thiết kế đồ gá ống lót xilanh

Phần Igiới thiệu chi tiết I./Vị trí ống lót xy lanh ống lót xylanh là một chi tiết nằm ở phần động cơ nó đợc ép vào thân máy II./Công dụng ống lót xilanh có công dụng làm ống dẫn hớng

Lời nói Đầu

Hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều loại ôtô đang đợc sử dụng rộng rãi và có xu hớng ngày càng tăng do yêu cầu của nền kinh tế quốc dân Đây là nguồn lực quan trọng góp phần vào công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc Việc sử dụng

ôtô có hiệu quả có mối quan hệ chặt chẽ với việc bão dỡng, sửa chữa Số lợng và chủng loại ôtô nhiều song hiệu quả sử dụng của chúng còn thấp vì số ôtô h hỏng không hoạt động còn khá cao, do vậy sử chữa và bảo dỡng ôtô là một trong các quá trình nhằm kéo dài thời gian phục vụ Dù là nền kinh tế thị trờng tự do hay là nền kinh

tế thị trờng theo định hớng XHCN vấn đề bảo dỡng và sửa chữa máy móc nói chung hay ôtô nói riêng vẫn là công việc cần thiết, chính vì thế phải phát triển công nghệ sửa chữa để đáp ứng kịp thời nhu cầu bức bách đó Các chi tiết đợc phục hồi bằng các

ph-ơng pháp khác nhau có độ tin cậy và độ bền bằng hoặc thậm chí vợt độ tin cậy và độ bền của chi tiết nguyên thủy Giá thành phục hồi chi tiết thấp một cách đáng kể so với giá thành chế tạo mới, chi tiết càng phức tạp càng đắt thì hiệu quả kinh tế càng

cao

Trên cơ sở đó chúng em đợc giao thiết kế qui trình công nghệ phục hồi xilanh ớt của động cơ, do đây là lần đầu tiên tiếp xúc với việc lập quy trình công nghệ phục hồi chi tiết nên không thể tránh khỏi những sai sót nhất định Chúng em rất mong đợc sự

đóng góp ý kiến của các thầy để bản thiết kế có chất lợng hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn

Phần I

giới thiệu chi tiết

I./Vị trí ống lót xy lanh

ống lót xylanh là một chi tiết nằm ở phần động cơ nó đợc ép vào thân máy

II./Công dụng

ống lót xilanh có công dụng làm ống dẫn hớng cho pittông và vòng găng chuyển

động, tạo nên áp suất cuối kỳ nén và tạo buồng đốt cho động cơ trong quá trình công tác của động cơ

III./Đặc điểm của kết cấu

- ống lót xy lanh có dạng trụ tròn :

+ Phần ngoài có vai và mặt trụ đợc gia công chính xác để lắp ghép với máy

+ Phần lỗ trụ trơn đợc gia công chính xác, đạt từ cấp chính xác 2 trở lên, độ nhẵn bóng đạt từ ∇9ữ∇10

+ ống lót xy lanh có thành mỏng, độ cứng theo hớng kính nhỏ do đó dễ biến dạng trong quá trình gia công do lực kẹp chặt, lực cắt và gia công nhiệt Khi gia công khó đảm bảo độ đồng tâm mặt ngoài và mặt trong Bề mặt làm việc đợc tôi cứng lên

đến 40HRC

- Sử dụng ống lót xilanh có u điểm là thay thế nhanh chóng, tiết kiệm đợc vật liệu vì khi bị mòn chỉ cần thay sơ mi còn khối block xilanh cũ có thể giữ lại đợc

IV./Phân loại

- ống lót xilanh có hai loại :

1./ ống lót xilanh khô :

Đợc gia công mặt trong lẫn mặt ngoài Đầu trên ống sơmi có gờ vai ráp vừa khít ngang mặt thân máy, cao hơn mặt phẳng thân máy từ (0,02ữ0,05 )mm ống sơmi đợc

ép vào lỗ thân máy không cần doăng làm kín nớc vì kết cấu loại này sơmi không trực tiếp tiếp xúc với nớc làm mát của động cơ

Ưu điểm của ống lót khô là độ cứng vững khá lớn, vì vậy có thể làm mỏng, ít tốn kim loại quý, không sợ bị lọt nớc xuống cácte của động cơ làm giảm chất lợng bôi trơn của dầu bôi trơn

