Bản tiến trình công nghệ phục hồi cổ biên trục khuỷu
STT
Tên nguyên công
Sơ đồ gá đặt
Chế độ gia công
Dụng cụ thiết bị
Yêu cầu kỹ thuật
1
Kiểm tra và nắn sửa cong
trục theo 2 lỗ tâm.
Khối vê, Máy ép thuỷ lực, đồng
hồ so.

2
Tẩy rửa dầu mỡ Dùng xăng

3
Hàn dắp cổ biên
Chiều sâu cắt: t = 1.5 (mm)
L-ợng chạy dao: S = 0.17 (mm/vòng)
Vận tốc cắt: V = 20 (m/ph)
Khối vê, máy tiện nhiều dao,
Cấp chính xác: 5
Cấp độ bóng:
R
a
=(80

20) (

1

3)
6
Tiện tinh cổ biên Chiều sâu cắt: t =0.2 (mm)
L-ợng chạy dao: S = 0.48 (mm/vòng)
Vận tốc cắt: V = 10.7 (m/ph)
Khối vê, máy tiện nhiều dao,

7
Mài tinh cổ biên
Chiều sâu cắt: t = 0.005 (mm)
L-ợng chạy dao: S = 0.3 (mm/vòng)
Vận tốc cắt: V = 15 (m/ph)
Khối vê, máy mài tròn ngoài.
Cấp chính xác: 2
Cấp độ bóng:
R
a
=0.16 (

10)
8
Tôi cao tần
Độ cứng: (50

60)HRC
Chiều sâu lớp thấm tôi:
(3.5



0.25
Độ không song song:

0.1
Độ nhám; R
a
= 0.16 (

10)
P

P

P

P

P

P

P

P

P

P


Tỉ lệ phụ tùng đ-ợc sửa chữa và phục hồi đạt 30-50% tổng số yêu cầu của xí nghiệp.Tuy vậy chất l-ợng phục hồi chi tiết ch-a cao,mặt hàng phục hồi ch-a đ-ợc mở rộng ,tổ chức phục hồi
còn mang tính chất sản xuất nhỏ (tự cung tự cấp).
Nhiều lĩnh vực kinh tế kỹ thuật trong công tác phục hồi chi tiết máy ch-a đ-ợc nghiên cứu một cách đầy đủ nh-:những công nghệ phục hồi thích hợp ,quy trình cônh nghệ gia công nhóm,tổ
chức chuyên môn hoá trong phục hồi
v.v
ch-ơng: mở đầu
Vận tải ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong GTVT,xí nghiệp ô tô ngày một tăng nhiều,xí nghiệp vận tải ngày một nhiều.Để nâng cao hiệu quả sử dụng các ph-ơng tiện vận tải ô tô và kéo
dài tuổi thọ của xe nhất thiết phải sửa chữa theo h-ớng công nghiệp.
Tr-ớc năm 1954, ở n-ớc ta ,ph-ơng pháp sửa chữa xe nằm trong tay t- nhân ,ph-ơng pháp sửa chữa chủ yếu là đơn chiếc,tổ chức sửa chữa nhỏ,trang thiết bị không đồng bộ.
Sau năm 1954.Nhà n-ớc bắt đầu xây dựng cácnhà máy sửa chữa ô tô theo h-ớng công nghiệp nh-:Nhà máy sửa chữa ô tô Hà Nội,Hải phòng, B-ớc đầu đã chuyên môn hoá có mức độ việc
sửa chữa xe:Nhà máy chuyên sửa chữa xe tải chạy xăng ,nhà máy sửa chữa xe con .
Từ năm 1966,do xe h- hỏng nhiều,phụ tùng khan hiếm nên công tác phục hồi mới đ-ợc chú ý đúng mức.Các ph-ơng pháp phục hồi nh- mạ thép,mạ crom,hàn đắp ,hàn dung,hàn ngầm,phun
kim loại , đ-ợc các cơ quan khoa học nghiên cứu.Một số ph-ơng pháp đã đ-ợc đ-a vào sử dụng trong sản xuất.
Hiện nay số l-ợng ô tô đ-ợc sử dụng trongcác nghành,các địa ph-ơng ở n-ớc ta rất lôncs xu h-ớng ngày càng tăng do yêu cầu của nền kinh tế quốc dân.Hiệu quả sử dụng các loại còn thấp
,vì số xe ô tô h- hỏng,khong hoạt động khá cao.Một trong những nguyên nhân là tổ chức bảo d-ỡng sửa chữa còn nhiều thiếu sót,nhiều phụ tùng thay thế ch-a hoặc không đ-ợc cung cấp đáp
ứng nhu càu tối thiểu.
Trong các chi tiết cấu thành ô tô thì trục khuỷu động cơ ô tô là một trong số chi tiết quan trọng.Do đó việc nghiên cứu và lập quy trình công nghệ sửa chữa và phục hồi trục khuỷu rất cần
thiết.
Ch-ơng1:giới thiệu về trục khuỷu của động cơ ô tô
1.1.chức năng,điều kiện làm việc,phân loại
trục khuỷu là một trong những chi tiết chủ yếu của động cơ,tác dụng biến chuyển động tịnh tiến của piston,qua thanh truyền thành chuyển động quay để dẫn động các bộ phận khác(bánh xe
chủ động của ô tô).
khi động cơ làm việc ,trục khuỷu chịu lực rất phức tạp.Các lực này biến đổi theo chu kỳ gây ra dao động xoắn.Vì vậy trục khuỷu chịuuốn,xoắn và chịu mài mòn ở các ổ trục.Có hai loại trục
khuỷu:loại liền và loại đắp.
+Trục khuỷuliền
1
8
7
3
5

