Sửa chữa động cơ đốt trong - Bộ khung động cơ pdf

Nhiều bộ phận của động cơ được lắp trên nắp xilanh như: bugi, vòi phun, cụm xupap, cơ cấu giảm áp hỗ trợ khơi động… ngoài ra, trên nắp xilanh còn bố trí các đường nạp, đường thải, đường

CHƯƠNG 1: BỘ KHUNG ĐỘNG CƠ 1.1 GIỚI THIỆU BỘ KHUNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

* Bộ khung động cơ bao gồm những phần cố định chính sau đây:

- Nắp che(1): để chắn bụi và ngăn không cho dầu bôi trơn vung ra ngoài

- Nắp xi lanh(2): cùng với xy lanh và đỉnh piston tạo thành buồng cháy

- Thân máy (3), hộp trục khuỷu(4), và đế máy(5) để tạo thành thân máy

- Cacte: là nơi chứa và hứng dầu bôi trơn, thường chế tạo bằng tôn dập như

ở động cơ ô tô hoặc bằng gang đúc như ở động cơ máy kéo

Thân máy và nắp xy lanh là những chi tiết cố định và rất phức tạp để lắp

hầu hết các cơ cấu và các hệ thống khác của động cơ

1.2 CÁC BỘ PHẬN CỦA ĐỘNG CƠ

1.2.1 NẮP XI LANH

1.2.1.1 Chức năng, nhiệm vụ, điều kiện làm việc

Chức năng, nhiệm vụ

Nắp xilanh đậy kín một đầu cùng với piston và xilanh tạo thành buồng cháy

Nhiều bộ phận của động cơ được lắp trên nắp xilanh như: bugi, vòi phun, cụm

xupap, cơ cấu giảm áp hỗ trợ khơi động… ngoài ra, trên nắp xilanh còn bố trí các

đường nạp, đường thải, đường nước làm mát, đường dầu bôi trơn… do đó kết cấu

của nắp xilanh rất phức tạp

Điều kiện làm việc

Nắp xilanh làm việc trong điều kiền rất xấu như phải chịu nhiệt độ cao, áp

suất lớn, ăn mòn hóa học nhiều Ngoài ra khi lắp ráp, lắp xilanh chịu ứng suất nén

khi siết chặt bu lông hoặc gu jông

1.2.1.2 Yêu cầu:

* Có buồng cháy tốt nhất để bảo đảm quá 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, đồng thời tránh được ứng suất nhiệt

* Đảm bảo đậy kín xilanh, không bị lọt khí, rò nước

Hình: Nắp xilanh

1.2.2 KHỐI THÂN

1.2.2.1 Chức năng, nhiệm vụ, điều kiện làm việc của khối thân:

Nhiệm vụ chủ yếu của thân động cơ là lien kết khối xi lanh với bệ đỡ chính

và 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 Tuy cần kín nhưng phải bố trí

lỗ thoát hơi để tránh áp suất trong khoang không vượt quá giới hạn gây cản trở

chuyển động của piston

Thân động cơ liên kết nắp xy lanh, ống xy lanh với bệ đỡ chính và không để

lọt dầu ra ngoài nên nó chịu tải trọng, áp lực khí, độ rung động lớn và yêu cầu lắp

ghép phải chính xác giữa các bề mặt lắp ghép

1.2.2.2 Yêu cầu

* Có đủ sức bền và độ cứng vững để chịu đựng được tải trọng lớn và nhiệt

độ cao

* Dễ dàng tháo lắpvà điều chỉnh các cơ cấu khác lắp trên thân máy

* Kết cấu đơn giản , dễ chế tạo

* Đảm bảo các yêu cầu đặc biệt như kết cấu buồng cháy, lưu thông của nước

làm mát tốt v.v…

* Có khối kượng nhỏ

1.2.3 KHỐI XILANH:

1.2.3.1 Chức năng, nhiệm vụ, điều kiện làm việc của khối xy lanh:

Khối xy lanh có nhiệm vụ liên kết với nắp xilanh và bao bọc cho lót xilanh ở

bên trong Ngoài ra, nó còn có các khoang chứa nước gọi là áo nước để làm mát cho

lót xy lanh

Khối xy lanh làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao và ứng suất nhiệt không

