Đầu to thanh truyền thường chế tạo như thế nào

Trục khuỷu hay còn gọi là trục cơ. Đây là bộ phận chính, đóng vai trò quan trọng trong cấu tạo động cơ. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền đang ngày càng được ưa chuộng sử dụng trong các loại máy móc, động cơ,…

Nội dung bài viết

• 1. Trục khuỷu là gì?
• 2. Cấu tạo trục khuỷu
• 3. Công dụng của trục khuỷu
• 4. Phân loại trục khuỷu
• 5. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
  • 5.1 Trục khuỷu thanh truyền là gì?
  • 5.2 Cấu tạo của trục khuỷu thanh truyền
• 6. Các thông tin khác
  • 6.1 Trục khuỷu làm từ vật liệu gì?
  • 6.2 Điều kiện làm việc trục khuỷu
  • 6.3 Quy trình gia công trục khuỷu

1. Trục khuỷu là gì?

Trục khuỷu là một phần của động cơ dùng để biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay. Theo đó, chúng nhận lực từ piston để tạo ra mô men quay sinh công đưa ra bộ phận công tác và nhận năng lượng từ bánh đà truyền lại cho piston để thực hiện các quá trình sinh công. 

Trong suốt quá trình làm việc thì trục khuỷu sẽ  chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính và lực quán tính ly tâm. Đây là một trong những bộ phận quan trọng của động cơ và hiện được nhiều người quan tâm.

2. Cấu tạo trục khuỷu

Trục khuỷu có cấu tạo chung bao gồm: đầu trục khuỷu, cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu, đối trọng, đuôi trục khuỷu, cụ thể như sau:

• Đầu trục khuỷu: Thường được lắp vấu để khởi động hoặc để quay, puly dẫn động quạt gió, bơm nước, các bánh răng dẫn động trục cam,…Đầu trục khuỷu thường được lắp thêm bộ giảm chấn xoắn để nâng cao hiệu quả làm việc.
• Cổ trục khuỷu: Đây là phần khá quan trọng của trục khuỷu. Ở hầu hết các loại động cơ đều có cổ trục khuỷu được làm rỗng để chứa dầu bôi trơn. Đồng thời, các bánh răng dẫn động trục cam,…. Tương tự như phần đầu thì phần cổ trục khuỷu cũng cóc thể lắp thêm bộ giảm chấn xoắn theo ý muốn.
• Chốt khuỷu: Đây là bộ phận đóng vai trò lắp nối với đầu to của thanh truyền trong cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Chúng được gia công với nhiệt độ cao, giúp nâng cao độ cứng và có độ bóng nhất định. Thông thường số chốt khuỷu bao giờ cũng bằng số xi lanh động cơ (động cơ một hàng xi lanh). Chốt khuỷu cũng có đường kính nhỏ hơn đường kính cổ trục. Tương tự như cổ trục, bộ phận chốt khuỷu có thể làm rỗng để giảm trọng lượng trục khuỷu và chứa dầu bôi trơn. Bên cạnh đó, các khoảng trống còn có tác dụng lọc dầu bôi trơn.
• Má khuỷu: Hầu hết có hình elip đóng vai trò phân bố ứng suất được hợp lý nhất. Đây cũng là bộ phận nối liền cổ trục và cổ chốt.

• Đối trọng: Bộ phận này đóng vai trò giúp cân bằng các lực và mô men quán tính không cân bằng của động cơ. Bên cạnh đó, nó còn làm giảm tải cho ổ trục và là nơi khoan bớt các khối lượng thừa khi cân bằng trục khuỷu. Đối trọng được chế tạo liền với má khuỷu hoặc làm rời sau đó hàn hoặc bắt bulong với má khuỷu.

• Đuôi trục khuỷu: Phía trên đuôi có lắp bánh đà với nhiệm vụ chính là truyền công suất ra bên ngoài.

Mỗi bộ phận cấu thành của trục khuỷu đều đóng vai trò nhất định. Tuy nhiên, chúng đều phối hợp đồng bộ với nhau để tạo nên sự hoạt động trơn tru nhất cho động cơ nói riêng và thiết bị sử dụng động cơ nói chung. Trong đó, xe nâng là ví dụ điển hình.

3. Công dụng của trục khuỷu

Theo như thông tin đã đề cập phía trên thì trục khuỷu đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với động cơ. Thế nhưng công dụng cụ thể của chúng là gì? Nhiệm vụ chính của trục khuỷu là:

• Trục khuỷu nhận lực của piston thông qua thanh truyền dẫn động, biến lực di chuyển tịnh tiến thành lực quay. Sau đó, chúng nối với các hệ thống khác tạo thành một động cơ hoàn chỉnh. 
• Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là thành phần chính cấu tạo nên động cơ
• Với động cơ đốt trong sử dụng cơ cấu này, trong suốt quá trình làm việc thì trục khuỷu làm nhiệm vụ nhận lực từ piston tạo momen quay cho trục dẫn ra (trục ly hợp, hộp số trên ô tô). Đồng thời, chúng tiếp nhận năng lượng tích trữ tại bánh đà chuyển thành lực đẩy cho pittong lên xuống , từ đó thực hiện các chu trình làm việc của động cơ trơn tru nhất.

