Đồ án tốt nghiệp thuyết minh động cơ TOYOTA 3a

Tiếp nhận lực đẩy của khí cháy rồi truyền cho thanh truyền làm quay trục khuỷu để thực hiện các quá trình nạp, nén và thải khí trong quá trình làm việc.. Hình 1.7: Rãnh xéc măng có các l

TP HỒ CHÍ MINH - 2019

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20

Giáo viên hướng dẫn

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian 3 năm học vừa qua, dưới sự giảng dạy tận tình và chu đáo của quý

thầy cô trong trường nói chung, nói riêng đã giúp cho chúng em tiếp thu và lĩnh

hội được những kiến thức cơ bản nhất và cần thiết về ngành kỹ thuật ô tô Từ nhữngkiến thức cơ bản đến việc vận dụng thực tế trên mô hình, những kỹ luật và quy địnhtrong trường sẽ giúp chúng em hoàn thành tốt khóa học và đồ án tốt nghiệp và đặc biệthơn nữa chúng sẽ hổ trợ và là hành trang quí báu để chúng em bước vào đời một cáchvững chắc và tự tin

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã tạo điền kiện thuận lợi để

chúng em hoàn thành tốt đề tài

Xin chân thành cảm ơn Thầy đã tận tâm chỉ dạy, hướng dẫn và theo dõi chúng em

trong khoảng thời gian làm đồ án

Để không phụ lòng thầy cô, sau khi chúng em ra trường sẽ cố gắng vận dụng kiếnthức mà quý Thầy Cô đã truyền đạt để làm việc thật tốt Nêu cao tinh thần tự giác, tính

kỹ luật và hơn nữa là tinh thần ham học hỏi, trao dồi kỹ năng nâng cao tay nghề để

