»ng ph-¬ng ¸n lµ dïng r·nh chøa dÇu ë b¹c. + H×nh (4.17e) ®Çu nhá dïng bi kÌm thay cho b¹c lãt 2. Th©n thanh truyÒn. H×nh 4.18. C¸c lo¹i tiÕt diÖn th©n thanh truyÒn + Hinh 4.18a lµ th©n cã tiÕt diÖn trßn , H×nh 4.18b,c lµ th©n cã tiÕt diÖn ch÷ I + 4.18d lµ th©n cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt, H×nh 4.18e lµ th©n cã tiÕt diÖn h×nh elip - TiÕt diÖn th©n thanh truyÒn th-êng thay ®æi tõ nhá ®Õn lín kÓ tõ ®Çu nhá ®Õn ®Çu to. TiÕt diÖn trßn (h×nh 4.18a) cã d¹ng ®¬n gi¶n, cã thÓ t¹o ph«i b»ng rÌn tù do, th-êng ®-îc dïng trong ®éng c¬ tÇu thuû. Lo¹i nµy kh«ng tËn dông vËt liÖu theo quan ®iÓm søc bÒn ®Òu. - Lo¹i tiÕt diÖn ch÷ I (H×nh 4.18b) cã søc bÒn ®Òu theo hai ph-¬ng, ®-îc dïng rÊt phæ biÕn, tõ ®éng c¬ cì nhá ®Õn ®éng c¬ cì lín vµ ®-îc t¹o ph«i b»ng ph-¬ng ph¸p rÌn khu«n. - Lo¹i tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt, «van (H×nh 4.18c,d) cã -u ®iÓm lµ dÔ chÕ t¹o th-êng ®-îc dïng ë ®éng c¬ m«t«, xuång m¸y cì nhá. HiÖn nay th©n cã tiÕt diÖn (b,c) ®-îc sö dông phæ biÕn trªn c¸c ®éng c¬ «t«, ®Æc biÖt lµ xe du lÞch, bëi v× tiÕt diÖn d¹ng ch÷ I v× lo¹i nµy tiÕt kiÖm ®-îc nguyªn liÖu cã søc bÒn ®Òu vµ ®é cøng v÷ng cao do ë hai phÝa ®Ò cã g©n trî lùc. Nã cã kh¶ n¨ng chÞu uèn xo¾n tèt. 3. §Çu to thanh truyÒn. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 55 - §Ó l¾p r¸p víi trôc khuûu mét c¸ch dÔ dµng ®Çu to thanh truyÒn th-êng ®-îc c¾t lµm hai nöa vµ l¾p ghÐp víi nhau b»ng bul«ng hay vitcÊy. Do ®ã b¹c lãt còng ph¶i ®-îc chia lµm hai nöa vµ ph¶i ®-îc cè ®Þnh trong lç ®Çu to thanh truyÒn (H×nh 4.19) thÓ hiÖn cña d¹ng kÕt cÊu nµy gäi lµ kiÓu vÊu l-ìi gµ. Do ®Çu to thanh truyÒn chia lµm hai nöa, ë 1 sè ®éng c¬, ng-êi ta l¾p mét sè ®Öm nµy ra råi tiÕn hµnh doa hoÆc c¹o rµ l¹i b¹c b¹c lãt. Khi söa ch÷a lín, sÏ lÊy bít c¸c tÊm ®Öm nµy ra råi tiÕn hµnh doa hoÆc rµ l¹i b¹c lãt. - §èi víi ®éng c¬ cì lín, ®Ó tiÖn khi chÕ t¹o ng-êi ta chÕ t¹o ®Çu to thanh truyÒn riªng råi l¾p víi th©n thanh truyÒn (h×nh 1.40a). BÒ mÆt l¾p ghÐp gi÷a th©n vµ ®Çu to thanh truyÒn ®-îc l¾p c¸c tÊm ®Öm thÐp dµy 520 mm ®Ó cã thÓ ®iÒu chØnh tû sè nÐn cho ®ång ®Òu gi÷a c¸c thµnh xylanh. Trong mét sè tr-êng hîp do kÝch th-íc ®Çu to qu¸ lín nªn ®Çu to thanh truyÒn ®-îc chia lµm 2 nöa b»ng mÆt ph¼ng chÐo (h×nh 1.40b) ®Ó b¾t lät vµo xylanh khi l¾p r¸p. Khi ®ã mèi ghÐp sÏ ph¶i cã kÕt cÊu chÞu lùc c¾t thay cho bul«ng