Giáo trình Bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền của động cơ

cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2 LỜI GIỚI THIỆU Tôi là người may mắn được phục vụ dạy học trong nghề sửa chữa ô tô nhiều năm, tôi hiểu nguyện vọng đa số của học sinh và người sử dụng ô tô, muốn có bộ sách giáo trình tốt đáp ứng yêu cầu tìm hiểu về kỹ thuật sửa chữa ô tô. Bộ giáo trình này có thể đáp ứng phần nào cho học sinh và bạn đọc đầy đủ những điều muốn biết về kỹ thuật sửa chữa ô tô. Trong nhiều năm gần đây tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở nước ta khá nhanh. Nhiều kết cấu hiện đại đã trang bị cho ô tô nhằm thỏa mãn càng nhiều nhu cầu của người sử dụng. Trong đó có hệ thống điều hòa ô tô giúp cho người sử dụng cảm giác thoải mái, dễ chịu khi ở trong xe. Và trong quá trình sử dụng qua thời gian sẽ khó tránh khỏi những trục trặc. Để phục vụ cho học viên học nghề và thợ sửa chữa ô tô những kiến thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Với mong muốn đó giáo trình được biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm bảy bài: Bài 1: Tổng quan về các bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền Bài 2: Bộ phận cố định động của cơ Bài 3: Xy lanh Bài 4: Nhóm piston Bài 5: Nhóm thanh truyền Bài 6: Nhóm trục khuỷu Mỗi bài được biên soạn với nội dung gồm: nhiệm vụ, phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc, hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa cơ cấu trục khuỷu thanh truyền trên ô tô máy kéo. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau giáo trình được hoàn thiện hơn. ............, ngày..........tháng........... năm Tham gia biên soạn 1. Ngô Thế Hưng 2. Đinh Văn Nhì 3 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: BỘ PHẬN CỐ ĐỊNH VÀ CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN CỦA ĐỘNG CƠ Mã mô đun: MĐ 26 Thời gian mô đun: 90 giờ (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 56 giờ; Kiểm tra: 4 giờ) I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: có thể được bố trí dạy sau các môn học/mô đun: MH 07, MH 08, MH 09, MH 10, MH 11, MH 12, MH13, MH 14, MH 15, MH 16, MH 17, MĐ 18, MĐ 19, MĐ 20. - Tính chất: là mô đun chuyên ngành. II. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: Trình bày đúng nhiệm vụ, cấu tạo của bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. hân tích được hiện tượng, nguyên nhân sai hỏng và trình bày đúng các phương pháp kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa của bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. - Kỹ năng: + Thực hiện được các công việc: Tháo, lắp, kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa của bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền đúng uy trình đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và an toàn. ử dụng đúng, hợp l các dụng cụ và thiết bị tháo, lắp, đo kiểm tra trong uá trình bảo dưỡng và sửa chữa. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Bố trí vị trí làm việc hợp l và đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp. + Chấp hành đúng uy trình, uy phạm trong nghề công nghệ ô tô. + Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học sinh, sinh viên và đảm bảo an toàn lao động, vệ sinh công ngiệp. 4 Bài 1: Tổng quan về các bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền I. Mục tiêu của bài: - Trình bày được nhiệm vụ, yêu cầu của bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền - Xác định được mối quan hệ lắp ghép giữa các bộ phận của bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. - Nhận dạng đúng các chi tiết của bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của sinh viên và đảm bảo an toàn lao động vệ sinh công nghiệp. II. Nội dung bài học 1. Nhiệm vụ, yêu cầu 1.1. Nhiệm vụ - Là cơ cấu chính của động cơ có nhiệm vụ tạo thành buồng làm việc (buồng đốt) nhận và truyền áp lực của chất khí giãn nở do nhiên liệu cháy trong xy lanh biến chuyển động của piston thành chuyển động quay của trục truỷu và truyền công suất ra ngoài. - Ngoài ra nó còn là bộ phận làm giá để đặt các chi tiết của động cơ chịu lực trong quá trình làm việc. 1.2. Yêu cầu a. Bộ phận cố định của động cơ - Mặt máy đảm bảo đủ độ cứng vững, ít biến dạng, chịu được nhiệt độ cao, dễ gia công chế tạo lắp ghép, giá thành hạ. - Thân máy đảm bảo đủ độ cứng vững, ít biến dạng, chịu được nhiệt độ cao, dễ gia công chế tạo lắp ghép, giá thành hạ. . - Đáy máy ít bị nứt vỡ, thủng, chịu được dầu mỡ. - Đệm mặt máy làm kín tốt, chịu được nhiệt độ cao. - Xy lanh chịu được nhiệt độ cao, ít bị mài mòn, ít bị biến dạng, có độ cứng vững cao. b.Nhóm piston - Piston có khối lượng nhẹ, chịu được nhiệt độ cao, ít bị biến dạng, có độ cứng vững cao. đảm bảo làm kín ở nhiệt độ làm việc nhưng không bị kẹt. - Chốt piston chịu được nhiệt độ cao, ít bị biến dạng, có độ cứng vững cao. c. Nhóm thanh truyền - Thanh truyền chịu được lực nén lớn mà không bị cong, bị xoắn, độ cứng vững cao. - Bạc lót thanh truyền ít bị hao mòn giữ được màng dầu bôi trơn tạo khe hở hợp lý cho mối lắp ghép uay trơn mà không bị kẹt. - Bu lông thanh truyền không tự tháo, không bị nới lỏng. d. Nhóm trục khuỷu - Trục khuỷu chịu được lực xoắn lớn ít bị biến dạng, có độ cứng vững cao. 5 - Bạc cổ chính ít bị hao mòn giữ được màng dầu bôi trơn tạo khe hở hợp lý cho mối lắp ghép uay trơn mà không bị kẹt. 2. Các bộ phận 2.1 Bộ phận cố định 2.1.1. Nắp máy a. Nhiệm vụ: cùng với xy lanh và mặt máy tạo thành buồng đốt. Ngoài ra còn là nơi gá đặt một số chi tiết của động cơ. b. Cấu tạo: mặt máy có thể làm riêng cho từng xy lanh hoặc chung cho nhiều xi 2.1.2. Thân máy. Nhiệm vụ: là nơi gá đặt các chi tiết của động cơ, chịu các lực trong quá trình làm việc, thân tạo nên hình dáng của động cơ. b. Cấu tạo: thân động cơ gồm 2 phần chính, phần trên là hàng lỗ để đặt 2.1.3. Đáy máy a.Nhiệm vụ: Để chứa dầu bôi trơn và che kín phần dưới của động cơ. b. Cấu tạo: Đáy thường được dập bằng thép hoặc đúc bằng hợp kim nhôm.Phía dưới đáy có lỗ xả dầu (đậy kín bằng bulông) đáy bắt chặt với thân bằng các bulông,giữa có đệm làm kín tránh chảy dầu. 6 2.1.4.Xy lanh a. Nhiệm vụ: để đặt và hướng dẫn chuyển động của piston, góp phần tạo buồng đốt cho động cơ. b. Phân loại: theo cách chế tạo có hai loại xy lanh rời và xy lanh liền . - Xy lanh rời. - Xy lanh liền. * Xy lanh rời được chia làm hai loại: loại khô và loại ướt. + Loại xy lanh ướt: nước làm mát tiếp xúc trực tiếp với ống xy lanh, xy lanh ướt làm mát tốt, nhưng có nhược điểm hay bị rò nước, xy lanh ướt được dùng nhiều trên động cơ ô tô máy kéo. + Loại xy lanh khô: nước làm mát không trực tiếp tiếp xúc với ống xy lanh, loại này không bị rò nước nhưng làm mát kém hơn xy lanh ướt. 2.2. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền và nhóm piston 2.2.1.Nhóm piston a. Piston * Nhiệm vụ: Cùng với xy lanh và nắp xy lanh tạo thành buồng đốt, tiếp nhận áp lực của chất khí giãn nở ở thời kỳ sinh công truyền qua thanh truyền làm quay trục khuỷu, nhận lực quán tính của trục khuỷu để dịch chuyển trong xy lanh, thực hiện các hành trình làm việc khác của động cơ. iston của động cơ hai kỳ đơn giản còn làm nhiệm vụ đóng mở các cửa phân phối. 7 b.Chốt piston * Nhiệm vụ: chốt piston là chi tiết nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, là khớp quay giữa piston và đầu nhỏ thanh truyền. * Cấu tạo: chốt piston là một trục trụ nhỏ, có bề mặt được gia công cứng. Khi chuyển động cùng piston, chốt piston tham gia gây lực uán tính cùng piston. Để giảm trọng lượng của chốt, người ta thường chế tạo chốt có dạng hình trụ rỗng. c. Xéc măng - Xéc măng dầu để gạt dầu bôi trơn trên mặt gương xy lanh. - Xéc măng khí để bao kín buồng đốt. 8 2.2.2. Nhóm thanh truyền - Nhóm thanh truyền gồm: chi tiết chính là thanh truyền ngoài ra còn có bạc thanh truyền, bu lông thanh truyền. a. Thanh truyền - Nhiệm vụ: thanh truyền là chi tiết trung gian nối piston với trục khuỷu. Thanh truyền nhận chuyển động tịnh tiến qua lại của piston và biến thành chuyển động quay tròn cho trục khuỷu b. Bạc lót thanh truyền Nhiệm vụ: Có tác dụng giảm hao mòn cho đầu nhỏ và đầu to thanh truyền. 9 c. Bu lông thanh truyền Được lắp trực tiếp vào lỗ ren ở thanh truyền hoặc êcu để đảm bảo vị trí chính xác của đầu to thanh truyền, thân bu lông và lỗ được chế tạo chính xác (hoặc ở lỗ lắp bu lông có ống định vị) sau khi vặn chặt bu lông thường được hãm bằng chốt chẻ (hoặc mảnh hãm) 2.2.3. Nhóm trục khuỷu a. Trục khuỷu Nhiệm vụ: là chi tiết chính của động cơ, có nhiệm vụ nhận lực của khí cháy truyền qua piston và thanh truyền tới để chuyển động quay tròn, truyền chuyển động cho các chi tiết khác của động cơ và truyền công suất ra ngoài b. Bạc lót trục khuỷu Bạc thường gồm hai mảnh hình máng trụ, cấu tạo mỗi mảnh gồm: cốt thép, trên cốt thép tráng một lớp hợp kim chống ma sát. Các mảnh bạc có mấu định vị nằm vào rãnh của gối đỡ, để tránh xoay bạc. Bạc có lỗ và rãnh dẫn dầu bôi trơn, lớp hợp kim chống ma sát. 10 Bài 2: Bộ phận cố định động của cơ I. Mục tiêu bài học - Trình bày được nhiệm vụ, yêu cầu, điều kiện làm việc, cấu tạo của bộ phận cố định của động cơ - Tháo, lắp được bộ phận cố định của động cơ đúng trình tự, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - ảo dưỡng, sửa chữa các bộ phận cố định đúng uy trình, uy phạm, đúng yêu cầu kỹ thuật - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của sinh viên và đảm bảo an toàn lao động vệ sinh công nghiệp. II. Nội dung bài học 1. Nắp máy 1.1. Nhiệm vụ , yêu cầu a. Nhiệm vụ. - Nắp xi lanh hay còn gọi là nắp máy là một chi tiết có cấu tạo rất phức tạp, nó kết hợp với piston, thành xi lanh tạo thành buồng đốt của động cơ. Ngoài ra, nắp máy còn là nơi gá lắp các bộ phận, chi tiết của các hệ thống khác như: bugi, vòi phun, cụm xupap..v.v đặc biệt trên nắp xi lanh còn bố trí các đường ống nạp, ống thải, các đường nước làm mát, đường dầu bôi trơn do vậy mà đòi hỏi nắp máy phải có kết cấu vững chắc, độ bền cao, gọn nhẹ. b. Yêu cầu - Có buồng cháy tốt nhất để bảo đảm uá trình cháy của động cơ tiến hành thuận lợi nhất - Có đủ sức bền và độ cứng vững để khi chịu tải trọng nhiệt và tải trọng cơ học lớn không bị biến dạng, lọt khí và rò nước. - Dễ dàng tháo lắp và điều chỉnh các cơ cấu lắp trên nó. - Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, đông thời tránh được ứng suất nhiệt - Đảm bảo đậy kín xi lanh, không bị rò nước, rò dầu, lọt khí c. Phân loại - Theo kết cấu Nắp máy chungcho tất cả các xi lanh Nắp máy riêng cho từng xi lanh Nắp máy cho nhóm 2 xi lanh, 3 xi lanh - Theo vật liệu chế tạo Nắp máy bằng hợp kim gang (động cơ Diesel) Nắp máy bằng hợp kim nhôm (động cơ xăng) - Theo phương pháp làm mát + Nắp máy làm mát bằng chất lỏng Nắp máy làm mát bằng không khí 11 1.2 Cấu tạo, điều kiện làm việc a. Cấu tạo 1. Gối đỡ trục cam 2. Gối đỡ đầu trục cam 3. Trục cam xả 4. Trục cam hút 5. Xu páp 6. Nắp máy 7. Gioăng nắp máy 1. Trục cam bên trái 2. Gối đỡ trục cam 3. Tấm ốp bảo vệ ống xả bên trái 4. ống xả bên trái 5. Gioăng ống xả bên trái 6. Mặt máy bên trái 7. Mặt máy phải 8. Gioăng mặt máy trái 9. Gioăng mặt máy phải 10. Tấm bảo vệ ống xả bên phải 11. ống xả bên phải 12. Gioăng ống xả phải 13. Trục cam bên phải 14. Cụm xu páp Loại động cơ làm mát bằng gió các xi lanh được chế tạo rời từng chiếc mỗi xi lanh có một nắp máy. Loại động cơ làm mát bằng nước trong nắp máy có đúc các khoang cho nước lưu thông để tản nhiệt. 