A. Lý thuyết liờn quan
6.2. Nguyờn lý hoạt động của động cơ bốn kỳ nhiều xilanh
6.2.1.1. Sơ đồ kết cấu trục khuỷu
Động cơ ba xi lanh đƣợc sử dụng trờn một số loại ụtụ du lịch cú cụng suất nhỏ hoặc mỏy tĩnh tại. Cỏc cổ thanh truyền (cổ biờn) đƣợc bố trớ trong khụng gian: cổ số 1 hƣớng lờn trờn, cổ số 2 hƣớng sang trỏi, cổ số 3 hƣớng sang phải. Gúc độ chộo nhau giữa cỏc cổ là 1200 (gọi là gúc lệch khuỷu). Cứ sau 2 vũng quay của trục khuỷu, mỗi xilanh cú một lần sinh cụng (kỳ nổ)
Động cơ ba xi lanh cú hai thứ tự làm việc: 1-2-3 hoặc 1-3-2
6.2.1.2. Bảng thứ tự làm việc của động cơ Thứ tự làm việc:1-2-3 Gúc lệch cụng tỏc: 0 0 0 240 3 4 . 180 180 i K Bảng thứ tự làm việc: 0 1800 180 3600 360 5400 540 7200 Hỳt Nộn Nổ Xả Nổ Xả Hỳt Nộn Nổ Nộn Nổ Xả Hỳt Nộn 6.2.2. Động cơ bốn xi lanh
6.2.2.1. Sơ đồ kết cấu trục khuỷu
Hỡnh 6.2 Sơ đồ trục khuỷu động cơ bốn xi lanh thẳng hàng
Động cơ bốn xi lanh đƣợc sử dụng khỏ phổ biến trờn cỏc loại ụ tụ cú cụng suất nhỏ và trung bỡnh. Động cơ này cú cỏc cổ thanh truyền nằm trong một mặt phẳng, hai cặp cổ thanh truyền của cỏc mỏy 1 – 4 và 2 –3 tạo với nhau một gúc 1800. Khi động cơ làm việc, cỏc piston trong mỗi cặp mỏy này cựng lờn ĐCT hoặc cựng xuống ĐCD (gọi là cỏc mỏy song hành). Khi cặp piston của cỏc mỏy 1 - 4 lờn ĐCT thỡ cặp piston của cỏc mỏy 3 xuống ĐCD và ngƣợc lại. Trong vũng quay của trục khuỷu mỗi
xi lanh thực hiện đủ cỏc quỏ trỡnh nạp-nộn-nổ-xả và sinh cụng một lần(thực hiện một chu trỡnh cụng tỏc). Việc bố trớ cỏc xilanh làm việc theo những thời điểm khỏc nhau để quỏ trỡnh sinh cụng đƣợc đều đặn trong cả chu trỡnh làm việc. Vỡ vậy trục khuỷu quay ổn địnhhơnso vớiđộng cơ ba xi lanh.
Động cơ bốn xi lanh cú hai thứ tự làm việc: 1-3-4-2 hoặc 1-2-4-3
6.2.2.2. Bảng thứ tự làm việc của động cơ Thứ tự làm việc: 1-3-4-2 Gúc lệch cụng tỏc: 0 0 0 180 4 4 . 180 . 180 i K 0 1800 180 3600 360 5400 540 7200 Mỏy 1 Nổ Xả Hỳt Nộn Mỏy 2 Xả Hỳt Nộn Nổ Mỏy 3 Nộn Nổ Xả Hỳt Mỏy 4 Hỳt Nộn Nổ Xả
6.2.3. Động cơ sỏu xi lanh
6.2.3.1. Sơ đồ kết cấu trục khuỷu
Hỡnh 6.3 Sơ đồ trục khuỷu động cơ sỏu xi lanh một hàng thẳng
Động cơ bốn kỳ, sỏu xi lanh cú cỏc cổ thanh truyền bố trớ trong khụng gian giống nhƣ động cơ ba xi lanh nhƣng số cổ trục và cổ thanh truyền nhiều gấp hai lần. Trục khuỷu cú ba cặp cổ thanh truyền cựng nằm trờn đƣờng thẳng (1-6; 2-5; 3-4) tạo nờn cỏc mỏy song hành, mỗi cặp cổ thanh truyền lệchvới cỏc cặp cổ cũn lại gúc 1200
. Với cỏch sắp xếp nhƣ vậy, cứ sau một vũng quay của trục khuỷu sẽ cú ba xi lanh thực hiện kỳ nổ, sinh cụng. Khi trục khuỷu quay đi một gúc 1200 sẽ cú một xi lanh sinh cụng. Sau một chu trỡnh cụng tỏc (tƣơng ứng với hai vũng quay trục khuỷu thỡ cả sỏu xi lanh đều sinh cụng).