đều dễ bị biến dạng

1.2.4 LÓT XILANH

1.2.4.1 Chức năng, nhiệm vụ và điều kiện làm việc

Lót xilanh là một chi tiết máy có dạng ống được lắp vào thân máy nhằm

mục đích kéo dài tuổi thọ của thân máy Kết cấu của thân máy phụ thuộc rất nhiều

vào kiểu lót xilanh

Lót xilanh có nhiệm vụ dẫn hướng piston và cùng với mặt dưới của nắp

xilanh và đỉnh piston tạo nên không gian công tác của xilanh

Trong quá trình là việc, lót xilanh chịu tải trọng cơ học, tải trọng và bị ăn

mòn rất nhiều

1.2.4.2 Yêu cầu:

* Có đủ sức bền để chịu đựng áp suất khí thể

* Chịu mòn tốt

* Khi piston trượt trên mặt gương xy lanh, tổn thất ma sát phải ít

* Chống được ăn mòn hoá học trong môi trường nhiệt độ cao

* Không để cho rò nước xuống cac te đựng dầu bôi trơn đối với loại lót

xilanh ướt

* Giãn nở tự do theo hướng trục

1.2.5 BỆ ĐỠ CHÍNH VÀ Ổ ĐỠ CHÍNH

1.2.5.1 Bệ đỡ chính

Chức năng, nhiệm vụ, điều kiện làm việc

Cùng với thân động cơ, bệ đỡ chính là phần chính của bộ khung động cơ Bệ

đỡ chính là nơi đặt ổ đỡ chính của trục khuỷu Nó cần phải bảo đảm độ cứng vững

dọc và ngang của toàn bộ động cơ, cũng như bảo đảm cho trục khuỷu làm việc

Điều kiện làm việc: bệ đỡ chính và thân động cơ được liên kết với nhau

bằng các bulông hay các mối liên kết toàn khung Do đó khi động cơ làm việc, bệ

đỡ chính loại có khối xilanh được liên kết bằng các liên kết toàn khung áp lực khí

cháy sẽ tác dụng lên các thanh ngang của bệ đỡ gây ra biến dạng uốn Đồng thời bệ

đỡ chính còn chịu tác dụng của lực quán tính do động cơ làm việc gây ra

1.2.5.2.Ổ đỡ chính:

Chức năng, nhiệm vụ, điều kiện làm việc:

Ổ đỡ chính là nơi lắp đặt cổ chính trục khuỷu Vì vậy khi động cơ làm việc,

các bạc lót của ổ đỡ chính sẽ bị mòn do cọ sát với cổ chính trục khuỷu, đồng thời nó

còn chịu tác dụng của lực quán tính ly tâm và va đập khi khe hở giữa bạc lót và cổ

chính trục khuỷu thật chính xác, đảm bảo độ đồng tâm giữa các ổ đỡ trên bệ đỡ

chính Tăng cường dầu bôi trơn và cố định các ổ đỡ chính

1.2.6.CACTE

1.2.6.1 Chức năng nhiệm vụ , điều kiện làm việc

Cacter là bộ phận bao bọc và là nơi lắp đặt các bộ phận chuyển động chủ

yếu của động cơ

Cacter cĩ chức năng đạy kín khơng gian trang động cơ từ phía dưới và là nơi

chứa dầu bơi trơn

Cacter làm việc trong môi trường dầu và nhất là ở dưới đáy

động cơ, vì vậy cacter phải có cấu tạo chắc chắn, kín, chống ăn mòn

và biến dạng

Hình 4-14 : Kiểm tra độ nhảy bậc

* Vết nứt nhỏ có thể dùng chất ,oxy hóa hoặc keo dán

* Thân máy thường to vết nứt thường nhỏ việc hàn cục bộ sẽ làm nóng tại

chỗ trong khi toàn bộ thân máy có nhiệt độ bình thường , do đó dể xảy ra biến dạng