4. Phân loại trục khuỷu

Hiện nay, có hai loại trục khuỷu phổ biến là: trục khuỷu nguyên và trục khuỷu ghép. Mỗi loại có những đặc điểm chung và tính ứng dụng riêng, cụ thể như sau:

Trục khuỷu liền

Trục khuỷu ghép

• Có cổ trục, cổ biên, má khuỷu được chế tạo liền thành một khối, không thể tháo rời. 
• Thường được sử dụng trong động cơ cỡ nhỏ và trung bình (ví dụ như máy kéo).

• Cổ trục, cổ biên và má khuỷu được chế tạo rời rồi nối lại với nhau thành 1 trục. 
• Thường được sử dụng 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.

Tuỳ thuộc vào cấu tạo của thiết bị, động cơ tương ứng,… mà có thể lựa chọn một trong hai loại trục khuỷu như phía trên. Mỗi loại trục khuỷu cũng có nguyên lý hoạt động khác nhau nên người dùng cần lưu ý.

5. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

5.1 Trục khuỷu thanh truyền là gì?

Trục khuỷu thanh tuyền là một trong những bộ phận , đóng vai trò quan trọng của động cơ đốt trong. Trục khuỷu thanh truyền là một cơ cấu phức tạp gồm các bộ phận liên kết và hoạt động ăn khớp với nhau. Chúng là hệ thống không thể thiếu để động cơ hoạt động.

5.2 Cấu tạo của trục khuỷu thanh truyền

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền có cấu tạo gồm 3 nhóm chi tiết chính là: piston, thanh truyền và trục khuỷu. Cả ba bộ phận có mối quan hệ mật thiết, liên kết với nhau tạo nên sự hoạt động đồng bộ cho động cơ. Dưới đây là thông tin cơ bản về cả 3 bộ phận:

Piston: Có cấu tạo tương đương một loại máy nén khí hoặc xi lanh hơi nằm bên trong động cơ xe. Nhiệm vụ của piston là phối hợp cùng xi lanh và nắp máy là tạo thành buồng đốt, nhận lực sinh ra từ khí cháy để truyền lực cho trục khuỷu. Trục khuỷu sinh công để thực hiện các quá trình nạp, nén, cháy, dãn nở và thải khí.

Bộ phận Piston có hình dạng bao gồm đỉnh, đầu và thân liền cùng một khối.

• Đỉnh piston: Nhiệm vụ chính là nhận áp suất khí đốt nên có tính chịu nhiệt cao. Hiện có 3 dạng chính là đỉnh lõm, đỉnh bằng và đỉnh lồi.
• Đầu piston: Bao gồm các rãnh lắp xéc măng khí và xéc măng dầu. Đồng thời, ở đáy rãnh xéc măng có các lỗ nhỏ sâu vào bên trong. Chúng đóng vai trò cấp thoát dầu cho động cơ.
• Thân piston: Được nối liền với thanh truyền để tạo lực quay trục khuỷu. Chúng có nhiệm vụ là điều hướng chuyển động trong xi lanh. 

Thanh truyền: Đóng vai trò dẫn truyền lực từ piston qua trục khuỷu. 

Bộ phận thanh truyền có cấu tạo gồm 3 phần:

• Phần đầu nhỏ: Chính là khối trụ tròn để lắp với piston qua một thanh chốt. Có một lớp bạc mỏng được phủ tại vị trí tiếp xúc giữa 2 bộ phận piston và thanh truyền nhằm hạn chế tối đa sự ma sát, từ đó giúp nâng cao tuổi thọ của 2 bộ phận.
• Phần đầu to: Vị trí nằm ở đối diện đầu nhỏ. Đây là bộ phận nối liền trục khuỷu thanh truyền. Chúng được chế tạo với độ chính xác cao nhằm đảm bảo quá trình hoạt động giữa các bu lông không bị lỏng cũng như đảm bảo động cơ hoạt động trơn tru nhất.
• Phần thân thanh truyền có nhiệm vụ gắn kết đầu to và đầu nhỏ của thanh truyền với nhau tạo nên một khối đồng bộ.

Trục khuỷu: Như thông tin đã cập nhật phía trên, bộ phận này liên kết chặt chẽ với piston thông qua thanh truyền dẫn động, tạo lực quán tính làm cho trục xoay đều. Chính vì vậy, trục khuỷu được thiết kế đặc biệt để chịu lực uốn, xoắn và mài mòn ở các cổ trục. Cấu tạo chính của trục khuỷu bao gồm 6 phần:

• Đầu trục khuỷu.
• Chốt khuỷu nối liền với thanh truyền để nhận lực.
• Cổ khuỷu có dạng hình trụ và là trục quay chính.
• Má khuỷu làm phần liên kết giữa cổ và chốt khuỷu để truyền lực giữa 2 bộ phận.
• Đối trọng.
• Đuôi trục khuỷu là phần cuối gắn liền với bánh đà bên trong động cơ xe.

