Giáo trình Kết cấu động cơ đốt trong - Chương 3: Kết cấu hệ thống cố định

Nội dung text: Giáo trình Kết cấu động cơ đốt trong - Chương 3: Kết cấu hệ thống cố định

1. Keát caáu heä thoáng coá ñònh 22 3.3.1 Nhieäm vuï: Thaân maùy cuøng vôùi naép xy lanh laø beä ñôõ chaéc chaén, nôi laép ñaët vaø boá trí haàu heát caùc cuïm vaø caùc chi tieát cuûa ñoäng cô. Cuï theå, treân thaân maùy boá trí xylanh, heä truïc khuyûu, caùc boä phaän truyeàn ñoäng ñeå daãn ñoäng caùc cô caáu hoaëc heä thoáng khaùc cuûa ñoäng cô nhö truïc cam, bôm nhieân lieäu, bôm daàu, bôm nöôùc, quaït gioù Trong ñoäng cô ñoát trong, thaân maùy laø chi tieát coù kích thöôùc vaø khoái löôïng lôùn nhaát. Ñoái vôùi ñoäng cô oâ toâ, maùy keùo, moâ toâ, xe maùy, thaân maùy ñöôïc cheá taïo theo phöông phaùp ñuùc chieám 30 ñeán 60% toaøn boä khoái löôïng ñoäng cô, coøn ñoái vôùi ñoäng cô ñaàu maùy xe löûa, taøu thuûy vaø caùc maùy tónh taïi chieám ñeán 50 ñeán 70% khoái löôïng toaøn boä ñoäng cô. Thaân maùy cheá taïo theo phöông phaùp haøn, tyû leä ñoù laø 20 ñeán 25%. 3.3.2 Vaät lieäu: Thaân maùy coù theå baèng gang ñuùc, hôïp kim nhoâm hoaëc ñuyara. Ñoäng cô côõ lôùn coù theå coù thaân maùy baèng theùp taám duøng keát caáu haøn. 3.3.3 Keát caáu: Thaân maùy (thaân ñoäng cô) coù theå ñöôïc chia thaønh 2 phaàn: phaàn treân (1) (Hình 3.2- a) duøng ñeå chöùa caùc xy-lanh neân coù teân goïi laø thaân xy-lanh (block cylinder) vaø phaàn döôùi (2) goïi laø caùc-te treân (carter). Ñoái vôùi caùc ñoäng cô coù töø 4 xy-lanh trôû xuoáng thì caùc xy-lanh thöôøng ñöôïc boá trí thaønh daõy doïc (Hình 3.2- a vaø c), ñoâi khi caùc ñoäng cô coù 5 hoaëc 6 xy-lanh cuõng ñöôïc boá trí töông töï. Ñoái vôùi caùc ñoäng cô coù soá xy-lanh töø 6 trôû leân, caùc xy-lanh thöôøng ñöôïc boá trí thaønh 2 daõy theo hình chöõ V (Hình 3.2- b), goùc giöõa hai daõy xy-lanh coù theå laø 60, 75 hay 90. Trong thôøi gian gaàn ñaây, xu theá söû duïng hôïp kim nhoâm ñeå ñuùc caùc loaïi thaân maùy ngaøy caøng phaùt trieån nhôø öu ñieåm chuû yeáu cuûa vaät lieäu nhoâm laø nheï vaø coù khaû naêng ñieàn ñaày khuoân ñuùc toát. Do vaäy, caùc thaân maùy baèng hôïp kim nhoâm ñang daàn daàn thay theá caùc thaân maùy baèng gang, keå caû ôû treân caùc ñoäng cô côõ lôùn. Caùc xy-lanh thöôøng ñöôïc boá trí ôû phaàn treân cuûa thaân ñoäng cô (bloác xy-lanh). Neáu thaân maùy laøm baèng nhoâm thì xy-lanh thöôøng laø caùc oáng truï baèng gang ñöôïc gia coâng chính xaùc vaø eùp vaøo thaân maùy (xy-lanh rôøi) (chi tieát 17. Hình 3.2c)). Coøn neáu thaân maùy baèng gang thì xy-lanh coù theå laø rôøi nhöng cuõng coù theå laø caùc loã ñöôïc gia coâng chính xaùc tröïc tieáp treân thaân maùy (xy-lanh lieàn). Bao quanh caùc xy-lanh laø caùc khoang chöùa nöôùc ñeå laøm maùt. Neáu nöôùc tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi thaân xy-lanh thì ngöôøi ta goïi laø xy-lanh öôùt, coøn neáu nöôùc khoâng tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi xy-lanh maø thoâng qua moät lôùp thaønh treân thaân maùy thì xy-lanh ñöôïc goïi laø khoâ (Hình 3.4). Phaàn döôùi cuûa thaân maùy laø nöûa treân hoäp truïc khuyûu, coøn goïi laø caït-te treân. Phaàn