nhiệt như : vênh nứt … để tránh nứt nên nung nóng sơ bộ một vùng quanh chổ nứt

* Các tải quá cao lặp lại nhiều lần tác dụng trên ổ trượt có thể gây ra sự phá

hủy mỏi Vật liệu ổ trượt có thể nứt và tách khối nền thép để lại các vết lỏm , khả

năng chịu lực của ổ trượt giảm dần tốc độ hư hỏng tăng nhanh

Các vết rỗ Lắp không chuẩ

Hư hỏng do mỏi Các phần bị mái sáng

Bụi bẩn Thiếu dầu

khoảng hở không chuẩn

Hình 4-16 : Các kiểu hư hỏng ổ trượt thanh truyền

Mặt tựa không chuẩn :

* Nếu ổ trượt tựa không khớp vào lỗ sẻ có các điểm cao trên bề mặt ổ trượt (

hình vẽ minh họa ) tác hại của các hạt bụi phía dưới ổ trượt ở vùng đó có khoảng hở

màng dầu rất nhỏ không khí lọt vào có thể làm chậm sự tỏa nhiệt từ ổ trượt kết hợp

các tấc hại này có thể làm cho ổ trượt bị hư hại nhanh

Hình 4-17: Tác hại của các hạt bụi còn sót lại dưới ổ trượt khi lắp

Vết xước do bụi :

* Nếu các bộ lọc không khí và dầu không được thay đổi đều đặn , bụi có thể

lọt vào dầu bôi trơn gây ra các vết xước trên bề mặt trục khuỷu hoặc ổ đỡ trượt , ổ

trượt bị quá tải do bụi sẽ nhanh chóng bị hư hỏng

Thiếu dầu hoặc khoang hở dầu không chuẩn

* Thiếu dầu bôi trơn hoặc khoang hở dầu không chuẩn có thể làm cho vật

liệu ổ trượt bị tách khỏi nền ổ trượt hợp cháy:

* Thiếu dầu còn làm mòn nhanh ổ trượt các ổ trượt ở cách xa bơm dầu có

thể được bôi trơn không đầy đủ gây hư hại ổ trượt

Khuỷu trục bị côn :

Khi khuỷu trục bị côn đầu lớn sẽ làm tăng tải lên một phía của cả hai nữa ổ

trượt Bề mặt ổ trượt bị quá nhiệt và nhanh chóng hư hỏng

Gờ bán kính :

* Điều này thường do trục khuỷu được mài không chuẩn độ tròn trục khuỷu

không đồng đều do đó tải tác dụng lên ổ trượt không đều tạo ra các gờ Nếu động

cơ chạy quá tải sự quá nhiệt sẽ nhanh chóng xảy ra trên các gờ đó làm hư hỏng ổ

trượt

Kiểm tra :

* Có thể dùng dây chì có đường kính lớn hơn khe hở giữa bạc à trục dặt theo

hướng dẫn trên hình vẽ rồi xiết ổ đỡ dung độ găng quy định để xác định khe hở thục

tế của chúng Mô men xiết các bu long mphải đúng theo hướng dẩn của nhà chế tạo

.Có thể kiểm tra độ găng lắp ghép qua việc đo khe hở giữa các mép của nắp đậy và

ổ dặt bạc

Hình 4-18 :Vị trí đặt dây chì để kiểm tra khe hở

Sữa chữa :

Khôi phục hình dáng :

* Có thể doa hoặc tiện bạc lót để khôi phục hình dáng ban đầu theo kích

thước sữa chữa trên các máy chuyên dùng

* Có thể dùng mặt trong của ổ đỡ hai đầu khi bỏ bạc lót ra làm chuẩn để dịnh

tâm

Khôi phục kích thước :

