TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP HOÀ CHÍ MINH KHOA CÔ KHÍ ÑOÄNG LÖÏC BOÄ MOÂN KHUNG GAÀM ******************** GIAÙO TRÌNH COÂNG NGHEÄ BAÛO DÖÔÕNG VAØ SÖÛA CHÖÕA OÂ TOÂ Ngöôøi bieân soaïn GVC T[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN KHUNG GẦM ******************** GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ BẢO DƯỢNG VÀ SỬA CHỮA Ô TÔ Người biên soạn: GVC.ThS.Nguyễn Văn Toàn TP.HỒ CHÍ MINH, 12/2010 Trang 1.1 Ma 1.2 1.3 1.4 1.5 .4 .7 2.1 2.2 2.3 16 .18 20 3.1 3.2 26 26 4.1 28 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 28 32 34 38 40 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 m ô tô 42 42 45 49 .53 4.2 4.3 4.3.1 Ch 4.3.2 4.3.3 5.1 57 60 64 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 65 65 68 77 88 92 96 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 100 .100 .115 117 120 5.3.1 5.3.2 5.3.3 124 127 130 5.2 5.3 CHƯƠNG I SỰ THAY ĐỔI TRẠNG THÁI KỸ THUẬT CỦA Ơ TƠ TRONG Q TRÌNH SỬ DỤNG Trong q trình sử dụng tơ, tính kỹ thuật phận bị thay đổi Q trình thay đổi kéo dài, nguyên nhân tác động trình làm việc diễn biến theo qui luật tự nhiên (qui luật mài mịn tự nhiên, lão hóa, q trình xy hóa…) có thay đổi trạng thái xảy đột ngột không theo qui luật (kẹt vỡ bánh răng, gãy xéc măng…) gây hư hỏng nặng Quá trình làm việc xảy tất phận: động cơ, thùng, bệ, hệ thống truyền lực, hệ thống treo… liên quan thể thay đổi dạng lượng định như: năng, nhiệt năng, áp dạng chất lỏng, khí… Q trình thay đổi tính kỹ thuật phận tơ thể hình thức thay đổi dạng lượng nói trên, điều kiện làm việc bình thường nguyên nhân hao mòn bề mặt giảm độ bền trình lý hóa gây nên Việc nghiên cứu ma sát mòn quan trọng cần thiết, để nắm chất qui luật hao mòn chi tiết tơ giúp ta tìm biện pháp khắc phục để nâng cao tuổi bền sử dụng chúng 1.1 Ma sát mòn 1.1.1 Ma sát a/ Khái niệm ma sát Sự hoạt động nhiều cấu máy có liên quan tới chuyển động tương đối bề mặt tiếp xúc chi tiết máy tạo nên ma sát bề mặt Trong đa số trường hợp ma sát gây nên chi phí vơ ích lượng đồng thời tạo nên hao mòn chi tiết máy Qua cơng trình nghiên cứu ta thấy ma sát kết nhiều dạng tương tác phức tạp khác diễn q trình cơ, lý, hóa, điện… quan hệ q trình phức tạp phụ thuộc vào đặc tính tải tác dụng, vật liệu, môi trường b/ Phân loại ma sát + Theo chuyển động tương đối hai vật thể ta có: - Ma sát trượt (hình 1.1a) - Ma sát lăn (hình 1.1b) - Ma sát quay (hình 1.1c) Hình 1.1 Phân loại ma sát theo chuyển động tương đối hai vật ma sát + Theo trạng thái bề mặt ma sát chi tiết tính chất vật liệu bơi trơn (hình 1.2) - Ma sát khơ (ma sát ngồi), hệ số ma sát f = 0,1 loại ma sát sinh hai bề mặt tiếp xúc có lớp khơng khí khơ (khơng có chất bơi trơn khác) Thí dụ: Ma sát đĩa ly hợp với bánh đà đĩa ép, má phanh tang trống… - Ma sát giới hạn (ma sát trong) hệ số ma sát f = 0,001 loại ma sát phát sinh hai bề mặt chuyển động chi tiết có tồn lớp dầu bơi trơn mỏng, lớp dầu tồn sức hút chúng phần tử kim loại So với ma sát khơ ma sát giới hạn tốt hơn, ma sát giới hạn khơng có lợi để chi tiết máy làm việc lâu dạng ma sát Thí dụ ma sát bề mặt cặp bánh ăn khớp khởi động máy tốc độ quay chậm mà phụ tải lớn - Ma sát ướt (ma sát trong) gọi ma sát thủy động học, hệ số ma sát f = 0,0001 Trong trường hợp sức cản ma sát lớn hay bé tùy theo tính chất dầu nhờn mà khơng liên quan đến tính chất đặc tính bề mặt