Giáo trình Sửa chữa và bảo dưỡng phần chuyển động của động cơ - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

Chia sẻ: Mucnang222 Mucnang222 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:146

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình không đi sâu phân tích những nội dung lý thuyết mà chỉ đưa vào những kiến thức cơ bản cần thiết nhất phù hợp với trình độ đào tạo Cao đẳng nghề đồng thời hướng dẫn các kỹ năng thực hành trong công việc sửa chữa, bảo dưỡng phần chuyển động của động cơ ôtô giúp cho sinh viên có thể tự học và ứng dụng hiệu quả trong thực hành nghề.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Sửa chữa và bảo dưỡng phần chuyển động của động cơ - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

LỜI NÓI ĐẦU Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định có truyền thống, uy tín về đào tạo đội ngũ giáo viên dạy nghề, cán bộ kỹ thuật nghề Công nghệ ô tô chất lượng cao từ hơn bốn mươi năm nay. Nhà trường luôn chăm lo, đầu tư công tác đổi mới chương trình, tài liệu giảng dạy và học tập, trang thiết bị thực hành của các nghề đào tạo nhằm đáp ứng sự đổi mới công nghệ và nhu cầu sử dụng lao động của xã hội trong đó có nghề Công nghệ ô tô Mô-đun “Bảo dưỡng và sửa chữa phần chuyển động của động cơ” là một nội dung quan trọng trong chương trình đào tạo nghề Công nghệ ô tô trình độ Cao đẳng nghề. Mô- đun này trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản và kỹ năng thực hành tháo, kiểm tra đánh giá tình trạng kỹ thuật, sửa chữa và lắp ráp các chi tiết, các bộ phận chuyển động của động cơ. Đây là những kỹ năng cơ bản quan trọng của nghề Công nghệ ô tô. Giáo trình mô-đun “Bảo dưỡng và sửa chữa phần chuyển động của động cơ” được biên soạn theo chương trình chi tiết đã được Nhà trường phê duyệt ban hành nhằm giúp cho sinh viên chuyên nghề Công nghệ ô tô có tài liệu học tập và thực hành kỹ năng nghề. Giáo trình không đi sâu phân tích những nội dung lý thuyết mà chỉ đưa vào những kiến thức cơ bản cần thiết nhất phù hợp với trình độ đào tạo Cao đẳng nghề đồng thời hướng dẫn các kỹ năng thực hành trong công việc sửa chữa, bảo dưỡng phần chuyển động của động cơ ôtô giúp cho sinh viên có thể tự học và ứng dụng hiệu quả trong thực hành nghề. Nhóm tác giả biên soạn dựa trên các tài liệu có độ tin cậy cao của các trường và hãng ô tô danh tiếng trong lĩnh vực đào tạo, sản xuất ô tô trong nước và thế giới như Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học SPKT TP Hồ Chí Minh, Các công ty TOYOTA, HONDA, HUYNDAI, FORD, DAIWOO,… Trên cơ sở đó nhóm tác giả đã mạnh dạn bỏ các nội dung quá cũ, lạc hậu không còn phù hợp với thực tiễn và đưa vào giáo trình những nội dung mới phù hợp với thực tế xã hội Việt Nam cũng như xu hướng phát triển của nghề Công nghệ ô tô trên thế giới. Ban biên soạn chúng tôi xin chân thành cám ơn các thầy trong bộ môn Cơ khí Động lực, Khoa Cơ khí trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp chúng tôi hoàn thành tài liệu này. Tuy nhiên, đây là tài liệu biên soạn lần đầu, quá trình biên soạn không thể tránh được các thiếu sót nhất định, chúng tôi chân thành đón nhận những ý kiến đóng góp của quý bạn đọc để chỉnh sửa tài liệu ngày một hoàn thiện hơn. Ban biên soạn i
MỤC LỤC MD 04 01: PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ............................................ 1 A. Lý thuyết liên quan ................................................................................................. 1 1.1. Nhiệm vụ .............................................................................................................. 1 1.2. Cấu tạo chung ....................................................................................................... 1 1.2.1. Nhóm piston .................................................................................................. 1 1.2.2. Thanh truyền ................................................................................................. 2 1.2.3. Trục khuỷu .................................................................................................... 2 1.2.4. Bánh đà .......................................................................................................... 2 1.3. Lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền và nhóm pittông ..................... 2 1.3.1. Lực khí cháy (lực khí thể) ............................................................................. 2 1.3.2. Lực quán tính ................................................................................................ 3 1.3.3. Hợp lực và mô men ....................................................................................... 3 1.4. Quy trình tháo, lắp phần chuyển động của động cơ ............................................ 4 1.4.1. Tháo nhóm piston, xéc măng và thanh truyền .............................................. 4 1.4.2. Lắp nhóm piston xéc măng, thanh truyền ..................................................... 