naøy cuûa thaân maùy coù caùc oå ñôõ (bôï truïc) truïc khuyûu vaø truïc cam. Phía trong coù caùc gaân gia coá vaø coù ñöôøng daàu chính ñöa nhôùt boâi trôn ñeán caùc coå truïc chính (xem phaàn heä thoáng boâi trôn ñoäng cô). Phía ngoaøi coù caùc chaân ñeá ñeå baét ñoäng cô vaøo söôøn xe vaø caùc maët bích khaùc ôû nhöõng choã thích hôïp ñeå baét caùc boä phaän nhö: ñoäng cô ñieän khôûi ñoäng (deùmarreur), boä loïc nhôùt, oáng ñoå nhôùt vaø thoâng hôi . Loaïi thaân maùy coù thaân xy-lanh ñuùc lieàn vôùi thaân goïi laø thaân maùy kieåu thaân xy-lanh. Khi xy-lanh laøm rieâng thaønh oáng
2. Keát caáu heä thoáng coá ñònh 24 Ngaøy nay, haàu heát caùc loaïi ñoäng cô coù coâng suaát vöøa vaø nhoû, ñaëc bieät laø caùc ñoäng cô oâ toâ, maùy keùo hieän nay ñeàu coù thaân maùy ñuùc lieàn khoái laø loaïi thaân maùy coù xy- lanh ñuùc lieàn vôùi hoäp truïc khuyûu vaø ñöôïc goïi laø thaân xy-lanh – hoäp truïc khuyûu (Hình 3.3). Hoäp truïc khuyûu coù theå chia thaønh hai nöûa vôùi oå truïc khuyûu laø oå tröôït, hoaëc laøm lieàn, khi ñoù oå truïc phaûi duøng oå bi. Kieåu keát caáu naøy coù ñoä cöùng vöõng lôùn hôn, laïi coù kích thöôùc vaø khoái löôïng nhoû hôn kieåu keát caáu rôøi. Thaân maùy Hoäp truïc khuyûu Hình 3.3: Thaân maùy vaø hoäp truïc khuyûu ñuùc lieàn khoái Khoái xy-lanh coù caùc loã hình truï lôùn, ñoù laø caùc loùt (noøng) xy-lanh coù nhieäm vuï daãn höôùng cho piston dòch chuyeån leân xuoáng beân trong. Maët treân cuûa khoái xy-lanh ñöôïc baøo raát phaúng ñeå laép khít vôùi naép maùy (naép quy-laùt). Ñeå laøm kín 2 maët tieáp xuùc giöõa naép vaø khoái xy-lanh nhôø 1 taám ñeäm (goaêng quy-laùt) laøm baèng vaät lieäu meàm nhö laø metallo – plastique (thaïch ma ôû trong, boïc ñoàng ñoû ôû ngoaøi meùp). Khi xieát chaët caùc bu– loâng naép xy-lanh, vaät lieäu meàm cuûa taám ñeäm seõ laáp kín caùc keõ hôû giöõa hai beà maët tieáp xuùc. c) a) b) a)- Xy-lanh öôùt; b)- Xy-lanh khoâ; c)- Xy-lanh öôùt cuûa ñoäng cô hai kyø. Hình 3.4: Keát caáu thaân xy-lanh
3. Keát caáu heä thoáng coá ñònh 26 Caùc xy-lanh cuûa caùc ñoäng cô laøm maùt baèng khoâng khí (Hình 3.5) coù neùt ñaëc tröng rieâng raát deã nhaän bieát, ñoù laø boä caùnh taûn nhieät bao quanh xy-lanh. Caùc xy-lanh loaïi naøy coù theå ñöôïc cheá taïo lieàn khoái (Hình a), hay thaønh caùc cuïm rôøi: xy-lanh (1), naép xy-lanh (2) roài gheùp laïi vôùi nhau (Hình b). Vôùi caùc ñaëc ñieåm caáu taïo nhö ñaõ trình baøy treân ñaây, caùc xy-lanh ñöôïc laép gheùp tröïc tieáp leân phaàn caùc te cuûa thaân ñoäng cô maø khoâng caàn phaûi coù phaàn bloác xy- lanh. Thaân maùy laø chi tieát raát phöùc taïp, treân ñoù boá trí caùc chi tieát cuûa cô caáu truïc khuyûu thanh truyeàn, cô caáu phoái khí, heä thoáng laøm maùt nhöng quan troïng nhaát laø xy-lanh cuûa ñoäng cô. Coù theå chia ra moät soá loaïi xy-lanh nhö sau:  Xy-lanh lieàn vôùi thaân maùy: Thaân maùy coù ñoä cöùng vöõng cao, ñöôïc laøm maùt toát do tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi nöôùc laøm maùt hay khoâng khí. Tuy nhieân, ñoái vôùi ñoäng cô laøm maùt baèng nöôùc, do keát caáu hoäp kín neân khoù ñuùc. Ngoaøi ra toaøn boä thaân maùy ñeàu duøng vaät lieäu toát nhö vaät lieäu xy-lanh neân laõng phí. loaïi thaân maùy naøy ñöôïc duøng chuû yeáu trong ñoäng cô côõ nhoû coù aùp suaát vaø nhieät ñoä khoâng cao.  