xứng đáng là sinh viên trường

MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG

DẪN LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG PHÁT LỰC 1

1.1 Tổng quan 1

1.2 Piston 1

1.2.1Nhiệm vụ 1

1.2.2Điều kiện làm việc 1

1.2.3Yêu cầu 3

1.2.4Vật liệu chế tạo 4

1.2.5Phương pháp chế tạo 4

1.2.6Cấu tạo 4

1.2.6.1Đỉnh piston 5

1.2.6.2Đầu piston 6

1.2.6.3Thân piston 8

1.2.7Nguyên nhân và những hư hỏng 8

1.2.8Kiểm tra và sửa chữa 10

1.2.8.1Kiểm tra vết xước, rạn nứt 10

1.2.8.2Kiểm tra độ mòn 10

1.2.8.3Phục hồi piston 12

1.2.8.4Thay piston 13

1.3 Thanh truyền 14

1.3.1Nhiệm vụ 14

1.3.2Điều kiện làm việc 14

1.3.3Yêu cầu 14

1.3.4Vật liệu chế tạo 14

1.3.5Phương pháp chế tạo 14

1.3.6Cấu tạo 15

1.3.6.1Đầu nhỏ thanh truyền 15

1.3.6.2Thân thanh truyền 18

1.3.6.3Đầu to thanh truyền 19

1.3.6.4Bạc Lót Đầu To Thanh Truyền 20

1.3.5.5 Bulông Thanh Truyền 23

1.3.7Thanh truyền Toyota 3A 25

1.3.7.1Đầu nhỏ thanh truyền 25

1.3.7.2Thân thanh truyền 26

1.3.7.3Đầu to thanh truyền 27

1.3.8Sửa chữa thanh truyền 30

1.3.8.1Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng 30

1.3.9Phương pháp kiểm tra 30

1.3.9.1Kiểm tra thanh truyền 30

1.3.9.2Kiểm tra bạc lót đầu to thanh truyền 32

1.3.10Phương pháp sửa chữa 33

1.3.10.1 Sửa chữa bạc lót đầu to thanh truyền 33

1.3.10.2 Sửa chữa đầu to thanh truyền 34

1.3.10.3 Sửa chữa thanh truyền bị nứt 34

1.4 Trục khuỷu 34

1.4.1Tổng quan 34

1.4.2Nhiệm vụ 35

1.4.3Điều kiện làm việc 35

1.4.4Yêu câu 36

1.4.5Vật liệu chế tạo 36

1.4.6Phương pháp chế tạo 37

1.4.7Cấu tạo 38

1.4.7.1Đầu trục khuỷu 40

1.4.7.2Cô trục khuỷu (cổ trục chính) 40

1.4.7.3Chốt khuỷu (cổ truyền) 41

1.4.7.4Má khuỷu 42

1.4.7.5Đối trọng 43

1.4.7.6Đuôi truc khuyu 44

1.4.8Hư hỏng 45

1.4.9Kiểm tra và sữa chữa 47

CHƯƠNG 2: CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 51

2.1 Tổng quan 51

2.2 Yêu cầu 51

2.3 Phân loại 51

2.3.1Phương án bố trí xupáp 52

2.3.2Phương án bố trí trục cam 57

2.4 Cấu tạo 58

2.4.1Xupáp 58

2.4.2Trục cam 63

2.4.3Con đội 65

2.5 Trục cam 68

2.5.1Nhiệm vụ 68

2.5.2Điều kiện làm việc 68

2.5.3Yêu cầu 68

2.5.4Vật liệu chế tạo trục cam 69

2.5.5Kết cấu 70

2.5.5.1Vấu cam 70

2.5.5.2Cổ trục và ổ trục 71

2.5.5.3Ổ chắn dọc trục 72

2.5.6Trục cam TOYOTA 3A 72

2.5.6.1Đặc điểm 72

2.5.6.2Kết cấu trục cam động cơ TOYOTA 3A 72

2.6 Dẫn động trục cam 75

2.6.1Dẫn động bằng bộ truyền bánh răng 75

2.6.2Dẫn động băng bộ truyền xích 76

2.3.3 Dẫn động bằng bộ truyền đai 76

2.7 Cơ cấu phân phối khí động cơ TOYOTA 3A 77

2.7.1Giới thiệu chung 77

2.7.2Các chi tiết của cơ cấu phân phối khí trên động cơ 77

2.8 Hư hỏng thường gặp 79

2.9 Kiểm tra và sữa chữa 79

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG BÔI TRƠN 84

3.1 Tổng quan 84

3.2 Nhiệm vụ 84

3.3 Yêu cầu 85

3.4 Tổng quát về dầu nhờn 85

3.4.1Khái niệm 85

3.4.2Tính chất của dầu nhờn 85

3.4.3Một số tiêu chuẩn dầu nhờn của động cơ 86

3.5 Các phương pháp bôi trơn trong động cơ đốt trong 87

3.5.1Bôi trơn bằng vung té dầu 87

3.5.2Bôi trơn bằng phương pháp cưỡng bức 87

3.5.3Bôi trơn bằng cách pha dầu nhờn vào nhiên liệu 91

3.6 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ thống bôi trơn 92

3.6.1Cấu tạo 93

3.6.2Nguyên lý làm việc 94

3.7 Hệ thống bôi trơn trên động cơ Toyota 3A 94

3.7.1Giới thiệu 94

3.7.2Cấu tạo và nguyên lý làm việc 95

3.7.2.1Cấu tạo 95

3.7.2.2 Nguyên lý làm việc 96

3.7.3 Hư hỏng thường gặp 96

3.7.4Cách khắc phục 96

3.7.5Bảo dưỡng 97

3.8 Bơm dầu 97

3.8.1Tổng quan 97

3.8.2 Phân loại 97

3.8.2.1Bơm dầu bánh răng 98

3.8.2.2Bơm dầu rô to 99

3.8.2.3Bơm dầu cánh gạt 101

3.8.2.4Bơm dầu lưỡi liềm 103

3.8.3Hư hỏng bơm dầu động cơ TOYOTA 3A 104

3.8.4Kiểm tra hư hỏng bơm dầu động cơ TOYOTA 3A 104

CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG LÀM MÁT 107

4.1 Tổng quan về hệ thống làm mát 107

4.1.1Nhiệm vụ 107

4.1.2Yêu cầu 107

4.1.3Phân loại 107

4.1.4Sơ đồ đường nước làm mát 108

4.1.5Hệ thống làm mát bằng không khí 110

4.1.5Hệ thống làm mát bằng nước 111

4.1.5.1Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi 111

4.1.5.2Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 112

4.1.5.3Hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức 114

4.1.6Giới thiệu về nước làm mát 117

4.1.6.1Khái niệm nước làm mát 117

4.1.6.2Phân loại 118

4.1.6.3Thành phần hóa học 118

4.1.6.4Yêu cầu đối với nước làm mát 119

4.1.6.5Lưu ý khi thay nước làm mát trên ô tô 119

4.1.7Hệ thống làm mát động cơ 3A 120

4.1.7.1Giới thiệu 120

4.1.7.1Kết cấu 120

4.1.7.2Nguyên lý hoạt động 121

4.1.8Hư hỏng và sửa chữa 121

4.1.8.1Hư hỏng 121

4.1.8.2Sửa chữa 122

4.1.8.3Bảo dưỡng hệ thống làm mát 122

4.2 Bơm nước 122

4.2.1Tổng quan 122

4.2.2Phân loại 123

4.2.2.1Bơm ly tâm 123

4.2.2.2Bơm cánh hút 125

4.2.2.4Bơm guồng 126

4.2.2.5Bơm piston 127

4.2.2.6Bơm bánh răng 128

4.2.3Bơm nước sử dụng trên động cơ TOYOTA 3A 129

4.2.3.1Cấu tạo 129

4.2.3.2Nguyên lý hoạt động 130

4.2.4Hư hỏng thường gặp 130

4.2.5Kiểm tra và sửa chữa 130

4.2.5.1Phương pháp kiểm tra 130

4.2.5.2Phương pháp sửa chữa 131

4.3 KÉT NƯỚC 131

4.3.1Nhiệm vụ 131

4.3.2Phân loại 132

4.3.3Két làm mát Toyota 3A 133

4.3.3.1Cấu tạo 133

4.3.3.2Nguyên lý hoạt động 135

4.3.4Nắp két nước 135

4.3.4.1Nhiêm vụ 135

4.3.4.2Kết cấu 136

4.3.4.3Nguyên lý làm việc 137

4.3.5Van hằng nhiệt 137

4.3.5.1Nhiệm vụ 137

4.3.5.2Cấu tạo 138

4.3.5.3Nguyên lý làm việc 138

4.3.6Hư hỏng, kiểm tra, sửa chữa 138

4.3.6.1Két nước 138

4.3.6.2Nắp két nước 140

4.3.6.3Van hằng nhiệt 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO 143

DANH MỤC HÌNH ẢNH

CHƯƠNG 1

Hình 1.1: Lực ngang tác dụng lên thân piston 2

Hình 1.2: Lực tác động lên piston với chốt lệch trục 3

Hình 1.3: Cấu tạo piston 4

Hình 1.4: Các dạng đỉnh piston 5

Hình 1.5: Các rãnh xéc măng 6

Hình 1.6: Các loại xéc măng 6

Hình 1.7: Rãnh xéc măng có các lỗ dầu 7

Hình 1.8: Kiềm kẹp xéc măng 7

Hình 1.9: Chốt piston nối với thanh truyền 8

Hình 1.10: Piston bị rỗ 8

Hình 1.11: Thân piston bị ăn mòn, cạo xước 9

Hình 1.12: Xéc măng bị gãy 9

Hình 1.13: Piston bị bám muội than 10

Hình 1.14: Kiểm tra khe hở giữa piston và xy lanh 11

Hình 1.15: Dùng panme đo ngoài để đo đường kính piston 11

Hình 1.16: Đo đường kính ngoài chốt piston 12

Hình 1.17: Đo lỗ chốt piston 12

Hình 1.18: Dụng cụ lắp piston 13

Hình 1.19: Kết cấu thanh truyền 15

Hình 1.20: Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền khi chốt piston lắp ghép tự do 16

