Cơ khí chế tạo và động lực

Cùng bắt đầu

Một trục không chỉ cần đúng hình dạng; nó phải đủ bền, đúng kích thước và làm việc phù hợp trong máy. Ta bắt đầu từ bản vẽ, vật liệu rồi đến chế tạo và sử dụng.

Chọn vật liệu và phương pháp gia công

Vật liệu của một chi tiết phải phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết đó. **Độ bền** cho biết khả năng chịu tải mà không bị phá hủy; **độ cứng** cho biết khả năng chống biến dạng cục bộ khi bị vật khác tác dụng; **độ dai** cho biết khả năng chịu va đập mà không dễ bị phá hủy giòn. Khi chọn vật liệu còn phải xét khả năng chống ăn mòn, mài mòn, chịu nhiệt, khả năng gia công và giá thành. Vật liệu cơ khí thường được chia thành ba nhóm: kim loại và hợp kim như thép, gang, nhôm; vật liệu phi kim loại như chất dẻo, cao su; vật liệu mới như composite. Mỗi nhóm có ưu điểm và phạm vi sử dụng riêng, vì vậy không có một vật liệu phù hợp với mọi chi tiết. | Phương pháp | Dấu hiệu nhận diện | |---|---| | Đúc | Rót vật liệu lỏng vào khuôn rồi để định hình | | Rèn, dập | Tạo hình bằng biến dạng dẻo dưới lực | | Tiện | Thông thường phôi quay tạo chuyển động cắt chính, dao tiến | | Khoan | Dụng cụ cắt tạo lỗ trên phôi | | Hàn | Tạo liên kết bền giữa các phần vật liệu bằng quá trình phù hợp | Từ bản vẽ được chấp nhận, ta chọn phôi, lập trình tự gia công, thực hiện và kiểm tra. CAD hỗ trợ thiết kế bằng máy tính; CAM hỗ trợ chế tạo; CNC điều khiển máy bằng chương trình số. Robot có thể đảm nhiệm thao tác lặp, tải nặng hoặc môi trường không thuận lợi cho người, vẫn cần lập trình và bảo vệ an toàn.

Ví dụ: kiểm tra kích thước

Bản vẽ ghi 30,0 ± 0,1 mm nghĩa là khoảng chấp nhận từ 29,9 đến 30,1 mm. Số đo 30,08 mm nằm trong khoảng; 30,15 mm vượt giới hạn trên nên không đạt yêu cầu này. Đo đường kính trục có thể dùng thước cặp hoặc panme phù hợp độ chính xác cần thiết. Không chỉ nhìn dụng cụ có nhiều vạch: còn phải chọn dải đo, độ phân giải và thao tác đúng. Khi máy đang quay, không dùng tay lấy phoi, đo hoặc chạm vùng nguy hiểm; dừng và thực hiện theo quy trình an toàn.

Ví dụ xem cách làm

Chi tiết dài 60,0 ± 0,2 mm. Số đo 59,75 mm và 60,15 mm: số nào đạt? Cần tạo lỗ tròn ban đầu trên phôi đặc thì phương pháp nào phù hợp?

Từ động cơ đến máy công tác

Quan sát một hệ thống cơ khí động lực có thể nhận ra ba phần chính: **máy động lực → hệ truyền động → máy công tác**. Máy động lực tạo ra cơ năng; hệ truyền động truyền và biến đổi chuyển động, mômen; máy công tác sử dụng cơ năng để thực hiện nhiệm vụ. Trong động cơ đốt trong, nhiên liệu cháy bên trong xi lanh. Hóa năng của nhiên liệu được chuyển thành nhiệt năng, sau đó thành cơ năng làm quay trục khuỷu. Ở động cơ bốn kì, một chu trình diễn ra theo thứ tự **nạp → nén → cháy, giãn nở (sinh công) → thải**. Bốn hành trình của pít tông tương ứng với hai vòng quay của trục khuỷu. Động cơ xăng dùng bugi tạo tia lửa để đốt cháy hòa khí. Ở động cơ diesel thông dụng, không khí được nén đến nhiệt độ cao; nhiên liệu phun vào sẽ tự cháy. Vì vậy, bugi không phải bộ phận đánh lửa của mọi động cơ. Cơ cấu trục khuỷu–thanh truyền biến chuyển động pít tông thành quay; phân phối khí điều khiển nạp, thải. Bôi trơn giảm ma sát, mài mòn và hỗ trợ làm mát; hệ làm mát giữ nhiệt độ phù hợp, không phải càng lạnh càng tốt. Bảo dưỡng đúng hướng dẫn giúp phát hiện hỏng và duy trì khả năng làm việc.

Ví dụ: thể tích công tác và truyền động

Thể tích công tác một xi lanh đường kính D, hành trình S là: $$V_h=\frac{\pi D^2}{4}S.$$ Cho D = 6 cm, S = 8 cm, lấy π = 3,14: $V_h=3{,}14\times6^2\times8/4=226{,}08$ cm³. Động cơ có nhiều xi lanh giống nhau thì nhân số xi lanh. Không nhầm đường kính D với bán kính. Cặp bánh răng ăn khớp ngoài lí tưởng có $n_1z_1=n_2z_2$. Bánh dẫn 20 răng quay 900 vòng/phút, bánh bị dẫn 60 răng: $n_2=900\times20/60=300$ vòng/phút; hai bánh quay ngược chiều. Bánh bị dẫn nhiều răng hơn quay chậm hơn. Với động cơ bốn kì, một xi lanh thực hiện 150 chu trình thì trục khuỷu quay $2\times150=300$ vòng.

Các bộ phận truyền lực trên ô tô

Trong hệ truyền lực dùng hộp số cơ khí, li hợp nối hoặc ngắt truyền mômen từ động cơ; hộp số thay đổi tỉ số truyền; truyền lực chính và vi sai đưa mômen tới bánh, giúp bánh chủ động có thể quay khác tốc độ khi cần. Cách bố trí cụ thể tùy xe. Hệ thống lái đổi hướng chuyển động; hệ thống treo nối bánh với thân xe và giảm tác động từ mặt đường; phanh giảm tốc, dừng hoặc giữ xe đứng yên. Không nhầm nhiệm vụ giảm tốc bằng phanh với nhiệm vụ làm mát động cơ.

Ví dụ xem cách làm

Một động cơ bốn kì thực hiện 80 chu trình ở một xi lanh. Trục khuỷu quay bao nhiêu vòng? Bộ truyền có bánh dẫn 30 răng, 400 vòng/phút, bánh bị dẫn 60 răng thì tốc độ ra bao nhiêu?

Những điều cần nhớ

Chế tạo đi từ yêu cầu đến vật liệu, quy trình, kiểm tra. Với động lực, phân biệt nguồn cơ năng, truyền động và máy công tác; giữ đúng quan hệ vòng quay và đơn vị thể tích.