12 Theo kiểu bố trí xupáp nắp máy có 2 dạng: L, I Hình 3. Các dạng nắp máy + Dạng L ( hình 14 a - xupáp đặt): Các xupáp và đế xupáp bố trí một phía trên khối xilanh, nắp máy có dạng mỏng. + Dạng I ( hình 14 b - xupáp treo): Các xupáp và đế xupáp được bố trí trên nắp máy Trên nắp máy có bố trí các buồng đốt, buồng đốt có hình dáng hợp l để tạo điều kiện cho khí hỗn hợp cháy nhanh và thoát sạch khí thải (động cơ xăng ). Ở động cơ Diezen buồng cháy có kết cấu phức tạp hơn nhằm thích ứng với lượng và hình dáng chùm tia phun đồng thời tạo xoáy lốc mạnh trong uá trình hoà trộn giữa nhiên liệu và không khí. Một số động cơ có kết cấu buồng đốt bố trí trên đỉnh piston số còn lại được bố trí trên nắp xi lanh. * Nắp máy động cơ xăng: Kết cấu nắp máy động cơ xăng phụ thuộc vào phương thức làm mát, dạng buồng cháy, số lượng và cách bố trí xu páp, vị trí lắp bugi. Cách bố trí xu páp (kiểu xu páp treo hay đặt) có ảnh hưởng uyết định tới dạng buồng cháy. Khi dùng cơ cấu phân phối khí kiểu xu páp đặt hoặc dùng cả cơ cấu phân phối khí kiểu treo và kiểu đặt thì buồng cháy không gọn, tổn thất nhiệt lớn và hay xảy ra hiện tượng kích nổ khi tăng tỉ số nén. Do vậy, các ô tô hiện nay đều sử dụng kiểu xu páp treo, với cơ cấu phối khí loại này thì kết cấu buồng cháy gọn, hệ số nạp tăng, hệ số khí sót giảm. a b 13 Trên động cơ xăng thường sử dụng buồng cháy dạng chỏm cầu, dạng hình ô van và dạng hình nêm. Động cơ xăng có công suất nhỏ thường dùng buồng cháy dạng chỏm cầu Hình 5. Nắp máy có buồng đốt dạng chỏm cầu Đối với động cơ 2 kỳ uét vòng thì bu gi bố trí chính giữa, còn với động cơ 4 kỳ với buồng cháy chỏm cầu thì bu gi bố trí gần về phía xu páp thải. Khi kết hợp với pít tông đinh lồi thì mức độ xoáy lốc của hỗn hợp tăng làm hòa trộn nhiên liệu tốt hơn. uồng cháy hình nêm được sử dụng khá phổ biến, dạng này thì buồng cháy được bố trí trong nắp xi lanh hoặc trên đỉnh pít tông. Loại buồng cháy này rất gọn nhẹ, tốc độ xoáy lốc khá lớn, tổn thất nhiệt thấp. Đường tâm xu páp thường bố trí nghiêng so với đường tâm xi lanh một góc 100 - 150, các đế xu páp bằng gang, xu páp bố trí thành một hàng dọc. Đường ống thải và buồng cháy được làm mát, đường ống nạp được sấy nóng. u gi được bố trí gần xu páp nạp. Hình 4. Nắp máy sử dụng cơ cấu phân phối khí kiểu treo và kiểu đặt 14 Hình 6. Nắp máy có buồng cháy hình nêm uồng cháy dạng ô van thường được dùng cho động cơ 1 hàng xi lanh và bố trí lệch tâm để tạo ra hai thể tích chèn khí khác nhau. Thể tích chèn khí ở phía đối diện với bu gi lớn hơn sinh ra xoáy lốc mạnh hơn và dồn nén hỗn hợp khí vào vùng gần bugi. u gi bố trí gần xu páp xả hơn. Cả ống nạp và ống xả đều bố trí về cùng một phía và có thể tận dụng nhiệt của ống xả để sấy nóng hỗn hợp nạp. Ngoài ra có thể sấy nóng đường ống nạp bằng chính môi chất làm mát chảy bao bọc bên ngoài. Để tăng cường làm mát người ta có thể dùng ống dẫn nước có nhiệt độ tương đối thấp từ phía đối diện với đường ống nạp và đường thải phun thẳng vào vùng đế xu páp. Đối với loại nắp máy chung cho cả động cơ nhiều xi lanh thì bố trí một đường nạp vào chung cho hai xi lanh liền kề nhau với mục đích lợi dụng động năng dòng khí nạp để tăng hệ số nạp cho động cơ. * Nắp máy động cơ Diesel. Nắp máy động cơ Diesel chủ yếu được chế tạo bằng gang xám hợp kim. ởi vì gang xám hợp kim có độ cứng vững lớn và chịu được nhiệt độ cao hơn trong khi lại đỡ mất mát nhiệt độ do hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng thấp hơn. Đối với động cơ Diesel thì nhiệt độ và áp suất cuối uá trình nén có nghĩa đặc biệt khi khởi động động cơ, bởi vậy gang xám sẽ đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu đối với buồng cháy động cơ Diesel. Trong nhiều trường hợp, khi buồng cháy xoáy lốc bố trí trong nắp máy bằng gang thì có thêm bu gi sợi đốt để sấy nóng, hỗ trợ cho việc khởi động. Đối với động cơ Diesel, buồng cháy là nơi hỗn hợp khí được hình thành và bốc cháy, gây ảnh hưởng tới các chỉ tiêu : công suất, hiệu suất, độ tin cậy của động cơ cũng như ô nhiễm môi trường của khí xả. Chính vì vậy đối với động cơ Diesel trên năp máy người ta còn thiết kế các buồng cháy phụ. Nhằm mục đích cải thiện khả năng cháy của hỗn hợp. * uồng đốt thống nhất: (hình 8) 15 Đặc điểm cấu tạo của buồng cháy loại này là khi piston ở điểm chết trên, thì khoảng không giữa đỉnh piston và nắp xi lanh là một không gian thống nhất. Đỉnh piston có thể hơi lõm, phẳng hoặc hơi nồi. Vòi phun phun trực tiếp nhiên liệu vào mọi khu vực của buông cháy. Hình thành hỗn hợp khí trong buông cháy thống nhất được dựa trên hai yếu tố cơ bản: - Đảm bảo lượng phun nhiên liệu đề và nhỏ của tia nhiên liệu - Kết hợp hìn dạng các tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy tạo ra hỗn hợp khí phân bố đều trong không gian. Ưu điểm của loại buông đốt này là phụ tải nhiệt thấp, hiệu suất cao và dễ tăng áp. * uồng cháy khoét sâu lõm piston. (hình 9) uồng háy loại này còn gọi là buồng cháy nửa thống nhất, đặc điểm của nó là có diện tích chèn khí khá lớn giữa đỉnh piston và nắp xi lanh. hần khoét lõm đỉnh piston khá sâu theo dạng cầu, dạng  , hình thang hoặc bán cầu. Nhiên liệu cũng được phun trực tiếp vào buồng đốt. Loại buồng cháy này thường tạo được dòng xoáy tiếp tuyến của khí nạp và dòng xoáy hướng kính của khí chèn khi nén. Loại buồng cháy này kết hợp với vòi phun nhiều lỗ tạo ra hỗn họp khí tốt. Khi có dòng xoáy không khí từ sườn tia thổi phần nhiên liệu đã bay hơi ra ngoài khiến cho các hạt nhiên liệu còn lại dễ bay hơi, tăng tốc độ hình thành hỗn hợp. Mặt khác còn sử dụng không khí trong không gian giữa các tia tham gia hòa trộn ngay khi nhiên liệu chưa cháy. Đặc điểm của buồng cháy loại này : Hình 8. Các dạng buồng cháy thống nhất 16 - Hình dạng, kích thước đường kính miệng của phần khoét lõm có tác dụng lớn tới cường độ dòng xoáy hướng, ua đó cải thiện điều kiện hình thành hỗn hợp nhiên liệu và điều kiện cháy. - Dung tích phần khoét lõm VK chiếm khoảng 75 – 85% VC (thể tích buồn cháy). - Vị trí phần khoét lõm : nếu điều kiện cho phép đường tâm phần khoét lõm trùng với tâm xi lanh, tâm vòi phun cũng đặt trũng với tâm trên làm cho khoảng cách giữa các lỗ phun tới thành buông cháy đều nhau, có lợi cho việc hình thành hỗn hợp nhiên liệu cháy. - Dòng xoáy không khí : với cường độ hợp l của dòng xoáy sẽ có lợi cho chất lượng hỗn hợp nhiên liệu cũng như chất lượng cháy. c/ Buồng cháy ngăn cách uồng cháy ngăn cách là loại mà toàn bộ không gian buồng cháy được ngăn thành hai phần rõ rệt: buông cháy chính và buông cháy phụ, giữa hai buồng có các đường thông nhỏ. uồng cháy ngăn cách được chia làm 3 loại: - uồng cháy xoáy lốc (hình 10): là loại buông cháy mà có một đường thông lớn đặt theo hướng tiếp tuyến với buông cháy chính, đôi khi còn có thêm một đường thống nhỏ nhằm cải thiện chất lượng hòa trộn, dung tích buồn cháy phụ khá lớn. Trong uá trình nén, môi chất từ buồng cháy chính bị đẩy vào buồng xoáy lốc và tạo thành một dòng xoáy nén mạnh. Nhiên liệu được phun vào cùng hướng với dòng xoáy lốc, được sấy nóng, bay hơi cùng không khí tạo ra hỗn hợp nhiên liệu. Dòng xoáy lốc được tạo ra khi nén có cường độ lớn hơn khi nạp, nên hỗn hợp nhiên liệu được hình thành nhanh hơn. Vì vậy kể cả trong trường hợp phun nhiên liêu rất trễ, uá trình cháy vẫn kết thúc kịp thời và động cơ có thể chạy với tốc độ cao. Hình 9. Buồng cháy khoét sâu trên đỉnh piston. 17 Hình 10. uồng cháy xoáy lốc - uồng cháy trước: loại buồng cháy này thì dung tích buồng cháy phụ khá nhỏ và có nhiều lỗ thông nhỏ nối buồng cháy phụ với buồng cháy chính. uồng cháy trước có thể bố trí nghiêng, lệch hoặc chính giữa đường tâm xi lanh. uồng cháy trước được chế tạo rời thành hai nửa bằng thép chịu nhiệt rồi ghép lại cố định với nhau băng phương pháp hàn. Nửa dưới có đầu tiện ren để vặn chặt vào nắp xi lanh và giữa chúng có vòng đệm đồng để bao kín khí, kín nước. au khi lắp chặt, buồng cháy trước được chống xoay băng một vít hãm trên thành vách đứng của nắp xi lanh. Nửa trên có phần đuôi dạng trụ kéo dài, mặt ngoài có rãnh để lắp gioăng cao su bao kín nước, mặt trong có gia công lỗ mặt trụ bậc để lắp vòi phun. Quá trình cháy diễn ra trong buồng cháy dự bị như sau: nhiệt lượng do một phần nhỏ nhiên liệu phun vào được bốc cháy trong buồng dự bị tạo nên chênh áp giữa hai buồng cháy, làm cho hỗn hợp nhiên liệu chưa kịp cháy trong buông dự bị được phun ra buồng cháy chính với tốc độ rất lớn. Nhờ bố trí hợp l và hình dạng phù hợp Hình 11. Các dạng buồng cháy trước 18 của các lỗ thống tạo nên chuyển động rối của các môi chất, nên hỗn hợp nhiên liệu chưa cháy được phun vào buồn cháy chính tiếp tục hòa trộn và kết thúc cháy ở đây. - ản chất hình thành hoà khí trong buồng cháy dự bị như sau: nhiệt lượng do một phần nhỏ nhiên liệu phun vào được bốc cháy trong buồng dự bị tạo nên chênh áp giữa hai buồng cháy, làm cho nhiên liệu và hoà khí chưa kịp cháy trong buồng dự bị được phun ra buồng cháy chính với tốc độ rất lớn. Nhờ bố trí hợp l và hình dạng phức hợp của các lỗ thông tạo nên chuyển động rối của các môi chất, nên nhiên liệu và hoà khí chưa cháy được phun vào buồng cháychính tiếp tục hoà trộn với không khí và kết thúc cháy tại đây. - uồng cháy năng lượng: uồng năng lượng (chứa gió) chiếm khoảng 20% thể tích chung. Nhiên liệu phun ua buồng đốt chính vào buồng cháy , C tại đây nhiên liệu cháy trong hai buồng này làm tăng áp và đẩy mạnh hỗn hợp cháy ra buồng chính A tạo xoáy lốc mạnh, nhiên liệu hòa trộn tốt và cháy trọn vẹn. Hình 12. Các loại buồng cháy dự bị 19 Hình 13. uồng cháy năng lượng b. Điều kiện làm việc - Nắp xi lanh làm việc trong điều kiện rất xấu như phải chịu nhiệt độ cao, áp xuất lớn, ăn mòn hóa học, làm mát không đồng đều, các bề mặt chịu nhiệt là thành vách buồng cháy và đường ống xả. ởi vậy nắp máy chịu ứng suất nhiệt và ứng suất cơ học thay đổi có tính chất chu kì. Ngoài ra khi lắp ráp, nắp xi lanh phải chịu ứng suất nén khi siết bu lông mặt máy. 1.3. Trình tự tháo nắp máy TT Nội dung công việc Dụng cụ Vị trí tháo Yêu cầu kỹ thuật 1 Tháo cuộn dây đánh lửa và bugi Khẩu Tuýp bugi 2 Tháo đường ống cân bằng áp suất buồng trục khuỷu Kìm 20 TT Nội dung công việc Dụng cụ Vị trí tháo Yêu cầu kỹ thuật 3 Tháo lắp đậy trục cam Khẩu Chòng 4 Tháo bơm nước Khẩu Chòng 5 Tháo puly đầu trục khuỷu Vam tháo puly Khẩu Dùng tay xoay cố định puly 6 Tháo bộ căng đai tự động Khẩu 7 Tháo cảm biến tốc độ uay trục khuỷu Khẩu 8 Tháo piston của cơ cấu căng xích tự động Khẩu Chòng 21 TT Nội dung công việc Dụng cụ Vị trí tháo Yêu cầu kỹ thuật 9 Tháo nắp đậy xích cam Khẩu Tuốc lơ vít ử dụng tuốc lơ vít dẹt lẫy nhẹ giữa bề mặt lắp ghép 10 Tháo đĩa răng cảm biến tốc độ vòng uay trục khuỷu 11 Tháo tấm đệm dẫn hướng xích cam Khẩu Chòng 12 Tháo đĩa xích dẫn động xích cam Tuốc lơ vít Dùng 2 tuốc lơ vít bẩy đều bánh xích chủ động 13 Tháo cụm bơm dầu bôi trơn Khẩu Chòng 14 Tháo trục cam Khẩu Chòng Tháo theo thứ tự từ ngoài vào trong 22 TT Nội dung công việc Dụng cụ Vị trí tháo Yêu cầu kỹ thuật 15 Tháo cụm ống hút Khẩu 16 Tháo tấm bảo vệ trên ống xả Giắc nối camt biến oxy chính Khẩu 17 Tháo cụm ống xả Khẩu 18 Tháo các cảm biến - Cảm biến vị trí trục cam - Cảm biến tiếng gõ Khẩu Chòng 19 Tháo van dầu hệ thống VTTi Khẩu Chòng 20 Tháo mặt nắp máy khỏi thân động cơ Khẩu Tháo theo thứ tự từ ngoài vào trong, nới đều, đối xứng 23 TT Nội dung công việc Dụng cụ Vị trí tháo Yêu cầu kỹ thuật 21 Tháo gioăng mặt máy Không làm rách gioăng 22 Tháo lọc dầu Vam tháo lọc dầu Lật úp động cơ xuống tránh để dầu chảy 23 Tháo đáy máy Khẩu Chòng Dùng cán búa gõ nhẹ xung uanh đáy máy 24 Tháo lọc dầu Khẩu Chòng 1.4. Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa 1.4.1. Hiện tượng hư hỏng - Cong vênh, nứt do tháo lắp không đúng kỹ thuật, động cơ nóng uá mức, thêm nước lạnh đột ngột khí động cơ đang nóng. 24 - uồng đốt bị cháy rỗ; bám muội than, nguyên nhân do nhiệt độ buồng đốt uá cao hoặc nhiên liệu cháy không triệt để có nhiều muội than. Hư hỏng của nắp máy Hư hỏng của nắp máy - Mối ghép ren mòn hỏng do tháo lắp không đúng kỹ thuật. 25 1.4.2. Nguyên nhân hư hỏng Trong uá trình sử dụng đáy máy có thể bị bẹp, bị méo do vật cản hoặc va vào đá. Tác hại: có thể làm thanh truyền va vào đáy máy hoặc chảy dầu. Các hư hỏng có thể phát hiện bằng uan sát. Nếu hư hỏng bẹp, méo nhẹ có thể gò nắn lại hình dáng ban đầu. Các vách ngăn lỏng ra được hàn lại. Két làm mát dầu thủng ở tấm lưới chắn phải thay tấm mới 1.5. Kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa và lắp nắp máy 1.5.1. Kiểm tra - Kiểm tra rò rỉ của mặt máy: bơm nước vào khoa nước làm mát bằng áp lực p = 5 kg/cm 2 - Kiểm tra vết nứt trên mặt máy: dùng sơn màu có khă năng thẩm thấu xịt lên bề mặt của nắp máy, sau đó lau sạch. Nếu thấy trên bề mặt có sơn phản uang thì tại vị trí đó có vết nứt. Kiểm tra tương tự ở các bề mặt cổ hút, cổ xả, buồng đốt xem có vết nứt không. Hoặc sử dụng thiết bị kiểm tra vết nứt bằng máy dò từ tính (như kiểm tra với thân máy) Hình 19. Kiểm tra vết nứt bằng sơn phản uang - Kiểm tra độ cong vênh của mặt nắp máy ử dụng thước thẳng, căn lá để kiểm tra độ cong vênh, độ không phẳng của mặt nắp máy và mặt bích lắp cụm ống hút, xả Hình . Kiểm tra độ cong vênh của mặt nắp máy 26 Hình . Kiểm tra độ cong vênh của mặt bích lắp cổ hút, xả Độ cong vênh tối đa (Toyota Corolla 2004) - Mặt nắp máy 0,05 mm. - Mặt bích lắp cụm ống hút, xả: 0,1 mm. 1.5.2. Sửa chữa - Nắp máy nứt có thể hàn lại bằng ue hàn cùng loại hoặc thay mới. - Nếu cong vênh của nắp máy và mặt bích lắp cụm hút, xả uá giới hạn 0,075mm đối với mặt máy và 0,15mm đối với mặt bích lắp cổ hút, cổ xả thì phải mài trên máy mài phẳng. - Vùng cong vênh nhỏ hơn 0,075mm dùng phương pháp cạo mặt phẳng hoặc rà bằng bột rà chuyên dùng. Chú khi cạo rà cần tiết kiệm lượng kim loại nếu không sẽ làm giảm thể tích buồng đốt Vc gây kích nổ. - Độ không phẳng sau khi sửa chữa: 0,02  0,05 mm. - Lỗ ren hỏng: hàn đắp và gia công ren mới, hoặc ta rô ren có kích thước lớn hơn, cấy bulông mới tương ứng. - Đệm nắp máy: thay mới. - Kiểm tra độ không tròn của lỗ dẫn hướng xupap: (Toyota Corolla 2004) ống dẫn hướng xupap hút: 0,025 - 0,06 mm ống dẫn hướng xupap xả:0,03 - 0,065 mm - Kiểm tra đường kính lỗ lắp ống dẫn hướng xupap Ngâm mặt máy vào nước nóng có t0 = 80-1000C, rồi dùng dụng cụ chuyên dùng rút ống dẫn hướng ra khỏi thân máy. Đường kính lỗ: 10,285 - 10,306 mm Hình 21. Kiểm tra đường kính lỗ lắp ống dẫn hướng xupap 27 Hình 22. Kiểm tra độ không tròn của lỗ dẫn hướng xupap - ệ đỡ xupap bị bám muội than, mòn rơ, cháy rỗ làm cho xupap đậy không kín, động cơ khó khởi động. ử dụng doa tay để khôi phục hình dạng bề mặt tiếp xúc giữa xupap và ổ đặt. au khi doa xong cần rà lại ăn khớp giữa ổ đặt và xupap với bột rà mịn. Hình 23. Doa ổ đặt xupap Hình 24. Kiểm tra chiều cao ống dẫn hướng xupap 28 2.Thân máy 2.1. Nhiệm vụ , yêu cầu 2.1.1. Nhiệm vụ - Nhiệm vụ chủ yếu của thân máy là liên kết khối xi lanh với nắp máy, đáy máy. Và là nới gá lắp cá cụm, các bộ phận khác như: hệ thống nhiên liệu (xăng, Diesel), máy phát, máy đềKhối động cơ tạo thành một khoang hoàn toàn kín (không lọt khí và dầu), chứa cơ cấu con trượt và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền của động cơ. Khối động tuy cần độ kín khít nhưng phải bố trí lỗ thoát hơi để tránh áp suất trong khoang không vượt uá giới hạn gây cản trở chuyển động của piston. - Thân động cơ liên kết nắp xi lanh, ống xi lanh với đáy máy và không để không lọt dầu ra ngoài, nên nó chịu tải trọng, áp lực khí , độ rung động lớn và yêu cầu lắp ghép phải chính xác, đảm bảo độ kín khít giữa các bề mặt lắp ghép. 2.1.2. Yêu cầu - Có đủ sức bền và độ cứng vững để chịu đựng được tải trọng lớn và nhiệt độ cao, áp suất lớn. - Dễ dàng tháo lắp và điều chỉnh các cơ cấu khác lắp trên thân máy (cơ cấu phân phối khí) - Kết cấu đơn giản, dễ chăm sóc bảo dưỡng và sửa chữa. - Đảm bảo các yêu cầu đặc biệt như kết cấu buồng cháy, lưu thống của nước làm mát, dầu bôi trơn..v.v 2.1.3. Phân loại * Theo phương pháp làm mát - Thân máy làm mát bằng nước - Thân máy làm mát bằng không khí * Theo số lượng xi lanh - Thân máy có 4 xi lanh - Thân máy có 6 xi lanh * Theo sự sắp xếp các xilanh - Loại thẳng hàng - Loại chữ V - Loại đối đỉnh 2.2 Cấu tạo, điều kiện làm việc 2.2.1. Cấu tạo 29 Hình 1. Thân máy loại thẳng hàng Thân máy có cấu tạo rất phức tạp, nó được đúc thành một khối. ên trong thân máy có các đường nước (áo nước) để làm mát xi lanh, các đường dẫn dầu để bôi trơn các cổ trục, cổ biên và dẫn dầu bôi trơn phần trục cam cơ cấu phân phối khí .v.v Do thân máy phải có độ cứng vững cao, chịu ăn mòn hóa học, chịu áp suất, nhiệt độ cao nên thân máy thường được chế tạo từ hợp kim gang xám. Hình 2. Thân máy loại chữ V 30 - Thân máy làm mát bằng nước được chia ra thành loại sơ mi xi lanh liền (lót xi lanh liền) và sơ mi xi lanh rời. ơ mi xi lanh rời là loại sơ mi xi lanh được ghép vào thân máy, sơ mi xi lanh rời cũng được chia làm xi lanh khô và xi lanh ướt tùy thuộc vào phương thức làm mát - Trên thân máy loại xi lanh liền có gia công chính xác các lỗ xilanh và được đánh bóng , còn trên thân máy loại xi lanh rời có gia công các lỗ để có thể lắp các ống lót. - hía dưới của thân máy có gia công các ổ đỡ trục khuỷu để trục khuỷu uay thực hiện các chuyển động lên xuống của piston. - ên hông của thân máy có các mặt bích để liên kết với gối đỡ động cơ trên khung xe. 2.2.2. Điều kiện làm việc - Thân máy làm việc trong điều kiện rất xấu như phải chịu nhiệt độ cao, áp xuất lớn, ăn mòn hóa học, làm mát không đồng đều, các bề mặt chịu nhiệt là thành vách buồng cháy và đường ống xả. ởi vậy thân máy chịu ứng suất nhiệt và ứng suất cơ học thay đổi có tính chất chu kì. Ngoài ra khi lắp ráp, nắp xi lanh phải chịu ứng suất nén khi siết bu lông mặt máy. 2.3. Trình tự tháo thân máy 2.4 Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiể... hướng kính của phần này với xi lanh cần phải thật nhỏ chỉ cần đủ để duy trì chiều dầy lớp màng dầu bôi trơn, nhằm giảm tiếng ồn, tiếng gõ và tốc độ mài mòn do va đập bởi hiện tượng lắc pít tông trong lỗ xi lanh mỗi khi lực ngang N thay đổi đột ngột. a c e 53 ít tông trên động cơ ô tô có thể ở một trong hai dạng phổ biến, đó là pít tông với rãnh bù trừ dãn nở ở phần dẫn hướng hay kết cấu hiện đại hơn là pít tông có dùng miếng hợp kim hạn chế dãn nở. ít tông có xẻ rãnh ở phần dẫn hướng rất thống dụng vì kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và giảm tiếng ồn do pít tông đỡ bị lắc khi làm việc. Với kết cấu xẻ rãnh hình chữ  ở phần thân nên phần bề mặt chịu áp suất thủy động của màng dầu trở nên đàn hồi hơn, khe hở lắp ghép với xi lanh nhỏ hơn và thành vách dẫn hướng rất mỏng. Tất cả các xéc măng đều được bố trí trong phần đầu của pít tông. Để hạn chế sự truyền nhiệt từ đầu xuống bề mặt dẫn hướng, phần rãnh ngang được phay tại vùng rãnh chứa xéc măng dầu. Để tránh tập trung ứng suất tại các đầu và tại các vị trí mà rãnh đột ngột đổi hướng cần khoan các lỗ có đường kính gấp khoảng hai lần chiều rộng rãnh. Chiều rộng của rãnh càng nhỏ càng tốt nhưng phải đủ để bù trừ biến dạng do phụ tải cơ và phụ tải nhiệt gây ra ngay cả khi động cơ làm việc trong điều kiện uá tải. hía đầu của hai bệ chốt được đúc lõm vào hoặc tiện ô van thành chiều trục ngắn để bù trừ biến dạng do lực ngang N, lực thanh truyền và phụ tải nhiệt, tránh hiện tượng bó kẹt pít tông. hần dưới mặt trụ trong thường được tiện bậc để tăng đường kính với mục đích điều chỉnh khối lượng pít tông. Chiều cao mặt trụ bậc này được thay đổi để các pít tông không vượt uá khối lượng cho phép. Hoặc người ta có thể xẻ rãnh chữ T (pít tông động cơ ZIL 120) Việc xẻ dọc toàn bộ phần dẫn hướng kết hợp với vết đúc lõm ở hai đầu lỗ bệ chốt đảm bảo khe hở rất nhỏ với xi lanh, giảm tiếng ồn và tránh bó kẹt. Để tránh hiện tượng tạo gờ trên mặt gương của xi lanh, phần đuôi chữ T luôn xẻ nghiêng một góc khoảng 5 – 10 độ. Đối với động cơ cao tốc dùng cho xe đua, với mục đích giảm lực uán tính người ta kết hợp các biện pháp cắt vát đuôi, phay vát hai mặt đầu bệ chốt và giảm chiều dài phần dẫn hướng tạo thành loại pít tông ngắn đuôi. Trên các loại pít tông hiện đại, ngoài việc cắt vát đuôi pít tông hoặc tiện đuôi thành dạng ô van còn áp dụng biện pháp giảm sự biến dạng do giãn nở nhiệt. iện pháp thứ nhất là giảm sự truyền nhiệt từ phần đầu xuống bằng cách phay rãnh ngang bên trong rãnh xéc măng dầu hoặc khoan nhiều lỗ nhỏ vừa để thoát dầu vừa hạn chế dòng nhiệt truyền xuống thân pít tông. Hình 3. Kết cấu pít tông có phay rãnh trong rãnh xéc măng dầu 54 Một dạng kết cấu khác được áp dụng là dùng một vành kim loại có hệ số dẫn nhiệt thấp hợp kim nhôm để hạn chế dòng nhiệt truyền xuống, đồng thời vành này có hệ số dãn nở nhiệt thấp để hạn sự dãn nở nhiệt tự do của toàn bộ phần dẫn hướng. Hay người ta còn bố trí các phiến hạn chế dãn nở nhiệt ở khu vực hai bệ chốt. Hai đầu mỗi phiến có dạng răng và được uốn thành móc để tăng cường độ bám với hợp kim nhôm khi đúc hoặc dùng phiến dài, hai đầu có khoan nhiều lỗ để hợp kim nhôm điền đầy khi đúc. Hiện nay các pít tông đều lắp với chốt theo kiểu bơi hoặc nửa bơi (bơi ở vùng bệ chốt, chặt ở đầu nhỏ thanh truyền) nên bệ chốt được đúc dầy và có các gân nối với đỉnh và thân để làm tăng độ cứng vũng. ề mặt bệ chốt được khoan rồi doa bóng. hía ngoài hai đầu ngoài thường được tiện rãnh có tiết diện bán nguyệt để lắp các phanh hãm chuyển dịch dọc trục. Một số động cơ có tay biên ngắn phía dưới phần dẫn hướng có các vát để tránh va vào đối trọng, má khuỷu Hình 5. Kết cấu bệ chốt Trên pít