Hình 1.21: Cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền 17

Hình 1.22: Các loại tiết diện thân thanh truyền 18

Hình 1.23: Đầu to thanh truyền 20

Hình 1.24: Bulông thanh truyền 24

Hình 1.25: Chốt piston lắp cố định trên đầu nhỏ thanh truyền 25

Hình 1.26: Đầu nhỏ thanh truyền 26

Hình 1.27: Tiết diện thân thanh truyền 26

Hình 1.28: Đường dầu bôi trên trên đầu to thanh truyền 27

Hình 1.29: Hình dạng và kích thước đầu to thanh truyền 28

Hình 1.30: Bạc lót đầu to thanh truyền 29

Hình 1.31: Bulông thanh truyền 29

Hình 1.32: Đồ gá nắn lại thanh truyền 31

Hình 1.33: Kiểm tra thanh truyền bị cong, xoắn bằng thiết bị chuyên dùng 31

Hình 1.34: Truc khuyu đông cơ 35

Hình 1.35: Hình mô phỏng sự chịu lực, ứng suất trên trục khuỷu 36

Hình 1.36: Kết cấu trục khuỷu chế tạo theo phương pháp đúc 37

Hình 1.37: Kết cấu tổng thể trục khuỷu nguyên 38

Hình 1.38: Kết cấu trục khuỷu ghép 39

Hình 1 39: Kết cấu trục khuỷu thiếu cổ 39

Hình 1.40: Phương phap lăp ghep đâu truc khuyu 40

Hình 1.41: Kết cấu đường dầu bôi trơn cho các cổ trục trên trục khuỷu 41

Hình 1.42: Cac dang ma khuyu 42

Hình 1.43: Đôi trong va cach lăp đôi trong vơi ma khuyu 44

Hình 1.44: Hinh dang đuôi truc khuyu 45

Hình 1.45: Kiêm tra đô côn, đô ô van cua truc khuyu 47

Hình 1.46: Kiểm tra độ cong của trục khuỷu 48

Hình 1.47: Kiểm tra khe hở dầu của trục khuỷu 49

Hình 1.48: Kiểm tra khe hở dọc của trục khuỷu 50

CHƯƠNG 2 Hình 2.1: Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo 53

Hình 2.2: Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt 53

Hình 2.3: Cơ cấu của động cơ cam đơn SOHC 55

Hình 2.4: Cơ cấu của động cơ cam kép DOHC 56

Hình 2 5: Các loại mặt nấm xupáp 59

Hình 2.6: Một số đế xupáp 61

Hình 2.7: Ống dẫn hướng xupáp 61

Hình 2.8: Các loại lò xo xupáp 62

Hình 2.9: Trục cam liền 63

Hình 2.10: Ổ chắn dọc trục cam 65

Hình 2.11: Con đội hình nấm và con đội hình trụ 65

Hình 2.12: Đòn bẩy (cò mổ) 67

Hình 2.13: Trục cam 68

Hình 2.14: Vấu cam nạp và cam xả 70

Hình 2.15: Trục cam động cơ TOYOTA 3A 72

Hình 2.16: Bánh răng dẫn động trục cam động cơ TOYOTA 3A 73

Hình 2.17: Vấu cam động cơ TOYOTA 3A 74

Hình 2.18: Banh răng dâ˜n đông bô chia điên đông cơ TOYOTA 3A 74

Hình 2.19: Các phương pháp dẫn động trục cam 75

Hình 2.20: Xupáp của động cơ TOYOTA 3A 78

Hình 2.21: Lò xo Xupap 78

Hình 2.22: Kiểm tra độ cong của trục cam 80

Hình 2.23: Kiểm tra khe hở giữa cổ trục và bạc lót 81

Hình 2.24: Kiểm tra khe hở giữa cổ trục và bạc lót 82

Hình 2.25: Kiểm tra độ dịch dọc của trục cam 82

Hình 2.26: Dụng cụ thay lắp bạc bằng ren 83

CHƯƠNG 3 Hình 3.1: Bôi trơn bằng phương pháp vung té 87

Hình 3.2: Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt dùng lọc thấm 88

Hình 3.3: Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô 90

Hình 3.4: Bôi trơn bằng cách pha dầu vào nhiên liệu của động cơ hai thì 92

Hình 3 5: Sơ đồ hệ thống bôi trơn cacte ướt 93

Hình 3.6: Hệ thống bôi trơn trên động cơ Toyota 3A 95

Hình 3.7: Cấu tạo bơm dầu bánh răng 98

Hình 3.8: Hoạt động bơm dầu bánh răng 99

Hình 3.9: Cấu tạo bơm dầu rô to 100

Hình 3.10: Hoạt động bơm dầu rô to 100

Hình 3.11: Bơm cánh gạt đơn 101

Hình 3.12: Cấu tạo bơm cánh gạt kép 102

Hình 3.13: Hoạt động bơm cánh gạt kép 103

Hình 3.14: Bơm dầu lưỡi liềm 103

Hình 3.15: Đo khe hở thân bơm 104

Hình 3.16: Đo khe hở cạnh răng 105

Hình 3.17: Đo khe hở đỉnh.răng 105

CHƯƠNG 4 Hình 4.1: Sơ đồ van hằng nhiệt đặt ở đường nước vào 108

Hình 4 2: Sơ đồ van hằng nhiệt đặt ở đường nước ra 109

Hình 4.3: Hệ thống làm mát bằng không khí 110

Hình 4.4: Động cơ nằm dùng hệ thống làm mát kiểu bốc hơi 111

Hình 4.5: Sơ đồ hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên 112

Hình 4.6: Sơ đồ hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức 114 Hình 4.7: Sơ đồ hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn hở 115

Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý 120

Hình 4.9: Bơm nước kiểu ly tâm 123

Hình 4.10: Nguyên lý của bơm ly tâm 125

Hình 4.11: Bơm kiểu cánh hút 125

Hình 4.12: Sơ đồ kết cấu Bơm guồng 126

Hình 4.13: Bơm kiểu piston 127

Hình 4.14: Bơm kiểu bánh răng 128

Hình 4.15: Sơ đồ cấu tạo bơm nước Toyota 3A 129

Hình 4.16: Két làm mát ống ngang 132

Hình 4.17: Cấu tạo két làm mát ống dọc 133

Hình 4 18: Két nước làm mát của động cơ Toyota 3A 134

Hình 4.19: Cấu tạo của nắp két nước 136

Hình 4.20: Van hằng nhiệt 138

Hình 4.21: Kiểm tra độ kín két nước 139

Hình 4.22: Kiểm tra nắp két nước 141

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khoa học kỹ thuật của nước ta đang phát triển rất mạnh mang lại nhiều lợi ít to lớn cho đời sống của nhân dân cũng như hòa nhập với sự phát triển chung của đất nước trong khu vực và trên thế giới Nhà nước đã đẩy mạnh sự phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, một trong những chỉ tiêu đặt ra hàng đầu hiện nay là nghành công nghệ kỹ thuật ô tô Mạng lưới giao thông phát triển nhanh, phương tiện đi lại bằng ô tô ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong sự phát triển chung của toàn xã hội về vấn đề giải quyết việc làm và nhu cầu đi lại

Trong quá trình học tập tại trường , chúng em được trang bị những kiến thức

cơ bản về ngành kỹ thuật ô tô Mặc dù còn một thời gian nữa chúng em mới ra trường nhưng khi nhận đồ án về chuyên đề mình học, tập thể chúng em cảm thấy rất vui Qua việc làm đồ án sẽ trang bị thêm và củng cố những kiến thức của chúng em đã được học

để giúp chúng em hoàn thiện bản thân hơn khi sau này ra trường đóng góp nhiều hơn trong việc phát triển ngành kỹ thuật ô tô nước nhà và giúp cho đất nước có bước tiến vững chắc để sánh vai cùng các nước trong khu vực

Chúng em nhận được đề tài “Nghiên cứu lắp đặt, lập quy trình sửa chữa mô hình động cơ TOYOTA 3A” Đây là đề tài rất bổ ích và thiết thực giúp chúng em áp dụng

song song giữa lý thuyết trên lớp và thực hành xưởng và là nền tảng quan trọng để emhoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp.

Được sự chỉ đạo của , sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của Thầy cũng như các

Thầy Cô trong bộ môn đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành tốt đồ án này Vì thờigian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình làm đồ án không tránh khỏinhững thiếu sót, do vậy rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô để đồ án tốtnghiệp trở nên hoàn thiện hơn

BẢNG TỪ VIẾT TẮT

SOHC Single OverHead Camshaf Trục cam đơn trên đầu xi-lanhDOHC Double OverHead Camshaft Hai trục cam phía trên xi-lanh

LLC long life coller Nước làm mát ô tô màu đỏSLLC super long life coller Nước làm mát ô tô màu hồng

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG PHÁT LỰC

1.1 Tổng quan

Hệ thống phát lực có nhiệm vụ vô cùng quan trọng trong việc tạo ra công cho động

cơ hoạt động Có chức năng tiếp nhận áp lực của khí trong không gian công tác xylanhrồi biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Các

bộ phận chính bao gồm: Piston, thanh truyền, trục khuỷu

Piston kết hợp với xylanh và nắp máy trong hệ thống cố định tạo thành buồng đốt

để đốt cháy hoà khí sinh công cho động cơ, thông qua thanh truyền sẽ biến đổi chuyểnđộng tịnh tiến của chi tiết nhóm piston thanh truyền thành chuyển động quay cho trụckhuỷu và thông qua bánh đà để truyền đến trục sơ cấp hộp số

1.2 Piston

Nhóm chi tiết piston có nhiệm vụ vô cùng quan trọng trong việc tạo ra công chođộng cơ hoạt động Do đây là chi tiết kết hợp với xy lanh và nắp máy trong hệ thống cốđịnh tạo thành buồng cháy để đốt cháy hòa khí sinh công cho động cơ

1.2.1 Nhiệm vụ

Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ không cho khí trong buồng cháy lọt xuống các te

và không cho dầu nhờn từ các te lên buồng đốt

Tiếp nhận lực đẩy của khí cháy rồi truyền cho thanh truyền làm quay trục khuỷu để thực hiện các quá trình nạp, nén và thải khí trong quá trình làm việc

Trong động cơ hai kỳ, nhóm piston còn có tác dụng như một van trượt làm nhiệm vụphối khí

1.2.2 Điều kiện làm việc

Piston có điều kiện làm việc rất khắc nghiệt

 Chịu tải trọng cơ học:

- Chịu áp suất khí thể tác dụng lên đỉnh piston rất lớn và áp suất này thay đổi liên tục nên có tính va đập lớn

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1

- Khi động cơ hoạt động do có số vòng quay cao nên lực quán tính tác dụng lênpiston cũng rất lớn.

