Tài liệu Đề tài: Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia công piston động cơ máy kéo M30 ppt

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia

công piston động cơ máy kéo M30.

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta hiện nay đang có những chuyển biến lớn về mọi mặt, đặc biệt là sự phát triển

của nền kinh tế. Quá trình Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước cũng đang có sự thay đổi nhanh

chóng và tích cực, góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế. Trong sự phát triển đó, ngành

Cơ khí đã chứng tỏ được tầm quan trọng không thể thiếu trong mọi mặt của nền kinh tế, từ những

sản phẩm cơ khí đóng vai trò hàng hoá cho đến việc sản xuất, chế tạo các máy móc, thiết bị, công

cụ sản xuất cho các ngành nghề khác. Nói cách khác, ngành Cơ khí đóng vai trò mũi nhọn trong quá

trình Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước.

Hiện nay, người kỹ sư Cơ khí nói chung và kỹ sư Chế tạo máy nói riêng cũng đang ngày

một chứng tỏ được vai trò của mình trong sự phát triển của ngành Cơ khí cũng như trong nền kinh

tế của đất nước. Mặt khác, người kỹ sư Cơ khí – Chế tạo máy cũng đang đứng trước những thử

thách mới không kém phần khó khăn. Đó là phải tìm cách làm như thế nào để các sản phẩm Cơ khí

được tạo ra có chất lượng cao, giá thành hạ, có khả năng cạnh tranh được trên thị trường trong nước

cũng như quốc tế.

Đối với sinh viên ngành Cơ khí – Chế tạo máy thì nhiệm vụ hàng đầu là phải nắm vững các

kiến thức chuyên ngành cơ bản để có thể thiết kế, chế tạo, hoàn thiện hơn nữa các sản phẩm cơ khí.

Đồng thời, phải tích cực tìm hiểu các thành tựu khoa học kỹ thuật mới trong lĩnh vực Công nghệ

chế tạo máy để sau khi ra trường có thể đáp ứng được những yêu cầu trong vai trò kỹ sư Cơ khí –

Chế tạo máy.

Đồ án tốt nghiệp là thử thách đầu tiên để sinh viên ngành Cơ khí – Chế tạo máy chứng tỏ

khả năng nắm bắt và vận dụng các kiến thức của mình trước khi trở thành một kỹ sư Cơ khí. Để có

thể hoàn thành đồ án này sinh viên phải biết cách tổng hợp các kiến thức đã được học tập trong

trường vận dụng một cách linh hoạt, kết hợp với các hiểu biết của mình về thực tế sản xuất trong

ngành Cơ khí – Chế tạo máy ở Việt Nam, dưới sự hướng dẫn của các thầy cô giáo trong khoa để

tiến hành phân tích và đưa ra phương án thực hiện có hiệu quả. Vì vậy sau khi thực hiện xong đồ án

thì sinh viên thu được rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm bổ ích cho công việc sau này.

Với đề tài được giao: Thiết kế quy trình và trang bị công nghệ gia công piston động cơ

máy kéo M30. Sau một thời gian làm việc tích cực dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Th.S Lưu Văn

Nhang, đến nay em đã hoàn thành đồ án này. Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng, nhưng trong một

khoảng thời gian ngắn với kiến thức hạn chế và hiểu biết về thực tế sản xuất còn rất ít nên đồ án của

em không thể tránh khỏi nhiều sai sót. Em rất mong được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy cô

giáo và các bạn sinh viên trong khoa.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới:

- Thầy giáo: Th.S Lưu Văn Nhang, người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án

tốt nghiệp.

- Thầy giáo: TS Nguyễn Trọng Doanh, giáo viên duyệt đồ án.

- Các thầy cô giáo trong bộ môn CNCTM – khoa Cơ khí trường ĐHBK Hà Nội, cùng

toàn thể các thầy cô giáo trong khoa cơ khí và trong trường ĐHBK Hà Nội.

- Các bạn sinh viên lớp CTM6 – K 44, đặc biệt là các bạn cùng nhóm làm tốt nghiệp.