Có thể nói cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là thành phần chính cấu tạo nên động cơ. Để động cơ có thể hoạt động ổn định thì nhất định phải có bộ phận này. Đặc biệt, cơ cấu trục khuỷu thanh truyền đóng vai trò vô cùng quan trọng với động cơ đốt trong.

6. Các thông tin khác

6.1 Trục khuỷu làm từ vật liệu gì?

Với vai trò quan trọng và cấu tạo như thông tin được đề cập phía trên thì trục khuỷu phải được làm bằng vật liệu như thế nào? Cụ thể một số trường hợp như sau:

• Trục khuỷu được chế tạo bằng hợp kim crom, niken và thép: Giúp đảm bảo độ cứng, bền bỉ và chịu được mài mòn lớn.
• Trường hợp động cơ tốc độ thấp như động cơ tàu thủy và động cơ tĩnh tại thì trục thường được làm bằng carbon như C35, C40, C454 hoặc gang graphit cầu.

Đây là những vật liệu cơ bản để làm trục khuỷu. Mỗi hãng sản xuất sẽ có sự nghiên cứu và chế tạo nhiều loại trục khuỷu khác nhau. Căn cứ vào nhu cầu sử dụng mà người dùng có thể lựa chọn loại thích hợp.

6.2 Điều kiện làm việc trục khuỷu

Có thể nhiều người chưa biết, trục khuỷu thường chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính chuyển động quay. Các lực này rất phức tạp và biến động theo chu kỳ gây ra dao động xoắn. Chính vì vậy mà trục khuỷu nhất định phải đạt yêu cầu về khả năng chịu uốn, xoắn và chịu được mài mòn ở cổ trục. Đây cũng là điều kiện làm việc cơ bản của trục khuỷu.

6.3 Quy trình gia công trục khuỷu

Để gia công trục khuỷu, cần trải qua quy trình với nhiều bước, cụ thể:

• Bước 1: Nắn thẳng phôi.
• Bước 2: Khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm ở 2 đầu cổ chính.
• Bước 3: Phay mặt cạnh má trục khuỷu hoặc gia công lỗ trên mặt bích, mục đích để định vị khi gia công cổ biên.
• Bước 4: Nắn thẳng và kiểm tra độ đảo khi gá trục vào 2 lỗ tâm.
• Bước 5: Gia công thô và gia công bán tinh các cổ chính, chuẩn là 2 lỗ tâm.
• Bước 6: Gia công thô và gia công bán tinh các cổ biên, các bề mặt má khuỷu.
• Bước 7: Phay mặt phẳng má khuỷu, phay rãnh then.
• Bước 8: Gia công các lỗ dẫn dầu bôi trơn, lỗ lắp đối trọng.
• Bước 9: Tôi và ram các cổ trục.
• Bước 10: Kiểm tra và sửa lỗ tâm.
• Bước 11: Mài thô và tinh các cổ chính.
• Bước 12: Mài thô và tinh các cổ biên, khi gia công tinh các cổ biên thường dùng phương pháp mài trên máy mài trục khuỷu chuyên dùng hoặc trên máy mài tròn với đồ gá thích hợp. Cách ga giống như khi tiện.
• Bước 13: Cân bằng động.
• Bước 14: Gia công tinh lần cuối cổ chính và cổ biên.
• Bước 15: Tổng kiểm tra lần cuối: Luynet đỡ, máng định vị, rãnh, chốt định vị chống xoay, mâm gá, đĩa chia, đòn kẹp.

Có thể nói trục khuỷu và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền đóng vai trò vô cùng quan trọng với hoạt động của động cơ. Hiện nay, động cơ được ứng dụng rộng rãi trong đời sống như thiết bị sinh hoạt gia đình (tủ lạnh, máy bơm nước, lò vi sóng,…) hay thiết bị công nghệ,… đặc biệt là các loại xe (ô tô điện, xe máy điện, xe nâng điện,…). 

Đối với xe nâng sử dụng động cơ đốt trong thì công dụng của trục khuỷu càng lớn. Tuy nhiên, khi khách hàng có nhu cầu lựa chọn sản phẩm xe nâng sẽ được chuyên viên tư vấn chi tiết các bộ phận cấu thành cũng như giải đáp chi tiết. Tại Việt Nam, Công ty Cổ phần xe nâng Thiên Sơn là tổng đại lý phân phối chính hãng và duy nhất hãng xe nâng HangCha. Đây là hãng xe số 1 Trung Quốc, bởi chất lượng tốt, sản phẩm đa dạng, giá rẻ nhất và chế độ bảo hành tốt nhất.