Chương 2 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

1 Nhiệm vụ  Tiếp nhận năng lượng của khí cháy và biến nó thành cơ năng làm quay trục khuỷu (trong kỳ sinh công).  Biến chuyển động quay trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của pít tông (trong kỳ không sinh công). 2 Cấu tạo Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền bao gồm pít tông cùng với các vòng găng, chốt pít tông, thanh truyền, trục khuỷu và bánh đà . 3 Cấu tạo 4 Pít tông Nhiệm vụ  Pít tông đảm nhận các nhiệm vụ sau:  Tạo hình dạng cần thiết cho buồng đốt,  Đảm bảo độ kín cho khoang công tác của xi lanh,  Biến áp lực của khí cháy thành lực đẩy lên thanh truyền để quay trục khuỷu và sinh công hữu ích  Biến chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của pít tông. 5 Pít tông Điều kiện làm việc  Pít tông là một trong những chi tiết quan trong nhất của động cơ đốt trong. Nó phải chịu điều kiện làm việc rất nặng nhọc:  Áp lực rất lớn của khí cháy  Nhiệt độ cao của buồng đốt.  Ma sát liên tục với thành xi lanh. 6 Pít tông Cấu tạo 7 Pít tông 8 Pít tông Vật liệu chế tạo  Hiện nay các loại động cơ đốt trong sử dụng pít tông đúc bằng gang hoặc hợp kim nhôm.  Pít tông gang có độ bền cao, chịu mài mòn tốt, có độ giãn nở nhiệt nhỏ nhưng lại có khối lượng lớn.  Pít tông hợp kim nhôm có ưu điểm là nhẹ, dẫn nhiệt tốt nhưng có độ bền và khả năng chịu mài mòn kém hơn và có hệ số giãn nở cao hơn. 9 Pít tông Đỉnh pít tông  Bề mặt trên đỉnh pít tông tạo thành một phần của buồng cháy và được cấu tạo đặc biệt nhăm cài thiện hòa trộn không khí và nhiên liệu 10 Pít tông Một số dạng đỉnh pít tông động cơ diesel 11 Pít tông Để đảm bảo độ bền và tản nhiệt tốt phía trong pít tông có các gân chịu lực 12 Pít tông  Pít tông của động cơ điêzen được chế tạo chắc chắn do áp suất nén, nhiệt độ đốt cháy và do áp suất đốt cháy cao hơn của động cơ xăng.  Ở một số kiểu động cơ, vành chắn nhiệt được đặt ở trên rãnh xéc-măng số 1 hoặc phần đầu pít tông đến rãnh xéc-măng số 1 được làm từ nhôm và các sợi gốm. 13 Pít tông  Để píttông dịch chuyển được, phải có khe hở giữa pít tông và thành xy lanh.  Kết cấu của nó được thiết kế để duy trì khe hở hợp lý khi pít tông bị giãn nở ở nhiệt độ cao trong kỳ nổ. 14 Séc măng  Được chế tạo bằng gang có độ đàn hồi cao, có dạng vòng tròn không khép kín, với đoạn hở gọi là miệng séc măng.  Mỗi pít tông thường có 2 loại séc măng: séc măng dầu và séc măng khí. 15 Séc măng Séc măng khí (séc măng hơi)  Lắp ở phần làm kín của pít tông  nhiệm vụ làm kín khoang làm việc của xi lanh, không cho khí lọt xuống các te và dẫn nhiệt từ pít tông sang thành xi lanh. 16 Séc măng  Séc măng khí thường có tiết diện hình chữ nhật.  Tuy nhiên để ngăn séc măng không bị dính muội và không lọt khí xuống các te thì ta dùng séc măng vát mặt trên và séc măng côn.  Miệng séc măng được cắt thẳng, hoặc xiên dưới một góc 300, 450 hay 60, hoặc có dạng bậc thang 17 Séc măng  Khi lắp séc măng lên pít tông.cần lưu ý không được để trùng miệng các séc măng mà phải bố trí sao cho miệng các séc măng nằm lệch nhau khoảng 90  180.  Cũng cần phải tránh để miệng của séc măng không tỳ vào mặt chịu lực của xi lanh. 18 Séc măng Séc măng dầu  Có nhiệm vụ ngăn không cho dầu bôi trơn đi lên buồng đốt. gạt dầu bám trên thành xi lanh và đưa qua các lỗ trên thân pít tông chảy về đáy các te.  Séc măng dầu thường có cấu tạo phức tạp hơn séc măng khí, nó phải có gờ để gạt dầu, có rãnh dẫn dầu và có lỗ để thoát dầu về các te.  