Nhiệm vụ cấu tạo trục khuỷu động cơ đốt trong

I. TRỤC KHUỶU

1. Công dụng

Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng của động cơ, có công dụng tiếp nhận chuyển động tịnh tiến của pit tông qua thanh truyền thành chuyển động quay để dẫn động các bộ phận công tác như: máy bơm nước, máy phát điện, bánh xe chủ động của ô tô, máy kéo.

2. Điều kiện làm việc

Khi động cơ làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính chuyển động quay. Các lực này rất phức tạp biến đổi theo chu kỳ gây ra dao động xoắn. Vì vậy, trục khuỷu chịu uốn, xoắn và chịu mài mòn ở các cổ trục.

3. Vật liệu chế tạo

Trục khuỷu của động cơ cao tốc thường được chế tạo bằng thép hợp kim crôm, ni ken.
Trục khuỷu của động cơ tốc độ thấp như động cơ tàu thuỷ và động cơ tĩnh tại, trục khuỷu thường được chế tạo bằng thép các bon trung bình như C35, C40, C45.
Ngoài ra trục khuỷu còn có thể chế tạo bằng gang graphít cầu.

4. Cấu tạo trục khuỷu

Có hai loại trục khuỷu: trục khuỷu liền và trục khuỷu ghép.

a. Trục khuỷu liền

Trục khuỷu liền (hình 20 - 38) là trục khuỷu có cổ trục, cổ biên, má khuỷu được chế tạo liền thành một khối, không tháo rời được. Cấu tạo của trục khuỷu gồm các bộ phận sau:

Cấu tạo trục khuỷu

- Đầu trục khuỷu

Đầu trục khuỷu thường lắp đai ốc khởi động để quay trục khuỷu khi cần thiết hoặc để khởi động cơ bằng tay quay. Trên đầu trục khuỷu có then để lắp puly dẫn động quạt gió, máy phát điệnbơm nước của hệ thống làm mát, đĩa giảm dao động xoắn (nếu có) và lắp bánh răng trục khuỷu để dẫn động trục cam và các cơ cấu khác. Ngoài ra, đầu trục khuỷu còn có cơ cấu hạn chế di chuyển dọc trục và tấm chặn để không cho dầu nhờn lọt ra khỏi đầu trục.


Đầu trục khuỷu

- Cổ trục chính

Cổ trục chính được đặt vào gối đỡ ở các te có và có bạc lót như ở đầu to thanh truyền hoặc ổ bi. Cổ trục được gia công chính xác bề mặt đạt độ bóng cao và được nhiệt luyện để nâng cao độ cứng. Số cổ trục có thể nhiều hơn hay ít hơn số xi lanh động cơ. Phần lớn các động cơ có đường kính các cổ trục bằng nhau. Tuy nhiên, một số động cơ cỡ lớn đường kính các cổ trục lớn dần từ đầu đến đuôi trục khuỷu.

Ví dụ: trục khuỷu động cơ xăng bốn kỳ có 4 xi lanh, thường làm ba cổ trục, còn động cơ diesel có 4 xi lanh thường làm 5 cổ trục, tuy số cổ biên đều là 4.

- Chốt khuỷu (cổ biên)

Chốt khuỷu là bộ phận để lắp với đầu to thanh truyền. Chốt khuỷu cũng được gia công chính xác có độ bóng cao và được nhiệt luyện để nâng cao độ cứng như cổ trục. Số chốt khuỷu bao giờ cũng bằng số xi lanh động cơ (động cơ một hàng xi lanh). Đường kính chốt khuỷu thường nhỏ hơn đường kính cổ trục, nhưng cũng có những động cơ cao tốc, do lực quán tính lớn nên đường kính chốt khuỷu có thể làm bằng đường kính cổ trục để tăng độ cứng vững. Cũng như cổ trục, chốt khuỷu có thể làm rỗng để giảm trọng lượng trục khuỷu và chứa dầu bôi trơn, đồng thời các khoang trống còn có tác dụng lọc dầu bôi trơn.


Hình 20 - 40. Kết cấu dẫn dầu bôi trơn chốt khuỷu

- Má Khuỷu

Má khuỷu là phần nối liền chốt khuỷu với cổ trục làm thành tay quay trục khuỷu. Hình dáng má khuỷu có thể là chữ nhật, hình tròn, hình bầu dục.

Má khuỷu đơn giản và dễ chế tạo nhất có dạng hình chữ nhật và dạng tròn (hình 20 - 41a, b). Đối với động cơ cổ trục lắp ổ bi, má khuỷu còn đóng vai trò như cổ trục. Ngoài ra, má khuỷu có thể chế tạo hình chữ nhật có vát góc (hình 20 - 41c) hoặc hình ô van (hình 20 - 41d).


Hình 20 - 41. Các dạng má khuỷu

- Đối trọng

Đối trọng là khối lượng gắn đối diện với chốt khuỷu ở hai bên má khuỷu và dùng để cân bằng lực quán tính ly tâm.

Đối trọng còn là nơi để khoan bớt khối lượng khi cân bằng hệ trục khuỷu.

Đối trọng có thể đúc liền với má khuỷu (hình 20 - 42 a), loại này thường dùng cho động cơ cổ nhỏ như động cơ ôt ô, máy kéo hoặc để dễ chế tạo, đối trọng có thể làm rời và bắt chặt vào má khuỷu bằng bu lông (hình 20 - 42b). Để giảm lực tác dụng lên bu lông, đối trọng được lắp với má khuỷu bằng rãnh mang cá và được kẹp chặt bằng bu lông (hình 20 - 42c).


Hình 20 - 42. Các dạng đối trọng

- Đuôi trục khuỷu:

Hình 20 – 43 là kết cấu điển hình của đuôi trục khuỷu rất phổ biến ở động cơ ô tô, máy kéo. Theo kết cấu này, đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà và được làm rỗng để lắp ổ bi đỡ trục sơ cấp của hộp số. Trên bề mặt ngõng trục có phớt chắn dầu, tiếp đó là ren hồi dầu có chiều xoắn ngược với chiều quay của trục khuỷu để gạt dầu trở lại, sát với cổ trục cuối cùng là đĩa chắn dầu. Khi động cơ làm việc, dầu được các kết cấu chắn dầu ngăn lại sẽ rơi xuống theo lỗ thoát trở về các te.


Hình 20 – 43. Kết cấu đuôi trục khuỷu

b. Trục khuỷu ghép

Trục khuỷu ghép là trục khuỷu mà các bộ phận như cổ trục, cổ biên và má khuỷu được chế tạo rời rồi nối lại với nhau thành trục khuỷu. Trục khuỷu ghép được dùng nhiều trong động cơ cỡ lớn và ở một số động cơ công suất nhỏ, ít xi lanh và đầu to thanh truyền không cắt đôi.