tông, lỗ chốt được bố trí lệch về phía chiều uay trục khuỷu một khoảng “e”. Hình 4. Kết cấu phiến hạn chế dãn nở vùng bệ chốt. Gân tăng cứng cho bệ chốt 55 Hình 6. ố trí đường tâm của lỗ chốt lệch so với tâm chốt pít tông 1.2.2. Điều kiện làm việc ít tông là một trong những chi tiết uan trọng nhất của động cơ và phải làm việc trong điều kiện nặng nề. Khi làm việc, pít tông chịu tác dụng của lực khí thể, lực uán tính, lực ma sát gây mài mòn và nhiệt độ cao. Một đặc điểm nổi bật về tình trạng chịu lực của pít tông là phụ tải cơ học và phụ tải nhiệt đều thay đổi với tần số cao. hụ tải cơ học gây lên hiện tượng va đập trong điều kiện làm mát và bôi trơn khó khăn, gây dãn nở nhiệt và biến dạng. hụ tải cơ học do áp suất khí thể và lực uán tính chuyển động tịnh tiến gây nên. Ngoài ra sự trượt tương đối giữa bề mặt phần dẫn hướng và thành vách xi lanh (cũng như giữa chốt và bệ chốt) gây nên lực ma sát trượt. ự biến dạng do phụ tải cơ học và phụ tải nhiệt đi kèm với sự suy giảm các tính chất cơ l của vật liệu và càng làm xấu đi điều kiện làm việc của pít tông. Ngoài ra, pít tông còn chịu lực va đập từ phía xéc măng truyền tới. 1.3. Trình tự tháo piston Tháo rời pít tông - au khi tháo rời cụm thanh truyền nhóm pít tông ra khỏi động cơ. Ta tiến hành tháo cụm pít tông ra khỏi thanh truyền. TT Nội dung công việc Dụng cụ Minh họa Yêu cầu kỹ thuật 1 Tháo cụm xéc măng khí, dầu ra khỏi pít tông Kìm tháo xéc măng Tháo xéc măng khí số 1 trước Các xéc măng của pít tông phải được xếp cùng bộ và đánh dấu 56 TT Nội dung công việc Dụng cụ Minh họa Yêu cầu kỹ thuật 2 Tháo phanh hãm hai đầu chốt Tuốc lơ vít Kìm tháo phanh hãm hanh hãm phải được thay mới khi lắp 3 Ngâm pít tông và đầu nhỏ thanh truyền trong dầu ở nhiệt độ 800 - 90 0 Đảm bảo an toàn 4 Ép chốt pít tông và tháo pít tông khỏi đầu nhỏ thanh truyền ộ dụng cụ chuyên dùng Đảm bảo an toàn Trình tự lắp ngược lại so với trình tự tháo, pít tông đầu nhỏ thanh truyền, chốt pít tông và các phanh hãm chốt phải được làm sạch trước khi lắp. Các vị trí tiếp xúc cần được bôi trơn trước khi lắp. Khi lắp chú chiều của pít tông và thanh truyền. Hình 12. Chiều lắp pít tông và thanh truyền 57 1.4. Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa - Đỉnh piston bị cháy, rỗ, do ăn mòn hoá học và tiếp xúc với sản phẩm cháy. Và bám muội than làm giảm thể tích buồng cháy. - iston bị mài mòn do ma sát với thành xi lanh, vị trí mòn nhiều nhất là mặt phẳng chứa lực ngang, làm giảm đường kính, thay đổi độ côn, ô van của piston, gây va đập trong uá trình làm việc dẫn tới nứt piston. - Lỗ chốt bị mòn ô van do va đập với chốt gây tiếng gõ khi động cơ làm việc. - Rãnh vòng găng từ dạng chữ nhật thành dạng hình thang làm tăng khe hở cạnh vòng găng - hần dẫn hướng bị rạn, nứt do chịu áp suất cao, nhiệt độ cao hoặc bị xước do dầu bôi trơn bẩn có nhiều tạp chất.( piston buồng đốt thống nhất thường bị rạn nứt nhiều hơn). Hình 8.Vỡ phần bệ chốt 58 - Vỡ đỉnh pít tông Hình 9. Nứt phần dẫn hướng Hình 10. Vỡ phần dẫn hướng 59 Một số hư hỏng, phương pháp kiểm tra và phương pháp sửa chữa STT Những hư hỏng Phương pháp kiểm tra Phương pháp sửa chữa Yêu cầu kỹ thuật 1 Mòn phần váy piston Dùng pan me đo hoặc đo khe hở giữa váy piston và xilanh Nếu khe hở>0,08mm thì thay thế ửa chữa piston mới 2 Các rãnh lắp xéc măng mòn Dùng thước cặp đo rãnh Khe hở xéc măng với rãnh >0,001mm thì thay mới 3 Đỉnh piston bám muội than Quan sát Dùng dao cạo để cạo sạch 4 Lỗ ắc mòn rộng Đồng hồ so Nếu piston vẫn dùng được ta tu lỗ chỉ khắc phục tạm thời 1.5. Kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa và lắp piston a. Kiểm tra: - Quan sát các vết nứt, xước, cháy, rỗ. Nếu pít tông bị cào xước nhẹ thì đánh bóng bằng giấy ráp mịn, nếu nặng thì phải thay thế - Kiểm tra đường kính piston: Dùng panme đo đường kính phần dẫn hướng của piston theo hướng vuông góc đường tâm bệ chốt và so sánh với với kích thước tiêu chuẩn, để xác định độ mòn. Vị trí đo tùy thuộc vào từng loại động cơ (tham khảo cẩm nang sửa chữa) Đường kính pít tông tiêu chuẩn của động cơ 1ZZ-FE trên xe Toyota Corolla 2004D = 74,935 - 74,945 mm Hình 13. hương pháp, vị trí đo đường kính pít tông - Kiểm tra khe hở giữa chốt và bệ chốt piston: Dùng panme đo đường kính chốt piston. 60 Đường kính lỗ chốt pít tông tiêu chuẩn của động cơ 1ZZ-FE Toyota Corolla 2004 d = 18,013 – 18,016 mm Hình 14. Kiểm tra chốt pít tông Hình 15. Kiểm tra lỗ chốt pít tông Dùng đồng hồ so ( hoặc cữ đo lỗ nhỏ ) và panme đo đường kính lỗ chốt piston Đường kính chốt pít tông tiêu chuẩn của động cơ 1ZZ-FE Toyota Corolla 2004 d = 18,001 – 18,004 mm + Tính khe hở giữa chốt và bệ chốt. Khe hở cho phép:  = 0,009  0,015 mm Tối đa   0,05mm. - Có thể kiểm tra khe chốt với bệ chốt theo kinh nghiệm: Giữ thanh truyền, thử lắc píston lên, xuống, tới, lui. Nếu cảm thấy có độ rơ ( lỏng) phải thay piston và chốt. Hoặc hâm nóng piston tới 80 0C dùng hai ngón tay cái đẩy sít nhẹ vào lỗ chốt bệ chốt là đạt yêu cầu. - Kiểm khe hở giữa piston và xi lanh: tính khe hở từ đường kính xi lanh và piston đã đo được.  =  xl - PT . o sánh với khe hở tiêu chuẩn. Khe hở cho phép:  = 0,02  0,04 mm - Có thể xác định khe hở cho phép theo công thức:   0,34 /100 mm đường kính. Ví dụ: Dxl = 80 mm    ( 0,34 /100 ). 80  0,027 mm - Có thể kiểm tra khe hở piston và xi lanh bằng căn lá: 61 Lắp ngược piston không có vòng găng vào xi lanh Chèn căn lá để đo khe hở lắp ghép ở vị trí vuông góc với tâm bệ chốt. Hình 16 . hương pháp kiểm tra khe hở giữa ít tông - xilanh Khe hở giữa pít tông - xi lanh tiêu chuẩn một số loại động cơ Động cơ 4G 26A 4G 36B 1RZ 2RZ Khe hở 0,02 0,04 0,02 0,04 0,03 0,05 0,03 0,05 - ử dụng thước lá và lực kế lò xo để đo khe hở giữa pít tông và xi lanh. Thay đổi chiều dày thước lá và dùng lực kế kéo đến khi khi lực kế chỉ khoảng 3-4,5 Kg thì chiều dày thước lá chính là khe hở giữa pít tông và xi lanh Hình 17. hương pháp kiểm tra khe hở pít tông – xi lanh - Kiểm tra khe hở rãnh vòng găng: ử dụng căn lá đo khe hở giữa vòng găng và rãnh của nó trên pít tông. Kiểm tra lần lượt tất cả các xéc măng và so sánh với kích thước tiêu chuẩn Khe hở tiêu chuẩn trên động cơ 1ZZ-FE Toyota Corolla 2004 Khe hở vòng găng số 1: 0,03 – 0,07 mm Khe hở vòng găng số 2: 0,02 – 0,06 mm 62 Hình 18. Kiểm tra khe hở giữa xéc măng và rãnh xéc măng b. Sửa chữa: - Xước nhỏ, dùng giấy nháp mịn đánh bóng. - Độ mòn vượt uá giới hạn cho phép hoặc bị rạn, nứt phải thay mới piston đồng bộ với chốt piston. - Nếu khe hở piston và xi lanh vượt uá trị số cho phép phải thay piston cùng chốt piston, hoặc doa lại các xi lanh theo kích thước sửa chữa. - Lỗ chốt mòn ôvan phải roa lại và chọn chốt có kích thướng phù hợp - Váy pít tông bị bóp méo: sử dụng panme để đo Nếu váy bị bóp meo thì khắc phục bằng cách lắp thêm chi tiết dãn, làm dãn phần váy bằn uá trình gia công cơ khí hoặc gia côn nhiệt. Hình 19. Đo độ méo của pít tông Hình 20. ộ làm giãn pít tông 63 2. Chốt piston 2.1.Nhiệm vụ, yêu cầu 2.1.1. Nhiệm vụ Chốt pít tông là chi tiết ghép nối, tạo khớp động giữa pít tông và đầu nhỏ thanh truyền. Là chi tiết trung gian để truyền lực và chốt pít tông còn có tác dụng truyền nhiệt từ phía bệ chốt cho đầu nhỏ thanh truyền, góp phần làm giảm nhiệt độ của pít tông 2.1.2. Yêu cầu - Khối lượng nhỏ. - Độ cứng vững cao để biến dạng là nhỏ nhất. - Khả năng chống tải trọng va đập cao. - Cứng ở bề mặt ngoài để tốc độ mài mòn là thấp, nhưng phải dẻo ở phía bên trong để chịu uốn với tần số cao tốt. - Mòn đều, tránh sự tập trung ứng suất - Kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp. 2.1.3. Điều kiện làm việc Chốt pít tông làm việc trong điều kiện nhiệt độ khá cao, chịu tải trọng cơ học (lực khí thể và lực uán tính) thay đổi có tính chất chu kỳ và đột biến nên có tính chất va đập. Việc bôi trơn các bề mặt làm việc của chốt là rất khó khăn bởi vậy chốt làm việc trong điều kiện bôi trơn kém và do nhiệt độ cao, độ nhớt của dầu nhờn lại giảm nên xuất hiện tình trạng ma sát nửa ướt, ma sát tới hạn trên các bề mặt làm việc. Chốt bị uốn, nén theo hướng kính, chịu cắt và biến dạng nhiệt. 2.2. Cấu tạo Chốt pít tông có cấu tạo rất đơn giản. Đó là một ống trụ rỗng và chỉ khác nhau ở hình dạng bề mặt trụ trong mà thôi. Chốt được làm rỗng vì để làm giảm khối lượng trong khi độ cứng uốn không bị ảnh hưởng nhiều. Hình 1. Cấu tạo chốt pít tông Việc bôi trơn chốt pít tông được thực hiện bằng cách cung té theo kiểu hứng dầu. Khi đó trên đầu nhỏ thanh truyền có gia công lỗ, rãnh hứng dầu bôi trơn chốt bạc đầu nhỏ. Trên bệ chốt cũng được khoan các lỗ hứng dầu bôi trơn hoặc khoan lỗ xiên để dẫn dầu bôi trơn tới bề mặt lỗ bệ chốt. Trong các trường hợp khác người ta khoan một rãnh dọc theo thân thanh truyền để dẫn dầu bôi trơn cưỡng bức bạc đầu nhỏ. Ngoài tác dụng bôi trơn và làm mát bề mặt chốt, đường dầu dẫn lên đầu nhỏ còn làm nhiệm vụ phun dầu và làm mát mặt dưới đỉnh pít tông. 2.3.Phương pháp lắp ghép và sự dịch chỉnh chốt trong lắp ghép * Phương pháp cố định chốt với bệ chốt. 64 Chốt được cố định với bệ chốt bằng bu lông hoặc được ép chặt ở nhiệt độ cao. Hình 2. hương pháp lắp ghép chốt pít tông với bệ chốt Những ưu điểm của phương pháp lắp ghép này là: - Không cần bôi trơn bệ chốt - Không có sự chuyển động tương đối giữa chốt và bệ chốt nên có thể giảm chiều dài tiếp xúc với bệ chốt và tăng được chiều dài tiếp xúc với đầu nhỏ thanh truyền. Kết uả là áp suất tiếp xúc với bạc giảm đi, dễ dẫn dầu bôi trơn tới bề mặt làm việc và tốc độ mài mòn của chốt cũng như của bạc giảm. Nhược điểm: - Do bệ chốt ngắn hơn nên chốt vongc nhiều hơn - Do dùng bu lông lắp ghép nên gia công phức tạp, hoặc phải ép căng chốt vào lỗ bệ chốt gây ứng suất phụ cho bệ chốt. - Chốt bị mòn tập trung, dễ bị mỏi, tốc độ mài mòn cao hơn vì càng vào sâu độ cứng vững càng giảm nhanh, hơn nữa động cơ sẽ phát ra tiếng ồn, tiếng gõ khi làm việc bởi sự mài mòn này. * Phương pháp cố định chốt với đầu nhỏ thanh truyền. Hình 3. ử dụng bu lông lắp ghép đầu nhỏ với chốt pít tông au khi lắp ráp, chốt được cố định với đầu nhỏ thanh truyền nhờ có độ dôi do siết bu lông hãm. 65 Ưu điểm của phương pháp này là không càn bôi trơn cũng như lắp bạc cho đầu nhỏ thanh truyền. hần chiều dài tiếp xúc với đầu nhỏ giảm đi và phần chiều dài tiếp xúc với bệ chốt tăng nên giảm được độ võng của chốt. Vì đã cố định với đầu nhỏ nên không cần phải bố trí các vòng chặn chuyển dịch dọc trục trên lỗ bệ chốt. áp suất trên bề mặt lỗ bệ chốt giảm, dễ dàng tổ chức bôi trơn và tốc độ mài mòn bề mặt lỗ bệ chốt giảm. Nhược điểm: - Chốt mòn không đều, vùng bị mòn tập trung về hai phía - Yêu cầu khe hở dương đối với bệ chốt khi pít tông còn nguội nên tăng sự va đập và tiếng gõ khi động cơ đã nóng. * Chốt lắp ghép kiểu “bơi”. Khi lắp ghép theo phương pháp này, chốt có thể chuyển dịch tương đối với cả đầu nhỏ cũng như lỗ bệ chốt khi động cơ làm việc. Hình 4. Lắp ghép chốt pít tông kiểu bới hương pháp lắp ghép này được sử dụng rộng rãi vì nó có những ưu điểm sau: - Chốt có thể xoay