 Chịu tải trọng nhiệt:

- Gây ứng suất nhiệt lớn có thể làm rạn nứt pison

- Gây biến dạng làm tăng khả năng bó kẹt trong xy lanh

- Làm giảm sức bền của piston

- Làm giảm hệ số nạp dẫn đến mất công suất động cơ

- Dầu nhờn mau bị phân hủy

- Gây kích nổ cho động cơ xăng

 Chịu mài mòn do ma sát: khi làm việc piston chịu mài mòn khi di chuyển tronglòng xy lanh Ngoài ra nếu piston bị biến dạng lớn có thể tăng thêm sự mài mòn

do ma sát

 Chịu ăn mòn hóa học: ở thì nổ, với nhiệt độ cao sẽ tạo nên trong sản vật cháycác axit như: axit cácbônic, axit sunfuarich, axit nitric,…; các axit này sẽ ănmòn

Bên cạnh đó piston còn chịu những lực tác dụng như là:

- Lực ngang: piston bị ép qua lại lên vách xy lanh Áp suất ngang tác động lênthân piston đến 0.8 N/mm2 Hiện tượng nghiêng lắc này tạo nên tiếng ồn.Tiếng ồn này giảm khi khe hở piston nhỏ, thân piston dài

Hình 1.1: Lực ngang tác dụng lên thân piston.

- Lệch trục: trục chốt piston được đặt lệch khỏi tâm piston về phía chịu áp lực

từ 0,5mm đến 1,5mm Vì vậy piston thay đổi vị trí tựa trong hai giai đoạn.Đầu tiên, phần dưới thân piston tựa vào phía áp lực trước khi đạt đến ĐCT ỞĐCT, phần trên thân piston cũng đổi sang phía chịu áp lực

Hình 1.2: Lực tác động lên piston với chốt lệch trục.

- Lực ma sát: thân piston, rãnh xéc măng và bệ đỡ chốt piston chịu ứng lực từ

ma sát Ma sát có thể giảm thiểu nếu lựa chọn vật liệu thích hợp, gia côngmặt trượt cẩn thận bôi trơn đầy đủ

Sự biến dạng của piston: những lực tác động lên piston tạo sự biến dạng Đỉnhpiston bị cong do áp lực khí Vì lỗ chốt trong vùng thân piston tựa trên chốt nên piston

ở phía áp lực và đối áp lực bị cong xuống dưới Đường kính ở đây nhỏ hơn theo hướng

áp lực và đối áp lực Do tác động của lực ngang, piston bị ép lên thành xy lanh, do đóđường kính theo chiều trục chốt piston đồng thời lớn ra Áp suất cháy cực đại sinh ralàm đường kính phần dưới cùng thân piston thay đổi trong độ lớn cho phép của độ hởlắp ráp Thông thường đối với động cơ xăng là 0,15% và ở động cơ diesel là 0,07%

1.2.3 Yêu cầu.

Đủ bền để chịu áp suất của hỗn hợp khí tác dụng lên piston

Thiết kế bằng vật liệu nhẹ để giảm lực quán tính, giản nở ít và dẫn nhiệt tốt

Có ống dẫn hướng tốt để piston di chuyển tự do, nhẹ nhàng trong lòng xy lanh.Dầu bôi trơn có độ nhớt thích hợp (dầu bôi trơn cho động cơ diesel thường có độ nhớt cao là 50) để giảm ma sát tránh piston bị bó kẹt trong lòng xy lanh

- Chịu mòn tốt trong điều kiện bôi trơn kém và trong nhiệt độ cao.

- Chống được sự ăn mòn hóa học của khí cháy

Vì có khối lượng riêng nhỏ ( q = ′㔲㔲 kg/dN3) và khả năng dẫn nhiệt cao nên pistonlàm bằng vật liệu hợp kim silic-nhôm được sử dụng nhiều Thành phần silic càng caothì độ giãn nở nhiệt hao mòn càng ít

Ngoài ra piston còn được chế tạo bằng nhiều vật liệu khác như là: gang, thép,…;Nhưng do những vật liệu này còn quá nhiều nhược điểm nên ít khi được đưa vào sửdụng

Gồm 3 phần: đỉnh, đầu và thân piston

Hình 1.3: Cấu tạo piston.

1.2.6.1 Đỉnh piston

Hình 1.4: Các dạng đỉnh piston.

 Ưu và nhược điểm của các loại đỉnh:

Đỉnh bằng: là loại dùng phổ biến nhất Loại đỉnh này có diện tích chịu nhiệt nhỏnhất, kết cấu đơn giản và dễ chế tạo Đỉnh bằng thường dùng trong động cơ xăng vàđộng cơ diesel có buồng cháy dự bị và xoáy lốc

Đỉnh lõm: thường dùng trong một số động cơ xăng có buồng cháy chỏm cầu vàđộng cơ diesel có buồng cháy dự bị hoặc xoáy lốc Tùy dạng đỉnh lõm mà nó có tên gọikhác nhau như buồng cháy hình cầu, hình ômêga, hình denta Ưu điểm là tạo ra xoáylốc trong quá trình nén để hình thành hỗn hợp khí tốt, tuy nhiên còn có nhược điểm khótản nhiệt cho xéc măng, diện tích chịu nhiệt lớn

Đỉnh lồi: có độ cứng vững cao, ít kết muội than, tuy nhiên đỉnh lồi có diện tích tiếpxúc nhiệt lớn có ảnh hưởng xấu đối với quá trình làm việc của piston Đỉnh lồi thườngdùng trong động cơ xăng có buồng cháy chỏm cầu và dùng xú pắp treo và trong cácđộng cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ

 Đỉnh piston có rất nhiều dạng nên khi thiết kế cần chú ý:

Đỉnh phải có hình dạng thích hợp để tạo thành hỗn hợp cháy tốt (gây xoáy lốc phù hợp với chùm tia phun, phù hợp với yêu cầu của quá trình cháy)

Đỉnh cần có trị số F/V (diện tích buồng cháy so với thể tích buồng cháy) nhỏ để giảm tổn thất nhiệt và phụ tải nhiệt cho piston, đồng thời tăng hệ số nạp, tránh kích nổ.Góc nhiệt tương đối lớn để dẫn nhiệt tốt

Hình 1.5: Các rãnh xéc măng.