hoặc ít hơn số xi lanh của động cơ, nh-ng số cổ biên bao giờ cũng bằng số xi lanh,số chốt piston trong động cơ một hàng xi lanh.Ví dụ:Trục khuỷu động cơ xăng bốn kỳ có bốn xi lanh ,
th-ờng làm năm cổ trục tuy số cổ biên đều là bốn.
Má khuỷu(2) là phần cổ biên với cổ trục ,làm thành tay quay trục khuỷu ,hình dáng có thể là lục lăng chữ nhật,tròn hoặc bầu dục,
Đói trọng(8) dùng để cân bằng lực quán tính ly tâm,đ-ợc đặt đối diện với cổ biên ở hai bên má khuỷu bằng bu lông hay đúc liền.
Đuôi trục khuỷu(6) có mặt bích(5) hoặc hình côn để lắp bánh đà(4),ở phần đuôi trục khuỷu th-ờng lắp vòng đệm hay phớt chắn dầu hoậc làm rãnh xoắn ốc ngăn dầu,
+Trục khuỷu chắp
trục khuỷu chắp có nghĩa là các bộ phận của trục khuỷu nh-:cổ trục,cổ biên và má khuỷu đ-ợc chế tạo riêng rồi lắp đặt với nhau thành trục khuỷu.Sau khi lắp phải cân bằng trên máy chuyên
dùng.Trục chắp th-ờng dùng ở một số động cơ có công suất nhỏ và ít xi lanh.
Trục khuỷu th-ờng đ-ợc chế tạo bằng cách rèn,rập hoặc đúc.Vật liệu làm trục khuyur có thể là thép các bon ,thép hợp kim hoặc gang.


lực và mô men tác dụng lên trục khuỷu:
Trục khuỷu của mỗi xi lanh trong động cơ nhiều xi lanh chịu các lực sau đây
Lực pháp tuyến Z,lực tiếp tuyến T,lực quán tính chuyển động P
k
,mô men của các khuỷu phía tr-ớc M
i-1
và mô men M
i
tác dụng lên trục khuỷu ấy
(M
i
=T
i
.R do lực tiếp tuyến T
i
tác dụng lên trục khuỷu ấy,trục khuỷu thứ I gây ra).Do đó tổng mô men M vừa thay đổi theo góc quay vừa tuỳ thuộc vào số tổng xi lanh và góc công tác của
các xi lanh.
Ví dụ:xét động cơ bốn kì 10 xi lanh,thứ tự làm việc của các xi lanh là:
1-8-7-3-5-9-4-2-10-6;Sơ đồ kết cấu của trục khuỷu của động cơ đ-ợc giới thiệu trên hình 1-2:

Do đó tuỳ theo hai loại động cơ hai kỳ hay bốn kỳ,đối với mỗi xi lanh ,có thể chọn một hay nhiều kết cấu trục khuỷu và một hay nhiều thứ tự làm việc của xy lanh.
Vậy góc công tác của động cơ hai kỳ 10 xi lanh một hàng dọc là:

k
=36
0
, và thứ tự làm việc của các xi lanh là:1-8-7-3-5-9-4-2-10-6.

Ch-ơng2:quy luật mòn, h- hỏng và nguyên nhân
2.1.Quy luật mòn của trục khuỷu:
H- hỏng chủ yếu của trục khuỷu là mòn các cổ trục,cổ biên hoặc cong trục. Ngoài ra tuỳ theo kết cấu của từng loại trục khuỷu mà còn có các h- hỏng khác nh-: mòn ren lỗ lắp hàm ếch khởi
động,lỗ lắp vòng bi đỡ trục ly hợp và lỗ cố định bánh đà.
Các cổ trục khuỷu và cổ biên mòn không đều:mòn theo chiều dài có dạng hình nón vàmòn theo h-ớng kính có dạng ô van.Ng-ời ta đã thống kê đ-ợc cổ biên mòn hơn cổ khuỷu khoảng 40-50
lần.
-Do ảnh h-ởng của nhiều nhân tố,quá trình mòn của chi tiết máy rất phức tạp nh-ng nói chung ở điều kiện bình th-ờng, chi tiết mòn theo một quy luật nhất định. -quy luật mòn của cặp chi
tiết có c-ờng độ ổn định trải qua 3 giai đoạn sau:

*Giai đoạn mài hợp l
0
:
-Đ-ờng cong quy luật mòn có độ dốc lớn,sau khi lắp ráp bề mặt các chi tiết còn gồ ghề,tiếp xúc cục bộ,phụ tải lớn,bôi trơn kém,nhiệt độ bề mặy cao tốc độ mòn nhanh,thời gian chạy mài hợp
và tốc độ phụ thuộc vào vật liệu chế tạo và ph-ơng pháp gia công bề mặt.
*Giai đoạn làm việc bình th-ờng(l
1
):
-Sau khi mài hợp khe hở tiếp xúc đạt giá trị (S
l

Hiện t-ợng mòn cổ biên theo chiều dài hình nón là do lực của thanh truyền tác dụng lên cổ biên không đồng đều và cách bố trí lỗ dầu bôi trơn,máng đệm.
Thí dụ nh- xe GAT-51,bố trí lỗ dầu xuyên thẳng vào máng đệm(hình 2-2),
Các hạt mài tgong dầu bôi trơn do lực ly tâm và áp lực phun dầu tác dụng vào thẳng giữa máng đệm và cổ trục,do đó phần cổ trục của lỗ dầu mòn
nhiều hơn cả.Để giảm l-ợng hạt mài phun vào khe hở giữa cổ biên và máng đệm ,ng-ời ta cải tiến kết cấu lỗ dầu,thí dụ xe JIN-130 có những lỗ lọc dầu

1.thanh truyền
2.cổ biên
3.Đ-ờng dầu đi từ cổ khuỷu lên.
4.hạt mài
5.l-ợng mài mòn do hạt mài sinh ra.
Nguyên nhân của mòn ô van theo chiều h-ớng kính của các cổ trục và các cổ biên là do tác dụng của tải trọng thay chiều:Lực khí thể tác dụng lên píton ở chu kỳ
nổ và lực quán tính của nhóm piston thanh truyền.
Nguyên nhân cong trục là do ứng suất d- trong vật liệu chế tạo trục,giá trị của ứng xuất d- thay đổi do hậu quả tác dụng của ngoại lực (áp lực khí thể, lực quán tính) khi các chi tiết của nhóm
piston thanh truyền bị cong,xoắn, ứng xuất d- xuất d- xuất hiện trong trục khuỷu là do nhiệt luyện,nắn nguội và gia công cơ khí chế tạo trục.
Kiểm tra các h- hỏng này bằng các dụng cụ thông th-ờng nh-:
Panme,th-ớc cặp và đồng hồ.