2./ ống lót xylanh ớt

- Lúc ráp vào khối xilanh mặt ngoài của ống lót tiếp xúc trực tiếp với nớc làm mát

do đó cần có đệm để làm kín nớc

- Ưu điểm của ống lót ớt : Làm mát tốt, yêu cầu độ chính xác gia công mặt ngoài của xilanh thấp hơn so với xilanh khô, công nghệ đúc thân máy dễ dàng, công tác sửa chữa và thay thế thuận lợi hơn

- Khi ráp vào thân máy mặt trên của sơmi phải cao hơn mặt phẳng thân máy từ (0,05ữ0,07) mm

Yêu cầu kỹ thuật của ống lót

Trong quá trình làm việc ống lót xilanh làm việc trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, chịu mài mòn lớn vì vậy yêu cầu đặt ra với ống lót xilanh là :

+ Chịu mài mòn lớn

+ Chịu nhiệt độ cao

+ Có khả năng chịu áp suất cao

+ Có khả năng chịu tác động của dầu

+ Giá thành rẻ, dễ chế tạo

Một số yêu cầu kỹ thuật của ống lót là

+ Độ côn của lỗ là φ120 cho phép < 0,01

+ Độ ôvan của lỗ cho phép < 0,01

+ Độ không đồng tâm giữa đờng kính lỗ trong φ120 với đờng kính ngoài φ131 cho phép < 0,02

+ Độ chính xác của lỗ φ120 < cấp chính xác 2

+ Độ nhẵn của lỗ đạt ∇8ữ∇9

+ Vai ống lót vuông góc với đờng tâm chi tiết, độ không vuông góc cho phép < 0,02mm

V./Vật liệu chế tạo ống lót

- ống lót đợc chế tạo bằng gang xám, gang hợp kim và thép hợp kim, trong một số

động cơ công suất nhỏ có thể chế tạo bằng nhôm có phủ một lớp xilicon bên ngoài sau đó dùng phơng pháp khắc xít để lộ lớp silicon

- Do điều kiện làm việc của ống lót xilanh trong môi trờng khắc nghiệt nên vật liệu chế tạo ống lót phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Chịu nhiệt tốt

+ Chống mài mòn và ăn mòn cao

+ Chịu đợc áp suất cao và nhiệt độ cao

+ Có khả năng tản nhiệt tốt

Phần II

I./H hỏng do mòn

1 Đặc diểm của hao mòn xilanh

Trong quá trình làm việc xilanh thờng xuyên chịu tải trọng, nhiệt độ thay đổi gây ứng suất cơ và nhiệt, mặt khác xilanh chịu tác động của sản phẩm cháy, bề mặt làm việc chịu hao mòn do hạt mài tạo ra tạo ra gờ bậc và tạo ra hao mòn không đều theo chiều hớng trục thờng là hình côn và mòn nhiều nhất là ở khoảng (8ữ12)% hành trình pittông Ngoài ra còn bị mòn theo hình ôvan và nơi mòn nhiều nhất phụ thuộc vào kết cấu của áo nớc và sự sối dội của dòng khí nạp

2 Nguyên nhân

• Mòn hình côn

Trong quá trình cháy nhiên liệu, áp suất và nhiệt độ nâng cao đột ngột, hơi luồn ra phía sau vòng găng, ép lng vào vòng găng vào mặt gơng xilanh áp suất tiếp xúc tăng lên.Vòng găng đầu tiên chịu áp suất hơi lớn nhất (công masát khoảng 60%) vòng thứ hai 30% và vòng thứ ba 10%, do đó lớp dầu bôi trơn bị đẩy ra khỏi bề mặt

và ma sát tăng lên Mặt khác do vòng găng thứ nhất ở phần buồng đốt nên nhiệt độ rất

cao khoảng 350ữ4500C, việc bôi trơn khó khăn do độ nhớt của dầu bôi trơn giảm gây

ma sát nửa khô kết quả làm cho ma sát và mài mòn tăng cao

Dới áp suất cao khi ma sát tới hạn, vòng găng và thành xilanh không áp khít vào nhau tạo điều kiện cho lớp dầu bị thổi bay khỏi bề mặt giữa vòng găng và xilanh Mặt khác ở điểm chết trên lực quán tính thay đổi việc hình thành lớp dầu rất khó khăn, ở phần trên xilanh việc bôi trơn cũng gặp khó khăn do bôi trơn theo kiểu văng dầu

Đồng thời khu vực này là nơi tiếp xúc trực tiếp với bột mài t không khí bên ngoài vào Tất cả điều đó dẫn tới việc xilanh bị mòn không đều theo hớng trục tạo thành hình côn Hao mòn ở vị trí của vòng găng khi pittông ở ĐCT