thanh truyÒn nh- vÊu hoÆc r¨ng khÝa. - §Ó gi¶m kÝch th-íc ®Çu to thanh truyÒn cã lo¹i kÕt cÊu b¶n lÒ vµ h·m b»ng chèt con (h×nh 1.40c). - Mét sè ®éng c¬ 2 kú cì nhá cã thanh truyÒn kh«ng chia lµm hai nöa ph¶i dïng æ bi ®òa (h×nh 1.40d) ®-îc l¾p dÇn tõng viªn ë mét sè ®éng c¬ xylanh kiÓu ch÷ V hoÆc h×nh sao, thanh truyÒn cña hai hµng xylanh kh¸c nhau. - Thanh truyÒn phô kh«ng l¾p trùc tiÕp víi trôc khuûu mµ l¾p víi chèt phô trªn thanh truyÒn chÝnh ( h×nh 1.40e). - Hai thanh truyÒn ®-îc l¾p lång víi nhau trªn trôc khuûu nªn 1 thanh truyÒn cã ®Çu to d¹ng h×nh n¹ng ( h×nh 1.40f) §èi víi ®éng c¬ cã trôc khuûu trèn cæ, ®Ó bè trÝ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c xylanh hîp lý, chiÒu dµy ®Çu to kh«ng ®èi xøng qua mÆt ph¼ng däc cña th©n thanh truyÒn (h×nh 4.20g) - (H×nh 4.20a,b) lµ phæ biÕn nhÊt v× nã t¨ng ®-îc tiÕt diÖn cña thanh truyÒn, t¨ng ®-êng kÝnh cña trôc c¬, dÔ th¸o l¾p H×nh 4.19. KÕt cÊu cè ®Þnh b¹c lãt trªn ®Çu to thanh truyÒn 1. VÊu l-ìi gµ ®Þnh vÞ 2. B¹c lãt Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 56 1.4.2. B¹c thanh truyÒn. 1.4.2.1. B¹c ®Çu nhá. - Khi l¾p chèt piston xoay t-¬ng ®èi víi ®Çu nhá thanh truyÒn th× trong ®Çu nhá cã Ðp vµo 1 b¹c ®ång máng dµy 14mm ®Ó gi¶m ma s¸t, chèng mßn. B¹c ®-îc Ðp vµo lç råi doa l¹i cho chÝnh x¸c. 1.4.2.2. B¹c ®Çu to. - B¹c ®Çu to l¾p gi÷a ®Çu to thanh truyÒn vµ cæ trôc khuûu. B¹c gåm 2 nöa cã kÕt cÊu gÇn gièng nhau, th-êng lµm b»ng vá thÐp råi tr¸ng líp hîp kim chèng mßn. §èi víi ®éng c¬ x¨ng lµ hîp kim cã nÒn thiÕc hoÆc ch×. §éng c¬ diesel th-êng dïng hîp kim ®ång ch×. §Ó tr¸nh b¹c bÞ xoay trong ®Çu to thanh truyÒn, mçi nöa b¹c cã gËp cùa h·m (gê ®Þnh vÞ) ¨n khíp víi r·nh trong ®Çu to thanh truyÒn. §Ó t¨ng ®é tiÕp xóc víi ®Çu to thanh truyÒn ®-êng kÝnh ngoµi cña b¹c lín h¬n ®-êng kÝnh lç ®Çu to kho¶ng 0,03  0,04mm. Trong b¹c ®Çu to thanh truyÒn th-êng cã r·nh chøa dÇu. DÇu b«i tr¬n gi÷a b¹c vµ cæ quay thanh truyÒn sÏ qua 1 lç nhá ë nöa b¹c trªn trïng víi lç ë ®Çu to thanh truyÒn lªn b«i tr¬n cho xylanh b»ng c¸ch vung vÈy. 1.4.3. Bul«ng thanh truyÒn. 1.4.3.1. Chøc n¨ng. Bul«ng thanh truyÒn lµ chi tiÕt ghÐp nèi hai nöa ®Çu to thanh truyÒn. Nã cã thÓ ë d¹ng Bul«ng hay vÝt cÊy (gud«ng), tuy cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n nh-ng rÊt quan träng nªn ph¶i ®-îc quan t©m khi thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o. NÕu bul«ng thanh truyÒn do nguyªn nh©n nµo ®ã bÞ ®øt sÏ dÉn tíi ph¸ háng toµn bé ®éng c¬. H×nh 4.20. C¸c d¹ng kÕt cÊu ®Çu to thanh truyÒn. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 57 1.4.3.2. §iÒu kiÖn lµm viÖc. Bul«ng thanh truyÒn khi lµm viÖc chÞu lùc nh- lùc xiÕt ban ®Çu, lùc qu¸n tÝnh cña nhãm piston thanh truyÒn kh«ng thÓ l¾p ®Çu to thanh truyÒn. Nh÷ng lùc nµy ®Òu lµ lùc cã chu kú cho nªn Bul«ng thanh truyÒn ph¶i cã søc bÒn mái cao, do tÝnh chÊt quan träng nªn khi thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o ®Òu yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao. 1.4.3.3. VËt liÖu chÕ t¹o. Bul«ng thanh truyÒn th-êng ®-îc chÕ t¹o b»ng thÐp hîp kim cã c¸c thµnh phÇn cr«m, mangan, niken...Tèc ®é ®éng c¬ cµng lín, vËt liÖu Bul«ng thanh truyÒn cã hµm l-îng kim lo¹i quÝ cµng nhiÒu. 1.4.4.4. Bul«ng. - Nh- ®· tr×nh bµy ë trªn , hai nöa ®Çu to thanh truyÒn cã thÓ ®-îc ghÐp nèi b»ng Bul«ng ( h×nh 4.21a) vµ gud«ng (h×nh 4.21b) - H×nh 4.21a thÓ hiÖn kÕt cÊu ®iÓn h×nh cña Bul«ng thanh truyÒn, th-êng ®-îc gÆp ë ®éng c¬ «t«, m¸y kÐo. Theo kÕt cÊu nµy, hai nöa ®Çu to ®-îc ®Þnh vÞ b»ng mÆt trô cña Bul«ng. §Çu Bul«ng cã mÆt v¸t A ®Ó chèng xoay khi l¾p r¸p. Cßn mÆt B cã t¸c dông lµm mÒm phÇn ®èi diÖn víi mÆt v¸t A ®Ó ph¶n lùc hai phÝa trªn bÒ mÆt tú ®-îc ®ång ®Òu sao cho tæng ph¶n lùc t¸c dông trªn ®-êng t©m Bul«ng ®Ó tr¸nh Bul«ng bÞ uèn. B¸n kÝnh gãc l-în cña c¸c phÇn chuyÓn tiÕp n»m trong kho¶ng 0,21mm nh»m gi¶m tËp trung øng suÊt. PhÇn nèi gi÷a th©n vµ ren th-êng lµm th¾t l¹i ®Ó t¨ng ®é dÎo cña Bul«ng. §ai èc cã kÕt cÊu ®Æc biÖt ®Ó øng suÊt trªn c¸c ren ®ång ®Òu. Ren ®-îc t¹o thµnh b»ng nh÷ng ph-¬ng ph¸p gia c«ng kh«ng phoi nh- l¨n, c¸n. Bul«ng thanh truyÒn cßn ®-îc t«i, ram vµ xö lý bÒ mÆt phun c¾t, ®Ó b¶o ®¶m m«men xiÕt ®óng qui ®Þnh cña nhµ chÕ t¹o. H×nh 4.21. Mét d¹ng kÕt cÊu cña Bul«ng vµ gud«ng 4.21a. Bul«ng thanh truyÒn 4.21b. gud«ng thanh truyÒn Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 58 1.5. Trôc khuûu- B¸nh ®µ. 1.5.1. Trôc khuûu. Trôc khuûu lµ mét chi tiÕt quan träng vµ phøc t¹p nhÊt trong ®éng c¬. Nã cã t¸c dông biÕn lùc cña khÝ ch¸y ®Èy piston qua thanh truyÒn thµnh chuyÓn ®éng quay trßn vµ ®-a c«ng suÊt cña ®éng c¬ ra ngoµi (tíi c¸c bé phËn kh¸c). MÆt kh¸c biÕn lùc qu¸n tÝnh cña nã thµnh chuyÓn ®éng c¸c thanh truyÒn vµ piston. Nã lµm quay c¸c bé phËn kh¸c nh- trôc cam, qu¹t giã, b¬m n-íc, m¸y ph¸t ®iÖn... Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc trôc khuûu chÞu phô t¶i thay ®æi theo chu kú cña lùc khÝ thÓ vµ lùc qu¸n tÝnh cña c¸c khèi vËn ®éng th¼ng vµ quay, lµm cho nã bÞ kÐo, nÐn, uèn víi øng suÊt kh¸ lín vµ chÞu mµi mßn. Do vËy trôc khuûu ®-îc chÕ t¹o b»ng thÐp c¸c bon råi t«i tÇn sè cao (c¸c cæ trôc), b»ng thÐp hîp kim hoÆc b»ng gang. - H×nh d¸ng kÕt cÊu vµ kÝch th-íc cña trôc khuûu phô thuéc vµo sè xylanh, c¸ch bè trÝ xylanh, sè kú cña ®éng c¬ vµ thø tù lµm viÖc cña c¸c xylanh. 1. Chøc n¨ng cña trôc khuûu. a. §éng c¬ 8 xylanh h×nh ch÷ V b. §éng c¬ 4 xylanh mét hµng däc 1, 6. Cæ biªn; 2. Lç khoan c©n b»ng ®èi träng 3. Cæ trôc; 4. §èi träng; 5. M¸ khuûu H×nh 4.22. Trôc khuûu H×nh 4.23. Trôc khuûu vµ b¸nh ®µ Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 59 Trôc khuûu nhËn lùc t¸c dông tõ piston t¹o m«men quay kÐo c¸c m¸y c«ng t¸c vµ nhËn n¨ng l-îng cña b¸nh ®µ, sau ®ã truyÒn cho thanh truyÒn vµ piston thùc hiÖn qu¸ tr×nh còng nh- trao ®æi khÝ trong xylanh. 2. §iÒu kiÖn lµm viÖc. Trôc khuûu chÞu lùc T, Z do lùc khÝ thÓ vµ lùc qu¸n tÝnh cña nhãm piston thanh truyÒn g©y ra, ngoµi ra trôc khuûu cßn chÞu lùc qu¸n tÝnh li t©m cña c¸c ®èi t-îng quay lÖch t©m cña b¶n th©n trôc khuûu vµ c¸c thanh truyÒn. Nh÷ng lùc nµy g©y uèn, xo¾n, dao ®éng xo¾n vµ dao ®éng ngang cña trôc khuûu trªn c¸c æ ®ì. 3. VËt liÖu vµ ph-¬ng ph¸p chÕ t¹o:  ThÐp: Trôc khuûu cña ®éng c¬ tèc ®é thÊp nh- ®éng c¬ tµu thuû vµ tÜnh t¹i th-êng, ®-îc chÕ t¹o b»ng thÐp c¸c bon trung b×nh nh- : C35, C40, C45. Cßn trôc khuûu cao tèc th-êng dïng thÐp hîp kim crom, niken. §éng c¬ c-êng ho¸ nh- ë xe ®ua, xe du lÞch, trôc khuûu ®-îc chÕ t¹o b»ng thÐp hîp kim cã c¸c thµnh phÇn m¨ng gan, v«nphram... ThÐp c¸c bon cã -u ®iÓm lµ rÎ vµ cã hÖ sè ma s¸t trong lín nªn gi¶m dao ®éng xo¾n tèt nh-ng søc bÒn kh«ng cao b»ng thÐp hîp kim. Ph«i trôc khuûu b»ng thÐp th-êng chÕ t¹o b»ng ph-¬ng ph¸p rÌn khu«n hoÆc rÌn tù do. Sau ®ã ph«i ®-îc ñ vµ th-êng ho¸ tr-íc khi gia c«ng c¬. TiÕp theo gia c«ng c¬ th«, trôc khuûu ®-îc nhiÖt luyÖn vµ xö lý bÒ mÆt råi gia c«ng lÇn cuèi nh- mµi c¸c æ trôc. Víi kiÓu t¹o ph«i b»ng ph-¬ng ph¸p rÌn, l-îng ®ñ gia c«ng c¬ th-êng lín. NÕu t¹o ph«i b»ng ph-¬ng ph¸p ®óc th× l-îng ®ñ gia c«ng c¬ Ýt h¬n. Tuy nhiªn søc bÒn cña trôc khuûu nhËn ®-îc tõ ph-¬ng ph¸p ®óc kh«ng cao b»ng khi dïng ph-¬ng ph¸p rÌn.  