* Đúc lại bạc lót thiếc chì

*Đúc lại bạc lót đồng chì

Sơ dồ máy tiện bạc lót ổ đỡ chính trục máy1, trục dao tiện, 2-vít me,3-ổ đỡ

treo của trục dao tiện,4-ổ đỡ hai phía đầu máy ,5-bạc lót cần tiện trong,6-dao

tiện,7-khớp then hoa,8-bộ truyền đai,9-động cơ điện

1.3.3 XY LANH :

Hao mòn :

* Khí trong xy lanh có các thành phần hoạt hóa mạnh như ô xy ,S,P,các ô xít

a xít chúng dể gây ra ăn mòn ,hóa và điện hóa bề mặt buồng đốt

Hình 4_20: khối xy lanh

* Trong quá trình làm việc vòng găng cùng piston ép lên mặt trong xy lanh

một áp lực khá lớn thay đổi theo chu ký cả về phương chiều và cường độ và chuyển

động khứ hồi tương đối so với xy lanh với vận tốc trung bình Cm = 4-10 m/s Lớp

dầu bôi trơn cho mặt gương xy lanh chỉ tồn tại ở phần dưới vòng găng trên cùng

.Khi piston ở thế chết trên dưới dạng màng dầu tới hạn

Hư hỏng :

* Do mòn không đều xy lanh bị méo và bị côn bởi vậy khi hơi đốt lọt xuống

buồng tay quay dầu bôi trơn lên mặt gương xy lanh không được vét sạch nó bị cháy

vừa làm bẩn máy tăng hao mòn vừa tạo chất độc trong khí xả

* Dầu bôi trơn bị hao nhiều khí xả có màu xanh hơi từ hộp trục khuỷu thoát

ra nhiều ở lỗ thoát hơi và máy có áp suất nên Pc thấp khó khởi động ở chế độ không

tải máy bị chết là những biểu hiện của sự hao mòn xy lanh

Kiểm tra

Kiểm tra các vết rạn nứt

* Kiểm tra các vết rạn nứt ở phía trên giữa các xy lanh giữa các nắp lổ lắp

bulong mặt ngoài của khối xy lanh và các cạch lổ ổ trượt chính

* Đối với khối xy lanh bằng gang dùng thiết bị dò tìm vết nứt bằng từ tính ,

đối với xy lanh nhôm dùng chất nhuộn màu

Hình 4-21 sử dụng bình xịt chất màu thẩm thấu

Kiểm tra các lỗ ổ trượt chính :

* Kiểm tra sự thẳng hàng của các mlổ ổ trượt chính bằng cách dặt thước

thẳng chính xác phía trên dùng cử chiều dày (0,0015 inch) để xác định độ lệch

* Nếu độ lệc vượt quá giá trị này cần thay khối xy lanh hoặc gia công lại các

lỗ ổ trượt chính Hãy đặt các nắp ổ trượt chính vào khố xy lanh xiết chặt các bulong

theo yêu cầu và đo các lỗ ổ trượt chính để xác địng đường kính độ côn và độ không

tròn

Hình 4_22: Kiểm tra sự thẳng hàng

Hình 4-22 Đo lỗ trượt chính bằng đồng hồ so

Kiểm tra các, bề mặt gia công

* Kiểm tra các bề mặt lắp đệm kín, kiểm tra bề mặt đệm kín giữa khối xy

lanh và đầu xy lanh bằng cách dùng thước thẳng chính xác và cử chiều dày

Hình 4_23 : Sử dụng thước thẳng chính xác và cử chiều dày

để kiểm tra bề mặt khối xy lanh

Sữa chữa :

* Khi hao mòn ít hơn giới hạn cho phép có thể mài bóng để khôi phục hình

dáng tròn xoay của mặt trong xy lanh , thay vòng găng mới , không cần thay piston