Để động cơ làm việc ổn định, cần sắp xếp thứ tự nổ của cỏc xi lanh hợp lý, cú ba thứ tự làm việc nhƣ sau: 1-5-3-6-2-4; 1-4-2-6-3-5; 1-2-3-6-5-4 6.2.3.2. Bảng thứ tự nổ của động cơ Thứ tự làm việc: 1-5-3-6-2-4 Gúc lệch cụng tỏc: 0 0 120 6 4 . 180 k 0 1800 180 3600 360 5400 540 7200 Mỏy 1 Nổ Xả Hỳt Nộn Mỏy 2 Xả Hỳt Nộn Nổ Xả Mỏy 3 Hỳt Nộn Nổ Xả Hỳt Mỏy 4 Nổ Xả Hỳt Nộn Nổ Mỏy 5 Nộn Nổ Xả Hỳt Nộn Mỏy 6 Hỳt Nộn Nổ Xả 6.2.4. Động cơ tỏm xi lanh chữ V
6.2.4.1. Sơ đồ kết cấu trục khuỷu
Hỡnh 6.4 Sơ đồ động cơ tỏm xi lanh kiểu chữ V
Động cơ tỏm xi lanh thƣờng bố trớ kiểu chữ V, cỏc xilanh đƣợc bố trớ theo hai hàng, mỗi hàng bốn xi lanh. Đƣờng tõm của cỏc xi lanh đi qua đƣờng tõm trục khuỷu và đƣờng tõm của hai dóy xi lanh tạo thành gúc 900hoặc 1200
.
Trục khuỷu động cơ tỏm xi lanh kiểu chữ V cú bốn cổ thanh truyền, mỗi cổ lắp hai thanh truyền của hai xi lanh cựng nằm trong mặt cắt ngang. Cỏc cặp piston lắp trờn cựng một cổ thanh truyền là: 1-5, 2-6, 3-7, 4-8. Để phõn bố đều sự hoạt động của cỏc
xi lanh trong một chu trỡnh làm việc thỡ cỏc cổ thanh truyền đƣợc đặt trong hai mặt phẳng vuụng gúc với nhau. Cỏc cổ thanh truyền của cỏc xilanh làm việc liờn tiếp cỏch nhau một gúc 900. Trong mỗi nhúm xi lanh (bờn phải và trỏi theo hƣớng ụ tụ chạy), cỏc piston chuyển động ngƣợc chiều nhau
Vớ dụ nhúm piston-thanh truyền số 1-5 lắp trờn cổ thanh truyền số 1, khi piston số 1 lờn ĐCT thỡ piston số 5 xuống ĐCD). 6.2.4.2. Bảng thứ tự nổ của động cơ Thứ tự làm việc: 1-5-4-2-6-3-7-8 Gúc lệch cụng tỏc: 0 0 90 8 4 . 180 k 0 1800 180 3600 360 5400 540 7200 Mỏy 1 Nổ Xả Hỳt Nộn Mỏy 2 Hỳt Nộn Nổ Xả Hỳt Mỏy 3 Xả Hỳt Nộn Nổ Xả Mỏy 4 Nộn Nổ Xả Hỳt Mỏy 5 Nộn Nổ Xả Hỳt Nộn Mỏy 6 Hỳt Nộn Nổ Xả Mỏy 7 Xả Hỳt Nộn Nổ Mỏy 8 Nổ Xả Hỳt Nộn Nổ
6.3. So sỏnh động cơ một xilanh và động cơ nhiều xi lanh 6.3.1. Cụng suất và mụ men 6.3.1. Cụng suất và mụ men
Đối với động cơ một xi lanh, trong một chu trỡnh cụng tỏc chỉ cú một lần sinh cụng; cỏc kỳ cũn lại động cơ hoạt động theo quỏn tớnh (tiờu hao cụng suất) đặc biệt là kỳ nộn. Do đú, động cơ một xi lanh sinh ra cụng ở dạng xung tuần hoàn. Muốn phõn bổ lực kộo đồng đều, động cơ phải sử dụng một bỏnh đà cú khối lƣợng lớn nhằm tận dụng quỏn tớnh để giữ cho động cơ quay đều ở tốc độ khụng đổi. Tuy nhiờn việc sử dụng bỏnh đà cú khối lƣợng lớn làm giảm khả năng tăng tốc của ụ tụ
Đối với động cơ nhiều xi lanh, một chu kỳ làm việc (ứng với hai vũng quay trục khuỷu) số lần sinh cụng tƣơng ứng với số xi lanh (số mỏy) của động cơ. Điều kiện để trục khuỷu quay ổn định là sự luõn phiờn cỏc kỳ sinh cụng trong từng xi lanh phải tƣơng ứng 7200/i, với i là số lƣợng xi lanh. Chẳng hạn, với động cơ 4 xi lanh cứ 1800 tớnh theo gúc quay trục khuỷu (1/4 chu kỳ) sẽ cú một kỳ sinh cụng.