5 B. Thực hành: Tháo, lắp nhóm piston xéc măng ra khỏi động cơ ............................. 7 Câu hỏi ôn tập ............................................................................................................. 7 MD 04 02: SỬA CHỮA PISTON ................................................................................. 8 A. Lý thuyết liên quan ................................................................................................. 8 2.1. Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo .................................................... 8 2.1.1. Nhiệm vụ ....................................................................................................... 8 2.1.2. Điều kiện làm việc......................................................................................... 8 2.1.3. Vật liệu chế tạo .............................................................................................. 9 2.2. Cấu tạo................................................................................................................ 10 2.2.1. Đỉnh piston .................................................................................................. 10 2.2.2. Đầu piston ................................................................................................... 11 2.2.3. Thân piston .................................................................................................. 12 2.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra và sửa chữa piston. 13 2.3.1. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng .............................................................. 13 2.3.2. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa ................................................................. 14 B. Thực hành kiểm tra, sửa chữa piston. ................................................................... 19 1. Kiểm tra ............................................................................................................. 19 2. Sửa chữa ............................................................................................................ 19 Câu hỏi ôn tập .......................................................................................................... 19 MD 04 03: SỬA CHỮA CHỐT PISTON .................................................................. 20 ii
A. Lý thuyết liên quan ............................................................................................... 20 3.1. Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo .................................................. 20 3.1.1 Nhiệm vụ ...................................................................................................... 20 3.1.2 Điều kiện làm việc ........................................................................................ 20 3.1.3 Vật liệu chế tạo ............................................................................................. 20 3.2. Cấu tạo chốt piston ............................................................................................. 21 3.3. Phương pháp lắp ghép chốt piston với thanh truyền và bệ chốt ........................ 21 3.3.1. Phương pháp 1 ............................................................................................. 21 3.3.2. Phương pháp 2 ............................................................................................. 22 3.3.3. Phương pháp 3 ............................................................................................. 23 3.4. Bôi trơn chốt piston ............................................................................................ 23 3.4.1. Bôi trơn cưỡng bức ...................................................................................... 23 3.4.2. Bôi trơn kiểu hứng dầu ................................................................................ 23 3.5. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra và sửa chữa ............ 24 3.5.1. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng .............................................................. 24 3.5.2. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa hư hỏng ................................................... 24 B. Thực hành kiểm tra, sửa chữa chốt piston ............................................................ 27 1. Kiểm tra ............................................................................................................. 27 2. Sửa chữa chốt piston.......................................................................................... 27 Câu hỏi ôn tập ............................................................................................................ 27 MD 04 04: KIỂM TRA, THAY THẾ XÉC MĂNG ................................................. 28 A. Lý thuyết liên quan ............................................................................................... 28 4.1. Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo ................................................. 28 4.1.1 Nhiệm vụ của xéc măng ............................................................................... 28 4.1.2 Điều kiện làm việc ........................................................................................ 28 4.1.3 Vật liệu chế tạo ............................................................................................. 29 4.2. Phân loại ............................................................................................................. 29 4.3. Cấu tạo xéc măng ............................................................................................... 29 4.3.1. Xéc măng khí ............................................................................................... 29 4.3.2. Xéc măng dầu .............................................................................................. 31 4.4. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra và sửa chữa ............ 32 4.4.1. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng .............................................................. 32 4.4.2. Phương pháp kiểm tra, thay thế xéc măng .................................................. 33 B. Thực hành kiểm tra và thay xéc măng mới........................................................... 35 Câu hỏi ôn tập ............................................................................................................ 35 MD 04 05: SỬA CHỮA THANH TRUYỀN ............................................................. 36 A. Lý thuyết liên quan ............................................................................................... 36 iii
5.1. Thanh truyền ...................................................................................................... 36 5.1.1. Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo ........................................... 36 5.1.2. Cấu tạo thanh truyền ................................................................................... 36 5.2. Bạc lót................................................................................................................. 40 5.2.1. Nhiệm vụ, điều kiện làm việc ..................................................................... 40 5.2.2. Phân loại ...................................................................................................... 41 5.2.3. Vật liệu chế tạo ............................................................................................ 42 5.2.4. Cấu tạo......................................................................................................... 43 5.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa thanh truyền, bạc lót ............................................................................................................ 44 5.3.1. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng .............................................................. 44 5.3.2. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa ................................................................. 45 B. Thực hành kiểm tra, sửa chữa thanh truyền, bạc lót ............................................. 50 Câu hỏi ôn tập ........................................................................................................... 51 MD 04 06: SỬA CHỮA TRỤC KHUỶU .................................................................. 52 A. Lý thuyết liên quan ............................................................................................... 52 6.1. Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo .................................................. 52 6.1.1. Nhiệm vụ ..................................................................................................... 52 6.1.2. Điều kiện làm việc....................................................................................... 52 6.1.3. Vật liệu chế tạo ............................................................................................ 52 6.2. Phân loại ............................................................................................................. 53 6.2.1 Căn cứ vào phương pháp chế tạo ................................................................. 53 6.2.2 Căn cứ vào cấu tạo trục khuỷu ..................................................................... 54 6.3. Cấu tạo................................................................................................................ 55 6.3.1. Đầu trục khuỷu ............................................................................................ 56 6.3.2. Khuỷu trục ................................................................................................... 57 6.3.3. Đuôi trục khuỷu ........................................................................................... 62 6.3.4. Đường dẫn dầu bôi trơn .............................................................................. 63 6.4. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra trục khuỷu ............. 63 6.4.1. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng .............................................................. 63 6.4.2. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa. ................................................................ 64 B. Thực hành sửa chữa trục khuỷu ............................................................................ 79 MD 04 07: SỬA CHỮA BÁNH ĐÀ ........................................................................... 80 A. Lý thuyết liên quan ............................................................................................... 80 7.1. Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo .................................................. 80 7.1.1. Nhiệm vụ ..................................................................................................... 80 7.1.2. Điều kiện làm việc....................................................................................... 80 iv
7.1.3. Vật liệu chế tạo ............................................................................................ 80 7.2. Phân loại ............................................................................................................. 80 7.3. Cấu tạo ................................................................................................................ 81 7.3.1 Bánh đà dạng đĩa .......................................................................................... 81 7.3.2 Bánh đà dạng vành ....................................................................................... 81 7.3.3 Bánh đà dạng chậu........................................................................................ 82 7.4. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa bánh đà .. 82 7.4.1. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng .............................................................. 82 7.4.2. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa bánh đà .................................................... 83 B. Thực hành sửa chữa bánh đà ................................................................................ 84 1. Kiểm tra ............................................................................................................. 84 2. Sửa chữa ............................................................................................................ 84 3. Kiểm tra độ cân bằng của bánh đà .................................................................... 84 MD 04 08: BẢO DƢỠNG PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ................. 86 A. Lý thuyết liên quan ............................................................................................... 86 8.1. Mục đích ............................................................................................................. 86 8.2. Nội dung bảo dưỡng định kỳ .............................................................................. 86 8.2.1. Bảo dưỡng thường xuyên ............................................................................ 86 8.2.2. Bảo dưỡng cấp 1 .......................................................................................... 86 8.2.3. Bảo dưỡng cấp 2 .......................................................................................... 86 8.3. Thực hành bảo dưỡng định kỳ ............................................................................ 86 8.3.1. Tháo rời các chi tiết của phần chuyển động. .............................................. 86 8.3.2. Làm sạch muội than, thông đường dẫn dầu bôi trơn. .................................. 87 8.3.3. Chọn lắp bạc. ............................................................................................... 87 8.3.4. Chọn lắp xéc măng. ..................................................................................... 87 8.3.5. Kiểm tra khe hở dầu (khe hở giữa bạc lót với cổ trục, cổ biên). ................. 87 8.3.6. Lắp các bộ phận chuyển động. .................................................................... 87 8.4. Bộ thông số tiêu chuẩn tháo, kiểm tra lắp các chi tiết trên động cơ 2AZ - FE .. 87 8.4.1. Thông số sửa chữa ....................................................................................... 87 8.4.2. Giá trị mô men xiết tiêu chuẩn của các bộ phận, chi tiết ............................ 94 8.4.3. Trình tự tháo, lắp và kiểm tra ...................................................................... 96 B. Thực hành ...........................................................................................................138 KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ MÔ ĐUN ..........................................................................139 v