• Mòn ôvan

Trong quá trình làm việc xilanh bị biến dạng, khi lắp ráp mômen xiết nắp

động cơ không đều độ cứng của block không đủ hoặc có sai lệch về chế tạo (không

đồng tâm mặt trong và mặt ngoài, lệch đờng tâm xilanh) Do nghiêng pittông trên mặt phẳng lắc dới tác dụng của lực pháp tuyến mà vòng găng cạo lên bề mặt của xilanh vì vậy mà trục lớn của hình côn nằm trong mặt phẳng lắc Do pittông và thanh truyền bị uấn hoặc bị xiên có thể gây ra độ ôvan trục lớn nằm trong mặt phẳng dọc máy Giữa các xilanh trong cùng một động cơ có thể có độ hao mòn không giống nhau Xilanh nào có nhiệt độ thấp hơn sẽ bị ăn mòn nhiều hơn, ngoài ra các xilanh còn bị mòn do tác dụng của sản phẩm cháy nh khí SOx ,hơinớc, H2SO4, HNO3 gây ăn mòn xilanh ở

vị trí không có dầu bôi trơn

Nh vậy hao mòn xilanh phụ thuộc vào kết cấu xilanh, vật liệu chế tạo xilanh và vòng găng, công nghệ chế tạo, đặc tính của động cơ, chất lợng dầu bôi trơn và điều kiện làm việc của động cơ Hao mòn này không đều theo hớng trục và theo hớng kính

và giữa các xi lanh với nhau trong cùng một động cơ, khi xilanh và các vòng găng hao mòn lợng lọt khí tăng lên làm cho công suất động cơ giảm, dầu bôi trơn bị lọt lên buồng đốt nên bị hao hụt nhanh chóng, máy khó khởi động ở số vòng quay thất

Do vậy việc nghiên cứu hao mòn xilanh có ý nghĩa quan trọng trong việc đa ra những giải pháp thích hợp trong quá trình chế tạo, sử dụng và bảo dỡng sửa chữa

II./ H hỏng do rạn nứt

Là h hỏng mà ống lót xuất hiện các vết nứt làm giảm áp suất, lọt dầu, tăng nhanh quá trình hao mòn

Các nguyên nhân gây ra thờng là do khuyết tật trong công nghệ đúc, chế tạo, lắp ráp, do các nguyên nhân của ứng suất nhiệt trong quá trình làm việc

Phần III

các phơng pháp phục hồi và lựa chọn

phơng pháp phục hồi

I./ Các ph ơng pháp phục hồi

Hiệu quả và chất lợng phục hồi chi tiết phụ thuộc một cách đáng kể vào phơng pháp công nghệ đợc sử dụng để gia công Hiện nay có nhiều phơng pháp phục hồi chi tiết khác nhau cho phép không chỉ hoàn trả các hình dạng và tình trạng kỹ thuật ban

đầu mà còn có thể đạt đợc chất lợng tốt hơn chi tiết nguyên thuỷ

Để phục hồi chi tiết xilanh ngời ta có thể dùng một số phơng pháp sau :

1) Phục hồi chi tiết bằng phơng pháp kích thớc sửa chữa :

Để phục hồi ngời ta sử dụng rộng rãi các dạng gia công nh : Khoan, tiện, doa, phay, bào, mài, đánh bóng, mài nghiền, mạ Gia công chi tiết dới kích thớc sửa chữa

đợc sử dụng rộng rãi để phục hồi các chi tiết của ôtô, phơng pháp này có u điểm :

- Quy trình công nghệ và trang thiết bị đơn giản

- Hiệu quả kinh tế cao

- Duy trì tính lắp lẫn của các chi tiết trong giới hạn của kích thớc sửa chữa nhất

định

Tuy nhiên phơng pháp này còn tồn tại một số nhợc điểm sau :

- Làm tăng danh mục của phụ tùng thay thế

- Làm phức tạp các quá trình ghép bộ các chi tiết, lắp cụm và bảo quản chi tiết

- Ngoài việc thay đổi kích thớc làm giảm một cách đáng kể thời gain phục vụ của chi tiết

2) Phục hồi bằng phơng pháp sử dụng chi tiết phụ

Sử dụng chi tiết phụ nhằm mục đích bù hao mòn của các bề mặt làm việc của các chi tiết cũng nh thay thế các phần bị hao mòn hay bị h hỏng của nó

Sử dụng phơng pháp này có u điểm sau :