Hà Nội, ngày 10/05/2004

Sinh viên

Trịnh Thế Nam

Chương 1. Tổng quan về các phương tiện giao thông vận tải

trong kỹ thuật hiện đại

1.1. Các phương tiện vận tải hiện nay

Hiện nay khoa học kỹ thuật phát triển với tốc độ rất nhanh, cùng với sự phát triển của các

ngành khoa học thì các phương tiện vận tải trong kỹ thuật ngày nay cũng phát triển rất đa dạng và

phong phú. Các phương tiện vận tải đóng một vai trò rất quan trọng trọng, là một trong những nhân

tố thiết yếu của trong cuộc sống hiện đại ngày nay, nhu cầu về vận tải ngày nay là rất lớn, vì thế

song song với nhu cầu đó thì các phương tiện giao thông vận tải cũng phải phát triển để đáp ứng với

thực tế. Các phương tiện dùng để vận tải cũng rất đa dạng và gồm nhiều chủng loại và hình thức

như vận chuyển dùng đường không như máy bay, vận tải đường thuỷ như các loại tàu thuyền… ,

vận tải đường bộ và đường sắt. Trong đó vận tải đường bộ đóng vai trò rất quan trọng, vận tải

đường bộ thường dùng các loại phương tiện như: ôtô, máy kéo các loại xe gắn máy… trong đó ôtô,

máy kéo đóng vai trò chính và chủ yếu trong các phương tiện vận tải đường bộ. Ôtô chủ yếu dùng

để chuyên chở, vận chuyển hàng hoá hoặc hành khách, ngoài ra ôtô còn được trang bị các máy công

tác đặc biệt để thực hiện các công việc đặc biệt như cứu hoả, nâng hàng… ôtô cũng được sử dụng

rộng rãi trong mọi lĩnh vực kinh tế, quốc phòng, thể thao…

1.2. Vai trò của máy kéo trong cuộc sống

Máy kéo có một vai trò rất quan trọng trong cuộc sống, nó được sử dụng trong rất nhiều lĩnh

vực và các ngành trong nền kinh tế, nhu cầu về máy kéo ở nước ta hiện nay là rất lớn. Trong nông

nghiệp: máy kéo chủ yếu được sử dụng để thực hiện các công việc trên đồng ruộng như cày, bừa,

gieo hạt, chăm sóc cây trồng, cải tạo ruộng đồng, vận chuyển các sản phẩm vật tư nông nghiệp, thu

hoạch nông sản… Một số máy kéo còn có bộ phận trích công suất đôi khi còn được liên hợp với các

máy tĩnh tại như các máy bơm nước, tuốt lúa, nghiền thức ăn cho gia súc.

Trong lâm nghiệp: máy kéo chủ yếu được sử dụng để thực hiện các công việc khai thác và

vận chuyển gỗ, trồng rừng, san ủi mặt đường…

Trong giao thông vận tải và xây dựng máy kéo dùng để vận chuyển hàng hoá trong các

tuyến đường ngắn, đường xấu hoặc vận chuyển các cấu kiện có trọng lượng lớn, cồng kềnh, san ủi

mặt bằng xây dựng, đào cống rãnh…

Như vậy máy kéo đóng một vai trò rất lớn trong cuộc sống, trên máy kéo thì động cơ là một

bộ phận chính là nơi tạo ra công suất để giúp máy kéo hoạt động được.

1.3. Bộ truyền tay biên piston trong động cơ máy kéo và các đặc tính cơ bản của chúng

Bộ truyền tay biên piston gồm có: xecmăng, tay biên, trục khuỷu. Bộ truyền tay biên piston

trong động cơ đốt trong có nhiệm vụ nhận lực từ khí thể và truyền đến tay biên để biến thành

chuyển động quay của trục khuỷu để truyền công suất ra ngoài.

1.3.1. Piston

Piston cùng với xecmăng khí, xecmăng dầu trong quá trình làm việc của động cơ làm những

nhiệm vụ chính sau:

1. Tạo thành buồng cháy tốt, bảo đảm bao kín buồng cháy giữ không để khí cháy lọt xuống

cacte và dầu nhờn không sục vào buồng máy.

2. Tiếp nhận lực khí thể Pz và truyền lực này cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu đưa

công suất ra ngoài. Trong các quá trình nén, piston nén khí nạp và trong quá trình thải piston làm

nhiệm vụ như một bơm đẩy và quét khí.