Hình 4_24: Sơ đồ chuyển động của đá mài bóng mặt torn xy lanh :1- đá

mài ,2-lót xy lanh,3-vít me phải ,4-vít me trái ,5-lò xo,6-khớp các dăng

* Khi hao mòn tới giới hạn cho phép, người ta thường doa và mài bóng mặt

trong theo kích thước sữa chữa

* Có thể dùng máy di động đặt trên thân máy để doa và mài bóng xy lanh

Có thể tháo rời ống xy lanh mang lên máy cố định để doa và mài bóng

Hình 4-25:Thiết bị mài bóng

* Nếu mà xy lanh đã doa nhiều lần , ở lần cuối bị mòn không đều nếu xét

thấy doa trùng tâm ban đầu lượng cắt đi vượt quá kích thước cho phép sữa chữa có

thể tiến hành doa sai tâm

* Sau khi doa xy lanh được mài bóng , khi mài bóng người ta làm mát và rữa

mặt mài bằng dầu diesel có P =1- 2 kg/cm2 ở giai đoạn cuối có thể thay dầu diesel

bằng dung dịch CuSO4 100- 300 g/lít Thời gian mài them khoảng 1 phút làm vậy

ma sát giữa xy lanh và vòng găng sau này sẻ giảm nhiều

* Khi bị mòn quá giới hạn hay bị thủng , bị nút … phải thay xy lanh mới

hoặc xy lanh đã được khôi phục

1.3.4 Nắp xy lanh

Hao mòn hư hỏng

* Nắp xy lanh đạy kín xy lanh cùng với xy lanh và đỉnh piton tạo ra buồng

* Nắp xy lanh là nơi chứa vòi phun , nhien liệu cacte nạp xả khởi động là nơi

đặt giá đỡ trục của đòn gánh hoặc trục quả đào phân phối khí

Hình 4_26:Nắp xy lanh

* Hư hỏng :

- Do nhiệm vụ như trên , nắp xy lanh hay bị vênh nứt do siết không đều và

do ứng suất nhiệt ở các vùng chênh lệch nhau nhiều

* Kiểm tra :

- Như kiểm tra ở than máy thử kín của khoang nướclàmmátbằng áp lực p=

5kg/cm2 thử buồng đốtbằng khí có áp suất ( 40- 50) kg/cm2

- Ta có thể kiểm tra bằng độ tìm rạn nứt Một cách kiểm tra đầu xy lanh

gang là dùng bộ dò vết nứt từ tính Kiêm tra đầu xy lanh nhôm bằng bình xịt chất

màu thẩm thấu

Hình 4-27 :Sử dụng bình xịt chất màu thẩm thấu để kiểm tra vết nứt ở đấu

xy lanh nhôm

- Kiểm tra độ phẳng ở mặt đầu xy lanh , bao gồm kiểm tra bề mặt dệm kín

quá 0.002inch (0.05 mm) trên các khoảng đo 6 inch (150mm) hoặc 0.006

inch(0.15mm) trên toàn bộ mặt đó

Hình 4-28 Kiểm tra độ thẳng bề mặt đầu xy lanh bằng

thước thẳng và cữ chiều dày chuẩn

*Sửa Chữa :

- Sửa chữa các vết nứt tiến hành như đối với than động cơ bạc dẫn

hướngxả khi mòn nhiều phải thay

- Bệ đỡ xupap bị mòn rơ … Sẽ làm xupap đậy không kín , máy khó khởi

động

-Thường dung doa tay để khôi phục hình dáng mặt tiếp xúc giữa xupap và

bệ sau khi doa xong cần rà lai ăn khớp giữa và bệ bột rá nếu chỗ tiếp hỏng nặng

có thể khoét rộng dạng còn rồi đóng một phụ vào với độgăng ( 0.07 – 0.12 ) ghép

chi tiết phụ phải cận nếu nó bị rơi ra ngoài hoặc bị mẻ vỡ sẽ gay hư hỏng nặng

cho píton và xy lanh

1.4 CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG NHẰM CẢI THIỆN

CHẤT LƯỢNG HỖN HỢP CHÁY Ở : ĐỘNG CƠ DIESEL VÀ ĐỘNG CƠ

XĂNG

1.4.1 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG:

