Bài 6: SỮA CHỮA PISTON

Mục tiêu của bài:

Học xong bài này, học viên có khả năng:

- Trình bày được nhiệm vụ, cấu tạo, hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa pít tông

- Kiểm tra, sửa chữa pít tông đúng phương pháp đạt tiêu chuẩn kỹ thuật do nhà chế tạo quy định, đạt chất lượng và đảm bảo an toàn

Nội dung của bài: Thời gian: 13 h (LT: 3; TH: 10 h)

1. Pít tông 1.1. Nhiệm vụ:

Trong quá trình làm việc, piston tiếp nhận lực khí thể truyền qua thanh truyền để quay trục khuỷu và nhận lực quán tính từ trục khuỷu giúp cho động cơ làm việc được liên tục. Đỉnh piston cùng với mặt trong của nắp máy tạo thành buồng đốt của động cơ khi piston ở ĐCT.

Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ đốt trong. Trong quá trình động cơ làm việc piston chịu lực lớn, nhiệt độ cao, ma sát ăn mòn rất lớn. Các tải trọng tác dụng lên piston gồm có:

Tải trong cơ học

 Chiụ tác dụng của áp lực khí thể rất lớn của quá trình cháy – giãn nở

  Lực quán tính tác dụng lên piston rất lớn, nhất là động cơ tốc độ cao. Các tải trọng cơ học tác dụng lên piston gây nên ứng suất và biến dạng lớn, nếu vượt quá giới hạn cho phép sẽ làm hỏng piston

Tải trọng nhiệt

Trong quá trình cháy piston tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có nhiệt độ cao (2300÷ 28000K) nên nhiệt độ của piston nhất là phần đỉnh cũng rất cao (khoảng 500÷8000K). Nhiệt độ cao gây ra các tác hại sau:

 Ứng suất nhiệt lớn, có thể làm rạn nứt piston

 Gây biến dạng piston, tăng ma sát hoặc có thể làm bó kẹt piston trong xylanh.  Làm giảm sức bền piston

 Làm giảm chất lượng của dầu bôi trơn

 Dễ gây hiện tượng cháy kích nổ trên động cơ xăng.

 Làm giảm hệ số nạp và ảnh hưởng đến công suất động cơ

Ma sát và ăn mòn hoá học

Trong quá trình làm việc, do điều kiện bôi trơn giửa piston và xylanh không đầy đủ nên piston chiụ ma sát rất lớn. hơn nửa do lực quán tính, nhiệt độ và lực ngang N làm cho Piston biến dạng nên ma sát càng tăng.

Piston tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy nên còn bị sản vật cháy ăn mòn (axít sunfarít)

1.2. Cấu tạo:

Do điều kiện làm việc như trên nên khi chế tạo piston, vật liệu phải bảo đảm các yêu cầu sau:

 Đủ sức bền khi piston làm việc ở nhiệt độ cao và tải trọng thay đổi  Trọng lượng riêng nhỏ

 Hệ số giản nở vì nhiệt nhỏ và hệ số dẫn nhiệt lớn.

 Chịu mòn tốt trong điều kiện bôi trơn kém và nhiệt độ cao  Chống được ăn mòn hóa học của khí cháy

Các piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cũng có thể là bằng gang hợp kim nhưng nhôm được sử dụng nhiều hơn do đây là hợp kim nhẹ. Hầu hết các động cơ xe hơi đều sử dụng loại piston có thân thẳng. Thân hoặc phần dưới của piston được cắt bớt để giảm trọng lượng và để tăng khoảng không gian cho các đối trọng trên trục khuỷu. Để tránh sự dao động quá mức trên động cơ, tất cả các piston phải có

trọng lượng như nhau. Piston được chế tạo bằng phương pháp đúc hoặc dập nóng. Piston nhôm được dập nóng từ phôi hợp kim nhôm, sau khi gia công được nhiệt luyện để đạt các tính chất theo yêu cầu. nhiều piston được tráng một lớp mỏng bằng thiết hoặc kim loại khác để giữ cho piston ổn định kích thước và tránh bị trầy

sướt bề mặt.

Hầu hết các động cơ hiệu suất cao đều sử dụng piston dập nóng. So với piston đúc, piston dập nóng bền hơn và truyền nhiệt tốt hơn. Các đo đạc piston được minh họa bên hình vẽ. Đầu có đường kính nhỏ nhất, điều này cho phép khoảng không gian đủ để giãn nở trong quá trình vận hành của piston. Từ đường tâm của chốt piston đến phía dưới, thân piston có thể có dạng hình côn, đường kính rộng nhất là phần dưới cùng của thân piston.

Kết cấu của piston động cơ xăng - động cơ diesel

Piston gồm 3 phần chính

Đỉnh piston: (Hình 6.6) là phần trên của piston cùng với xylanh và nắp xylanh tạo thành không gian buồng cháy

Đỉnh piston có rất nhiều dạng, được giới thệu trên hình

 Đỉnh bằng (hình a) là loại phổ biến nhất, nó có diện tích chiụ nhiệt bé, kết cấu đơn giản dễ chế tạo. Vì vậy nó được dùng trong động cơ xăng và động cơ diesel có buồng cháy và dự bị xoáy lốc.