TÊN BÀI THỜI LƯỢNG (GIỜ) MÃ BÀI PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CỦA Lý thuyết Thực hành MD 04 01 ĐỘNG CƠ 3 7 MỤC TIÊU BÀI HỌC Sau khi học xong bài này sinh viên có khả năng: - Trình bày đúng nhiệm vụ, cấu tạo chung, lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền và nhóm piston - Tháo, lắp nhóm piston-thanh truyền đúng quy trình và đúng yêu cầu kỹ thuật. - Nhận dạng đúng các chi tiết của phần chuyển động của động cơ. - An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. NỘI DUNG BÀI HỌC A. Lý thuyết liên quan 1.1. Nhiệm vụ - Tiếp nhận lực khí thể ở kỳ cháy giãn nở thành chuyển động tịnh tiến của piston - Biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu - Đưa công suất của động cơ ra ngoài để dẫn động cho các bộ phận của ôtô và các máy công tác. 1.2. Cấu tạo chung Hình 4.1.1 Các bộ phận chuyển động 1. Đai ốc khởi động; 2. Puly quạt gió; 3. Phớt chắn dầu; 4. B/răng dẫn động trục cam; 5. Đầu trục; 6. Nắp dưới đầu to thanh truyền; 7. Đối trọng; 8 & 10 Cổ trục; 9. Má khuỷu; 11a. Bạc cổ trục chính; 11b. Bạc cổ trục thanh truyền; 12. Bánh đà; 13. Mặt bích; 14. Piston ; 15. Thanh truyền; 16. Cổ trục thanh truyền; 17. Căn hạn chế dọc trục; 18. Nắp gối đỡ trục; 19. Vành răng 1.2.1. Nhóm piston Gồm có piston, xéc măng, chốt piston, bạc chốt piston, vòng hãm chốt piston 1
1.2.2. Thanh truyền Thanh truyền, bạc đầu to thanh truyền, bu lông nắp đầu to thanh truyền 1.2.3. Trục khuỷu Gồm có các cổ trục; các cổ thanh truyền; bạc đỡ trục; bánh răng dẫn động trục cam; puly dẫn động bơm nước, quạt gió, máy phát điện... 1.2.4. Bánh đà Lắp ở mặt bích đuôi trục khuỷu, vành răng khởi động. 1.3. Lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền và nhóm pittông Trong quá trình làm việc, cơ cấu khuỷu trục thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau: - Lực quán tính của các chi tiết chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay; - Lực do môi chất khí chịu nén và khi giãn nở sinh ra gọi là lực khí thể; - Trọng lực; - Lực ma sát; Trong các loại lực trên, lực quán tính và lực khí thể lớn hơn lực ma sát và trọng lực rất nhiều nên chỉ xét đến hai loại lực này. 1.3.1. Lực khí cháy (lực khí thể) Dựa vào kết quả tính toán nhiệt ta vẽ được đồ thị công trên hệ trục toạ độ p – v. Triển khai đồ thị công thành đồ thị p - (quan hệ giữa áp suất và góc quay trục khuỷu) ta có thể tính được áp suất khí thể ở góc quay của trục khuỷu. Hình 4.1.2 Đồ thị p - Trong quá trình tính toán, người ta thường dùng áp suất tương đối nên: pkh = p – p0 Trong đó: pkh - áp suất khí thể tính theo áp suất tương đối (MN/m2) p - áp suất khí thể trong tính toán nhiệt (MN/m2) p0 - áp suất khí trời (MN/m2) Vậy lực khí thể tính theo công thức sau: Pkh = pkh Fp (MN) 2
Trong đó: Fp - diện tích đỉnh piston (m2); D - Đường kính xi lanh (m) 1.3.2. Lực quán tính Lực quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến: Pkh N Ptt PJ Pk + A Ptt N Ptt PJ Ptt Hình 4.1.3 Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu Hình 4.1.4 Chiều lực quán tính tác trục khuỷu-thanh truyền dụng lên trục khuỷu Nếu chỉ xét đến lực quán tính và lực khí thể thì lực quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến được tính như sau: 2 PJ mJ mR (cos cos 2 ) Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1: 2 PJ 1 mR cos Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 2: 2 PJ 2 mR cos 2 Chu kỳ của lực quán tính cấp 1 tương ứng với một vòng quay của trục khuỷu và chu kỳ của lực quán tính cấp 2 tương ứng với 1/2 vòng quay của trục khuỷu. Lực quán tính cấp 1 luôn luôn tác dụng trên đường tâm của xi lanh. Khi piston ở ĐCT, Pj1 có trị số âm, chiều quay lên phía trên (chiều ly tâm đối với tâm trục khuỷu). Khi piston ở ĐCD, Pj1 có trị số dương, chiều quay xuống (hướng vào tâm trục khuỷu). Lực quán tính chuyển động quay : 2 Pk mr R const Lực này tác dụng trên đường tâm má khuỷu theo chiều ly tâm 1.3.3. Hợp lực và mô men Khi động cơ làm việc, các chi tiết chuyển động trong cơ cấu trục khuỷu-thanh truyền chịu các lực và mômen sau: 1. Lực khí thể Pkh do áp suất khí thể sinh ra tác dụng lên nắp xi lanh, lên thân máy và piston. 3
2. Hợp lực của lực quán tính và lực khí thể tác dụng lên chốt piston, sinh ra lực đẩy thanh truyền Ptt đồng thời tác dụng lên ổ trục và thân máy. 3. Thành phần lực tiếp tuyến T tạo thành mô men quay trục khuỷu của động cơ. Mô men này được tính theo công thức sau: M = T. R 4. Lực quán tính chuyển động tịnh tiến Pj tác dụng lên ổ trục, chốt khuỷu và chốt piston. Lực quán tính chuyển động quay Pk (lực ly tâm) là một hằng số luôn tác dụng lên ổ trục của trục khuỷu. 5. Lực ngang N tạo thành mômen ngược chiều (mô men lật) 6. Trị số của mô men ngược chiều vừa bằng trị số của mô men quay trục khuỷu nhưng ngược chiều. Mô men này tác dụng trên thân máy. 7. Mô men quay trục khuỷu M làm quay trục khuỷu đưa công suất ra ngoài. Trong quá trình làm việc, mô men này được cân bằng bởi các mô men sau: 8. Mô men cản do lực cản và lực ma sát của tất cả các chi tiết chuyển động tác dụng trên bành đà của động cơ. 1.4. Quy trình tháo, lắp phần chuyển động của động cơ 1.4.1. Tháo nhóm piston, xéc măng và thanh truyền TT Nội dung công việc Hình vẽ minh họa 1 Xả dầu và nước làm mát ra khỏi động cơ 2 Tháo động cơ ra khỏi xe và đưa động cơ lên giá tháo lắp 3 Tháo nắp máy (xem mô-đun MD03) 4 Tháo đáy dầu (xem mô-đun MD03) 5 Quay trục khuỷu cho piston của máy cần tháo xuống điểm chết dưới (ĐCD) 6 Quan sát nhận biết các dấu trên piston và thanh truyền - Dấu thứ tự của piston và thanh truyền trên động cơ. - Dấu chỉ chiều lắp piston và thanh truyền (hình 4.1.4) Hình 4.1.4 Dấu chiều lắp piston, thanh Chú ý: Nếu trên piston không có dấu phải truyền đánh dấu trước khi tháo 4