- Qui trình công nghệ và trang thiết bị đơn giản, có thể phục hồi lại nguyên hình dạng và kích thớc của chi tiết lẫn đặc tính kỹ thuật của chi tiết, tuy nhiên nó cũng có một số nhợc điểm là chi phí vật liệu lớn để chế tạo các chi tiết sửa chữa phụ, ngoài ra

có nhiều trờng hợp đa đến làm giảm độ bền cơ học của chi tiết phục hồi và làm phức tạp trong lắp lẫn

II./ Lựa chọn ph ơng pháp phục hồi

Phơng pháp và quy trình công nghệ phục hồi chi tiết đóng vai trò không nhỏ trong việc nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của ôtô Giải quyết tốt vấn đề phục hồi có ý nghĩa to lớn trong nền kinh tế quốc dân đặc biệt là với công tác sửa chữa của các xí nghiệp sửa chữa

Việc lựa chọn phơng pháp phục hồi phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu công nghệ

và điều kiện làm việc của chi tiết, giá trị hao mòn, các đặc điểm của công nghệ phục hồi có ảnh hởng quyết định đến tuổi thọ chi tiết và gía thành phục hồi

- Với ống lót xilanh có đặc điểm kết cấu và điều kiện làm việc nh đã phân tích ở trên Để đảm bảo đợc yêu cầu kỹ thuật đặt ra và đơn giản trong quá trình sửa chữa,

đồng thời đảm bảo độ cần thiết và giá thành sửa chữa nhỏ nhất ta chọn phơng pháp phục hồi ống lót xi lanh theo phơng pháp thứ nhất và thông thờng ngời ta tiến hành doa sau đó mài khôn đánh bóng

Doa là phơng pháp chính để sửa chữa ống lót xilanh Xilanh đợc doa theo kích thớc sửa chữa trên máy doa cố định và đợc kẹp bằng dụng cụ gá lắp chuyên dùng đặt trên máy doa Sau nguyên công doa ống lót ta đa qua nguyên công mài khôn, mài phải đạt cấp chính xác trên cấp II và độ nhẵn bóng đạt ∇8ữ∇9

Phần III

Quy trình sửa chữa phục hồi

I./ Lập sơ đồ nguyên công

TT nguyên công Tên nguyên công Dụng cụ

I Tháo chi tiết Dùng vam tháo xilanh

II Rửa chi tiết Rửa trong dầu sau xả nớc

III Kiểm tra chi tiết Dỡng, thớc cặp và đồng hồ đo lỗ

IV

Doa lỗ

- Doa bán tinh

- Doa tinh

Máy doa

V

Mài khôn lỗ

- Mài bán tinh

- Mài tinh

Máy mài

VI Tổng kiểm tra Thớc cặp, đồng hồ đo lỗ

VII Lắp vào thân máy Dùng dụng cụ lắp chuyên dùng để ép

ống lót vào thân xi lanh

II./ Trình tự của mỗi nguyên công

1) Nguyên công I : Tháo chi tiết

- Tháo chi tiết ống lót từ động cơ ôtô sau khi đẫ tháo các nhóm và phân nhóm chi tiết trên động cơ ra nh nhóm pittông – thanh truyền, nhóm nắp máy

- Dụng cụ tháo chi tiết ống lót là vam tháo chuyên dùng và clê

2) Nguyên công II : Rửa chi tiết

- Vật liệu rửa chi tiết là dầu diezel sau đó rửa lại bằng dầu hoả và dùng rẻ sạch mềm lau sấy khô

3) Nguyên công III : Kiểm tra chi tiết

- Dụng cụ kiểm tra là thớc cặp và đồng hồ đo lỗ

- Đo kích thớc của xilanh : Dùng dụng cụ đo để đo kích thớc xilanh ở 3 vị trí, trong mỗi vị trí đo ở hai mặt phẳng dọc và ngang của máy

+ Vị trí đo thứ nhất ứng với vị trí mài mòn lớn nhất khoảng (15ữ30)mm cách mép trên

+ Vị trí đo thứ hai ở giữa

+ Vị trí đo thứ ba cách mép dới (15ữ30)mm

Sau khi đo lấy hiệu số hai số đo ở vị trí đo thứ nhất và thứ hai trừ đi số đo ở vị trí thứ 3 sẽ xác địng đợc độ mòn côn của xilanh

Nếu độ mòn côn vợt quá 0,24mm trên một khoảng chạy 200mm của pittông thì phải xoáy xilanh

- Lấy hiệu số của hai đờng kính đo đợc trong mặt phẳng dọc và ngang ta xác định

đợc độ ôvan Nếu độ mòn ôvan của xilanh quá 0,07mmm trên 100mm đờng kính thì phải doa lại