1.3.1.1. Điều kiện làm việc của piston

Piston là một chi tiết máy quan trọng của động cơ máy kéo. Trong quá trình làm việc của

động cơ, piston chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt rất lớn ảnh hưởng xấu đến độ bền, tuổi thọ

của piston.

1. Tải trọng cơ học:

Chủ yếu là do lực khí thể và lực quán tính gây nên. Trong quá trình cháy áp suất khí thể tăng

đột ngột có khi tới 10 đến 12 MPa hoặc cao hơn nữa. Ngoài ra lực quán tính tác dụng trên nhóm

piston cũng rất lớn. Các lực này biến thiên theo chu kỳ nên đã gây ra va đập dữ dội của các chi tiết

máy của nhóm piston vớ xy lanh và thanh truyền làm piston bị biến dạng và đôi khi làm hỏng

piston.

2. Tải trọng nhiệt:

Do tiếp xúc với nhiệt độ rất cao trong quá trình cháy (khoảng 2300 – 2700 0K) nên nhiệt độ

đỉnh piston thường rất cao gây ra những tác hại sau đây:

- Gây ra ứng suất nhiệt lớn có thể làm rạn nứt cục bộ, giảm độ bền của piston.

- Gây biến dạng nhiệt khiến piston bị bó kẹt trong xy lanh và làm tăng ma sát giữa piston và

xy lanh.

- Giảm hệ số nạp làm giảm công suất động cơ.

- Làm dầu nhờn chóng bị phân huỷ.

3. Ma sát và ăn mòn hoá học

Trong quá trình làm việc bề mặt thân piston thường làm việc ở trạng thái ma sát nửa khô do

thiếu dầu bôi trơn. Hơn nữa do piston bị biến dạng trong quá trình làm việc nên ma sát càng lớn.

Ngoài ra do đỉnh piston luôn tiếp xúc với khí cháy nên bị ăn mòn hoá học bởi các thành phần axít

sinh ra trong quá trình cháy.

Do điều kiện làm việc của piston như vậy nên khi thiết kế piston cần đảm bảo các yêu cầu

sau đây:

- Dạng đỉnh piston tạo thành buồng cháy tốt nhất.

- Tản nhiệt tốt để tránh kích nổ và bó kẹt.

- Có trọng lượng nhỏ để giảm lực quán tính.

- Đủ bền và đủ độ cứng vững để tránh biến dạng quá lớn.

- Đảm bảo bao kín buồng cháy để công suất động cơ không giảm sút và ít hao dầu nhờn.

1.3.1.2. Vật liệu chế tạo piston

Do điều kiện làm việc của piston như trên nên vật liệu dùng để chế tạo piston phải có tính

năng cơ lý sau đây:

- Có sức bền cao và độ bền nhiệt lớn.

- Trọng lượng riêng nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn.

- Chịu mòn tốt và chịu ăn mòn hoá học.

Ngày nay thường sử dụng là gang và hợp kim nhôm. Để thoả mãn các yêu cầu làm việc trên,

piston được làm từ hợp kim nhôm với thành phần gồm có Si, Ni, Cu và các nguyên tố khác.

Vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất là hợp kim nhôm – niken, có trọng lượng riêng nhỏ, độ

dẫn nhiệt cao và khả năng đúc lớn, tổn thất ma sát nhỏ, nhôm có độ cứng nhỏ HB = 90 – 120 nên dễ

gia công. Độ truyền dẫn nhiệt tốt sẽ giúp cho nhiệt độ đỉnh piston thấp dẫn tới sẽ giảm được phụ tải

nhiệt phần đỉnh.

1.3.1.3. Kết cấu của piston

Piston có thể chia thành những phần như: đỉnh, đầu, thân và chân piston. Mỗi phần đều có

nhiệm vụ riêng và những đặc điểm kết cấu riêng.

- Đỉnh piston: là phần trên cùng của piston, cùng với xylanh, nắp xylanh tạo thành buồng

cháy. Về mặt kết cấu có các loại đỉnh piston như sau:

+ Đỉnh bằng: có diện tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.