Trục khuỷu là gì và trục khuỷu là gì?
Trục khuỷu Hay còn gọi là trục cơ, đây là chi tiết rất quan trọng chiếm tỷ trọng đáng kể, có thể lên tới 25-30% giá thành của động cơ. Trục khuỷu nhận lực từ piston để tạo ra mômen xoắn kéo bánh công tác và nhận năng lượng từ bánh đà, sau đó truyền đến thanh truyền và piston để nén và trao đổi khí bên trong xylanh.
Trong tiếng anh Trục Khuỷu được gọi là CrankShaft
Điều kiện hoạt động của trục khuỷu
Vòng bi tay quay chịu các lực t, z do lực khí và lực quán tính của nhóm thanh truyền piston gây ra. Ngoài ra, trục khuỷu còn chịu khối lượng quay lệch tâm của chính trục khuỷu và lực quán tính lệch tâm của thanh truyền. Các lực này gây ra các dao động uốn, xoắn, xoắn và dao động ngang của trục khuỷu trên các ổ trục.
Vật liệu và phương pháp sản xuất trục khuỷu
Vật liệu trục khuỷu: Thép
Các trục khuỷu dùng cho động cơ tốc độ thấp như động cơ tàu thủy và động cơ tĩnh được làm bằng thép cacbon trung bình như thép c35, c40, c45. Trục khuỷu cho động cơ tốc độ cao thường sử dụng thép hợp kim crôm và niken. Các động cơ được gia cố như trong xe đua, trục khuỷu được làm bằng thép hợp kim và chứa các thành phần mangan và vôi. Ưu điểm của thép cacbon là giá thành rẻ, hệ số ma sát trong lớn nên giảm rung xoắn tốt nhưng độ bền không cao bằng thép hợp kim. Các phôi thép trống thường được chế tạo bằng phương pháp rèn khuôn hoặc rèn tự do. Sau đó phôi được ủ và thường hóa trước khi gia công khí. Gia công thô sau đó được thực hiện, trục khuỷu được xử lý nhiệt và xử lý bề mặt, sau đó được gia công lần cuối giống như trục khuỷu. Khi sử dụng phương pháp rèn kéo, lượng dư gia công thường lớn. Nếu phôi được chế tạo bằng cách đúc thì lượng dư gia công ít hơn. Tuy nhiên, độ bền của trục khuỷu được chế tạo bằng phương pháp đúc không cao bằng trục khuỷu được chế tạo bằng phương pháp rèn
Vật liệu trục khuỷu: Sắt dẻo
Gang cầu rất dễ đúc và không tốn kém. Ngoài ra, do tồn tại cacbon ở dạng graphit hình cầu nên nội ma sát lớn, chịu mài mòn tốt, không nhạy với ứng suất tập trung. Khi đúc và chế tạo phôi có thể đúc được các phôi có hình dạng phức tạp theo yêu cầu thiết kế để đảm bảo độ bền đồng đều trên toàn bộ trục khuỷu. Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất khi chế tạo trục khuỷu từ gang là tính toàn cầu hóa.
Kết cấu trục khuỷu
Kết cấu của trục khuỷu phụ thuộc chủ yếu vào loại trục khuỷu. Trục khuỷu được chia thành các loại sau: trục khuỷu hỗn hợp và trục khuỷu tích hợp. Trục khuỷu composite là một trục được ghép từ nhiều bộ phận. Những trục khuỷu như vậy được sử dụng rộng rãi trong các động cơ lớn. Trục khuỷu là một động cơ nhỏ giống như máy cấy lúa, trục khuỷu là một trục chỉ gồm một bộ phận. Toàn bộ trục khuỷu được sử dụng cho động cơ vừa và nhỏ, chẳng hạn như động cơ lớn như máy kéo.