4) Nguyên công 4 tiến hành doa lỗ xilanh

- Kích thớc phục hồi sửa chữa xilanh có 6 tiêu chuẩn : +0,25mm; +0,50mm;

+0,75mm; +1,00mm; +1,25mm; +1,5mm

- Trớc khi doa ta cần xác định kích thớc sửa chữa theo công thức sau :

Dsc = Dmax + 2(a+z)

Dsc là kích thớc sửa chữa gần nhất của xilanh

Dmax là kích thớc đờng kính xilanh phần bị mòn lớn nhất

a là chiều sâu cắt tối thiểu : thờng a = (0,02ữ0,03)mm

- Nếu gia công xilanh theo kích thớc tiêu chuẩn thì khi chọn pittông để lắp sẽ gặp phải khó khăn, đôi khi không lắp đợc Vì vậy thực tế ngời ta thờng căn cứ vào kích

th-ớc sửa chữa của xilanh để chọn trth-ớc pittông tơng ứng Sau đó lại căn cứ vào kích thth-ớc thực tế của pittông đó (có xét đến khe hở cần thiết giữa pittông và xilanh) để quyết

định kích thớc sửa chữa xilanh

Dsc = Dp + δ

Trong đó : Dp là đờng kính pittông

δ : Khe hở giữa pittông và xilanh

Ta tính toán kích thớc sửa chữa theo phơng pháp I

Với Dmax = 120,2(mm) ; a = 0,03 ; z = 0,03

→ Dsc = 120,2 + 2(0,03 + 0,03) = 120,32

Nh vậy theo cốt sửa chữa ta sẽ hồi phục chi tiết từ kích thớc φ120,2ữφ120,5 theo cốt sửa chữa 2

- Kỹ thuật doa xilanh : Doa xilanh gồm các công việc Gá lắp xilanh, lắp dao doa và

doa

a) Gá lắp xilanh sử dụng dụng gá chuuyên dùng ống xilanh đợc kẹp chặt trong đồ gá theo vị trí lắp ghép và gờ trên Chú ý tránh gây biến dạng khi kẹp chặt

- Phơng pháp định vị

Với chi tiết ống lót xilanh khi doa lỗ chi tiết cần định vị 5 bậc tự do là đảm bảo nguyên tắc đẻ gia công

+ Lấy mặt vai ống lót làm định vi chính khử ba bậc tự do

+ Bậc tự do tịnh tiến dọc trục OZ

+ Bậc tự do quay quanh trục OX

+ Bậc tự do quay quanh trục OY

+ Mặt trụ ngoài có kích thớc φ định vị khử hai bậc tự do

*Bậc tự do tịnh tiến dọc trục OX

- Phơng pháp kẹp chặt : Lực kẹp chặt đối diện mặt định vị chính đảm bảo nguyên tắc kẹp chặt

b) Lắp dao doa

Sau khi gá xong ta rà tâm nhờ trục của máy doa Đo độ nhô H của viên bi rà tình theo công thức sau :

H = (Dxl – D0)/2

Trong đó : Dxl : Là đờng kính xialnh ở phần không bị mòn, rà ở độ sâu (3ữ4)mm

D0 : Đờng kính trục

Quay trục cho viên bi tiếp xúc đều trên thành xilanh

- Khi lắp dao, độ nhô ra của dao đợc kiểm tra bằng Panme Kích thớc xác định theo công thức :

Hp = (Dd + dl)/2

Trong đó : Dd là đờng kính xilanh Dd = Dsc –2b, b lợng d để đánh bóng b = 0,05

Hp độ nhô ra của dao

c) Tiến hành doa

Doa lỗ φ120,2 đạt 120,4 với thiết bị máy doa đứng 2431

Bề mặt xilanh đợc nhiệt luyện đến độ cứng cao, hao mòn không đều khi cắt dễ gây ra dung động (bề dày phôi cắt thay đổi gây ra tải trọng cắt biến đổi) Vì vậy cần chọn dao doa và tốc độ cắt hợp lý Ta chọn dao doa làm bằng gốm, tốc độ cắt khoảng 30m/phút, góc cắt trớc dơng, độ sâu cắt lần đầu tối đa là 0,075mm nếu quá lớn có thể gây dụng động nhiều làm chất lợng doa kém Độ sâu cắt lần cuối là 0,05mm, bớc cắt

S = 0,02mm/vòng

+Doa bán tinh :

+ Doa tinh :