Trong quá trình làm việc, do vung toé hoặc phun cưỡng bức, dầu bôi trơn động cơ bám lên thành xi lanh, nó làm giảm ma sát giữa các chi tiết làm việc (xi lanh, pít tông, vòng găng) đồng thời làm mát cho các chi tiết này. 19 Séc măng  Séc măng dầu thường có 2 dạng:  Dạng rời gồm nhiều chi tiết ghép lại với nhau  Dạng một chi tiết liền. Séc măng dầu được lắp ngay dưới séc măng khí.  Một quả pít tông thường có 2  4 séc măng khí và 1  2 séc măng dầu. 20 Séc măng Hoạt động bơm dầu của séc măng khí 21 Chốt pít tông  Chốt (ắc) pít tông có dạng hình trụ rỗng, chế tạo bằng thép.  Bề mặt ngoài của chốt được gia công chính xác và tôi thấm để có độ bền và khả năng chịu mài mòn cao. 22 Chốt pít tông Phương pháp lắp ghép chốt pít tông với thanh truyền  Hiện nay, thường gặp 3 cách lắp chốt pít tông như sau:  Lắp "cố định".  Lắp "bơi".  Lắp "nửa bơi". 23 Chốt pít tông Ở cách lắp "chặt": ắc pít tông được cố định trong các lỗ trên pít tông bằng một vít định vị, còn giữa ắc và đầu nhỏ thanh truyền là mối ghép lỏng. CHẶT BƠI NỬA BƠI ắc pít tông đầu nhỏ thanh truyền các ụ lắp ắc ghép chặt vít vòng chặn vít 24 Chốt pít tông Cách lắp "bơi" đảm bảo một khe hở nhỏ giữa ắc và các lỗ trên pít tông, nhờ đó mà khi làm việc ắc có thể lựa (xoay) trong các lỗ trên pít tông, phần còn lại của chốt được lắp trong bạc của đầu nhỏ thanh truyền.  Sau khi lắp vào pít tông, ắc được cố định ở 2 đầu bằng các vòng chặn hoặc được bịt bằng nút nhôm, ắc chỉ được "bơi" ở chế độ nhiệt bình thường, còn khi pít tông nguội thì ắc phải nằm tương đối chặt trong các lỗ của nó. CHẶT BƠI NỬA BƠI ắc pít tông đầu nhỏ thanh truyền các ụ lắp ắc ghép chặt vít vòng chặn vít 25 Chốt pít tông  Trong cách lắp "nửa bơi", đầu nhỏ thanh truyền được cố định với ắc pít tông bằng cách ép chặt hoặc bắt chặt bằng bu lông  Như vậy, để cơ cấu có thể hoạt động được thì giữa ắc và các lỗ trên pít tông phải là mối ghép lỏng. CHẶT BƠI NỬA BƠI ắc pít tông đầu nhỏ thanh truyền các ụ lắp ắc ghép chặt vít vòng chặn vít 26 Thanh truyền  Có nhiệm vụ truyền lực từ pít tông cho trục khuỷu và nối liên động giữa pít tông với trục khuỷu. Thanh truyền được chế tạo bằng thép dập, gang, hoặc hợp kim nhôm.  Có cấu tạo dạng thanh, tiết diện chữ I, gồm 3 phần: đầu nhỏ và đầu to và thân. Đầu nhỏ thanh truyền có lỗ để lắp với ắc pít tông. Nếu ắc lắp kiểu "cố định" hoặc kiểu "bơi" thì trong đầu nhỏ thanh truyền có bạc đỡ bằng đồng. 27 Thanh truyền  Trên đỉnh thanh truyền có lỗ nhỏ hình phễu, có nhiệm vụ hứng dầu nhờn bị vung lên đáy pít tông và rơi xuống để dẫn vào bôi trơn cho ắc pít tông.  Trong các trường hợp khác, ắc pít tông được bôi trơn bằng dầu dẫn từ cổ trục khuỷu đi qua lỗ khoan trong thân của thanh truyền. 28 Thanh truyền  Đầu to của thanh truyền có lắp bạc nối với cổ trục khuỷu (thường gọi là bạc biên).  Để có thể tháo lắp được, đầu to thanh truyền được chế tạo thành 2 nửa, nửa trên liền với thanh, còn nửa dưới rời, được bắt với nửa trên bằng 2 bu lông. 29 Thanh truyền  Đầu của bu lông thường có cấu tạo chống xoay, còn êcu thì phải được hãm chống tự nới lỏng (bằng êcu, long đen hãm hay chốt chẻ). Kích thước của đầu to thanh truyền phải đảm bảo sao cho khi tháo có thể rút được cả cụm pít tông- thanh truyền qua xi lanh ra ngoài.  Bình thường, mặt phân cách của đầu to thanh truyền vuông góc với trục thanh truyền, nhưng đôi khi, mặt phân cách của thanh truyền được cắt chéo.  Kết cấu của thanh truyền có thể có nhiều dạng khác nhau, tùy theo quan điểm thiết kế và tuỳ theo kết cấu của động cơ. 30 Thanh truyền  Đặc biệt, nếu động cơ có các xi lanh bố trí kiểu chữ V thì cấu tạo của đầu to của thanh truyền phải đảm bảo để có thể lắp được cả 2 thanh truyền của 2 xi lanh nằm đối diện nhau. 31 Thanh truyền Cấu tạo một số loại thanh truyền 32 Thanh truyền Một số dạng thiết diện thân thanh truyền 33 Thanh truyền Một số dạng đầu nhỏ thanh truyền 34 Thanh truyền Một số dạng đầu to thanh truyền 35 Trục khuỷu  Trục thường được chế tạo liền bằng công nghệ dập, bao gồm các cổ trục chính và các cổ biên nối với nhau bởi các má khuỷu. 