Trục khuỷu lớn và trục khuỷu nhỏ. Gọi số xi lanh của động cơ là z và số ổ là i, nếu số vòng bi của trục khuỷu là ¡ = z + l, tức là luôn có một ổ trục giữa hai xi lanh liên tiếp, được gọi là trục khuỷu cổ ổ trục đầy đủ. . nếu & lt; z + 1, trục khuỷu được gọi là trục khuỷu. Động cơ trục khuỷu thường trục khuỷu + hành trình, 4 xi lanh, ẩn cổ, chỉ có 3 ổ
Để cấu tạo một cách tinh vi các bộ phận của trục khuỷu, trục khuỷu được chia thành các phần như hình vẽ. Sau đây, chúng ta sẽ xem xét chi tiết từng phần
Đầu trục khuỷu
Các loại kết cấu đầu trục khuỷu động cơ ô tô. Các đầu trục được lắp các vấu để quay trục hoặc kích hoạt tay quay khi cần thiết. Ở đầu trục khuỷu thường có chìa khóa che puli dẫn động quạt, bơm nước cho hệ thống làm mát, đĩa giảm mômen (nếu có) và cụm bánh răng trục khuỷu. Từ bộ truyền động bánh răng trục khuỷu để dẫn động trục cam và bơm cao áp (đối với động cơ diesel) hoặc bộ phân phối đánh lửa (đối với động cơ xăng) và bơm dầu cho hệ thống bôi trơn. Ngoài ra, các trục khuỷu như vậy có kết cấu hạn chế chuyển động dọc trục. Khi di chuyển theo trục, bề mặt đầu của trục thứ nhất sẽ tựa vào tấm chân hợp kim chống mài mòn màu trắng
Nhật ký trục khuỷu
Các tạp chí trục khuỷu được gia công và xử lý bề mặt để có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao. Hầu hết các động cơ có trục có cùng đường kính. Đặc biệt là động cơ, thường là động cơ lớn, đường kính trục khuỷu từ trên xuống dưới lớn, cường độ đồng đều. Nhưng sẽ rất phức tạp vì có nhiều ổ trục hoặc ổ trục có đường kính khác nhau. Trục khuỷu thường rỗng để cung cấp các thanh dẫn ren cho các tạp chí và chốt trục khuỷu khác.
Chuyển đổi mã pin
Các chốt khuỷu cũng phải được gia công và hoàn thiện để đạt được độ cứng và độ bóng cao. Đường kính chốt thường nhỏ hơn đường kính cổ trục, nhưng cũng có trường hợp tốc độ động cơ cao = do quán tính cao – đường kính chốt tay quay có thể bằng đường kính cổ trục quay. Trong một số động cơ hai kỳ, nơi đầu to của thanh truyền được dùng làm bệ đỡ ổ trục kim, vì thanh truyền phải được lắp từ đầu trục khuỷu nên đường kính chốt phải lớn hơn đường kính cổ trục. Giống như khuỷu tay, khuỷu tay có thể được làm rỗng để tiết kiệm trọng lượng và chứa chất bôi trơn. Cách tiếp cận cấu trúc hướng vào khuỷu tay để dễ dàng hướng dẫn
Dầu bôi trơn thường được dẫn từ thân van đến cổ trục khuỷu rồi dọc theo các rãnh ở cổ trục, khuỷu, đến các trục khuỷu. Vị trí thuận lợi nhất để bôi trơn trục khuỷu là nơi có áp suất truyền động ít nhất, tuy nhiên loại chi tiết này khó gia công bằng máy. Đưa dầu ra thị trường dễ sử dụng hơn, nhưng sẽ làm giảm sức mạnh của trục khuỷu rất nhiều. Tùy chọn bơm dầu dễ chế tạo hơn và ít ảnh hưởng đến độ bền của trục khuỷu. Do lực ly tâm, chất bẩn có trong dầu bôi trơn văng vào trục quay, do đó ở khoang trong của tang trống có một vòi nhỏ để bôi trơn
Bởi vì trục khuỷu có một khoang, phải mất một thời gian để dầu lấp đầy khoang khi không hoạt động. Để nhanh chóng đưa dầu lên qua bề mặt nhẵn của trục khuỷu, trong trục khuỷu người ta dùng các ống nén (Hình 2- 27đ), nhưng dầu không được lọc sạch thêm bằng hiệu ứng ly tâm đã mô tả ở trên.