tiếp xúc Thí dụ ma sát ổ đỡ trục khuỷu - Ma sát nửa khơ: hình thức ma sát hỗn hợp ma sát giới hạn ma sát khô, loại ma sát xuất phần xy lanh xéc măng hành trình nổ động - Ma sát nửa ướt: hình thức ma sát hỗn hợp ma sát giới hạn ma sát ướt, loại ma sát xuất gối đỡ trục khuỷu khởi động máy Hình 1.2 Phân loại ma sát theo chất bơi trơn 1.1.2 Mịn a/ Các khái niệm + Q trình mịn q trình phá hoại bề mặt bề mặt kim loại chi tiết tiếp xúc chuyển động tương đối kết lực ma sát kèm theo q trình lý hóa phức tạp + Lượng hao mòn kết q trình mịn làm thay đổi kích thước, hình dáng, khối lượng trạng thái bề mặt chi tiết, mòn phá hủy tương quan động học khâu lắp ghép + Độ chịu mòn khả chống đỡ mòn vật liệu chế tạo chi tiết cặp chi tiết phối hợp b/ Phân loại mịn Có nhiều trị số ảnh hưởng đến trị số mòn tính chất hao mịn, nhà bác học Nga M.M.Xðĩỵ phân loại mòn sau: * Mòn giới: lực giới tác dụng lên bề mặt tiếp xúc chi tiết, mịn giới có dạng - Mòn hạt mài: hạt bé cứng nằm hai bề mặt tiếp xúc gây nên, kết tạo nên vết xước vẹt sâu xuống Nguồn hạt mài từ ngồi lọt vào bề mặt chi tiết như: bụi, cát theo khơng khí dầu bơi trơn vào tồn bề mặt chi tiết chất lượng gia công chi tiết nên cọ xát văng hạt gang, thép, crơm… Cường độ mịn phụ thuộc vào vật liệu chế tạo, độ cứng, kích thước hạt mài, tốc độ trượt, áp lực bề mặt tiếp xúc - Mòn biến dạng dẻo: tác dụng tải trọng lớn lên bề mặt chi tiết tiếp xúc làm thay đổi hình dáng kích thước chúng trọng lượng chúng khơng đổi Ví dụ: gối đỡ trục khuỷu ta quan sát thấy lớp hợp kim chịu mòn bị dịch chuyển theo chiều trượt - Mòn phá hoại dòn: ma sát lớp hợp kim loại bề mặt chi tiết tiếp xúc bị “chai cứng” dòn đến giới hạn bị bong để lộ lớp kim loại dịn Lớp kim loại tiếp tục bị “chai cứng” dịn, lại bong tróc… q trình tiếp diễn - Mịn mỏi: chi tiết chịu ứng suất cao, tác động có chu kỳ, mặt chi tiết xuất vết nứt tế vi Dạng mòn thường xuất bề mặt bánh truyền lực * Mịn phân tử giới Nó phát sinh bám dính phần tử kim loại số chỗ cục bề mặt ma sát chi tiết, sau chỗ bám dính lại bị phá hoại tác dụng giới: Bề mặt chi tiết tiếp xúc có độ xù xì, dẫn đến tiếp xúc cục Ở nơi có phụ tải lớn, dầu bị phá hoại, tốc độ trượt lớn, nhiệt độ cao, dầu bị bốc hơi, kim loại bị dính vào sau lại bị rời ra, kết bề mặt sinh lồi bề mặt sinh bị lõm Thực chất di chuyển kim loại từ chi tiết sang chi tiết kia, trình lập lập lại Loại mòn thường thấy bề mặt phụ tải lớn, bạc trục * Mịn hóa học - giới Do ăn mịn hóa học lực giới tác dụng Các chi tiết máy làm việc mơi trường có tồn chất ăn mịn như: xút, a xít, khơng khí ẩm ướt nên bề mặt chi tiết sinh lớp màng xít kim loại (một lớp hợp chất hóa học) mà tính chịu lực kim loại nguyên thủy, dễ bị phá hoại đi, sau lại sinh lớp màng xít khác q trình ăn mịn hóa học – giới tiếp diễn Trong động ô tơ loại mịn phổ biến nghiêm trọng q trình làm việc sản phẩm cháy thường có: CO, CO2, SO3, NO2… dễ dàng hợp với nước tạo thành axít tương ứng, tạo thành chất ăn mịn hóa học c/ Các phương pháp nghiên cứu mịn chi tiết ô tô Để đánh giá hao mịn chi tiết tơ người ta thường dùng phương pháp đo trực tiếp đo gián tiếp * Đo trực tiếp Chi tiết kiểm tra tháo rời khỏi cụm làm để đo cân - Dùng dụng cụ vi trắc: thước cặp, pan me, đồng hồ so… Phương pháp xác định nhanh chóng thay đổi hình dạng kích thước chi tiết, nhiều công sức tháo, lắp đo Độ xác đo phụ thuộc vào độ xác dụng cụ, không