36 Trục khuỷu  Đối với động cơ có xi lanh bố trí thành dãy, số cổ biên đúng bằng số xi lanh, còn động cơ chữ V có số cổ biên nhỏ hơn 2 lần số xi lanh.  Các động cơ điezel thường có số cổ trục chính nhiều hơn số cổ biên 1 cổ. Sở dĩ phải có nhiều gối đỡ như vậy là để đảm bảo độ cứng vững cho trục.  Bên trong các má khuỷu và các cổ trục có khoan các lỗ để dẫn dầu tới bôi trơn cho các ổ chính và ổ biên. 37 Trục khuỷu  Trong cổ biên thường có lỗ khoan dọc trục với kích thước đủ lớn để gom cặn trong dầu bôi trơn theo nguyên tẵc lọc ly tâm (còn gọi là hốc lắng cặn). Bình thường, các lỗ này được bịt kín bằng nút có ren. Má của trục khuỷu thường đảm nhận luôn vai trò của bộ phận cân bằng trục (đối trọng).  Trên một số động cơ có lắp các đối trọng rời có thể tháo lắp, thay đổi để điều chỉnh được lực cân bằng. 38 Trục khuỷu  Phần đầu trục khuỷu thường là nơi lắp bánh răng dẫn động cơ cấu phối khí, bơm dầu, puli dẫn động bơm nước, quạt gió, máy phát điện, ...  Phần cuối (đuôi) của trục khuỷu là nơi để lắp bánh đà, phía trong đuôi trục thường có lỗ để lắp ổ bi đỡ đầu trục ly hợp. 39 Trục khuỷu  Phần lớn các trục khuỷu được chế tạo bằng thép các bon hay thép hợp kim, rèn hoặc dập thành một khối liền. Trục cũng có thể được đúc bằng gang hay thép có độ bền cao.  Các cổ trục được tôi cao tần, sau đó gia công chính xác và mài bóng. 40 Trục khuỷu  Các ổ đỡ trục và ổ biên của trục khuỷu thông thường là các ổ trượt hay còn gọi là bạc.  Mỗi bạc bao gồm 2 nửa hình trụ được chế tạo từ thép lá, mặt trong có phủ lớp vật liệu chống ma sát.  Vật liệu chống ma sát thường là hợp kim nhôm, đồng - chì hay ba bít. 41 Trục khuỷu  Các bạc đỡ trục được lắp một nửa lên trên các gối đỡ trục nằm ở thân máy bên trong cacte, nửa còn lại lắp lên các ốp dưới.  Đối với bạc biên cũng tương tự như vậy, một nửa bạc được lắp lên phần tay biên, nửa còn lại lắp lên ốp dưới. 42 Trục khuỷu  Để cho các bạc này không bị quay trong khi làm việc cũng như không bị dịch dọc, trên phần xương của bạc có tạo các vấu mà khi lắp, nó ăn vào rãnh trên tay biên, trên các ốp hay trên gối đỡ trục.  Trong các bạc cổ chính có tạo rãnh để dẫn dầu qua lỗ trên trục đi sang bôi trơn cho cổ biên. 43 Trục khuỷu  Trên một số động cơ, người ta sử dụng ổ bi thay cho bạc để đỡ trục thường, dùng ổ bi đũa, còn ở đầu to thanh truyền thì sử dụng ổ bi kim.  Đặc biệt, đối với động cơ xăng 2 kỳ hay được sử dụng làm động cơ khởi động trên các xe máy thi công thì trục khuỷu thường được tạo từ những chi tiết rời lắp ráp lại với nhau, ổ đỡ ở 2 đầu trục là các ổ bi, còn đầu dưới thanh truyền được lắp ổ bi đũa. Ta có thể gặp dạng kết cấu tương tự như vậy trên các loại động cơ mô tô.  Trong một số trường hợp, người ta tráng trực tiếp lớp vật liệu chịu ma sát lên lỗ ở đầu to thanh truyền. 44 Bánh đà Bánh đà có hình dạng của một đĩa đặc đúc bằng gang, được lắp ở đuôi của trục khuỷu.  Nó có nhiệm vụ giữ cho trục quay ổn định, nhất là đối với những động cơ có ít xi lanh. Ở phía ngoài của bánh đà có lắp vành răng để khởi động động cơ. 45 Bánh đà  Trên bề mặt ngoài của bánh đà có khoan lỗ hay đánh dấu đặc biệt để làm chuẩn khi cần đặt pít tông số 1 vào điểm chết trên, thời điểm phun nhiên liệu, vị trí điều chỉnh xu páp của cơ cấu phối khí.  Bánh đà cũng là nơi để lắp ly hợp.