Khuỷu tay
Đơn giản nhất và dễ làm việc nhất với các lỗ thùa là hình chữ nhật và hình tròn. Đối với các hang có lỗ cúc độn, xương gò má được làm tròn và có chức năng như khuỷu tay. Để tiết kiệm trọng lượng, các khuỷu tay hình chữ nhật được làm vát. Khuỷu tay hình bầu dục có độ bền đồng đều
Để làm cho trục khuỷu có độ cứng và độ bền cao hơn, trục khuỷu thường được thiết kế với cùng thông tin, cùng độ, chẳng hạn như được biểu thị bằng £
Độ chồng chéo càng lớn, grommet càng cứng và mạnh, hay chính xác hơn, độ cứng và sức mạnh của toàn bộ trục khuỷu càng lớn. Nếu bạn muốn tăng độ chồng chéo hoặc tăng đường kính của các vòng đệm, áp suất tiếp xúc và mài của các vòng đệm đó sẽ giảm – hoặc giảm bán kính quay r của trục khuỷu, tức là giảm hành trình§ hoặc tốc độ trung bình của piston dịch vụ , thỏi đồng còn có nghĩa là giảm độ mòn của cặp piston-xylanh
Để giảm bớt sự tập trung căng thẳng, các nút thường có bán kính chuyển tiếp giữa má và cổ nút
Đối trọng
Đối trọng là một khối lượng được gắn trên một lỗ thùa để tạo ra lực quán tính cho các mục đích sau:
Cân bằng lực ly tâm của trục khuỷu
Cân bằng một phần lực quán tính của chuyển động tịnh tiến. Thông thường bộ thanh cân bằng-piston cân bằng một nửa lực quán tính của chuyển động tịnh tiến. Đối trọng được lắp ngược chiều với trục quay – tạo lực ly tâm quán tính bằng p2, do đó trong mặt phẳng nằm ngang xuất hiện lực không cân bằng. Phương pháp cân bằng này thực chất là truyền một phần của lực không cân bằng theo phương thẳng đứng. Phương pháp này thường được sử dụng trong động cơ nằm ngang, để cân bằng hoàn toàn lực quán tính của chuyển động tịnh tiến qua cầu, người sử dụng cầu cân bằng thường dùng trong động cơ một xy lanh, chẳng hạn như động cơ máy kéo. Đối trọng trong trường hợp này không được lắp trực tiếp trên trục khuỷu mà trên hai trục truyền động của trục khuỷu
* Giảm tải cho vòng đệm, ví dụ, trên trục khuỷu động bốn kỳ, bốn xi lanh (Hình 2-30d). Đối với trục khuỷu này, lực quán tính ly tâm pw tự cân bằng, nhưng việc sinh ra mômen phản lực luôn làm cho cổ trục giữa bị cong. Với đối trọng, mômen đối trọng mp; cân bằng của đối trọng sẽ cân bằng mômen mp, giảm áp suất ở giữa cổ trục.
* Đối trọng cũng là nơi khoan thể tích sức cản của không khí qua hệ thống trục khuỷu.
Về nguyên tắc, đối trọng càng xa tâm quay thì lực ly tâm quán tính càng lớn. Tuy nhiên, nó làm tăng kích thước của cacte.
Có các loại trọng lượng sau trên cấu trúc:
* Một đối trọng gắn vào khuỷu tay, thường được sử dụng cho các động cơ vừa và nhỏ như đầu máy xe lửa và máy kéo
“Để dễ chế tạo, đối trọng được đúc sẵn sau đó lắp đầy trục khuỷu. Phương pháp hàn thường làm biến dạng trục khuỷu, để lại ứng suất dư và làm giảm sức bền của trục khuỷu, nên phương pháp này ít được sử dụng. Thông thường, đối trọng được bắt vít vào trục khuỷu. Bật. Để giảm lực tác dụng lên bu lông, đối trọng lấp đầy má cacte qua các khe mang và kẹp bằng bu lông
Đuôi trục khuỷu
Kết cấu điển hình ở phía sau trục khuỷu, phổ biến trong ô tô và máy kéo. Theo kết cấu này, đầu sau của trục khuỷu được lắp bánh đà có mặt bích, và được chế tạo thành vòng lắp hình rồng cho trục hộp số. Trên mặt cổ ngỗng có nắp chụp đầu, khi đó ren đầu có chiều quay ngược chiều trục khuỷu để tháo dầu. Gần trục cuối cùng là đĩa trục được dập. Dầu bị mắc kẹt bởi cấu trúc phần đầu sẽ rơi trở lại lỗ và quay trở lại bể chứa,
Ngoài ra, ở một số động cơ, đuôi trục khuỷu còn là nút chuyển động dọc trục, làm đầy các bánh răng dẫn động các chi tiết phụ như bơm cao áp, bơm dầu. Giống như động cơ ô tô tatra 928. Không phải bạn.