ch-ơng 3:quy trình công nghệ
sửa chữa trục khuỷu
3.1.Vật liệu chế tạo trục khuỷu:
phần lớn các trục khuỷu động cơ ô tô chế tạo bằng thép các bon 45 có giới hạn các bon hoặc ít l-u huỳnh và phốt pho hay hàm l-ợng man gan t-ơng đối lớn .Cổ trục và cổ biên đ-ợc tôi bằng
dòng điện cao tần.Một số xe nh- GAT_53 ,M-21 lại chế tạo bằng gang manhê.
3.2.Phân tích và lựa chọn ph-ơng án:
3.2.1.Các ph-ơng án.
hiệu quả và chất l-ợng phục hồi chi tiết phụ thuộc một cách đáng kể vào ph-ơng pháp công nghệ đ-ợc sử dụng để gia công.Hiện nay có nhiều ph-ơng pháp phục hồi chi tiết khác nhau cho
phép không chỉ hoàn trả các tình trạng kỹ thuật ban đầu mà còn có thể đạt đ-ợc chất l-ợng tốt hơn chi tiết nguyên thuỷ.
*Trong quá trình làm việc thì trục khuỷu xuất hiện một số h- hỏng nh- mòn,cong trục,cùn yếu ren trên trục ,phần rãnh then bị mòn,sứt mẻ nh-ng trong đó h- hỏng mòn diễn ra phổ biến

+Gia công bề mặt hàn.
+Nắn trục sau khi hàn.
+Tiện thô, tiện tinh.
+Mài thô,mài tinh cổ biên.
+Mài tinh lần cuối.
-Khi thực hiện ph-ơng pháp hàn đắp ng-ời ta có thể tiến hành nhiều ph-ơng pháp.
*Thực hiện ph-ơng pháp hàn thủ công.
-Ng-ời ta tiến hành bằng các dụng cụ cầm tay ,ph-ơng pháp hàn thủ công chất l-ợng của bề mặt hàn đắp phụ thuộc vào tay nghề của ng-ời thợ hàn và chế độ hàn.
-Thực hiện ph-ơng pháp hàn thủ công ng-ời ta có thể tiến hành hàn hơi,hàn điện hồ quang.
Ưu điểm:Thiết bị hàn đơn giản,dễ chế tạo,giá thành hạ.
-Nh-ợc điểm:Năng xuất thấp ,điều kiện của công nhân nặng nhọc,đòi hỏi công nhân phải có tay nghề nhất định.
-Phạm vi áp dụng:áp dụng đối với nhà máy sửa chữa đơn chiếc,phù hợp với nhà máy sửa chữa phục hồi chi tiết của ô tô.
*Thực hiện ph-ơng pháp hàn tự động và bán tự động.
-Ph-ơng pháp này đ-ợc thực hiện trong quá trình có một số nguyên công hoặc toàn bộ quá trình đ-ợc thực hiện bằng máy.
-Ph-ơng pháp này th-ờng thực hiện hàn d-ới lớp trợ dung,hàn d-ới lớp khí
CO
2
,hàn d-ới hơi n-ớc,hàn hồ quang plẩm,hàn dung,hàn tiếp xúc,hàn ma sát.
-Ưu điểm: +Cho năng suất cao,điều kiện lao động của ng-ời thợ đ-ợc cải thiện,không đòi hỏi công nhân có trình độ cao.
-Nh-ợc điểm: +Dụng cụ hàn phức tạp,giá thành cao.
-Phạm vi sử dụng: +Sử dụng trong các nhà máy có công suất lớn,mang tính chuyên môn hoá cao.
3.2.1.3.Phục hồi chi tiết theo ph-ơng pháp thêm chi tiết phụ.
-Sử dụng chi tiết phụ nhằm mục đích bù hao mòn cho các bề mặt làm việc của chi tiết cũng nh- các phần bị hao mòn hay h- hỏng của nó.
-ph-ơng pháp này đ-ợc tiến hành gia công hết các bề mặt mòn lệch,mòn ôvan sau đó dùng một chi tiết phụ ghép vào cổ biên.sau đó gia công đến kích th-ớc nguyên thuỷ.
-Ph-ơng pháp này đ-ợc thực hiện qua các nguyên công sau:
+sửa chuẩn
+Nắn cong
+gia công các bề mặt lắp chi tiết phụ
+Lắp chi tiết phụ vào bề mặt đã gia công
+Gia công chi tiết phụ