7 Dùng dụng cụ chuyên dùng làm sạch gờ xi lanh (hình 4.1.5) Hình 4.1.5 Làm sạch gờ xi lanh 8 Tháo bu lông thanh truyền, lấy nắp đầu to và nửa bạc ra 9 Tháo cụm piston, xéc măng, thanh truyền ra khỏi động cơ - Dùng đoạn ống nhựa mềm bịt đầu bu lông thanh truyền để tránh làm xước xi lanh (hình 4.1.6) - Dùng chày đồng và búa đẩy nhóm piston - thanh truyền ra khỏi động cơ Hình 4.1.6 Bịt đầu bu lông Chú ý: Không dùng búa để đóng vào thanh truyền hoặc bạc 10 Gá bạc và nửa đầu to thanh truyền và sắp xếp thành bộ, tránh nhầm lẫn (hình 4.1.7) 11 Tiếp tục tháo các nhóm piston, xéc măng, thanh truyền còn lại. Hình 4.1.7 Sắp xếp thành bộ 1.4.2. Lắp nhóm piston xéc măng, thanh truyền TT Nội dung công việc Hình vẽ minh họa 1 Chia miệng xéc măng - Nhỏ một ít dầu bôi trơn vào rãnh xéc măng, không nhỏ quá nhiều, - Chia đều miệng xéc măng (hình 4.2.8) Chú ý: Không để miệng xéc măng thẳng hàng hoặc trùng lỗ chốt piston Hình 4.2.8 Chia miệng xéc măng 2 Lắp bạc lót vào thanh truyền và nắp đầu to thanh truyền (hình 4.1.9) - Bôi một lớp mỏng dầu bôi trơn vào bề mặt bạc lót - Lắp nửa bạc có lỗ dẫn dầu vào thân thanh truyền 5
Chú ý: + Bạc phải nằm đúng vị trí, vấu hãm chống xoay phải tốt đảm bảo chắc chắn + Lỗ dầu phải trùng với lỗ trên thân thanh truyền Hình 4.1.9 Lắp bạc lót vào nắp đầu to và thanh truyền - Lắp đoạn ống mềm vào đầu bu lông thanh truyền để tránh làm xước cổ biên và xi lanh (hình 4.1.10) Hình 4.1.10 Bịt đầu bu lông 3 Bôi dầu bôi trơn vào xi lanh và cổ biên 4 Lắp nhóm piston, xéc măng, thanh truyền vào động cơ - Dùng dụng cụ chuyên dùng để bó xéc măng ôm khít vào piston - Đưa nhóm piston, xéc măng, thanh truyền vào xi lanh; dùng cán búa gõ nhẹ vào đỉnh piston cho cụm piston, xéc măng Hình 4.1.11 Lắp cụm piston thanh và thanh truyền vào xi lanh theo đúng thứ truyền vào động cơ tự từng máy (hình 4.1.11) Chú ý: Lắp đúng chiều quy định; không để thanh truyền cọ sát vào xi lanh 5 Quan sát dấu thứ tự và chiều lắp nắp đầu to thanh truyền, chọn nắp đầu to và lắp vào thân thanh truyền (hình 4.1.12) Chú ý: Dấu mũi tên hướng về phía đầu động cơ Hình 4.1.12 Lắp nắp đầu to thanh truyền 6 Lắp đai ốc bắt thanh truyền và xiết chặt theo mô men quy định - Bôi một lớp dầu mỏng lên phần ren của bu lông thanh truyền. - Dùng tay vặn đai ốc đến khi nắp đầu to tiếp xúc với thân thanh truyền. - Xiết đều các ốc đến khi đủ mô men Hình 4.1.13 Xiết đai ốc lắp đầu to thanh truyền quy định. (hình 4.1.13) 6
Chú ý: + Phải xiết đai ốc thanh truyền theo nhiều giai đoạn + Sau mỗi lần siết ốc cần quay thử trục khuỷu để kiểm tra tình trạng mối ghép. Nếu trục khuỷu quay không trơn đều thì phải tháo ra kiểm tra phát hiện nguyên nhân và sử lý ngay. Nếu có bu lông nào gãy hoặc biến dạng, đai ốc bị cháy ren thì phải thay bu lông và đai ốc mới. 7 Dùng sơn đánh dấu cạnh phía trước của đai ốc (hình 4.1.14) Hình 4.1.14 Đánh dấu trên đai ốc lắp thanh truyền 8 Xiết đai ốc lắp thanh truyền thêm một góc 900 nữa (hình 4.1.15) Chú ý: + Các dấu sơn đều quay về một phía + Trục khuỷu quay nhẹ nhàng Nếu trục khuỷu quay nặng hoặc không trơn đều thì phải tháo ra kiểm tra và sử lý Hình 4.15 Xiết đai ốc thêm 900 B. Thực hành: Tháo, lắp nhóm piston xéc măng ra khỏi động cơ - Tháo các cụm chi tiết piston - xéc măng - thanh truyền - Nhận dạng các chi tiết: piston, chốt piston, xéc măng, thanh truyền, bạc thanh truyền và quan hệ lắp ghép giữa chúng; quan sát và nhận biết dấu trên các chi tiết - Làm sạch và tìm hiểu cấu tạo các chi tiết - Lắp các chi tiết Câu hỏi ôn tập 1. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo của phần chuyển động trong động cơ đốt trong 2. Xác định các lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 3. So sánh đặc điểm cấu tạo của các bộ phận chuyển động trên các động cơ được thực hành. 7