Gang graphÝt cÇu. Gang cÇu cã ®Æc ®iÓm dÔ ®óc vµ rÎ. Ngoµi ra, do cã c¸c bon ë d¹ng gra phit cÇu nªn ma s¸t trong lín, chÞu mßn tèt vµ kh«ng nh¹y c¶m v¬i øng suÊt tËp trung. Khi ®óc t¹o ph«i cã thÓ ®óc ®-îc ph«i cã h×nh d¹ng phøc t¹p nh- yªu cÇu thiÕt kÕ ®Ò ra nh»m ®¶m b¶o søc bÒn trªn toµn bé trôc khuûu. Tuy nhiªn khã kh¨n lín nhÊt khi chÕ t¹o trôc khuûu b»ng gang cÇu lµ cÇu ho¸. 4. Yªu cÇu ®èi víi trôc khuûu. - §é bÒn cao, cøng v÷ng lín, träng l-îng nhá. Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 60 - §é bãng bÒ mÆt lín, ®é chÝnh x¸c gia c«ng cao. - §¶m b¶o ®é c©n b»ng, c¶ c©n b»ng tÜnh vµ c©n b»ng ®éng. - M«men quay ph¶i ®ång ®Òu. - Kh«ng x¶y ra dao ®éng céng h-ëng trong ph¹m vi tèc ®é quy ®Þnh. - §¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o. 5. KÕt cÊu cña trôc khuûu. KÕt cÊu trôc khuûu phô thuéc tr-íc hÕt vµo lo¹i trôc khuûu. Ng-êi ta ph©n chia trôc khuûu thµnh mét sè lo¹i sau. * Trôc khuûu ghÐp vµ trôc khuûu - Trôc khuûu ghÐp lµ trôc gåm nhiÒu chi tiÕt ®-îc l¾p víi nhau. Lo¹i trôc khuûu nµy ®-îc dïng nhiÒu trong ®éng c¬ cì lín, ®«i khi ë ®éng c¬ cì nhá nh- ®éng c¬ xe m¸y. Trôc khuûu nguyªn lµ trôc chØ gåm mét chi tiÕt. Trôc khuûu nguyªn ®-îc dïng trong ®éng c¬ cì nhá vµ trung b×nh. VÝ dô: ë ®éng c¬ « t« m¸y kÐo. * Trôc khuûu ®ñ cæ vµ trôc khuûu trèn cæ. Gäi sè xylanh cña ®éng c¬ lµ z vµ tû sè æ ®ì lµ i. NÕu trôc khuûu cã sè æ ®ì lµ i = z + 1, tøc lµ gi÷a hai xylanh liªn tiÕp nhau lu«n cã mét æ ®ì th× ®-îc gäi lµ trôc khuûu ®ñ cæ. Cßn nÕu i < z + 1 th× trôc khuûu ®-îc gäi lµ trôc khuûu trèn cæ. Th«ng th-êng ë trôc khuûu trèn cæ i = z/2 + 1 H×nh 4.24. Trôc khuûu ghÐp H×nh 4.25. Trôc khuûu ®éng c¬ 4 kú xylanh 1. §Çu trôc; 2. Chèt khuûu; 3. Cæ khuûu; 4. M¸ khuûu; 5.§èi träng; 6. §u«i trôc khuûu Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 61 §Ó xÐt tû mØ kÕt cÊu c¸c phÇn cña trôc khuûu, ng-êi ta chia trôc khuûu thµnh c¸c phÇn nh- ®· thÓ hiÖn trªn h×nh 4.27. Sau ®©y ta sÏ xÐt tõng phÇn cô thÓ. - §Çu trôc khuûu: §Çu trôc khuûu l¾p vÊu ®Ó quay trôc khi cÇn thiÕt hoÆc ®Ó khëi ®éng b»ng tay quay (maniven). Trªn ®Çu trôc khuûu th-êng cã then ®Ó l¾p puli dÉn ®éng qu¹t giã b¬m n-íc cho hÖ thèng lµm m¸t. §Üa gi¶m dao ®éng xo¾n (nÕu cã) vµ l¾p b¸nh r¨ng trôc khuûu. Bé truyÒn b¸nh r¨ng tõ trôc khuûu ®Ó dÉn ®éng trôc cam phèi khÝ vµ b¬m cao ¸p (cña ®éng c¬ ®iezen) hoÆc bé chia ®iÖn ®¸nh löa (cña ®éng c¬ x¨ng ) vµ b¬m dÇu cña hÖ thèng b«i tr¬n. Ngoµi ra ®Çu trôc khuûu lo¹i nµy cßn cã kÕt cÊu h¹n chÕ di chuyÓn däc trôc c¸c bÒ mÆt ®Çu cña cæ trôc ®Çu tiªn khi di chuyÓn däc trôc sÏ tú vµo c¸c tÊm ch¾n cã tr¸ng hîp kim chÞu mßn. - Cæ trôc: Cæ trôc ®-îc gia c«ng vµ xö lý bÒ mÆt ®¹t ®é cøng vµ ®é bãng cao. PhÇn lín c¸c ®éng c¬ cã cæ trôc cïng mét ®-êng kÝnh. §Æc biÖt cã ®éng c¬ th-êng lµ ®éng c¬ cì lín, víi ®-êng kÝnh cæ trôc lín dÇn tõ ®Çu ®Õn ®u«i trôc khuûu ®Ó cã søc bÒn ®Òu. Tuy nhiªn nã sÏ rÊt phøc t¹p v× cã nhiÒu b¹c lãt hoÆc æ ®ì cã ®-êng kÝnh kh¸c nhau. Cæ trôc khuûu th-êng rçng ®Ó lµm r·nh dÉn dÇu b«i tr¬n ®Õn c¸c cæ vµ chèt kh¸c cña trôc khuûu. - Chèt khuûu: Chèt khuûu còng ph¶i ®-îc gia c«ng vµ xö lý bÒ mÆt ®Ó ®¹t ®é cøng vµ ®é bãng cao. §-êng kÝnh chèt th-êng nhá h¬n ®-êng kÝnh cæ, nh-ng còng cã tr-êng hîp ®éng c¬ cao tèc, do lùc qu¸n tÝnh lín, ®-êng kÝnh chèt khuûu cã thÓ b»ng ®-êng kÝnh cæ khuûu. Trong tr-êng hîp ®Çu to thanh truyÒn lµm liÒn khèi l¾p æ bi kim ë mét sè ®éng c¬ hai kú, do ph¶i l¾p lång thanh truyÒn tõ ®Çu trôc khuûu nªn ®-êng kÝnh chèt ph¶i lín h¬n ®-êng kÝnh cæ. H×nh 4.26. Trôc khuûu ®éng c¬ 4 kú, 4 xylanh trèn cæ. H×nh 4.27. Mét lo¹i kÕt cÊu ®Çu trôc khuûu ®éng c¬ «t« Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 62 Còng nh- cæ khuûu, chèt khuûu cã thÓ lµm rçng ®Ó gi¶m träng l-îng vµ chøa dÇu b«i tr¬n. §Ó dÉn dÇu b«i tr¬n lªn bÒ mÆt chèt khuûu cã c¸c ph-¬ng ph¸p kÕt cÊu. DÇu b«i tr¬n th-êng ®-îc dÉn tõ th©n m¸y ®Õn c¸c cæ m¸ khuûu dÉn lªn chèt khuûu. VÞ trÝ lÊy dÇu ra b«i tr¬n chèt khuûu thuËn lîi nhÊt lµ vÞ trÝ mµ t¹i ®ã ¸p suÊt tiÕp xóc nhá nhÊt (H×nh 4.28b) th× dÔ gia c«ng chi tiÕt h¬n nh-ng nã lµm gi¶m ®¸ng kÓ søc bÒn trôc khuûu, ph-¬ng ¸n lÊy dÇn ra nh- trªn (H×nh 4.28c) th× dÔ gia c«ng h¬n vµ ¶nh h-ëng kh«ng lín ®Õn søc bÒn trôc khuûu. Do lùc ly t©m, c¸c cÆn bÈn chøa trong dÇu b«i tr¬n v¨ng ra xa t©m quay nªn nhê cã èng nhá dÇu s¹ch ë phÝa trong kho¶ng rçng cña chÊt ®-îc dÉn ra b«i tr¬n (H×nh 4.28a) do trôc khuûu cã c¸c khoang chøa dÇu nªn khi khëi ®éng ph¶i cã thêi gian ®Ó dÇu ®iÒn ®Çy c¸c khoang. §Ó nhanh chãng ®-a dÇu lªn b«i tr¬n bÒ mÆt trôc khuûu, ng-êi ta dïng èng dÉn l¾p Ðp trong trôc khuûu (H×nh 4.28d). Tuy nhiªn dÇu kh«ng ®-îc läc s¹ch nhê hiÖu øng li t©m nh- ®· nãi ë trªn. - M¸ khuûu: M¸ khuûu ®¬n gi¶n vµ dÔ gia c«ng nhÊt, nã cã d¹ng ch÷ nhËt