Loùt xy-lanh khoâ (Hình 3.7b): Loùt xy-lanh baèng vaät lieäu chaát löôïng cao ñöôïc eùp vaøo loã xy-lanh. Sau khi eùp coù gôø nhoâ leân ñeå khi laép vôùi ñeäm naép maùy seõ kín khít hôn. Phöông phaùp naøy khoâng laõng phí vaät lieäu, thaân maùy coù ñoä cöùng vöõng cao, nhöng truyeàn nhieät ra moâi chaát laøm maùt khoù khaên hôn. Ñeå tieát kieäm vaät lieäu hôn nöõa, moät soá ñoäng cô chæ coù loùt xy-lanh ôû phaàn treân (buoàng chaùy).  Loùt xy-lanh öôùt (Hình 3.7a). Xy-lanh ñöôc cheá taïo rôøi roài laép vaøo thaân maùy. Gôø vai xy-lanh cuõng ñöôïc laép nhoâ leân nhö loaïi treân ñeå ñaûm baûo kín khít. Nöôùc laøm maùt bao quanh xy-lanh neân hieäu quaû laøm maùt toát. Do coù daïng hoäp roãng neân thaân maùy deã ñuùc. Tuy nhieân cuõng chính vì roãng hôû neân ñoä cöùng vöõng cuûa thaân maùy khoâng cao. Ngoaøi ra phaûi giaûi quyeát bao kín xy-lanh ñeå traùnh loït nöôùc laøm maùt xuoáng caïc-te daàu. Loùt xy-lanh Loùt xy-lanh a) b) Hình 3.7: Keát caáu caùc loaïi loùt xy-lanh a) Loùt xy-lanh öôùt, b) Loùt xy-lanh khoâ
4. Keát caáu heä thoáng coá ñònh 28 loài leân trong buoàng chaùy coù taùc duïng taïo xoaùy loác nheï trong quaù trình neùn taoï ñieàu kieän thuaän lôïi cho quaù trình sau naøy. Ñoäng cô duøng cô caáu phoái khí xuù-paùp ñaët. Toaøn boä cha’tieát cuûa cô caáu phoái khí boá trí ôû thaân maùy neân naép maùy coù caáu taïo raát ñôn giaûn. Theo lyù thuyeát veà kích noå, thôøi gian lan traøn maøng löûa töø bu-gi ñeán nhöõng vuøng xa bu-gi nhaát laø daøi nhaát neân taïi nhöõng vuøng naøy deã phaùt sinh kích noå. Do ñoù nhöõng ñieåm xa nhaát cuûa buoàng chaùy ñöôïc boá trí caùch ñeàu taâm bu-gi (vôùi baùn kính R) cuõng coù taùc duïng giaûm xaùc suaát xaûy ra. Maët khaùc, noùi chung trong buoàng chaùy ñoäng cô, xuù-paùp thaûi laø nôi noùng nhaát neân deã laø nguyeân nhaân gaây kích noå. Hình 3.9, bugi boá trí gaàn xuù-paùp thaûi neân thôøi gian lan traøn maøng löûa töø bu-gi ñeán xuù-paùp thaûi ngaén hôn thôøi gian chaùy treã cuûa hoãn hôïp cuïc boä taïi ñaây, do ñoù coù taùc duïng choáng kích noå. Tuy nhieân, nhieät ñoä cuûa bu-gi raát cao. Naép xylanh ñoäng cô Diesel so vôùi naép xy-lanh cuûa ñoäng cô xaêng noùi chung phöùc taïp hôn. Treân naép xy-lanh phaûi boá trí caùc ñöôøng naïp, thaûi, cuïm xuù-paùp cuûa cô caáu phoái khí xuù-paùp treo, ngoaøi ra coøn raát nhieàu chi tieát nhö voøi phun, buoàng chaùy phuï, van khí neùn, van giaûm aùp, bu-gi saáy B B A A A A B A - A B A - A B - B B - B Hình 3.9: Naép xy-lanh vôùi xuù-paùp ñaët Noùi chung, keát caáu naép xy-lanh tuøy thuoäc vaøo töøng loaïi ñoäng cô cuï theå, tröôùc heát phuï thuoäc vaøo kieåu hình thaønh khí hoãn hôïp cuûa ñoäng cô hay kieåu buoàng chaùy cuûa ñoäng cô. Ñieàu kieän laøm vieäc cuûa naép xy-lanh ñoäng cô Diesel raát naëng neà, cuï theå laø nhieät ñoä cao, aùp suaát lôùn. Vì vaäy, ñoái vôùi ñoäng cô nhieàu xy-lanh, naép xylanh coù theå laøm rôøi cho töøng xy-lanh hoaëc chung cho moät vaøi xy-lanh ñeå taêng ñoä cöùng vöõng (Hình 3.10).