THỜI LƯỢNG (GIỜ) MÃ BÀI TÊN BÀI Lý thuyết Thực hành MD 04 02 SỬA CHỮA PISTON 2 8 MỤC TIÊU BÀI HỌC Sau khi học xong bài này sinh viên có khả năng: - Trình bày được nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo, cấu tạo - Phân tích được hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa piston - Kiểm tra, sửa chữa piston đúng phương pháp đạt tiêu chuẩn kỹ thuật - Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp NỘI DUNG BÀI HỌC A. Lý thuyết liên quan 2.1. Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo 2.1.1. Nhiệm vụ - Piston cùng với thân máy và nắp máy tạo thành buồng cháy của động cơ; - Tiếp nhận lực khí thể ở kỳ cháy giãn nở và truyền đến thanh truyền làm quay trục khuỷu, đồng thời tiếp nhận lực quán tính để chuyển động tịnh tiến trong xi lanh thực hiện các kỳ nạp, nén, xả; - Đối với động cơ hai kỳ, piston còn làm nhiệm vụ đóng, mở các cửa nạp khí, quét khí và thải sản vật cháy. 2.1.2. Điều kiện làm việc - Chịu tải trọng cơ học lớn: Trong quá trình cháy, áp lực khí thể sinh ra rất lớn tác dụng lên đỉnh piston (khoảng 13 MPa hoặc cao hơn); - Chịu tải trọng thay đổi cả về trị số và chiều tác dụng, tải trọng tác dụng theo chu kỳ: Áp lực khí thể luôn thay đổi trong một chu trình làm việc của động cơ và thay đổi theo chế độ làm việc của động cơ; - Chịu lực va đập, lực quán tính; - Chịu tải trọng nhiệt cao: Trong quá trình làm việc, piston tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có nhiệt độ cao (2300 28000K) nên nhiệt độ của đỉnh piston khoảng 550 8000K. Phân bố nhiệt độ trên các phần của piston được thể hiện trên hình 4.2.1 - Chịu lực ma sát lớn do trong quá trình làm việc ở nhiệt độ cao, màng dầu bôi trơn không hình thành được trên bề mặt tiếp xúc giữa piston và xi lanh (chịu ma sát khô ở gần vị trí ĐCT); - Chịu ăn mòn hoá học: Trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao, một số a xít được hình thành từ khí hỗn hợp và sản vật cháy gây ra ăn mòn piston (axit Carbonic, 8
axit Sunfuric…). Hình 4.2.1 Phân bố nhiệt độ trên piston 2.1.3. Vật liệu chế tạo 2.1.3.1. Yêu cầu về vật liệu chế tạo - Có cơ tính cao, độ bền cơ học cao; - Có độ bền nhiệt khá cao và khả năng tuyền nhiệt tốt; - Có hệ số ma sát nhỏ, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, chịu mòn tốt trong điều kiện bôi trơn kém; - Có khả năng chống ăn mòn hoá học; - Có trọng lượng riêng nhỏ để giảm lực quán tính. 2.1.3.2. Vật liệu chế tạo piston - Gang: Piston chế tạo bằng gang có trọng lượng riêng khá lớn nên thường dùng chế tạo piston của động cơ có tốc độ thấp (động cơ thấp tốc). Các loại gang dùng để chế tạo piston gồm có: Gang xám, gang dẻo, gang cầu. Gang có ưu điểm là khả năng chịu nhiệt tốt, hệ số ma sát nhỏ, độ bền cơ học cao, hệ số giãn nở nhiệt khá nhỏ, tính chảy loãng cao nên dễ đúc, giá thành rẻ… Thành phần các loại gang dùng chế tạo piston: Gang xám: C = 3,2 3,65% Si = 2,1 2,4% Mn =0,46 0,60% Cr = 0,07 0,10% Ni = 0,15 0,55% P = 0,13 0,30% S < 0,15% Gang dẻo: C = 2,3 2,6% Si = 1,15 1,45% Mn = 0,50% Cr = 0,07 P < 0,18 S < 0,12% - Hợp kim nhôm: Hợp kim nhôm dùng để chế tạo piston có rất nhiều ưu điểm: + Trọng lượng riêng nhỏ (1,82 2,97 kg/cm2) nên giảm lực quán tính, loại này thường dùng cho những động cơ có tốc độ cao (động cơ cao tốc); + Dễ đúc do nhiệt độ nóng chảy thấp, tính chảy loãng khá cao ; + Dẫn nhiệt tốt nên truyền nhiệt ra ngoài nhanh, nhiệt độ của piston giảm, không xảy ra hiện tượng kích nổ; + Hệ số ma sát thấp nên giảm mài mòn do ma sát. 9
Tuy nhiên hợp kim nhôm cũng có một số nhược điểm: + Hệ số giãn nở vì nhiệt lớn ; + Độ bền cơ học thấp hơn gang khi ở nhiệt độ cao ; + Đắt tiền hơn gang. Mặc dù có một số nhược điểm nhưng hợp kim nhôm vẫn được dùng nhiều để chế tạo piston do các ưu điểm nổi trội của nó. Đồng thời người ta cũng sử dụng các biện pháp công nghệ để khắc phục những nhược điểm của hợp kim nhôm: nhiệt luyện, phủ một lớp kim loại mỏngcó độ bền cao lên bề mặt piston, làm các gân chịu lực… 2.2. Cấu tạo Hình 4.2.2 Cấu tạo piston 1. Xéc măng khí 5. Rãnh phòng nở 9. Đỉnh piston 2. Xéc măng dầu 6. Bệ chốt pitson 10. Đầu piston 3. Rãnh lắp vòng hãm chốt piston 7. Rãnh xéc măng dầu 11. Thân piston 4. Bề mặt dẫn hướng 8. Rãnh xéc măng khí Piston được chia làm 3 phần chính: Đỉnh piston, đầu piston, thân piston (thường gọi là phần dẫn hướng) 2.2.1. Đỉnh piston Phần trên cùng của piston gọi là đỉnh piston. Đỉnh piston được tính từ mép trên cùng đến sát rãnh xéc măng khí thứ nhất. Đỉnh piston có nhiều dạng khác nhau: Đỉnh bằng, đỉnh lồi, đỉnh lõm. 2.2.1.1 Đỉnh bằng Bề mặt trên cùng của piston là một mặt phẳng. Loại này có cấu tạo đơn giản dễ chế tạo, diện tích tiếp xúc với khí cháy nhỏ. Piston đỉnh bằng được sử dụng phổ biến trên các loại động cơ ô tô (hình 4.2.3). Hình 4.2.3 Piston đỉnh bằng 10
2.2.1.2. Đỉnh lồi Mặt trên của piston lồi lên theo các hình dạng khác nhau (hình 4.2.4). Piston loại này có ưu điểm là độ cứng vững của đỉnh piston cao, có thể không cần bố trí các gân chịu lực phía dưới đỉnh piston nên giảm được trọng lượng, ít kết muội than nhưng khó chế tạo, bề mặt tiếp xúc với nhiệt lớn. Piston đỉnh lồi chủ yếu dùng cho động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ . Hình 4.2.4 Các loại piston đỉnh lồi 2.2.1.3. Đỉnh lõm Đỉnh piston được khoét lõm theo những hình dạng khác nhau (hình 4.2.5). Piston đỉnh lõm có ưu điểm là tạo nên sự xoáy lốc của dòng khí trong quá trình nạp và nén, làm cho hỗn hợp không khí - nhiên liệu hòa trộn đều nên chất lượng cháy tốt hơn. Tuy nhiên piston đỉnh lõm có diện tích tiếp xúc với nhiệt lớn, chiều dầy phần đỉnh và đầu piston tăng. Piston đỉnh lõm thường được sử dụng trên một số động cơ xăng và điêzen có công suất lớn. Hình 4.2.5 Các loại piston đỉnh lõm 2.2.2. Đầu piston Đầu piston là phần lắp xéc măng (vòng găng) khí và xéc măng dầu. Đầu piston được tính từ rãnh xéc măng khí thứ nhất đến rãnh xéc măng dầu cuối cùng. Một số động cơ điêzen có lắp thêm một xéc măng dầu ở cuối phần dẫn hướng piston (hình 4.2.6). Phía trên rãnh xéc măng khí thứ nhất có thể gia công một rãnh chắn nhiệt. Trên các rãnh xéc măng dầu thường có các lỗ hoặc rãnh thông vào khoảng không gian bên trong piston để dầu bôi trơn hồi về đáy dầu. Bên trong đầu và đỉnh piston có các gân chịu lực đồng thời để tăng diện tích tản nhiệt. 11