vµ d¹ng trßn (H×nh 4.29a vµ b). §èi víi ®éng c¬ cæ khuûu l¾p æ bi, m¸ khuûu trßn ®ång thêi ®ãng vai trß cæ khuûu. §Ó gi¶m träng l-îng ng-êi ta thiÕt kÕ m¸ khuûu ch÷ nhËt ®-îc b¾t gãc (H×nh 4.29c) m¸ khuûu « van (H×nh 4.29d) cã søc bÒn ®Òu h¬n H×nh 4.28. KÕt cÊu dÉn dÇu b«i tr¬n chèt khuûu H×nh 4.29. C¸c d¹ng m¸ khuûu Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 63 §Ó trôc khuûu cã ®é cøng v÷ng vµ søc bÒn cao trôc khuûu th-êng ®-îc thiÕt kÕ cã ®é trïng ®iÖp. §é trïng ®iÖp ký hiÖu lµ (H×nh 4.30a) cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: §é trïng ®iÖp cµng lín, ®é cøng v÷ng vµ ®é bÒn cña m¸ khuûu, hay nãi chÝnh x¸c h¬n cña toµn bé trôc khuûu cµng cao, muèn t¨ng ®é trïng ®iÖp theo c«ng thøc trªn hoÆc t¨ng ®-êng kÝnh c¸c cæ trôc, cæ chèt dc, dch ¸p suÊt tiÕp xóc vµ mµi mßn ë c¸c cæ nµy sÏ gi¶m - hoÆc gi¶m b¸n kÝnh quay R cña trôc khuûu- Tøc lµ hµnh tr×nh S hay vËn tèc trung b×nh cña piston Vtb ®ång thêi còng cã nghÜa gi¶m mµi mßn cÆp piston xylanh. §Ó tr¸nh tËp trung øng suÊt, gi÷a c¸c m¸ vµ cæ khuûu, trôc khuûu th-êng cã c¸c b¸nh r¨ng chuyÓn tiÕp (H×nh 4.30b) -§èi träng: §èi träng lµ c¸c khèi l-îng g¾n trªn trôc khuûu ®Ó t¹o ra lùc qu¸n tÝnh li t©m nh»m nh÷ng môc ®Ých sau: + C©n b»ng lùc qu¸n tÝnh li t©m Pk cña trôc khuûu (H×nh 4.31a). + C©n b»ng mét phÇn lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 1 (H×nh 4.31b). Th«ng th-êng ng-êi ta c©n b»ng mét nöa lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cÊp 1 cña piston thanh truyÒn. §èi träng- L¾p ng-îc víi h-íng cña trôc khuûu- T¹o ra lùc qu¸n tÝnh li t©m cã gi¸ trÞ b»ng R dd cch    2  22 2mRPjl  H×nh 4.30. C¸c biÖn ph¸p kÕt cÊu t¨ng bÒn m¸ khuûu Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn 64 Nh- vËy trªn ph-¬ng ngang sÏ xuÊt hiÖn lùc mÊt c©n b»ng 2mR .sin /2. Ph-¬ng ph¸p c©n b»ng nµy vÒ thùc chÊt lµ chuyÓn mét phÇn lùc mÊt c©n b»ng trªn mét ph-¬ng sang ph-¬ng vu«ng gãc. Ph-¬ng ph¸p nµy th-êng dïng cho nh÷ng ®éng c¬ ®Æt n»m ngang. §Ó c©n b»ng triÖt ®Ó lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn, ng-êi ta dïng c¬ cÊu c©n b»ng l¨ngxetche th-êng dïng ë ®éng c¬ mét xylanh. VÝ dô : §éng c¬ m¸y kÐo B«ng Sen ®èi träng trong tr-êng hîp nµy kh«ng l¾p trùc tiÕp trªn trôc khuûu mµ lµ l¾p trªn hai trôc dÉn ®éng tõ trôc khuûu (H×nh 4.31c). + Gi¶m t¶i träng t¸c dông cho mét cæ trôc, vÝ dô: cho cæ gi÷a trôc khuûu ®éng c¬