tự do uanh đường tâm của nó nên bề mặt ngoài mòn đều hơn, tránh được hiện tượng mỏi, tập trung ứng suất cũng như hạn chế được tiếng gõ khi động cơ làm việc. - Đối với pít tông bằng hợp kim nhôm, tiếng gõ bệ chốt được hạn chế do lắp ghép có độ dôi khi còn nguội. - Việc hạn chế chuyển dịch dọc trục của chốt được hạn chế rất dễ dàng nhờ hai vòng khóa hãm lắp trên hai rãnh ở hai đầucủa bệ chốt. - Việc tháo ra được thực hiện rất dễ dàng Nhược điểm - hải gia công thêm rãnh vòng, các khóa hãm hoặc nút hãm. - hải tổ chức bôi trơn chốt ở cả vùng tiếp xúc với bệ chốt và đầu nhỏ thanh truyền. - Đầu nhỏ thanh truyền thường được lắp bạc trượt hoặc bạc lăn * Dịch chỉnh chốt piston: hản lực của khí thể luôn có xu hướng ép sát piston về một phía của thành xi lanh, mỗi lần piston đổi chiều lại một lần lực này đổi hướng. Do đầu piston và thành xi lanh có khe hở nên ở kỳ nổ đầu piston từ phải đập sang trái mạnh gây nên tiếng gõ piston với thành xi lanh 66 Để khắc phục piston được chế tạo lỗ chốt lệch tâm đối với đường tâm của pistosn về phía trái . Như vậy khi piston ở ĐCT đầu piston gục sang phải và đuôi piston ép vào thành bên trái. Khi piston đi xuống, đầu sẽ đập sang trái sau khi đuôi nó đã ép sát về phía này nên tiếng gõ giảm đi rất nhiều. Hình 5. Tác dụng dịch chỉnh chốt piston 2.4. Trình tự tháo TT Nội dung công việc Dụng cụ Minh họa Yêu cầu kỹ thuật 1 Tháo cụm xéc măng khí, dầu ra khỏi pít tông Kìm tháo xéc măng Tháo xéc măng khí số 1 trước Các xéc măng của pít tông phải được xếp cùng bộ và đánh dấu 2 Tháo phanh hãm hai đầu chốt Tuốc lơ vít Kìm tháo phanh hãm hanh hãm phải được thay mới khi lắp 3 Ngâm pít tông và đầu nhỏ thanh truyền trong dầu ở nhiệt độ 800 - 90 0 Đảm bảo an toàn 67 TT Nội dung công việc Dụng cụ Minh họa Yêu cầu kỹ thuật 4 Ép chốt pít tông và tháo pít tông khỏi đầu nhỏ thanh truyền ộ dụng cụ chuyên dùng Đảm bảo an toàn 2.5. Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa Hư hỏng: - Đối với chốt lắp kiểu bơi chốt bị mòn do ma sát, va đập với bệ chốt và bạc đầu nhỏ thanh truyền, tuy nhiên bệ chốt và bạc đầu nhỏ thanh truyền bị mài mòn nhiều hơn. - Nứt dọc, nứt ngang b. Kiểm tra: - Đo kiểm tra đường kính chốt bằng panme và so sánh với kích thước tiêu chuẩn. - Đo đường kính lỗ bệ chốt bằng đồng hồ so panme và tính khe hở lắp ghép giữa chốt và lỗ bệ chốt, hiệu hai đường kính của lỗ và chốt là khe hở lắp ghép. Khe hở tối đa là 0,015 mm. c. Sửa chữa: - Nếu mòn ít ta mài tròn rồi mạ Crôm lấy lại kích thước ban đầu. - Chốt mòn uá uy định hoặc rạn, nứt thay mới. Khe hở lắp ghép vượt uá uy định phải thay chốt piston hoặc piston 2.6. Kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa và lắp chốt piston Hình 6. Đo đường kính chốt pít tông - Chốt bị cào xước nhẹ thì dùng giấy ráp mịn đánh bóng lại 3. Xéc măng 3.1. Nhiệm vụ , yêu cầu, phân loại 68 a. Nhiệm vụ Xéc măng là chi tiết có kích thước và khối lượng tương đối nhỏ so với pít tông, thanh truyền và lót xi lanh. Nhưng lại có tầm uan trọng đặc biệt. Xéc măng là chi tiết bị mài mòn nhanh và ảnh hưởng rõ rệt tới công suất và tính kinh tế nhiên liệu, dầu nhờn của động cơ. Do có sự dãn nở nhiệt nên giữa pít tông và bề mặt công tác của xi lanh cần phải có khe hở lắp ghép. Để bao kín khoang công tác của xi lanh với thể tích luôn thay đổi cần phải có một chi tiết trung gian, đó là xéc măng. Ngoài ra, do phải duy trì màng dầu bôi trơn có chiều dày hợp l trên bề mặt gương của xi lanh để giảm tổn thất ma sát trượt cần phải có loại xéc măng đặc biệt đó là xéc măng dầu. Loại xéc măng thứ nhất với chức năng chủ yếu là bao kín và truyền nhiệt được gọi là xéc măng khí. Mặt khác xéc măng khí cũng hỗ trợ việc tạo màng dầu bôi trơn đồng đều và ngăn không cho sục dầu lên buông cháy. Đối với động cơ hai kỳ, các xéc măng khí kết hợp với pít tông còn có nhiệm vụ đóng và mở các cửa nạp, thải, uét khí. b. Yêu cầu - Tỳ sát lên thành vách xi lanh với áp suất hợp l để đảm bảo bao kín nhưng tổn hao ma sát là nhỏ nhất - Hệ số ma sát và tốc độ mài mòn nhỏ trong điều kiện nhiệt độ cao và bôi trơn kém - ức bền và độ đàn hồi cao, ổn định, ít bị suy giảm ở điều kiện nhiệt độ cao - Khối lượng nhỏ, hệ số dẫn nhiệt cao. - Khả năng rà khít tốt để giảm thời gian chạy rà trơn - uất tiêu hao dầu bôi trơn thấp, đỉnh pít tông và rãnh xéc măng đỡ bị bám muội than. 3.2 Cấu tạo, điều kiện làm việc 3.2.1. Cấu tạo Hình 1. Cấu tạo bộ xéc măng khí, dầu 69 Xéc măng là một chi tiết có dạng vành khuyên mở miệng và đàn hồi tốt. Do chức năng của các xéc măng là khác nhau nên kết cấu của hai loại xéc măng cũng khác nhau. - Xéc măng khí: có chức năng là bao kín, trong động cơ khí cháy từ khoang công tác có thể lọt xuống hộp trục khuỷu bằng ba cách: Qua khe hở giữa mặt công tác của xéc măng và mặt gương xi lanh Qua khe hở giữa xéc măng và rãnh xéc măng Qua khe hở miệng xéc măng Để hạn chế sự lọt khí, cần dùng nhiều xéc măng, vân tốc của pít tông càng cao thì số lượng xéc măng có thể giảm. Kết cấu của các xéc măng khí thường chỉ khác nhau ở tiết diện ngang và chiều dày xéc măng Tiết diện hình chữ nhật: hần lớn vòng găng có mặt cắt hình chữ nhật, diện tích bề mặt tiếp xúc với thành xi lanh lớn, áp lực lên thành xi lanh nhỏ nên chống mài mòn tốt, tuổi thọ cao thường lắp ở rãnh số 1 (trên cùng). Để tăng khả năng chống mài mòn đa số vòng găng lắp rãnh số 1 được mạ Crôm. Hình 2. Xéc măng khí có tiết diện hình chữ nhật Tiết diện vát cạnh hình thang: Diện tích tiếp xúc nhỏ, áp suất với thành xi lanh lớn, khả năng bao kín buồng đốt tốt, tuy nhiên bị mòn nhanh, tuổi thọ thấp, chỉ lắp ở rãnh số 2. Hình 3. Xéc măng khí có tiết diện hình thang Tiết diện vát côn dạng mũi dao: Cạnh sắc của vòng găng uay xuống dưới, tiếp xúc với thành xi lanh dạng đường, áp lực với thành xi lanh lớn, khả năng bao kín buồng đốt và tự định vị tốt. Vòng găng làm việc hiệu uả với hành trình làm việc khác 70 nhau của piston: ở hành trình piston đi xuống cạnh sắc có khả năng gạt dầu, trải đều lớp dầu do vòng găng dầu để lại, tạo thành lớp đầu mỏng trên thành xi lanh. Hành trình đi lên cạnh trên của vòng găng không tiếp xúc với thành xi lanh mà trượt trên lớp dầu do nó rải lên. Hình 4. Xéc măng khí có tiết diện vát côn dạng mũi dao Tiết diện vát lõm góc trong phía trên Tiết diện vát lõm góc dưới mặt ngoài. Để xéc măng mòn đều, ít lọt khí và ít bị kết muội than nhất ở rãnh xéc măng thì phải để xéc măng có thể xoay tự do uanh đường tâm của pít tông. Tuy nhiên đối với động cơ hai kỳ, do có các cửa uét cho nên phải có chốt chống xoay trong rãnh xéc măng. 71 Do luôn tồn tại màng dầu bôi trơn và các khe hở nên dầu bôi trơn từ dưới hộp trục khuỷu sẽ dần dần lọt vào buồng cháy theo nguyên l “bơm dầu” của xéc măng khí. Khi xéc măng cùng pít tông bắt đầu chuyển động xuống phía dưới ở đầu hành trình nạp với gia tốc dương, lực ma sát và lực uán tính của bản thân khối lượng xéc măng thắng áp lực khí thể làm cho xéc măng tỳ sát vào mặt gờ trên của rãnh. Dầu được nạo từ thành vách xi lanh tích tụ lại ở phía dưới xéc măng và được truyền một gia tốc dương, tạo một áp suất tăng dần về phía mặt bụng xéc măng. Khi pít tông bắt đầu giảm vận tốc và gia tốc đổi dấu, áp suất dầu có xu hướng phân bố theo chiều ngược lại. Tuy nhiên do có lực ma sát nên lực uán tính của xéc măng và áp lực khí thể thường không đủ lớn để tách xéc măng ra khỏi bề mặt trên của rãnh. Tại điểm chết dưới pít tông bắt đầu đột ngột đổi chiều chuyển động. Lực ma sát và lực uán tính của xéc măng trở lên cùng chiều cản trở chuyển động, hỗ trợ việc tì sát xéc măng vào gờ dưới của rãnh một cách đột ngột. hần dầu trong rãnh xéc măng không kịp trở về và bị chèn ép, dồn lên phía trên của rãnh. Khi pít tông gần tới điểm chết trên, gia tốc âm làm áp lực dầu tăng dần về phía xéc măng khí bên trên cho dù là có khí lọt ua xéc măng khí phía trên xuống. Ngay khi ua điểm chết trên pít tông đổi chiều chuyển động một cách đột ngột, xéc măng lại tỳ sát vào gờ trên của rãnh giống như trạng thái trước. Dẫu bị chèn đột ngột và do đang có xu hướng chuyển động lên trên do lực uán tính nên tiếp tục dồn lên phía trên, điền đầy vào khe hở bụng xéc măng. Quá trình như vậy cứ lặp đi lặp lại như vậy và dầu bị sục dần lên buồng cháy. Để ngăn không cho dầu sục uá mức lên buồng cháy, chỉ cần đủ dầu để duy trì màng dầu bôi trơn các bề mặt công tác của xéc măng phải có xéc măng dầu. Chức năng của xéc măng dầu là gạt lớp dầu thừa trên thành vách xi lanh trở về các te đồng thời duy trì một màng dầu vừa đủ để bôi trơn. Xéc măng dầu cũng có nhiều loại, tuy nhiên cũng như xéc măng khí nó chỉ khác nhau về mặt tiết diện. Các loại có tiết diện ngang hình thanh, lưỡi dao đều tạo mặt côn với thành vách xi lanh, nhằm mục đích nâng cao áp suất tiếp xúc khi chạy rà trơn và Hình 6. Nguyên l bơm dầu của xéc măng 72 giảm thời gian chạy rà trơn. Với các loại này phía dưới rãnh phải có rãnh phụ gom dầu và từ đó có các lỗ thoát dầu về đáy các te. Loại tiết diện hình chữ nhật trên bề mặt có tiện rãnh rộng và sâu đối xứng hoặc lệch hẳn về một phía dưới nhằm tăng áp suất tiếp xúc. Riêng tiết diện lệch có tác dụng làm tăng tốc độ chạy rà trơn. Để thoát dầu về phía bụng, các lỗ khoan hoặc rãnh phay được gia công trên thân xéc măng và từ rãnh chứa xéc măng dầu có các lỗ khoan hoặc rãnh phay để thoát dầu về đáy các te. Loại tiết diện trên hình a, ở mặt đầu dưới có các rãnh phay nhằm mục đích thoát dầu về phía bụng xéc măng khi lắp kép hai xéc măng dầu giống nhau trong một rãnh. Để tăng áp suất tiếp xúc người ta có thể lắp thêm một lò xo lá hướng kính vào phía bụng của xéc măng hoặc dùng một lò xo dạng ống trụ dài, với đường kính vòng uấn rất nhỏ rồi uấn thành dạng vành khuyên, khớp hai đầu với nhau đưa vào phía bụng của xéc măng đơn chiếc hoạc xéc măng tổ hợp. ề mặt công tác của xéc măng có thể được tráng một lớp thiếc mỏng. Hiện nay trên các xe người ta chủ yếu sử dụng xéc măng dầu tổ hợp (gồm hai chiếc mỏng) bằng thép. Giữa hai xéc măng mỏng là các lò xo hướng kính và hướng trục, các loại này chỉ khác nhau ở kết cấu của lò xo. Hình 7. Các loại tiết diện của xéc măng dầu a 73 Các lò xo hướng kính duy trì áp suất cao lên thành vách, còn các lò xo hướng chiều trục luôn ép xéc măng tì sát vào mặt gờ rãnh, hạn chế tác động “ bơm dầu”, kéo dài được tuổi thọ xéc măng do tốc độ mài mòn thấp hơn, áp suất tác động lên thành vách thay đổi ít hơn và suất tiêu hao dầu bôi trơn ít. Miệng xéc măng đảm nhận hai chức năng: - Lắp ráp xéc măng vào rãnh trên pít tông. - ù trừ sự dãn nở nhiệt. Các loại miệng thông dụng là miệng ngang, miệng vát và miệng xếp Miệng ngang được sử dụng phổ biến nhưng dễ lọt khí Miệng nghiêng dùng cho động cơ cao tốc và thấp tốc, ít lọt khí Miệng xếp dùng cho động cơ thấp tốc vì khả năng bao kín khí là tốt nhất nhưng khi bị mòn khe hở hướng trục giữa xéc măng và rãnh tăng lên. 3.2.2. Điều kiện làm việc Chất lượng bao kín khí của xéc măng phụ thuộc vào áp suất tiếp xúc của xéc măng với bề mặt gương xi lanh, độ nhám bề mặt và màng dầu bôi trơn. áp suất tiếp xúc