Chú ý cách đặt xú pắp, vòi phun, bugi…, để đỉnh piston không đụng với các chi tiết máy, có khi phải khoét đỉnh piston

1.2.6.2 Đầu piston

Đầu piston có các rãnh để lắp xéc măng khí và xéc măng dầu

Nhiệm vụ của đầu piston là bao kín, nên cần lắp các xéc măng ở trên các rãnh xéc măng

Xéc măng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy, ngăn không cho khí cháy từ buồng cháy lọt xuống các te

Xéc măng dầu có nhiệm vụ gạt dầu bám trên vách xy lanh chảy trở về các te không cho lên buồng đốt

Xéc

Hình 1.6: Các loại xéc măng.

Hình 1.7: Rãnh xéc măng có các lỗ dầu.

Khi piston đi lên nhớt từ các te với lực quán tính của trục khuỷu và thanh truyền thìnhớt được bắn tung tóe vào thành xy lanh, giúp bôi trơn piston và xéc măng Lúc nàythành xy lanh đầy nhớt, khi piston đi xuống nhiệm vụ của xéc măng dầu là gạt hết cácphần dầu còn đọng trên thành xy lanh tránh hiện tượng dầu còn bám trên thành xy lanh

sẽ đi theo vào buồng đốt

Hiện nay còn có nhiều động cơ sử dụng xéc măng dầu tổ hợp Xéc măng dầu tổ hợpbao gồm vòng đàn hồi hướng tâm có rãnh thoát dầu, vòng lò xo đàn hồi hướng trục, vàhai vòng đỡ nằm trên và dưới các vòng đàn hồi

Khi đặt xéc măng ta cần đặt theo một cách tăng cường làm kín hay còn được gọi làmkín kiểu khuất khúc ta cần đặt lệch khe hở của hai xéc măng liên tiếp nhau và góc lệchđối với trục của chốt piston

Khe hở xéc măng khí trên cùng đặt lệch với chốt piston một góc 45 độ

Khe hở xéc măng thứ hai lệch với khe hở xéc măng trên cùng 180 độ, nên cũng lệch

so với chốt piston 45 độ

Tương tự hai xéc măng dầu cũng lệch với xéc măng khí một góc 45 độ, nên cũnglệch so với trục chốt piston một góc 45 độ

Hình 1.8: Kiềm kẹp xéc măng.

Hình 1.9: Chốt piston nối với thanh truyền.

1.2.7 Nguyên nhân và những hư hỏng

Trong quá trình làm việc piston thường có những hiện tượng hư hỏng sau:

Đỉnh piston bị cháy rỗ, nứt thủng, do nhiệt độ và áp suất cao của khí cháy, chịu sự ănmòn của nhiên liệu, khí cháy hoặc các vật thể khác rơi vào đỉnh piston trong quá trìnhtháo bugi nếu không cẩn thận

Hình 1.10: Piston bị rỗ.

Bề mặt thân piston bị cạo xước, bị mòn nứt vỡ Do lớp bôi trơn giữa piston và xy lanh bị đứt quãng do động cơ nóng quá độ.

Hình 1.11: Thân piston bị ăn mòn, cạo xước.

Rãnh lắp xéc măng bị mòn, nứt vỡ, do ma sát và va đập với xéc măng hoặc do xéc măng bị gãy

Hình 1.12: Xéc măng bị gãy.

Lỗ lắp chốt piston bị mòn, do ma sát và va đập với chốt piston

Piston bị bám muội than Nguyên nhân do quá trình đốt cháy nhiên liệu không hoàntoàn trong buồng đốt.

Hình 1.13: Piston bị bám muội than.

1.2.8 Kiểm tra và sửa chữa

1.2.8.1 Kiểm tra vết xước, rạn nứt

Khi piston bị xước hoặc rạn nứt chúng ta có thể kiểm tra bằng mắt thường, nếukhông thì sử dụng thanh kim loại gõ nhẹ vào thân piston nếu có tiếng rè chứng tỏpiston bị nứt

1.2.8.2 Kiểm tra độ mòn

Dùng panme đo ngoài để đo đường kính phần đáy thân piston, sau đó so sánh vớikích thước tiêu chuẩn Khi kiểm tra độ mòn cần phải kiểm tra khe hở giữa piston và xylanh, nếu khe hở vượt quá giới hạn cho phép thì công suất của động cơ sẽ giảm, khilàm việc sẽ gây nên tiếng gõ không bình thường (gõ xy lanh)

Cách đo khe hở giữa piston và xy lanh như sau: ráp ngược piston không có xécmăng vào xy lanh, dùng căn lá có độ giày thích hợp để đo khe hở giữa thân piston vàvách xy lanh nơi vùng thẳng gốc với chốt piston Khe hở cho phép là 0,34mm đến trên100mm đường kính xy lanh Ngoài ra chúng ta có thể đo khe hở giữa piston và xy lanhbằng cách đo đường kính xy lanh, đo đường kính piston rồi trừ ra

Hình 1.14: Kiểm tra khe hở giữa piston và xy lanh.

Hình 1.15: Dùng panme đo ngoài để đo đường kính piston.

Dùng thước cặp để kiểm tra kích thước các rãnh xéc măng, sau đó sosánh kích thước của xéc măng chuẩn để xác định độ mòn

Dùng đồng hồ so để đo đường kính trong của lỗ chốt piston “dp”.Dùng panme đo đường đính ngoài của chốt piston “Dp”

Tính khe hở: dp – Dp = -0,02 ÷ 0,01mm

Hoặc có thể dùng phương pháp lắp thử như sau: nung nóng piston lênkhoảng 60 – 800C, nếu có thể dùng lực của ngón tay cái ấn chốt piston vào

lỗ chốt piston là được

Hình 1.16: Đo đường kính ngoài chốt piston.