 Đỉnh lồi (hình b, e)có độ vững cao. Loại này có thể không cần bố trí các đường gân dưới đỉnh nên trọng lượng piston có thể giảm, đỉnh lồi ít kết muội than nhưng do bề mặt chịu nhiệt lớn nên ảnh hưởng xấu đến quá trình làm việc của piston. Kết cấu đỉnh lồi thường được sử dụng trong các động cơ xăng có buồng cháy chỏm cầu dùng supap treo và các động cơ xăng 2 kỳ cỡ nhỏ

 Đỉnh lõm (hình c) thường dùng trong một số động cơ xăng( buồng cháy chỏm cầu) và động cơ diesel( buồng cháy dự bị xoắn lốc). Phần lõm có thể là toàn đỉnh hoặc chỉ là một phần. Chõm cầu lõm có thể đồng tâm, cũng có thể lệch tâm.Loại đỉnh lõm có phần diện tích chịu nhiệt lớn hơn loại đỉnh bằng nhưng có ưu điểm là tạo ra xoáy lốc nhẹ trong quá trình nén và quá trình cháy .

 Đỉnh lồi (hình d) chỉ dùng cho động cơ xăng 2 kỳ nhỏ, phối khí hệ thống cửa quét và cửa thải. Phần lồi lên lắp sát về phiá cửa quét để dẫn hướng dòng khí đi vào xylanh

 Đỉnh lõm (hình g, h, i, j, k, l) thường được sử dụng trên các động cơ diesel bốn kỳ và 2 kỳ có buồng cháy thống nhất ( buồng cháy trên đỉnh piston) tùy theo dạng lõm mà các buồng cháy này có các tên gọi khác nhau: buồng cháy hình cầu, hình ômêga, hình denta… các loại buồng cháy này tạo ra xoáy lốc rất mạnh trong quá trình nén để hình thành hổn hợp khí được tốt nhất.

Đầu piston: bao gồm đỉnh piston, vùng đai lắp các xécmăng dầu và xécmăng khí làm nhiệm vụ bao kín. Trong quá trình động cơ làm việc, đầu piston truyền phần lờn nhiệt lượng ( khoảng 70 ÷ 80%) do khí cháy truyền qua phần đai xécmăng – xécmăng – xylanh rồi đến môi chất làm mát để làm mát động cơ.

Sự lệch chốt piston: Piston bị lỏng có thể lắc lư bên trong xylanh khi thì cháy bắt đầu. Để tránh điều này, nhiều động cơ sử dụng piston với chốt hơi lệch. Độ lệch hướng về phía thân sẽ có tác dụng như bề mặt chặn, đây là bề mặt chịu lực lớn

trên thành xylanh ở thì cháy. Bằng cách lệch chốt, áp suất cao hơn sẽ tác dụng lên một phía piston. Trong hình áp suất cháy làm cho piston hơi lắc sang phải ở gần ĐCT, làm cho đầu dưới của bề mặt chặn tiếp xúc với thành xylanh. Sau khi piston qua ĐCT, piston sẽ thẳng trở lại. Sự tiếp xúc với bề mặt chặn được thực hiện với thành xylanh, ngăn chặn sự lắc lư ở đầu xylanh, cho phép động cơ vận hành ít ồn hơn và tăng tuổi bền của piston. Vấn đề này thường xảy ra với các động cơ cũ với thành xylanh bị mòn.

2. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra và sửa chữa pít tông

Những hư hỏng của piston được chia làm hai loại là hư hỏng định kỳ và hư hỏng đột xuất

Hư hỏng định kỳ thể hiện tuổi thọ của piston, sau thời gian sử dụng

cùng với sự mài mòn của xylanh, piston cũng bị mòn, lỏng chốt piston sinh ra tiếng gõ (gõ piston). Khi piston bị mòn quá nhiều công suất của động cơ giảm, tiêu hao nhiên liệu, khó khởi động động cơ, động cơ có khói màu xanh hoặc xám trắng. Trường hợp này thường sửa chữa cùng với xylanh (đại tu)

Piston thường có những hư hỏng đột xuất như đứt đầu, bị nứt đỉnh, bị cào xước. Những hư hỏng này thường do va đập, động cơ làm việc quá tải với thời gian lâu, thiếu nước làm mát, thiếu dầu bôi trơn nên piston bị bó kẹt với lòng xylanh. Đỉnh piston trực tiếp chịu nhiệt độ và áp suất cao của khí cháy nếu không kiểm tra bảo dưỡng đúng yêu cầu kỹ thuật có thể bị nứt.

3. Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng của pít tông

Bảo dưỡng piston: Khi piston, vòng găng, thành xylanh bị mòn công

suất bị tổn thất và dầu cháy trong buồng đốt. Cần phải tháo nắp máy để kiểm tra tình trạng các lỗ xylanh, các piston và vòng găng.