Hình 4.2.6 Piston có xéc măng dầu ở cuối phần dẫn hƣớng 1. Rãnh xéc măng khí ; 2. Lỗ thoát dầu ; 3. Rãnh xéc măng dầu; 4. Rãnh lắp vòng hãm ; 5. Bệ chốt piston ; 6. Đầu piston 2.2.3. Thân piston Thân piston có nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động tịnh tiến trong xi lanh nên còn gọi là phần dẫn hướng. Trong quá trình làm việc, thân piston chịu lực ngang N khá lớn gây va dập, tăng ma sát. Để giảm va đập và ma sát thì khe hở giữa piston và xi lanh phải nhỏ, diện tích tiếp xúc giảm. Tuy nhiên khe hở giữa piston và xi lanh nhỏ quá dễ gây bó kẹt piston trong xi lanh khi nhiệt độ các chi tiết tăng. Để giải quyết vấn đề này, người ta thường làm thân piston có dạng ô van. Phía hai bên bệ chốt có đường kính nhỏ hơn phía vuông góc với bệ chốt. Khi piston nóng lên, phía bệ chốt giãn nở nhiều hơn làm cho tiết diện piston có dạng hình tròn. Phần thân piston có bệ chốt piston. Bệ chốt piston thường đặt cao hơn trọng tâm của piston để áp suất do lực ngang và lực ma sát phân bố đều hơn trên bề mặt tiếp xúc. hch = (0,6 0,74)ht Trong đó: ht là chiều cao phần dẫn hướng piston Một số piston có lỗ chốt lệch đi so với đường tâm xi lanh. Độ lệch thường khoảng 1,5 2,5 mm về phía chịu lực ngang lớn nhằm làm giảm sự va đập cho piston, động cơ làm việc êm hơn, không có tiếng gõ piston. Tuy nhiên phương án này gây ảnh hưởng xấu đến động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền. Hình 4.2.7 Thân piston có tiết diện hình ô van Trong lỗ chốt piston thường có rãnh để lắp vòng hãm chốt piston nhằm hạn chế sự dịch dọc trục của chốt piston, tránh cho chốt piston cọ xát vào bề mặt xi lanh gây xước xilanh. 12
Thân piston thường có tiết diện ngang dạng ôvan (hình 4.2.7) hoặc vát hai đầu bệ chốt (hình 4.2.8). Điều này giúp cho khi nhiệt độ tăng, piston sẽ giãn nở ở phần bệ chốt tập trung nhiều kim loại nên không bị bó kẹt trong xi lanh. Đồng thời giảm diện tích tiếp xúc giữa piston và xi lanh nên giảm được lực ma sát. Một số piston có xẻ rãnh dạng T, dọc theo thân piston để chống bó kẹt gọi là rãnh phòng nở. Do nhiệt độ các phần của piston không đều nên sự giãn nở vì nhiệt cũng khác nhau. Nhiệt độ phần phía trên cao và giảm dần xuống dưới nên đường kính piston cũng không đều. Đường kính phần thân piston lớn hơn phần đầu và đỉnh piston. C¹nh v¸t Hình 4.2.8 Piston có cạnh vát hai bên bệ chốt 2.3. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng, phƣơng pháp kiểm tra và sửa chữa piston. 2.3.1. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng STT Hiện tƣợng Nguyên nhân hƣ hỏng - Do bề mặt ma sát bị lẫn cặn bẩn, mạt kim loại lẫn trong dầu bôi trơn hoặc do lắp ráp không 1. Piston bị xước tuân thủ đúng các yêu cầu kỹ thuật. - Do bôi trơn kém gây quá nhiệt - Va đập với chi tiết khác khi làm việc do bulông thanh truyền bị nới lỏng hoặc thay piston không đúng loại 2. Piston nứt vỡ - Do khuyết tật khi chế tạo không phát hiện kịp thời gây ứng suất tập trung - Do sử dụng lâu, kim loại bị mỏi. - Do ma sát với xi lanh trong quá trình làm việc; chịu tải trọng lớn làm tăng lực ngang N 3 Piston bị mòn - Do bôi trơn kém, chất lượng dầu bôi trơn không đảm bảo 13
2.3.2. Phƣơng pháp kiểm tra, sửa chữa 2.3.2.1. Trình tự tháo, lắp nhóm piston a. Tháo rời nhóm piston, xéc măng, thanh truyền TT Nội dung công việc Hình vẽ minh họa 1 Tháo xéc măng khí - Kẹp thanh truyền lên ê tô Chú ý: Đệm lót vào thân thanh truyền để tránh hư hỏng - Dùng kìm chuyên dùng tháo các xéc măng khí ra Tháo lần lượt các xéc măng từ phía trên HìnhTh¸o 4.2.9 xÐc Tháom¨ng xéc măng khÝ khí xuống (hình 4.2.9) Chú ý: + Sắp xếp các xéc măng theo thứ tự + Không dùng tay để tháo xéc măng, tránh làm gãy xéc măng 2 Tháo xéc măng dầu ra (hình 4.2.10) - Tháo các vòng đỡ - Tháo vòng lò xo - Sắp xếp xéc măng thành từng bộ, không để lẫn các xéc măng Hình 4.2.10 Th¸o Tháo xéc măng xÐc m¨ng dÇu dầu 3 Tháo vòng hãm chốt piston (hình 4.2.11) - Dùng kìm chuyên dùng tháo vòng hãm ra khỏi rãnh trên piston - Dùng ngón tay đỡ vòng hãm đồng thời dùng tôvít bẩy vòng hãm ra Hình 4.2.11 Th¸o Tháochèt vßng h·m vòng hãm piston 4 Gia nhiệt cho piston trong nước nóng khoảng 800C 1000C (hình 4.2.12) - Đặt toàn bộ các nhóm piston, xéc măng vào thùng gia nhiệt - Đổ nước vào thùng cho ngập hết piston - Cấp điện để gia nhiệt cho piston Hình 4.2.12 Gia cho Gia nhiÖt nhiệt cho piston piston trong nước nóng 14