Khi piston có vết nứt không lớn chưa ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường củapiston thì có thể khoan một lỗ nhỏ ở cuối vết nứt để không cho vết nứt tiếp tục mở rộng.Trường hợp lỗ chốt piston mòn và biến dạng thì có thể dùng dao hoặc tiện để mởrộng lỗ chốt theo kích thước sửa chữa.

1.2.8.4 Thay piston

Khi piston và xy lanh có khoe hở quá lớn, piston bị nứt hoặc hư hỏng nặng, rãnh xécmăng bị mòn qua mức, lỗ chốt piston bị mòn quá kích thước sửa chữa thì cần phải thaypiston mới

Khi thay piston cần căn cứ vào đường kính xy lanh để chọn piston Thông thường ởngoài người ta thường gọi là lên cốt với 6 mức đó là: 0,25; 0,5; 0,75; 1,00; 1,25;1,5mm

Khi thay piston mới cần chọn piston có cùng nhãn hiệu tương tự Khe hở giữa pistonmới và thành xy lanh phải có độ khít.( lưu ý: khi thay piston cần phái xoáy lòng xylanh)

Trước khi đưa piston vào lòng xy lanh cần rửa piston bằng xăng sạch, làm khô bằngkhí nén sau đó bôi dầu kỹ lưỡng trên bề mặt thân piston và xéc măng

Lắp piston theo đúng chiều Thông thường có đánh dấu mũi tên trên đỉnh piston,thường là hướng về xe di chuyển

Hình 1.18: Dụng cụ lắp piston.

1.3 Thanh truyền

1.3.1 Nhiệm vụ

Trong động cơ đốt trong thanh truyền có tác dụng nối piston với trục khuỷu củađộng cơ và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trụckhuỷu

1.3.2 Điều kiện làm việc

Thanh truyền chịu lực khí thể, lực quán tính của nhóm piston và lực quán tính của bản thân thanh truyền Các lực trên đều là các lực tuần hoàn va đập

Trong quá trình làm việc thanh truyền luôn chịu các lực kéo, nén, uốn dọc và khi đổichiều chuyển động thì có lực quán tính làm nó bị uốn ngang

1.3.3 Yêu cầu

Các thành phần của thanh truyền phải có độ bền và tính tin cậy cần thiết

Độ chống mòn và khả năng làm việc của các ổ đỡ cao

1.3.4 Vật liệu chế tạo

Vật liệu chế tạo thanh truyền thường dùng là thép cacbon và thép hợp kim

- Thép cacbon được sử dụng nhiều vì giá thành rẽ và dễ gia công

- Thép hợp kim thường được dùng cho các động cơ cao tốc như xe du lịch hoặc xe đua

Vật liệu chế tạo thanh truyền:

- Đối với động cơ ôtô máy kéo dùng thép cacbon C40; C45

- Đối với động cơ nhẹ cao tốc: 18XHBA;

- Đối với động cơ tàu thủy tĩnh tại tốc độ thấp: C35; C40; 40X

1.3.5 Phương pháp chế tạo

Phần lớn thanh truyền chủ yếu chế tạo bằng phương pháp rèn khuôn Để chịu đượccác lực khí thể, lực quán tính nên được gia công (tôi rèn) nhằm tăng độ cứng vững củathanh truyền

1.3.6 Cấu tạo

Thanh truyền chia làm 3 phần:

- Đầu nhỏ thanh truyền: Đầu lắp ghép chốt piston

- Thân thanh truyền: Là phần thanh truyền nối giữa đầu nhỏ và đầu to

- Đầu to thanh truyền: Lắp ghép giữa thanh truyền với chốt khuỷu

Hình 1.19: Kết cấu thanh truyền.

1 - Đầu nhỏ 2 - Bạc lót đầu nhỏ 3 – Thân

4, 6 Đầu to 5 - Bạc lót đầu to 7 – Bulông

8 - Đai ốc

1.3.6.1 Đầu nhỏ thanh truyền

Đầu nhỏ thanh truyền lắp với chốt piston, bên trong có bạc đồng, phía trên có lỗ dầubôi trơn cho bạc Bạc đồng được ghép chặt vào đầu nhỏ thanh truyền Kết cấu đầu nhỏthanh truyền phụ thuộc vào kích thước và phương pháp lắp ghép chốt piston lên thanhtruyền

Khi chốt lắp tự do

Đầu nhỏ thanh truyền có dạng hình trục rỗng Đôi khi có dạng ôvan để tăng độ cứngvững Động cơ xăng ôtô đầu nhỏ thanh truyền thường làm mỏng Khi lắp chốt tự do,bôi trơn mặt chốt piston và bạc lót đầu nhỏ bằng đường dẫn dầu khoan dọc trong thânthanh truyền

Trong động cơ hai kỳ đầu nhỏ luôn chịu lực nén, do đó dầu bôi trơn bề mặt chốtphải có áp suất cao và để giữ được dầu bôi trơn, phía trong bạc lót đầu nhỏ thường cócác rãnh chéo

Động cơ ôtô máy kéo và các động cơ cỡ nhỏ, chốt piston được bôi trơn theo kiểuvung té Do đó, đầu nhỏ thanh truyền phải có lỗ hứng dầu hoặc rãnh hứng dầu

Trên một số động cơ hai kỳ cao tốc và cỡ nhỏ, để đơn giản cho hệ thống bôi trơn,người ta không dùng bạc lót đầu nhỏ mà dùng ổ bi đũa

Trong những động cơ làm mát đỉnh piston bằng cách phun dầu nhờn vào mặt dướiđỉnh piston, trên đầu nhỏ thanh truyền phải bố trí lổ phun dầu Dầu sau khi bôi trơn bềmặt bạc lót và chốt piston sẽ phun qua lỗ phun vào mặt dưới đỉnh piston để làm mátđỉnh

Hình 1.20: Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền khi chốt piston lắp ghép tự do.