Từ những phân tích ở trên thì việc lựa chọn ph-ơng án phục hồi cổ biên theo ph-ơng pháp mài là hợp lý hơn cả.
Các cổ trục mòn không đều ,đều phải mài lại ,đây là ph-ơng pháp phục hồi phổ biến nhất ở n-ớc ta:Hình thức sửa chữa theo kích th-ớc sửa chữa.
Th-ờng tr-ớc khi mài cổ trục ta phải nắn lại cổ trục.nếu độ đảo ở cổ giữa khoảng 0,05-0,1(mm) thì không phải nắn sửa mà chỉ mài lại các cổ theo kích th-ớc sửa chữa.Nừu độ đảo quá
0,1(mm) phải nắn lại trục trên máy nén(tải trọng tĩnh) hay bằng thiết bị chuyên dùng(tải trọng động).
Để mài trục khuỷu, ng-ời ta chế tạo các máy mài chuyên dụng nh- 4323và 3420 của LIÊN XÔ.
Khi mài cô khuỷu ng-ời ta dùng chuẩn là cổ lắp pu ly dẫn động bơm n-ớc hay cổ lắp bánh răng phân phối (tuỳ theo kết cấu) và mặt trụ của mặt lắp với
Bánh đà.Các mặt chuẩn này khi chế tạo đã đồng tâm với cổ khuỷu.
Khi mài cô thanh truyền ,chuẩn gia công sẽ là các cổ khuỷu và trục khuỷu đ-ợc kẹp trên mâm kẹp đ-ợc đặt đi một đoạn bằng bán kính quay vòng của trục khuỷu.Để cân bằng chuyển động
ng-ời ta đặt đối trọng trên mâm kẹp, sau đó xác định vị trí của trục theo ph-ơng nằm ngang và ph-ơng thẳng đứng sao cho đ-ờng tâm đối xứng của cổ thanh truyền trùng với đ-ờng tâm của
máy(hình 3-1).
Hình 3-1:sơ đồ gá mài cổ thanh truyền Đá mài để mài trục khuỷu th-ờng chọn là K-46 có chất kết dínhCT3 và CT2
Sau khi mài,trục khuỷu đ-ợc đánh bóng trên máy đánh bóng chuyên dụng hoặc thiết bị đặc biệt để đạt 10.
+Yêu cầu:Độ méo và độ loe cho phép không quá 0,01-0,02 (mm),độ đảo của cổ khuỷu giữa không quá 0,03-0,05(mm);của cổ lắp bánh răng phối khí 0,08(mm); của mặt bích đuôi trục 0,03-
0,05(mm).
3.3.Lập thứ tự các nguyên công:
Dựa trên cơ sở phân tích và lựa chọn ph-ơng pháp phục hồi ở phần trên ta có bảng thứ tự các nguyên công nh- sau:

TT
Nội dung các nguyên công
Thiết bị
1.