và màng dầu bôi trơn lại thay đổi theo các chế độ làm việc của động cơ. Xéc măng làm việc trong điều kiện nặng nề, chịu nhiệt độ và áp suất cao, tốc độ mài mòn lớn, chịu ăn mòn hóa học và bôi trơn kém. Chịu áp suất: khi làm việc, lực khí thể và lực uán tính (do khối lượng bản thân xéc măng gây nên) có giá trị lớn và thay đổi với tần số cao gây sự va đập giữa hai mặt đầu của xéc măng với các mặt gờ rãnh. Các bề mặt này mòn nhanh đặc biệt là đối với xéc măng khí thứ nhất do phải chịu nhiệt độ, áp suất cao nhất và bôi trơn kém. Hình 8. Cấu tạo xéc măng dầu tổ hợp 1. Lò xo đàn hồi 2. Vòng cách 3. Xéc măng trên và dưới 74 Tuy xéc măng tự tạo một áp suất tĩnh lên bề mặt gương xi lanh do độ đàn hồi của bản thân nó. Nhưng lực áp suất khí thể lại ép các xéc măng khí lên thành vách xi lanh tạo nên một áp suất động thay đổi với tần số cao. Đặc biệt là xéc măng khí thứ nhất. Chịu nhiệt độ cao: Khi động cơ làm việc, do tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp khí cháy, do nhận nhiệt từ đầu của pít tông và do ma sát với thành vách xi lanh nên xéc măng chịu nhiệt độ cao, đặc biệt là xéc măng khí thứ nhất. Chịu mài mòn: xéc măng bị mài mòn do ma sát trượt ở điều kiện nhiệt độ cao và chất lượng bôi trơn kém. Ngoài ra, sự ăn mòn hóa học do các hoạt chất có tính oxi hóa cao trong hỗn hợp khí cháy và trong dầu nhờn cũng như những tạp chất cơ học lẫn trong dầu bôi trơn khi lọt vào bề mặt ma sát cũng làm gia tăng tốc độ mài mòn. 3.3. Trình tự tháo xéc măng * Tháo xéc măng - Để tháo xéc măng phải sử dụng kìm chuyên dụng để tháo - Cụm xéc măng của các pít tông phải được để riêng rẽ và đánh số - Khi tháo phải tháo xéc măng dầu trước và tháo từ dưới lên. * Vệ sinh rãnh xéc măng au khi tháo các xéc măng ra khỏi pít tông thì phải rửa sạch các muội than bám vào xéc măng và rãnh xéc măng. Hình 9. Tháo xéc măng 75 Hình 10. hương pháp làm sạch rãnh vòng găng 3.4. Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa Vòng găng là chi tiết nhanh bị mài mòn do điều kiện làm việc khắc nghiệt nên bị mài mòn nhanh. (ở đây ta chỉ xét tới các nguyên nhân do xéc măng gây lên, các nguyên nhân do các cụm bộ phận, chi tiết khác ta không xét tới) TT Hiện tượng Nguyên nhân Phương pháp kiểm tra Phương pháp sửa chữa 1 Động cơ có tiếng kêu lách cách ở vùng xi lanh Do khe hở cạnh xéc măng lớn Kiểm tra khe hở cạnh Thay mới 2 ề mặt gương xi lanh bị cào xước Xéc măng bị gẫy Lò xo của xéc măng dầu tổ hợp bị bung Quan sát các xéc măng khi tháo lắp Thay mới 3 Dầu bôi trơn tiêu hao nhanh hơn bình thường (Khói đen) Do khe hở lưng lớn Vòng găng bị giảm đàn tính (không còn khả năng ép chặt vào thành vách xi lanh) Xéc măng dầu bị mòn, giảm đàn tính Kiểm tra khe hở lưng xéc măng Kiểm tra độ đàn tính của xéc măng Kiểm tra độ đàn hồi và đo khe hở Thay mới Thay mới Thay mới * Hư hỏng - Mòn mặt lưng do ma sát với thành xi lanh, làm giảm đàn tính và tăng khe hở miệng. - Mòn mặt cạnh do ma sát và va đập với rãnh vòng găng. 76 - Vòng găng khí mòn nhiều hơn vòng găng dầu và vòng găng khí trên cùng mòn nhiều nhất. - Vòng găng bị gẫy do bị thay đổi chiều chịu lực liên tục. Tác hại: Làm tăng khe hở lắp ghép và khe hở miệng của vòng găng, gây va đập giữa vòng găng và rãng lắp vòng găng, buồng đốt không kín, lọt khí, sục dầu bôi trơn lên buồng đốt, làm giảm áp suất nén, khó khởi động, giảm công suất động cơ giảm, tăng tiêu hao nhiên liệu. Khí xả, hơi xăng lọt xuống đáy máy làm hỏng dầu bôi trơn. - Vòng găng bị bó kẹt trong piston, giảm tính đàn hồi, gãy làm giảm khả năng bao ... Dùng căn lá đo hở giữa bề mặt lắp ghép của nắp và thân thanh truyền, khe hở này do độ găng bạc tạo ra khi nới lỏng đai ốc (đường kính ngoài của cốt bạc lớn hơn đường kính trong của lỗ ổ đỡ đã đẩy nắp ổ lên), Độ găng bạc cho phép 0,1  0,12 mm. Kiểm tra sai lệch trọng lượng giữa các thanh truyền. Khối lượng sai lệch cho phép: 20 g b. Sửa chữa: - Nếu thanh truyền bị cong và xoắn thì trước tiên nắn xoắn rồi mới nắn cong. - Nắn xoắn: bằng thiết bị chuyên dùng Hình 35. Khe hở kiểm tra độ găng bạc đầu to thanh truyền 95 Nắn cong: dùng bàn ép hoặc máy nén thuỷ lực để nắn cong. Nắn xong ủ ở nhiệt độ 400  500 0C để khử ứng suất dư. - u lông, êcu hỏng ren thay mới. - Lỗ đầu to mòn côn, ôvan, tiện láng lại. - ạc đầu nhỏ mòn côn, phải doa lại, chọn chốt có kích thước phù hợp. - Khe hở bạc thanh truyền – cổ trục vượt uá uy định thì thay bạc mới hoặc mài lại cổ trục và thay bạc đúng cốt sửa chữa. Hình 36. hương pháp nắn xoắn thanh truyền băng thiết bị chuyên dùng Hình 37. hương pháp nắn cong thanh truyền băng thiết bị chuyên dùng 96 - Khe hở dọc trục của thanh truyền lớn uá uy định phải thay mới thanh truyền. - Độ găng bạc nhỏ hơn uy định phải căn lưng bạc và sửa lại đường kính lỗ bạc hoặc thay bạc mới. Trường hợp độ găng bạc lớn uá uy định thì phải rũa bớt một phía cạnh của một nửa bạc để giảm đường kính ngoài của bạc khi lắp hoàn chỉnh và giảm độ găng bạc. * Yêu cầu kỹ thuật - Khi thay bạc đầu trên phải ép có độ găng, lỗ dầu không được lệch. - au khi sửa chữa xong khoảng cách hai tâm lỗ không được thay đổi. - Đảm bảo về độ cong, xoắn: độ cong  0,03/ 100 mm chiều dài độ xoắn  0,04/ 100 mm chiều dài - Khe hở lắp ghép bạc đầu nhỏ với chốt piston:  = 0,005  0,01mm. - Khe hở lắp ghép bạc đầu to với cổ trục khuỷu ( cổ biên) đảm bảo uy định.  = (0,0006  0,0008 ) - Lắp ghép đúng vị trí, đúng chiều, đúng từng bộ nắp với thân. 2. Bạc lót thanh truyền 2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại ạc là một ống trụ rỗng băng thép được chia làm hai nửa dọc theo đường sinh. ề mặt trụ trong được tráng lớp hợp kim chịu mòn để tiếp xúc với cổ khuỷu. Hai nửa trụ rỗng được gọi là cốt bạc và được cán định hình từ tấm thép lá có hàm lượng các bon thấp. Mặt trên cốt bạc có dập vấu lồi (còn gọi là lẫy, lưỡi gà hay ắcgô) để ăn khớp vào rãnh phay trên mặt trụ đầu to nhằm mục đích định vị chiều trục và chống xoay. Các bề mặt đầu hai nửa bạc được mài sao cho khi lắp vào đầu to phải nhô cao hơn bề mặt phân chia hai nửa đầu to một chút để khi siết bu lông thanh truyền bạc biến dạng nhẹ, tạo độ dôi nhỏ trong lỗ đầu to. Khi biến dạng, cốt bạc sẽ tiếp xúc đều khắp bề mặt lỗ đầu to và do có độ dôi nên khi động cơ làm việc sẽ tránh được hiện tượng va Hình 14. Cấu tạo bạc đầu to 97 đập, gây tiếng ồn và gia tăng tốc độ mài mòn. Giữa cốt bạc và lớp hợp kim chống mòn có thể có một lớp trung gian để tăng độ bám. Lớp cốt bạc có chiều dày 1-3 mm, còn chiều dày của lớp hợp kim chịu mòn khoảng 0,4 - 1 mm. Tùy theo tỷ lệ chiều dày của lớp hợp kim chịu mòn so với chiều dày cốt bạc mà chia làm bạc dày và bạc mỏng. ạc dày có lớp hợp kim chịu mòn 1,5-3 mm trên cốt bạc dày 3-6 mm. ạc mỏng có lớp hợp kim chịu mòn khoảng 0,4-0,7 mm trên cốt bạc 0,9-3 mm. ạc lót dày thường dùng cho động cơ có công suất lớn, hay động cơ tàu thủy. Vì chiều dày tương đối lớn nên thường dùng chốt hoặc bu lông thanh truyền để định vị bạc. Lỗ lắp bu lông được khoan lẹm vào cốt bạc. Chốt được dùng ở dạng trụ bậc. Lỗ khoan trên bạc ăn khớp với phần mặt trụ có đường kính nhỏ hơn. hần trụ nhỏ này có chiều dài nhỏ hơn chiều dầy bạc để tránh cào xước bề mặt cổ khuỷu cả trong trường hợp bị mòn. Để tăng tính tự lựa khi siết bu lông thanh truyền, lỗ định vị với chốt của một trong hai nửa bạc thường được gia công thành dạng ô van. Để phân bố đều màng dầu bôi trơn trên bề mặt trụ trong của bạc có thể có rãnh vòng nối thông với lỗ dẫn dầu từ trong lòng cổ khuỷu tới. ạc lót mỏng được sử dụng phổ biến trên các động cơ ô tô vì có những ưu điểm sau: Giảm được kích thước hướng kính của đầu to Giảm thời gian và công sức trong việc rà cạo lắp ráp bạc mới Tăng khả năng tiếp xúc đều với đầu to nên truyền nhiệt tốt hơn, phân bố tải trọng hợp l hơn. 2.2 Cấu tạo, điều kiện làm việc 2.3. Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa ạc đầu to, đầu nhỏ bị mài mòn không đều thành hình côn, ô van do ma sát và va đập, dưới tác dụng của lực khí thể biến đổi đột ngột theo chu kỳ Hình 15. Bạc đầu to bị mòn không đều Hình 16. Bạc đầu nhỏ bị cào xước 98 - ạc bị cào xước, cháy, tróc rỗ do dầu bôi trơn lẫn nhiều tạp chất, khe hở lắp ghép uá nhỏ hoặc thiếu dầu bôi trơn, chất lượng dầu bôi trơn kém Hình 17 . Bạc đầu to bị cào xước Hình 18. Cháy bạc đầu to Hình 19. Rỗ, vỡ bạc đầu to Hình 21. Cào xước, rỗ bạc đầu to Hình 20. Cháy bạc đầu to loại sử dụng ổ bi lăn 99 Bài 6: Nhóm trục khuỷu I. Mục tiêu của bài: - Trình bày được nhiệm vụ, yêu cầu, điều kiện làm việc, cấu tạonhóm trục khuỷu. - Tháo lắp, kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa được nhóm trục khuỷu đúng phương pháp, đạt tiêu chuẩn kỹ thuật do nhà chế tạo uy định. - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của sinh viên và đảm bảo an toàn lao động vệ sinh công nghiệp. II. Nội dung bài học : 1. Trục khuỷu 1.1. Nhiệm vụ , yêu cầu, phân loại a. Nhiệm vụ Trục khuỷu là một chi tiết trọng yếu của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền (KTTT). Trục khuỷu kết hợp với thanh truyền biến chuyển động tịnh tiến của pít tông thanh chuyển động uay và ngược lại. Nói cách khác trục khuỷu cung với thanh truyền tiếp nhận công dãn nở của môi chất công tác trong xi lanh và biến thành công cơ học dưới dạng mô men uay để truyền ra ngoài. Trong các hành trình tiêu thụ công (nạp, nén..) thì trục khuỷu lại truyền năng lượng theo hướng ngược lại từ phía bánh đà. Ngoài ra trục khuỷu còm đảm nhận chức năng dẫn động các cụm các cơ cấu phụ trợ như bơm nước, uạt gió, cơ cấu phân phối khí để đảm bảo cho động cơ hoạt động được. Trục khuỷu làm việc tỏng điều kiện khá nặng nề, tiếp nhận lực khí thể và lực uán tính truyền từ phía thanh truyền tới, chịu lực ma sát trên các bề mặt công tác và phản lực từ các ổ đỡ, chịu mô men xoắn từ phía các bộ phận tiêu thụ công suất. Ngoài ra còn chịu lực uán tính do chính các phần tử của nó gây nên khi chuyển động uay. b. Yêu cầu - Có sức bền lớn và kích thước nhỏ - Khối lượng và kích thước nhỏ - Tốc độ mài mòn các bề mặt công tác tháp - Tổn hao ma sát thấp nhất - Không bị cộng hưởng trong dải tốc độ sử dụng - Tính cân bằng động cao - Dễ dàng trong công tác tháo lắp, sửa chữa và bảo dưỡng Vật liệu dùng chế tạo trục khuỷu thường là gang và thép. Tuy nhiên thép được sử dụng phổ biến hơn do có độ bền cao, tính dẻo, tính chống mài mòn, độ cứng vững cao và chịu được tải trọng va đập. c. Phân loại * Theo kết cấu đối trọng - Trục khuỷu có đối trọng liền - Trục khuỷu có đối trọng rời * Theo số lượng cổ khuỷu 100 - Trục khuỷu đủ cổ - Trục khuỷu thiếu cổ * Theo kết cấu trục khuỷu - Trục khuỷu liền - Trục khuỷu ghép 1.2 Cấu tạo, điều kiện làm việc 1.2.1. Cấu tạo Kích thước và kết cấu của trục khuỷu phụ thuộc vào số lượng và cách bố trí xi lanh, số kì của động cơ, đường kính xi lanh và hành trình pít tông. Trục khuỷu có thể ở dạng nguyên hoặc ở dạng ghép. Các đối trọng cũng có thể được chế tạo rời sau đó lắp ghép với trục khuỷu nhờ các bu lông liên kết. Tùy theo số lượng cổ trục và số xi lanh của một dãy mà chia thành trục khuỷu đủ cổ trục và thiếu cổ trục. ố xi lanh Z trong một dãy bằng số cổ biên (cổ khuỷu) và số cổ trục là Z 1 của trục khuỷu đủ cổ trục. Còn với trục khuỷu thiếu cổ trục thì số cổ trục ít hơn Z 1. Khi dùng kết cấu thiếu cổ trục thì có thể giảm bớt khoảng cách giữa hai xi lanh kề nhau và giảm được chiều dài động cơ. Kết cấu này thường dùng cho động cơ xăng xe du lịch và một số độngcơ Diesel công suất nhỏ, làm việc trong điều kiện không uá nặng nề, phụ tải tác dụng lên các ổ trục không uá lớn. Hình 1. Cấu tạo trục khuỷu thiếu cổ trục 1. Cổ trục2. Cổ biên3. Má khuỷu 4. Đường dầu bôi trơn5. Đuôi trục khuỷu Má khuỷu của loại trục khuỷu này có dạng đặc biệt và được tăng cứng để đảm bảo độ cứng vững chung của cả trục khuỷu. Trục khuỷu được chia làm sáu phần: cổ trục, cổ biên (cổ khuỷu), đối trọng, má khuỷu, đầu trục và đuôi trục khuỷu. Mỗi phần sẽ đảm nhận các chức năng, nhiệm vụ riêng. 