Chốt piston lắp theo kiểu tự do Đầu nhỏ phải có bạc đồng hoặc bạc thép có tránglớp đồng để chống mòn Chiều dày bạc vào khoảng (0,080 ÷ 0,085)dc (dc là đườngkính chốt piston) Khe hở hướng kính giữa bạc lót đầu nhỏ và chốt piston thường lấybằng: 6= (0,0004 ÷ 0,0015)dc.

Khi piston lắp cố định trên đầu nhỏ thanh truyền

Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền có dạng như hình vẽ, phụ thuộc vào cách cố định chốtpiston Loại động cơ tĩnh tại và tàu thủy, không có chốt piston, đầu nhỏ thanh truyền códạng hình cầu kết cấu này làm giảm khả năng kẹt vướng piston khi thanh truyền bịcong hoặc bị xoắn

Hình 1.21: Cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền

Để lắp ghép dễ dàng người ta thường dùng đầu nhỏ có kết cấu như hình 1.21b,c.Tuy trong trường hợp này đầu nhỏ thanh truyền không cân bằng khi chuyển động, sựmất cân bằng do khối lượng đầu nhỏ phân bố không đối xứng gây ra thường ảnh hưởngrất ít đến sức bền của đầu nhỏ

Ưu điểm:

Do cố định chốt trên đầu nhỏ nên có thể giảm chiều dài đầu nhỏ thanh truyền vàkhông cần tổ chức bôi trơn cho đầu nhỏ Đồng thời có thể tăng chiều dài của bệ chốt vàgiảm độ võng của chốt

Nhược điểm:

Mài mòn chốt không đều và chịu lực cũng không thay đổi nên chốt dễ bị mỏi

Đối với loại chốt piston làm bằng hợp kim nhẹ, phương pháp lắp này yêu cầu phải

để khe hở giữa bệ chốt với chốt tương đối lớn nên dễ gây ra hiện tượng gõ chốt khimáy nóng Vì vậy bệ chốt piston thường dùng bạc lót Ngày nay phương pháp lắp ghépnày thường chỉ dùng đối với piston gang

1.3.6.2 Thân thanh truyền

Thân thanh truyền được nối đầu nhỏ với đầu to thanh truyền

Khoảng cách giữa hai tâm đầu vào và đầu to gọi là chiều dài ảo (l) của thanh truyền

và phụ thuộc vào thông số kết cấu λ :

R: bán kính khuỷu

λ =

㔲

l: chiều dài thân thanh truyền

Đa số các động cơ hiện nay có λ = 0,24 ÷ 0,30

Hình 1.22: Các loại tiết diện thân thanh truyền.

a: Thân có tiết diện hình ôvan d: Thân có tiết diện hình chữ nhật

b,c: Thân có tiết diện chữ I e: Thân có tiết diện hình elip

㔲

Một số tiết diện ngang của thanh truyền.

Loại thân thanh truyền có tiết diện tròn thường dùng trong động cơ tĩnh tại và tàuthủy tốc độ thấp

Ưu điểm của loại thân này là dễ chế tạo theo phương pháp rèn tự do và dễ gia công.Khuyết điểm của loại thân này là sử dụng vật liêu không hợp lý, vì trong mặt phẳnglắc của thân thanh truyền thanh truyền chịu lực lớn nhất

Vì vậy khi dùng thanh truyền có tiết diện tròn nên đảm bảo độ vững trong mặtphẳng lắc vừa đủ thì độ cứng vững trong mặt phẳng kia sẽ thừa

Ở một vài động cơ nhiều hàng nhiều xylanh, đôi khi loại thanh truyền có tiếp diệnchữ H để tăng bán kính chuyển tiếp từ thân đến đầu to thanh truyền nhằm tăng độ cứngvững của thân thanh truyền

Loại thân thanh truyền có tiết diện chữ nhật và ôvan rất đơn giản trong chế tạothường dùng cho động cơ môtô, xe máy và các loại động cơ xăng cỡ nhỏ Trong thânthanh truyền có khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn, đường kính lỗ dẫn dầu nằm trong khoảng 4

÷ 8mm Đường kính lỗ dẫn dầu phải bảo đảm cung cấp đẩy đủ lượng dầu bôi trơn vànhanh chóng đưa dầu lên bôi trơn khi khởi động Vì vậy lỗ dẫn dầu không nên quá lớnhoặc quá bé

Để tăng độ cứng vững và dễ khoan lỗ dẫn dầu, người ta làm gân dọc suốt chiều dàithân thanh truyền Khi không thể khoan được đường dần dầu nhất là đối với các loạithanh truyền dài hoặc công nghệ khó khăn, người ta gắn ống dẫn dầu bôi trơn ở phíangoài thân để đưa dầu từ đầu to lên đầu nhỏ

Hiện nay có loại thanh truyền tiết diện chữ I được dùng nhiều trong động cơ máykéo và trong các động cơ tốc độ cao Loại thân này sử dụng vật liệu rất hợp lý do đótrọng lượng thanh truyền nhỏ mà độ cứng vững của thanh truyền lớn Loại thân thanhtruyền tiết diện chữ I thường chế tạo theo phương pháp rèn khuôn, thích hợp vớiphương pháp sản xuất lớn

1.3.6.3 Đầu to thanh truyền

Đầu to thanh truyền nối với cổ trục khuỷu gồm hai nửa, nửa trên liền với thanhtruyền, nửa dưới chế tạo rời, phía trong có bạc làm bằng thép rồi tráng một lớp hợp kim