đo giá trị kỳ tháo cụm - Cân: Để đo lượng mòn chi tiết xéc măng, bạc trục… phương pháp xác định nhanh chóng lượng mịn khơng xác định hình dạng mịn - Phương pháp chuẩn nhân tạo: dùng dao khắc dấu bán nguyệt chóp vng lên mặt chi tiết, sau thời gian làm việc chi tiết bị mịn ta đo thơng số chiều dài, chiều sâu rãnh lại so với giá trị chiều dài, chiều sâu ban đầu đánh giá mịn Phương pháp xác sử dụng ép dấu có gờ dấu với chi tiết biến dạng nhiều không dùng * Đo gián tiếp: Không cần tháo chi tiết khỏi cụm để kiểm tra - Phân tích hàm lượng kim loại dầu Các kim loại bề mặt chi tiết bị mòn dầu bơi trơn tuần hồn đưa hộp đựng dầu (các-te dầu) Phân tích hàm lượng kim loại có dầu biết lượng mòn chi tiết khác động Tuy mhiên, phương pháp khơng biết hình dạng mịn chi tiết - Phương pháp đo phóng xạ Người ta cấy chất đồng vị phóng xạ vào chi tiết cần nghiên cứu Khi phân tích mạt kim loại chứa dầu máy đo cường độ phóng xạ biết cường độ mòn chi tiết Ưu điểm phương pháp nghiên cứu khơng cần tháo máy, tìm cường độ mòn, xác định lượng hao mòn chi tiết, có độ xác cao tồn phương pháp dễ bị nhiễm phóng xạ 1.2 Quy luật hao mòn cặp chi tiết tiếp xúc Phần lớn cặp chi tiết tiếp xúc tơ chịu nhiều hình thức mịn khác nhau, dẫn đến hao mòn bề mặt tiếp xúc, làm cho khe hở cặp chi tiết rộng ra, phụ thuộc vào nhân tố gia cơng sử dụng Qua thí nghiệm ta thấy qui luật làm tăng khe hở hai chi tiết tiếp xúc có quan hệ phụ thuộc vào thời gian làm việc chúng trị số quãng đường xe chạy Nói chung điều kiện bình thường chi tiết bị hao mòn theo qui luật mòn định 1.2.1 Quy luật mòn hai chi tiết tiếp xúc Hình 1.3 Quy luật hao mịn tự nhiên cặp chi tiết tiếp xúc Đường cong biểu thị độ mòn có cường độ ổn định với ba giai đoạn Sđ: khe hở ban đầu khe hở tiêu chuẩn mối ghép sau ta lắp ráp xong * Giai đoạn chạy rà (mài hợp): l0 Đặc trưng cho mòn chi tiết thời kỳ chạy rà Trong thời kỳ vết nhấp nhô bề mặt chi tiết triệt tiêu cách nhanh chóng chà sát lớp bề mặt tiếp xúc với nhau, lúc xảy q trình mịn với cường độ cao để tạo nên bề mặt làm việc bình thường với thơng số chuẩn xác Cường độ mòn thời kỳ chạy rà phụ thuộc vào chất lượng gia công bề mặt chi tiết, chất lượng vật liệu bôi trơn chế độ chạy rà * Giai đoạn làm việc bình thường: l1 Đây thời kỳ làm việc bình thường chi tiết tiếp xúc Sau chạy rà khe hở tiếp xúc đạt S1, cường độ mòn ổn định, quan hệ lượng mòn thời gian làm việc chi tiết gần tuyến tính, tốc độ mịn (tg) gần khơng đổi, khu vực hao mòn cho phép * Giai đoạn mài phá: l2 Khi chi tiết bị mòn khe hở lắp ghép có giá trị S2 lớn, cặp chi tiết làm việc khơng bình thường, chế độ bơi trơn kém, có tải trọng va đập gây nên tiếng gõ kim loại Đặc trưng cho thời kỳ tăng đột ngột cường độ mòn bề mặt chi tiết Khe hở S2 trị số khe hở giới hạn cặp chi tiết, lúc chi tiết khơng làm việc lâu dài dễ dẫn đến gãy vỡ chi tiết, gãy vỡ phận Từ đồ thị hình 1.3 ta thấy: thời gian hành trình làm việc (tuổi bền sử dụng) cặp chi tiết tiếp xúc tính theo cơng thức: L=l0 +l1=l0 + S S1 2tg tg: tốc độ mịn Qua đồ thị 1.3 ta thấy kéo dài tuổi bền sử dụng L nhiều biện pháp giảm cường độ mòn, giảm khe hở sau chạy rà… 1.2.2 Đặc điểm mòn cặp chi tiết tiếp xúc có trị số mịn sau chạy rà khác Hình 1.4 Đồ thị mịn cặp chi tiết thay đổi số thông số Đường 1: Đường cong mịn cặp chi tiết làm việc bình thường Đường 2: Đường cong mòn cặp chi tiết ta giảm cường độ mòn (