101 2. Cấu tạo trục khuỷu 1. u lông đầu trục2. ánh răng 3. Đối trọng 4. Lỗ dầu bôi trơn5.8. Cổ trục chính6. Má khuỷu 7. Cổ biên (cổ khuỷu)9. ạc lót đầu to thanh truyền * Đầu trục khuỷu. hần đầu trục khuỷu gắn liền với cổ trục thứ nhất, được chế tạo dạng trụ bậc có đường kính nhỏ dần về phía mặt đầu để có thể lắp ghép với các chi tiết, bộ phận khác. Trên đầu trục thường bố trí bánh răng dẫn động bơm dầu, pu ly dẫn động cơ cấu phân phối khí, bơm nước, bơm dầu bôi trơn và có thể bố trí bộ giảm chấn. Đầu trục thường được gia công lỗ ren, còn trên các bề mặt trụ có phay rãnh then để truyền mô men. u lông đầu trục dùng để cố định pu ly, bánh răng với trục khuỷu. Trên một số động cơ nhỏ, các máy nổ động cơ Diesel trên phần đầu trục có lắp các ê cu răng sói để khởi động động cơ bằng tay uay. Đầu trục khuỷu còn đóng vai trò trích công suất dẫn động các cụm, các cơ cấu phụ như máy nén khí, máy nén điều hòa * Cổ trục Các cổ trục của trục khuỷu tuy chịu tải trọng không giống nhau song thường có cùng đường kính và chiều dài để đơn giản trong chế tạo và sửa chữa thay thế. Cổ trục có thể được làm rỗng với mục đích làm giảm khối lượng và tạo khoang chứa dầu bôi trơn. Khi cổ trục được làm rỗng thì phải có các nắp bịt kín hoặc nút ren để tạo khoang chứa dầu. Đối với cổ trục đặc thì được khoan các lỗ dẫn dầu bôi trơn tới các cổ biên. Trên bề mặt của cổ trục có khoan các lỗ để dẫn dầu bôi trơn tới bề mặt tiếp xúc giữa bạc với cổ trục giúp cho trục khuỷu có thể uay nhẹ nhàng. * Cổ biên: 102 Là phần bề mặt trụ để ghép nối động với đầu to thanh truyền.Trong nhiều trường hợp (trong động cơ xe máy) cổ khuỷu được chế tạo rời thành chi tiết riêng biệt và gọi là chốt khuỷu. Về mặt cấu tạo cổ khuỷu cũng tương tự như cổ biên, chỉ có kích thước là khác nhau. Chiều dài cổ biên dài hơn cổ trục nhưng lại có đường kính nhỏ hơn. Cổ khuỷu tạo ra lực uán tính ly tâm gây lên hiện tượng uốn khuỷu trục khi uay. Trong cổ biên cũng có các lỗ, khoang chứa dầu bôi trơn, và có lỗ dẫn dầu bôi trơn bề mặt tiếp xúc giữa cổ biên với bạc đầu to thanh truyền. Hình 4 . Hình dáng lỗ rỗng trong cổ khuỷu a. Lỗ hình ốngb. Lỗ trốngc. Lỗ lệch tâm * Má khuỷu: Có nhiệm vụ nối liền cổ trục với cổ biên, do vậy yêu cầu phải có độ cứng vững cao, khối lượng không cân bằng nhỏ nhất. Hình dạng của má khuỷu phụ thuộc vào chủng loại trục khuỷu (đủ hay thiếu cổ trục, đúc hay rèn dập) và tốc độ uay của trục khuỷu. Kết cấu của má khuỷu rất đa dạng Má khuỷu dạng hình chữ nhật: dạng này đơn giản, dễ chế tạo, thích hợp với công ghệ chế tạo phôi theo phương pháp rèn dập. Nhược điểm là việc phân bố và sử dụng vật liệu không hợp l . Các dạng má chữ nhật thường được vát góc ngay từ khi chế tạo phôi. 103 Hình 5 . Các dạng má khuỷu a. Các loại má khuỷub. Các lỗ khoan trong má khuỷu Má khuỷu dạng ô van, có độ cứng vững cao và sử dụng kim loại hợp l hơn dạng chữ nhật nên cho phép giảm chiều dày má. Nhược điểm của loại này là chế tạo phức tạp. Má khuỷu loại này được sử dụng chủ yếu trong động cơ ô tô, để giảm khối lượng má người ta thường vát mép. Má khuỷu dạng tròn dẹt, có độ cứng vững cao nhất trong khi chiều dày lại nhỏ nhất. Loại má này được sử dụng trên các động cơ cường hóa công suất. * Đối trọng Dùng để cân bằng lực uán tính ly tâm hoặc tạo ra mô men cân bằng nhằm giải tải cho cổ trục để cho động cơ đỡ bị rung chấn do sự mất cân bằng gây nên. Đối trọng có thể được chế tạo liền khối với má khuỷu (thường áp dụng cho các trục khuỷu với phôi đúc). Đối với các trục khuỷu rèn dập thì phổ biến là kết cấu đối trọng chế tạo thành chi tiết riêng rồi lắp cố định với phần kéo dài của má khuỷu bằng bu lông, khớp mộng đuôi én, chốt. Khi dùng kết cấu má trụ dẹp được gia công cơ khí thì đối trọng được chế tạo ở dạng vòng xuyến lệch tâm rồi ép căng vào má. Các loại đối trọng và cách lắp ghép với má khuỷu được thể hiện như hình dưới 104 Các dạng đối trọng và cách lắp ghép a. Lắp bằng đinh tán hoặc bu lông ngoàib. u lông có nắp đậy c. Gắn bu lông trong d. Lắp bằng bu lông đặt ngang e. Lắp rãnh mang cá Đối trọng có thể được lắp trên đầu trục khuỷu và gắn lên bánh đà * Đuôi trục khuỷu Được nối liền với cổ trục cuối cùng và nối ghép với bộ phận thu công suất, nói cách khác là để truyền mô men xoắn từ động cơ ra ngoài. Trục thu công suất thường lắp đồng tâm với trục khuỷu, giữa chúng có khớp nối mềm đàn hồi hoặc khớp nối ma sát, khớp nối thủy lực. Trong trường hợp lắp song song thì phải dùng các bánh răng hoặc pu ly để chuyển tải công suất. Kết cấu thông dụng nhất của động cơ là đuôi trục khuỷu nối liền với bánh đà. Công suất được truyền ra ngoài thông ua các khớp nối, ly hợp, bánh răng hoặc puly. Như vậy đuôi trục khuỷu thường có mặt bích dạng trụ dẹt hoặc mặt côn để lắp bánh đà. Việc sử dụng mặt bích để lắp bánh đà đảm bảo mối ghép chắc chắn và dễ tháo lắp. 105 Tuy nhiên, đuôi trục khuỷu còn có nhiệm vụ nữa là bao kín hộp trục khuỷu nên nếu dùng mặt bích đuôi trục khuỷu thì không thể dùng vòng phớt để bao kín mà phải dùng phớt dạ, nỉ chia làm hai nửa bán nguyệt. Giữa cổ trục cuối cùng và đuôi trục có gờ (vành) văng dầu và có thể có them ren hồi dầu (ren có chiều ngược với chiều uay của trục khuỷu). Vành văng dầu hạn chế phần lớn dầu từ cổ trục tràn tới, phần dầu còn lại lọt vào khu vực giữa vành văng dầu và phớt sẽ được hồi về đáy máy nhờ các ren hồi dầu trái chiều. Mặt bích của đuôi được tiện bóng và gia công các lỗ lắp bu lông (hoặc gu dông) cố định bánh đà. Để định vị trục khuỷu với bánh đà, các lỗ lắp bu lông được gia công không đối xứng hoặc sử dụng các chốt định vị phân bố không đối xứng. Trong uá trình làm việc của động cơ, trục khuỷu có thể sẽ dịch chuyển dọc trục làm bó kẹt pít tông và hư hỏng các bộ phận khác. Chính vì vậy để hạn chế sự dịch dọc của trục khuỷu người ta sử dụng các biện pháp khác nhau tùy thuộc vào dạng kết cấu. Nếu sử dụng ổ lăn thì việc hạn chế chuyển dịch được thực hiện rất dễ dàng thông ua các gờ chặn hoặc vành chặn. Khi sử dụng bạc trượt cho các ổ trục thì việc hạn chế chuyển dịch dọc trục được thực hiện thông ua các bạc chặn hoặc vai tựa. Các bề mặt trượt tương đối với bạc chặn được gia công và mài bóng. Chuyển dịch theo chiều dọc trục cần chọn đủ để bù trừ dãn nở nhiệt và biến dạng khi động cơ làm việc. Khe hở chiều trục tại ổ chặn nằm trong khoảng 0,1 - 0,25 mm. Hình 7. Kết cấu đuôi trục khuỷu 106 Trên động cơ ô tô thường sử dụng cách chặn bạc ở cổ trục thứ nhất. Ưu điểm của cách chặn này là hai bạc chặn có dạng vòng dẹt bằng đồng thanh hoặc bằng thép tráng lớp hợp kim chịu mòn, luồn ua đầu trục khi lắp ghép. Hạn chế của phương pháp này là chuyển dịch tích lũy do dãn nở nhiệt tại các cổ trục cuối cùng sẽ lớn, nếu khe hở bạc chặn lớn thì có thể ảnh hưởng tới hoạt động của động cơ và của ly hợp. Chặn ở ổ trục giữa, khi hạn chế chuyển dịch ở ổ trục giữa thì độ chuyển dịch tích lũy ở đầu trục và đuôi trục sẽ là nhở nhất. Nhược điểm của phương pháp là mỗi vòng bạc chặn phải chia làm hai nửa để lắp ghép được. Để thuận tiện cho việc lắp ráp và chống xoay, bạc chặn thường được chế tạo liền với bạc ổ đỡ ở dạng vai tựa hai mặt đầu. Chặn tại ổ trục cuối, mỗi vòng bạc chặn được chia thành hai nửa hoặc được chế tạo liền với hai nửa bạc cổ trục thành dạng vai tựa. Chuyển dịch tích lũy sẽ lớn nhất tại đầu trục và làm ảnh hưởng tới hoạt động của các pu ly, bánh răng đầu trục. Dù chặn ở cổ trục nào thì các bạc chặn đều được chống xoay bằng lẫy, gờ hãm hoặc vít hãm. 1.2.2. Điều kiện làm việc - Trong quá trình làm việc trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí cháy, lực quán tính - Các lực tác dụng gây ra ứng suất uốn và xoắn trục đồng thời còn gây ra dao động dọc và dao động xoắn làm động cơ rung động và mất cân bằng. - Ngoài ra các lực nói trên còn gây ra hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ chính và cổ biên. 1.3. Trình tự tháo trục khuỷu 1.4. Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa a. Các hư hỏng của trục khuỷu - ề mặt làm việc của các cổ trục bị rạn, nứt, cạo, xước, cháy, rỗ do trục bị mỏi, lực ma sát lớn vì dầu bôi trơn có nhiều tạp chất cứng hoặc thiếu dầu bôi trơn. Hình 8. Căn chống dịch dọc của trục khuỷu 107 - Các cổ trục chính và các cổ biên bị mòn và mòn không đều, làm các cổ trục bị mòn ô van và côn. Nguyên nhân mòn ô van do trục chịu ma sát với tải trọng luôn thay đổi về phương, chiều và trị số ( tăng áp lực ở các kỳ nổ và kỳ nén). Mòn côn thường do vênh nắp ổ đỡ hoặc giá đỡ của cổ trục trong hộp trục khuỷu. Mòn côn ở cổ biên do biên bị cong, lỏng chốt hoặc mạt kim loại trong dầu. Các cổ trục mòn làm khe hở lắp ghép tăng, gây va đập trong uá trình làm việc, áp lực dầu giảm làm bôi trơn kém. - Trục bị cong: ( trục bị cong là trục có đường tâm các cổ trục chính không trùng nhau). Nguyên nhân do chế độ sử dụng, bảo dưỡng không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.