Nhƣ vậy, động cơ cú số xi lanh càng nhiều thỡ cụng suất sinh ra càng đều, tốc độ quay của trục khuỷu càng ổn định.
6.3.2. Tớnh cõn bằng của động cơ
Trong quỏ trỡnh làm việc, động cơ chịu cỏc lực tỏc dụng gõy ra rung động, mất cõn bằng, sự mất cõn bằng sinh ra cỏc tải trọng phụ tỏc dụng lờn cỏc chi tiết gõy hao mũn, giảm tuổi thọ của chi tiết.
Tớnh cõn bằng của động cơ phụ thuộc nhiều vào số xi lanh, cỏch bố trớ xi lanh (thẳng hàng, chữ V hoặc đối xứng ngang). Núi chung, một động cơ cú số xi lanh càng nhiều thỡ tớnh cõn bằng càng cao; động cơ cú sỏu xi lanh bố trớ thẳng hàng hoặc động cơ mƣời hai xi lanh bố trớ kiểu chữ V cú sự cõn bằng gần nhƣ hoàn hảo
Nếu một động cơ cú tớnh cõn bằng kộm đƣợc lựa chọn sử dụng, thụng thƣờng là vỡ mục đớch sử dụng cần kết cấu nhỏ gọn hoặc vỡ lý do kinh tế. Với loại động cơ này cần sử dụng đối trọng hoặc trục cõn bằng để khử dao động nhƣng mặt hạn chế của nú là làm tiờu hao mất một phần cụng suất động cơ.
6.4. Xỏc định hành trỡnh làm việc thực tế của động cơ nhiều xi lanh 6.4.1. Xỏc định chiều quay của động cơ
Xỏc định chiều quay của động cơ (chiều quay của trục khuỷu) để làm cơ sở cho việc bảo dƣỡng, sửa chữa nhƣ điều chỉnh khe hở xupỏp, đặt cam, đặt lửa…
Thụng thƣờng, chiều quay động cơ đƣợc xỏc định khi đứng từ phớa pu-ly trục khuỷu nhỡn vào. Nếu trục khuỷu quay cựng chiều kim đồng hồ thỡ chiều quay của động cơ đƣợc gọi là quay phải. Ngƣợc lại, nếu trục khuỷu quay ngƣợc chiều kim đồng hồ thỡ chiều quay của động cơ gọi là quay trỏi.
Phƣơng phỏp xỏc định chiều quay của động cơ nhƣ sau:
a. Ngắt nguồn điện sơ cấp đến bụ-bin đỏnh lửa (động cơ xăng) hoặc nguồn điện cấp cho van nhiờn liệu (động cơ điờzen)
b. Dựng sơn hoặc phấn đỏnh dấu trờn pu-ly trục khuỷu để dễ quan sỏt c. Nối mỏy khởi động với nguồn điện (ắc quy)
d. Bật khúa điện về nấc khởi động (ST) để quay trục khuỷu động cơ, quan sỏt trục khuỷu để xỏc định chiều quay.
6.4.2. Xỏc định thời điểm làm việc
Xỏc định thời điểm làm việc (thời điểm cuối nộn-đầu nổ) của cỏc mỏy trờn động cơ nhiều xi lanh để thực hiện cỏc cụng việc bảo dƣỡng, sửa chữa nhƣ điều chỉnh khe hở nhiệt, đặt cam, đặt lửa, v.v…
Phƣơng phỏp xỏc định thời điểm làm việc của động cơ nhƣ sau: 6.4.2.1. Phƣơng phỏp 1
a. Quan sỏt dấu trờn pu-ly trục khuỷu (hoặc trờn bỏnh đà) và dấu trờn thõn mỏy b. Quay trục khuỷu cho dấu trờn pu-ly trục khuỷu (hoặc trờn bỏnh đà) trựng với dấu trờn thõn mỏy. Lỳc này piston mỏy số 1 và mỏy song hành với nú ở ĐCT
c. Thỏo nắp che dàn cũ mổ, quan sỏt sự đúng mở của cỏc xu pỏp mỏy số 1 và mỏy song hành. Nếu cặp xu pỏp mỏy nào đúng kớn thỡ mỏy đú đang ở thời điểm cuối nộn –đầu nổ (thời điểm làm việc); mỏy song hành đang ở thời điểm cuối xả - đầu hỳt (hai xu pỏp đều hộ mở)
6.4.2.2. Phƣơng phỏp 2
a. Xỏc định dấu trờn pu-ly trục khuỷu và dấu trờn thõn mỏy
b. Thỏo bugi đỏnh lửa (động cơ xăng) hoặc vũi phun (động cơ điờzen)mỏy số 1 c. Lắp đồng hồ đo ỏp suất nộn vào lỗ lắp bugi hoặc vũi phun
d. Quay trục khuỷu và quan sỏt đồng hồ; khi nào ỏp suất trờn đồng hồ tăng thỡ mỏy đú đang ở kỳ nộn; tiếp tục quay trục khuỷu lờn ĐCT (dấu trờn pu-ly trục khuỷu trựng dấu trờn thõn mỏy), lỳc này mỏy số 1 đang ở thời điểm cuối nộn –đầu nổ.