* Cấu trúc buồng đốt

* Tỉ số nén của động cơ

* Và một số yếu tố khác: khả năng tạo lốc xoáy trong buồng đốt, vị trí đặt

vòi phun hay kim phun

1.4.2 CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG NHẰM CẢI THIỆN

CHẤT LƯỢNG TẠO HỖN HỢP CHÁY Ở ĐỘNG CƠ DIESEL VÀ ĐỘNG

CƠ XĂNG

1.4.2.1 Đối với động cơ diesel

Do việc hình thành hoà khí chủ yếu vào chất lượng phun và sự phối hợp hình

dạng các tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy Nên người ta đề ra các giải pháp

Bơm cao áp

Bơm cao áp là loại bơm có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho xi lanh động

cơ đảm bảo:

* Nhiên liệu có áp suất cao, tạo chênh áp lớn trước và sau lỗ phun

* Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm và theo quy luật mong muốn

* Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xilanh động cơ

* Dễ dàng và nhanh chóng thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình

phù hợp với chế độ làm việc của động cơ

Vòi phun

- Vòi phun được lắp trên nắp xi lanh, dùng để phun tơi, đều và được phân bố

khắp không gian buồng cháy Làm như vậy đảm bảo cho nhiên liệu được sấy nóng,

bay hơi nhanh và hoà trộn đều với không khí trong đó để tạo thành hoà khí

- Phun và xé tơi được thực hiện khi tia nhiên liệu đi qua các lỗ phun nhỏ

(đường kính khoảng 0,3 ÷ 0,35mm) với tốc độ lớn Chuyển động của các hạt nhiên

liệu khi đi ra khỏi lỗ phun tạo thành lực hút đối với không khí bao quanh hạt đặc

biệt là phần lõi tia, vì vậy tại đây tốc độ, kích thước, mật độ đều lớn Không khí

cuốn theo tia nhiên liệu, làm cho nhiên liệu hoà trộn đều với không khí

* Yêu cầu:

-Giảm đường kính lỗ phun sẽ làm tăng tốc độ phun nhỏ và phun đều

- Vòi phun nhiều lỗ, đảm bảo cho các tia nhiên liệu được phân bố khắp

không gian buồng cháy Số lỗ phun từ 4 đến 12 lỗ, phần lớn là 10 lỗ tuỳ thuộc vào

cường độ chuyển động của dòng xoáy trong buồng cháy Góc côn của các tia nhiên

liệu trước khi cháy vào khoảng 200÷250 Sau khi cháy tăng lên tới 350 Nếu nhiều

lỗ phun quá sẽ gây hiện tượng can thiệp giữa các tia phun, ảnh hưởng tới quá trình

cháy Nếu tốn tại dòng xoáy trong buồng cháy có thể giảm bớt số lỗ phun

-Áp suất phun lớn để đảm bảo chất lượng phun nhỏ và phun đều của tia

nhiên liệu Nói chung áp suất bắt đầu nâng kim phun Pφ = 20 đến 40 MPa, áp suất

phun cực đại có thể tới 100 MPa

- Độ xuyên sâu L

S ( L: hành trình tia phun trong thời gian cháy trễ, S:

khoảng cách từ lỗ phun đến thành buồng cháy ) Lúc bắt đầu cháy nếu L

S <1 thì độ xuyên sâu không đủ, ngược lại nếu L

S >1 thì độ xuyên sâu quá lớn Cả hai trường hợp đều ảnh hưởng xấu tới hiệu suất và độ khói của động cơ Trường hợp độ xuyên

sâu không đủ, phần lớn không khí nằm sát thành xilanh không được hoà trôn với