( tải trọng tăng đột ngột do cháy kích nổ, nước vào xi lanh...) Hình 12. Cổ biên bị cào xước Hình 14. Cổ khuỷu bị cào xước Hình 13. Bạc cổ trục bị cháy, biến dạng 108 - Trục bị gẫy do mỏi, khuyết tật khi chế tạo hay chế độ sử dụng, bảo dưỡng không đúng kỹ thuật ( trước đó trục đãn bị rạn, nứt, ngậm than nhưng không phát hiện được ) b. Phương pháp kiểm tra: - Quan sát các vết rạn, nứt, cạo, xước, cháy, rỗ. - Dùng pan me đo đường kính từng cổ trục mỗi cổ đo ở hai vị trí cách má khuỷu 5  10 mm, mỗi vị trí đo hai kích thước theo hai phương vuông góc. Xác định đường kính và so sánh với kích thước tiêu chuẩn. Nếu nhỏ uá trị số cho phép phải mài lại theo cốt sửa chữa mới. Hình 15. Trục khuỷu bị cong Hình 16. Gẫy cổ trục chính Hình 17. Gãy cổ biên 109 - Kiểm tra độ côn của cổ trục: Độ côn lớn nhất của cổ trục động cơ 1ZZ-FE là 0,02 mm - Kiểm tra độ côn của cổ biên Độ côn lớn nhất của cổ biên động cơ 1ZZ-FE là 0,02 mm - Kiểm tra độ cong: + Đặt trục trên khối chữ V, dùng đồng hồ so đặt ở cổ giữa, xoay trục một vòng, chỉ số dao động của đồng hồ chia 2 cho ta độ cong của trục. Độ cong tối đa cho phép: ≤ 0,03 mm. Hình 21. hương pháp xác định độ côn Hình 22. hương pháp xác định độ côn của cổ biên 110 - Kiểm tra độ đảo mặt bích: Đặt trục lên khối chữ V. Gá đuôi đồng hồ so tỳ vuông góc vào mặt bích, sát mép ngoài. Xoay trục khuỷu một vòng, dao động kim đồng hồ cho ta độ đảo mặt đầu; độ đảo cho phép: ≤ 0,05 mm. - Kiểm tra khe hở bạc cổ chính: Tháo nắp cổ trục và đưa miếng nhựa tiêu chuẩn vào Lắp gối đỡ cổ trục chính vào vị trí (chú chiều cảu nắp cổ trục), siết ốc đúng mômen uy định. Và không được uay trục khuỷu Động cơ 1ZZ-FE, mô men xiết là 40 N.m và xoay bu lông 900 Tháo nắp trục khuỷu và so sánh chiều rộng miếng nhựa bị ép với bảng màu tiêu chuẩn Hình 23. Kiểm tra độ cong trục khuỷu Hình 24. Đặt miếng nhựa lên cổ trục 111 Khe hở dầu tiêu chuẩn của động cơ 1ZZ-FE, 0,01-0,023 mm Khe hở lớn nhất: 0,07 mm - Kiểm tra khe hở dọc trục: Đẩy trục khuỷu sát về một phía, gá đồng hồ so vào đầu trục, bẩy trục hết cỡ về phía ngược lại, trị số dao động của đồng hồ cho trị số khe hở ( Có thể dùng căn lá để đo khe hở này ). Hình 25 . So sánh chiều rộng của miếng nhựa Hình 26. hương pháp kiểm tra độ dịch dọc của trục khuỷu 112 Khe hở cho phép: 0,05  0,175 mm, tối đa: 0,30 mm - Kiểm tra độ găng bạc ổ trục chính: cánh kiểm tra giống như kiểm tra độ găng bạc ở đầu to thanh thuyền), độ găng bạc cho phép 0,1  0,12 mm. 1.5. Kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa và lắp trục khuỷu Nếu trục bị rạn, nứt phải thay mới. - Đường kính cổ trục chính, cổ biên nhỏ hơn giới hạn cho phép phải thay mới. - Cổ trục chính, cổ biên bị mòn côn và ô van  0,05 mm thì mài lại trên máy mài chuyên dùng theo kích thước sửa chữa, mỗi cốt sửa chữa là 0,25 mm. - Trục bị cong  0,05 mm phải nắn lại bằng máy ép thuỷ lực 20 tấn trở lên, tác dụng lực từ từ vào cổ giữa theo phương ngược chiều cong. ép cong xuống uá 10 đến 15 lần độ cong của trục và chia thành nhiều lần ép để trục từ từ thẳng ra, ở lần ép cuối cùng duy trì lực ép trong nhiều giờ nhằm để tạo ứng suất dư khử hết ứng suất biến dạng ban đầu. - Có thể nắn bằng phương pháp gõ tạo ra ứng suất dư: hương pháp này sử dụng đầu búa nhỏ dẫn động bằng điện, cho gõ liên tục vào má khuỷu theo chiều cong ban đầu nhằm tạo ra ứng suất dư ngược với ứng suất biến dạng, do đó làm má khuỷu và trục thẳng trở lại. au một thời gian gõ, kiểm tra khoảng cách giữa hai má khuỷu phía trên và dưới hoặc kiểm tra độ đồng tâm của cổ chính bằng đồng hồ so để xác định kết uả. - Khe hở bạc và cổ trục chính lớn uá trị số cho phép thì thay bạc mới hoặc mài lại cổ trục theo cốt sửa chữa và thay bạc cùng cốt. Mỗi cốt sửa chữa là 0,25 mm: 0; 0,25 mm; 0,5 mm; 0,75 mm; 1 mm. - Khe hở dọc trục vượt uá trị số cho phép phải thay mới bạc chặn cổ chính có vai ( hoặc thay căn dơ dọc - đ/c 1RZ TOYOTA). - Mặt bích có độ đảo uá trị số cho phép phải tiện láng để khử độ đảo. * Kỹ thuật lắp trục khuỷu lên thân động cơ + Rửa sạch các chi tiết trước khi lắp. Hình 27. Kiểm tra độ dịch dọc của trục khuỷu bằng căn lá 113 + Thay toàn bộ các vòng đệm, phớt chắn dầu. + Lắp bạc lót trục khuỷu, chú lỗ dầu và mấu hãm bạc. + Xoa một lớp dầu lên bạc gối đỡ. + Lắp các nắp ổ đỡ chính, đúng dấu thứ tự. + Ổ đỡ số 3 có căn dọc trục, lắp căn sao cho các rãnh dầu nằm ở mặt ngoài. + Dùng tuýp và cân lực xiết các bulông gối đỡ, theo nguyên tắc chung. + Mô men xiết theo uy định từng loại động cơ. Ví dụ động cơ TOYOTA Corolla 1ZZ-FE mômen siết là 40 Nm. + Dùng sơn đánh dấu cạnh bu lông. + Xiết thêm 900. + Kiểm tra trục uay trơn nhẹ nhàng, không bị vướng kẹt là tốt. 2.2. Bánh đà 2.1. Nhiệm vụ , yêu cầu, phân loại a. Nhiệm vụ, yêu cầu Trong động cơ đốt trong, bánh đà có công dụng chủ yếu là đảm bảo độ đồng đều tốc độ uay của trục khuỷu (tốc độ góc không đổi). Mô men xoắn của động cơ phụ thuộc vào số kỳ, số xi lanh, cách bố trí xi lanh và thứ tự làm việc của các xi lanh. Do mô men của động cơ biến thiên theo góc uay của trục khuỷu nên tốc độ góc của trục khuỷu động cơ trong thực tế không phải là một hằng số, nghĩa là trục khuỷu chuyển động có gia tốc góc. Hiện tượng này gây nên các tải trọng phụ có tính chất va đập trong các cơ cấu của động cơ. Để giảm tác hại ấy, động cơ cần phải có bánh đà. Trong uá trình làm việc, bánh đà tích trữ năng lượng dư sinh ra trong hành trình sinh công (lúc này mô men xoắn của động cơ có trị số lớn hơn mô men cản nên làm cho trục khuỷu uay nhanh) để bù đắp phần năng lượng thiếu hụt trong các hành trình tiêu hao công ( trong các hành trình này, mô men cản có trị số lớn hơn mô men xoắn của động cơ), khiến cho trục khuỷu uay được đều hơn, giảm được biên độ dao động tốc độ góc trục khuỷu. Trong các động cơ có tỉ số nén cao, số xi lanh ít và khởi động động cơ bằng phương pháp uán tính. Khi khởi động theo kiể này bánh đà tích trữ năng lượng khởi động động cơ. Trong một số loại động cơ xăng cỡ nhỏ làm mát bằng không khí, các cánh uạt gió được đúc liền ngay trên mặt bánh đà do đó bánh đà có tác dụng như là một uạt gió (thường là uạt ly tâm), trên bánh đà thường gắn nam châm vĩnh cửa để tạo ra nguồn điện cho hệ thống điện và hệ thống đánh lửa dùng bánh đà từ (hệ thống đánh lửa vô lăng manhetic) do đó bánh đà có tác dụng như phần uay của máy phát điện xoay chiều. Ngoài ra, bánh đà còn là nơi để gá lắp các bộ phận như vỏ bộ ly lợp, vành răng khởi động. Trên bánh đà người ta còn ghi các kí hiệu: góc phun dầu sớm, góc đánh lửa . 114 Trên động cơ hiện đại, sử dụng hộp số tự động thì trên bánh đà người ta còn gắn đĩa răng của cảm biến tốc độ động cơ. b. Phân loại - Theo vật liệu chế tạo ánh đà bằng gang ánh đà bằng thép - Theo hình dạng bánh đà ánh đà dạng đĩa ánh đà dạng vành ánh đà dạng chậu 2.2 Cấu tạo, điều kiện làm việc 2.2.1. Cấu tạo Hình . ánh đà trên động cơ sử dụng hộp số cơ khí 1. Tấm chắn sau . ánh đà 3. Bu lông Hình 1. Bánh đà trên động cơ sử dụng hộp số tự động 1. Tấm ệm trước 2. ánh đà 3. Tấm đệm sau 4. Bu lông 115 Cấu tạo của bánh đà tùy thuộc vào kiểu động cơ. ố xi lanh càng nhiều, bánh đà càng nhỏ. Kích thước cơ bản của bánh đà là đường kính ngoài của nó. Nếu cùng một “mô men bánh đà” như nhau thì bánh đà có đường kính càng lớn sẽ càng nhẹ, càng tốn ít vật liệu chế tạo. Tuy nhiên đường kính ngoài của bánh đà bị hạn chế bởi điều kiện bố trí chung của động cơ. * Bánh đà dạng đĩa. Kết cấu của các loại bánh đà này rất đơn giản, thường có dạng đĩa tròn, có chiều dày đồng đều, khi đúc tránh được ứng suất trong. hần ổ (mai ơ) của bánh đà có lỗ thoát dầu và lắp ghép với mặt bích trên đuôi trục khuỷu bằng các bu lông. ố lượng bu lông thường dùng là 6 hoặc 8 chiếc và thường là loại bu lông định vị. Lỗ nắp bu lông thường phân bố không đối xứng để khi lắp bánh đà không lắp sai vị trí làm việc, nhất là loại bánh đà trên có các dấu đặt lửa, đặt bơm, kí hiệu ĐCT, ĐCD . Trên bánh đà của động cơ đốt trong khởi động bằng động cơ điện, có có lắp vành răng khởi động, vành răng này cố định trên bánh đà bằng cách ép nóng có độ dôi lớn hoặc bằng cách ép nóng có độ dôi nhỏ nhưng có thêm các bu lông cố định. Mặt lắp ghép với đĩa ma sát của ly hợp là mặt làm việc của ly hợp, do đó nó thường được mài phẳng và đánh bóng. * Bánh đà dạng vành: Với kết cấu này đảm bảo bánh đà có mô men bánh đà lớn mà khối lượng bánh đà nhỏ. Khối lượng của vành bánh đà chiếm khoảng 80%-90% khối lượng bánh đà. hần vành liên kết với phần ổ bánh đà bằng tấm mỏng hoặc nan hoa có tiết diện hình ô van hoặc chữ thập. Loại bánh đà này thường lắp ghép với trục khuỷu bằng mặt côn, có then định vị. Do bánh đà có kích thước khá lớn nên để chế tạo được dễ dàng, người ta thường đúc bánh đà thành hai nửa rồi dùng bu lông ghép lại với nhau. Trên mặt lắp ghép thường dùng các cá bằng thép để định vị và chịu lực cắt thay cho bu lông. Trên mặt ngoài của vành bánh đà thường được khoan lỗ khá sâu. Các lỗ này khoan cách đều nhau trên mặt vành, nó dung để uay trục khuỷu về vị trí cần thiết. Loại bánh đà này được sử dụng cho các loại động cơ đốt trong tĩnh tại: động cơ nổ, động cơ lai * Bánh đà dạng chậu: Có kết cấu tương tự bánh đà dạng đĩa, có thêm phần vành đúc liền với đĩa. ánh đà dạng này được sử dụng trên các loại động cơ Diesel máy kéo. Ngoài các loại bánh đà ở trên, trong các loại động cơ có công suất lớn tốc độ cao của xe du lịch cao cấp dùng bộ ly hợp thủy lực thì bánh đà có kết cấu khá đặc biệt. ánh đà được dập bằng thép, trên mặt bánh đà có rất nhiều cánh chủ động úp sát với cánh bị động (gọi là bộ biến mô). Khi trục khuỷu uay, các cánh chủ động uay theo, làm cho dầu giữa hai cánh chuyển động xoáy và kéo theo cánh bị động uay và truyền mô men tới trục sơ cấp hộp số. Vành răng khởi động được lắp ghép có độ dôi với cánh chủ động trong bộ biến mô. Hiện nay trên một số động cơ hiện đại sử dụng bánh đà kép có lò xo hấp thụ dao động xoắn trục khuỷu, cho phép giảm dao động xoắn trục khi động cơ làm việc. 116 Về cơ bản đây là hai bánh đà riêng rẽ, bánh đà sơ cấp và bánh đà thứ cấp. ánh đà sơ cấp được lắp vào mặt bích trục khuỷu, khi trục khuỷu uay công suất động cơ sẽ truyền từ bánh đà sơ cấp ua các lò xo xoắn đến bánh đà thứ cấp, cho phép các lò xo hấp thụ dao động xoắn của trục khuỷu, động cơ hoạt động liên tục và đều đặn hơn, giảm được rung động và tiếng ồn của hệ thống truyền động. Hình 3. Kết cấu bánh đà kép 2.3. Trình tự tháo bánh đà 2.4. Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa TT Hư hỏng Nguyên nhân Phương pháp kiểm tra Phương pháp sửa chữa 1 Vành răng khởi động vị mòn, gẫy hay sứt mẻ răng Do bánh răng khởi động lao vào Do khởi động uá tải Quan sát các vết sứt, mẻ răng ử dụng dưỡng kiểm tra răng Hàn đắp gia công lại với các răng sứt mẻ nhẹ ứt mẻ nặng thì thay thế vành răng 2 Cào xước, cháy rỗ bề mặt phẳng phía lắp đĩa ly hợp Đĩa ma sát bị mòn sâu, gẫy các xương đĩa ụi bẩn bám vào bề mặt làm việc của bánh đà Quan sát các vết cào xước Cào xước nhẹ sử dụng giấy ráp thô đánh bóng bề mặt. Cào xước sâu thì mài mặt phẳng 3 ánh đà bị cong vênh Do đĩa ép ly hợp bị lệch Do bị chống răng của bánh răng khởi động ử dụng đồng hồ so ép thủy lực 117 1.5. Kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa và lắp bánh đà a. Kiểm tra bánh đà - Kiểm tra độ đảo của bánh đà Độ đảo tối đa cho phép: 0,1 mm - Kiểm tra răng trên vành răng bánh đà, và các chốt định vị trên bánh đà - Kiểm tra vết nứt, cào xước, cháy rỗ trên bề mặt làm việc của bánh đà Hình 4. Kiểm tra độ đảo Hình 6. Kiểm tra vết nứt, cháy rỗ, cào xước Hình 5. Kiểm tra các chốt và răng bánh đà 118 b. Sửa chữa bánh đà Thay thế vành răng bánh đà - Tháo vành răng bánh đà cũ Đặt bánh đà lên khối gỗ phẳng có kích thước nhỏ hơn bánh đà Mặt phẳng chứa vành răng khởi động tiếp xúc với mặt gỗ ử dụng đột nhọn và búa để ép vành răng bánh đà ra khỏi bánh đà - Lắp vành răng bánh mới cùng loại vào bánh đà theo phương thẳng đứng sao cho chu vi đường kính vòng trong tiếp xúc đều trên bánh đà Hình 7. Tháo vành răng bánh đà Hình 8. Lắp vành răng mới 119 - ử dụng máy hàn hơi làm nóng xung uanh vùng lắp ghép. * Chú ý: Không được sử dụng búa để gõ vành răng xuống + Không được dùng nước lạnh làm nguội nhanh bánh đà và vành răng khởi động Hình 9. Nung nóng vùng lắp ghép