Trong đó:Z
0
-L-ợng d- gia công
A
ctt
-Đ-ờng kính của cổ thanh truyền tr-ớc khi phục hồi
A
cts
-Đ-ờng kính của cổ thanh truyền sau khi phục hồi
ở đây :A
ctt
=170 (mm).
A
cts
=169,75 (mm).
Thay vào công trức 3-1 ta đ-ợc :Z
0
=0,25(mm)
*Chế độ mài:
ở đây ta mài tròn ngoài, đá mài quay tròn ngoài V
đ
=50(m/s) do một động cơ điện truyền dẫn.
Đá mài có hai chuyển động :chạy dao dọc và chạy dao ngang.
Ta có sơ đồ các bộ phận của máy mài tròn ngoài trên hình 3-2 3
7
2
5

đồ gá vạn năng- lắp ghép, đồ gá vạn năng- điều chỉnh,đồ gá gia công nhóm,
vv,nh-ng tất cả các loại đồ gá này đều cấu tạo từ những bộ phận nhất định.
+Cơ cấu định vị:Dùng để xác định vị trí t-ơng đối của chi tiết so với máy hoặc dụng cụ cắt.Cơ cấu này bao gồm các loại chốt tỳ,chốt trụ ngắn,chốt trụ dài,chốt trám,khối V,trục gá, vv.
+Cơ cấu kẹp chặt:Có tác dụng giữ cho chi tiết không bị xê dịch khi gia công.
+Cơ cấu định vị và kẹp chặt đồ gá trên bàn máy:Cơ cấu này th-ờng là các then dẫn h-ớng (ở đồ gá phay) và có rãnh chữ U để kẹp chặt đồ gá trên bàn máy.
*Các yêu cầu khi thiết kế đồ gá:
-Đảm bảo yêu cầu định vị,định vị phải đủ số bậc tự do cần thiết.
Đảm bảo yêu cầu kẹp chặt,lực kẹp chặt vừa đủ đảm bảo vị trí của vật trong quá trình gia công và không quá lớn gây biến dạng chi tiết.
-Đồ gá có kết cấu đơn giản ,gọn nhẹ,dễ thao tác, dễ chế tạo và bảo quản.
-Đò gá phải phù hợp với thiết bị gia công,rẻ tiền,tính công nghệ cao,mở rộng phạm vi sử dụng máy.
4.2.Kết cấu của đồ gá:
1.Đế của đồ gá: Đ-ợc chế tạo bằng thép có tác dụng giữ khối chữ V,và gắn toàn bộ đồ gá trên bàn máy.
2.Khối chữ V: Có tác dụng định vị chi tiết bốn bậc tự do.
3.Thanh kẹp: Có tác dụng kẹp chặt chi tiết trên khối chữ V.
4.Chốt tỳ: Có tác dụng chịu lực dọc trục khi khoan.
Hình 4-2:Kết cấu đồ gá
+Mâm kẹp ba chấu để gia công cổ khuỷu và cổ biên:
Hình 4-1:Sơ đồ mâm kẹp ba chấu 4.3.Tính toán kiểm tra đồ gá:

=(1,22) Chọn K
0
=1,5
K
1
:Hệ số phụ thuộc vào l-ợng d- không đều
Khi gia công thô: K
1
=1,2
K
2
:Hệ số phụ thuộc vào độ mòn dao làm tăng lực cắt K
2
=1,8
K
3
:Hệ số phụ thuộc vào lực cắt tăng vì lực cắt không liên tục K
3
=1,2
K
4
:Hệ số kể đến sự thay đổi của lực kẹp chặt phụ thuộc vào cơ cấu truyền dẫn lực K
4
=1,3
K
5
:Hệ số phụ thuộc vào khả năng xuất hiện mô men xoay K
5
=1,5
K=1.5*1.2*1.8*1,2*1,3*1,5*=7,58

P
z
=300.2,5
1
.0,3
0,75
.88,4
-0,15
.1
0,75
=155,21(KG)

Sơ đồ hoá lực

W
Fms2
Fms1
Fms1
Fms2
W1
W2
o
Pc
H Ta có điều kiện khi tiện mà chi tiết bị kẹp chặt trên khối chữ V không bị tr-ợt là
Lấy mô men tại O.
H.K.P
z

2
=45
0

Từ đó W







2sin
1
1sin
1
Rf
HPK
z
=
)(054,33
1000.
2
2
1
1
.86.3,0