Cú thể dựng giẻ sạch nỳt lỗ bugi hoặc lỗ lắp vũi phun; quay trục khuỷu dến khi nào nỳt giẻ bật ra thỡ mỏy đú đang ở cuối kỳ nộn. Tuy nhiờn cần chỳ ý trỏnh để giẻ lọt vào xi lanh.
B. Thực hành
- Xỏc định kỳ nộn của mỏy 1 trờn động cơ chữ V 8 xilanh qua lỗ bugi - Xỏc định cỏc kỳ làm việc cũn lại của mỏy 1
- Lập bảng trỡnhtự làm việc của động cơ chữ V 8 xilanh
Cõu hỏi ụn tập
1. Trỡnh bày cấu tạo của động cơ đốt trong nhiều xi lanh.
2. Lập đƣợc bảng trỡnh tự làm việc của động cơ HYUNĐAI 1,25T, 3S-FE, ZILL 130.
MÃ BÀI
MD 02 07
BÀI 7:
KHÁI NIỆM VỀ HƢ HỎNG VÀ MÀI MềN CỦA CHI TIẾT
THỜI LƢỢNG (GIỜ)
Lí THUYẾT THỰC HÀNH
3 2
MỤC TIấU THỰC HIỆN: Sau khi học xong bài học, sinh viờn cú khả năng:
- Trỡnh bày khỏi niệm về cỏc hiện tƣợng mài mũn của chi tiết; - Mụ tả hỡnh thức và giai đoạn mài mũn của chi tiết;
- Bảo đảm tuyệt đối an toàn lao động và vệ sinh cụng nghiệp NỘI DUNG BÀI HỌC:
A. Lý thuyết liờn quan
7.1. Khỏi niệm về hiện tƣợng mũn của chi tiết
Khi làm việc, cỏc bề mặt chi tiết cọ sỏt làm cho hỡnh dạng, kớch thƣớc và chất lƣợng bề mặt thay đổi, sự thay đổi đú gọi là hao mũn của chi tiết. Sự hao mũn, làm quan hệ lắp ghộp và vị trớ tƣơng đối giữa cỏc chi tiết đều thay đổi, do đú hao mũn là một trong những nguyờn nhõn gõy ra hƣ hỏng. Tốc độ hao mũn cú ảnh hƣởng trực tiếp đến thời gian sử dụng của chi tiết. Hao mũn là do ma sỏt gõy nờn, do đú cần hiểu rừ tớnh chất của ma sỏt và ảnh hƣởng của nú đối với hiện tƣợng hao mũn.
Hƣ hỏng của mỏy múc là do quan hệ giữa cỏc chi tiết thay đổi và bản thõn chi tiết hƣ hỏng gõy nờn. Nhƣng núi nhƣ vậy khụng cú nghĩa là một khi chi tiết hƣ hỏng, quan hệ giữa cỏc chi tiết thay đổi thỡ mỏy múc khụng thể làm việc đƣợc. Do đú nghiờn cứu chi tiết hƣ hỏng đến mức độ nào, quan hệ thay đổi đến mức nào thỡ mỏy múc hƣ hỏng là một vấn đề cú ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế và kỹ thuật. Thực chất của việc nghiờn cứu đú là xỏc định giới hạn hao mũn của cỏc chi tiết, đồng thời đề ra biện phỏp phũng ngừa hƣ hỏng.
7.1.1. Hiện tƣợng mũn tự nhiờn
Mỏy múc cú thể làm việc trong cỏc điều kiện khỏc nhau, nhƣng quỏ trỡnh hao mũn tự nhiờn cũng đều tƣơng tự nhƣ nhau và theo một quy luật nhất định.
Khi lắp ghộp một cặp chi tiết cú chuyển động tƣơng đối với nhau thỡ giữa chỳng cần phải cỳ một khe hở gọi là khe hở lắp ghộp. Trong quỏ trỡnh làm việc của mỏy múc, cỏc chi tiết bị hao mũn tự nhiờn là quỏ trỡnh hao mũn theo quy luật nhất định. Hao mũn tự nhiờn cú thể chia thành ba giai đoạn cơ bản:
- Giai đoạn rà trơn
- Giai đoạn làm việc (giai đoạn sử dụng) - Giai đoạn hƣ hỏng (giai đoạn phỏ huỷ)
7.1.2. Hiện tƣợng mũn hỏng đột biến
Mũn hỏng đột biến là những hƣ hỏng xảy ra bất thƣờng khụng theo quy luật núi trờn. Hƣ hỏng đột biến xảy ra khi cỏc chi tiết cũn đang trong giai đoạn sử dụng xảy ra hƣ hỏng đột ngột. Hiện tƣợng hƣ hỏng đột biến cú thể do một trong cỏc nguyờn nhõn sau:
- Do chế tạo: Cỏc chi tiết sau khi chế tạo cú cỏc vết nứt ngầm tạo ra vựng gõy ứng suất tập trung. Sau một thời gian làm việc, chỳng chịu cỏc lực và mụ-men tỏc dụng theo chu kỳ nờn cỏc vết nứt phỏt triển làm chi tiết bị phỏ huỷ đột ngột
- Do vật liệu chế tạo: Vật liệu chế tạo cỏc chi tiết mỏy cần cú độ bền cơ học phự hợp với điều kiện làm việc. Sau một thời gian làm việc, vật liệu sẽ sinh ra hiện tƣợng mỏi. Mỏi là hiện tƣợng do tải trọng thay đổi tỏc dụng với một chu kỳ nhất định sinh ra. Thời gian phỏt sinh mệt mỏi phụ thuộc vào cỏc nhõn tố sau:
+ Độ lớn của ứng suất do tải trọng sinh ra. + Số lần tỏc dụng lực (tải trọng).
+ Sức chống mỏi của vật liệu.
Núi chung, hƣ hỏng do mệt mỏi đều bắt đầu từ những vết rạn nứt nhỏ, do tỏc dụng của tải trọng vết nứt phỏt triển làm bề mặt chi tiết bị trúc rỗ, hoặc chi tiết bị gẫy.
- Do điều kiện sử dụng: Độ bền của chi tiết mỏy phụ thuộc rất nhiều vào ý thức và trỡnh độ sử dụng của con ngƣời. Việc sửa chữa mỏy múc đƣợc tiến hành theo chế độ bắt buộc, cú nghĩa là sau một thời gian làm việc nhất định thỡ phải bảo dƣỡng kỹ thuật hoặc sửa chữa. Nếu vận hành mỏy đỳng quy trỡnh, thực hiện tốt những quy định về sử dụng mỏy múc, thiết bị thỡ sẽ hạn chế đƣợc cỏc hƣ hỏng đột biến xảy ra. Ngƣợc lại nếu khụng thực hiện tốt cỏc quy định trờn sẽrất dễ xảy ra cỏc hƣ hỏng đột biến
Vớ dụ: Trƣớc khi vận hành động cơ cần phải kiểm tra dầu bụi trơn, nƣớc làm mỏt đầy đủ theo quy định. Nếu thiếu dầu bụi trơn sẽ làm cho cỏc chi tiết bị mài mũn nhanh chúng, tăng nhiệt độ gõy hƣ hỏng nhanh cỏc chi tiết. Thậm chớ nếu khụng cú dầu bụi trơn thỡ cỏc bề mặt ma sỏt của cỏc chi tiết bị chỏy, bú cứng gõy nờn hàng loạt cỏc hƣ hỏng, phỏ huỷ hoàn toàn động cơ.
7.2. Khỏi niệm về cỏc hỡnh thức mài mũn 7.2.1. Mài mũn cơ giới
Mài mũn cơ giới là hiện tƣợng mài mũn cỏc chi tiết mỏy do ma sỏt và bột mài gõy nờn. Khi làm việc, cỏc bề mặt chi tiết cọ sỏt làm cho hỡnh dạng, kớch thƣớc và chất lƣợng bề mặt thay đổi thỡ sự thay đổi đú gọi là hao mũn của chi tiết.
Sự hao mũn, làm quan hệ lắp ghộp và vị trớ tƣơng đối giữa cỏc chi tiết đều