Nếu độ mòn, độ côn, hoặc độ không tròn của từng xylanh vẫn còn trong phạm vi cho phép, có thể sử dụng bộ vòng găng piston mới. Nếu các vấn đề nêu trên quá cao, xylanh có thể được doa hoặc xoáy lại, khi đó cần lắp bộ piston và vòng găng mới. Trong các động cơ với ống lót xylanh có thể thay thế, có thể thay các vòng găng và ống lót xylanh tương ứng.

Các vòng găng mới thường phải được lắp đặt nếu piston được tháo ra khỏi xylanh sau một thời gian động cơ vận hành. Hãy sử dụng công cụ chuyên dùng để tháo các vòng găng ra khỏi piston. Kiểm tra piston về độ mòn, các vết xước, vết cháy, kiểm tra các rãnh lắp vòng găng, kiểm tra và xác định các vết nứt ở gần lỗ lắp chốt piston, các rãnh lắp vòng găng. Piston bị hư cần phải thay mới.

Cần làm sạch muội than tích tụ ở đầu piston, ngâm piston trong dung dịch làm sạch. Các piston mới thường được cung cấp theo bộ

và được lắp đặt ngay sau khi tháo ra khỏi hộp. Có nhiều kích cỡ piston cho từng động cơ, được gọi là kích cỡ tiêu chuẩn. Khi sử dụng các piston cần phải chọn loại thích hợp và gia công lại lỗ xylanh phù hợp với bộ piston và vòng găng mới.

Các piston mới phải có cùng trọng lượng với piston cũ để tránh các vấn đề về cân bằng trọng lượng giữa các piston trong xylanh. Các piston mới có bề mặt đặc biệt để tránh trầy xước trong quá trình chạy thử ban đầu. Nếu chốt piston lắp quá lỏng trong piston đã sử dụng, hầu hết các nhà sản xuất đề nghị lắp bộ piston – chốt mới. Các piston mới thường được cung cấp chung với chốt piston, được lắp sẵn và được bao gói trong cùng một hộp, để bảo đảm khoảng hở thích hợp giữa chốt và lỗ chốt trong piston.

Kiểm tra bề mặt piston xem có hiện tượng cào xuớt hay không, nếu bị cào nhẹ thì có thể dùng giấy nhám mịn đánh đi rồi tiếp tục sử dụng, nếu bị cào nặng thì phải thay piston

Kiểm tra thân piston có nứt hay không, hoặc dùng que kim loại gõ nhẹ xung quanh piston nếu có tiếng rè thì chứng tỏ piston có nứt. Nếu khe nứt không lớn chưa ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của nó thì có thể khoan 1 lỗ nhỏ ở cuối vết nứt của piston để hạn chế vết nức tiếp tục phát triển và tiếp tục

sử dụng. Nếu khe nứt quá lớn thì thay piston

Khe hở giữa piston và xylanh nếu vượt quá khe hở cho phép thì sẽ ảnh hưởng tới sự làm việc của động cơ, công suất máy sẽ giảm, khi làm việc sẽ có tiếng gõ không bình thường (gõ xylanh), khe hở trên mỗi 100mm đường kính không vượt quá 0,34mm.

Phương pháp tiến hành kiểm tra piston như sau:

Lắp ngược piston, (không mang xécmăng) vào trong xylanh dùng căn lá có chiều dài thích hợp, dài 200mm, rộng 13mm cắm vào giữa thành xylanh và piston (ở mặt piston không xẻ rãnh, chỗ vuông góc với mặt piston), dùng cân lò xo với lực kéo 2 – 3 kg có thể kéo được căn lá ra là được. Độ chênh lệch về lực kéo của các xylanh không được vượt quá giớn hạn 1 kg

Điều kiện thay piston

Xylanh sau khi doa mài cần thay piston hoặc xylanh chưa doa

xécmăng bị mòn quá mức, lỗ chốt pittông vượt quá kích thước sửa chữa lớn nhất thì đều phải thay piston.

Chọn lắppiston

 Kích thước tăng lớn của piston

Căn cứ vào đường xylanh để chọn lắp pittông, kích thước tăng lớn của pittông có 6 loại: 0,25, 0,50, 0,75, 1,0,

1,25, 1,50mm

Kích thước tăng lớn đều có ghi rõ trên đỉnh piston..

 Thay cả bộ piston.

Dùng căn lá và cân lò xo để đo khe hở giửa các xylanh và piston

Khi thay cả bộ piston, trong lượng các piston phải như nhau, những piston có đường kính trên 85mm, sự chênh lệch trọng lượng không vược quá 15gram, những piston có đường kính 85mm, sự chênh lệch trọng lượng không quá 9 gram, nếu vượt quá giới hạn này không nhiều giũa đi một ít ở mặt đầu trong của piston để giảm nhẹ trong lượng.

Dùng panme đo ngoài để đo phía trước, phía sau, bên phải và bên trái của thân piston, hiệu số đường kính chúng là độ

ôvan của piston. Ở khoảng cách là 0,25 – 0,30 mm, nếu độ van không hợp quy định thì thay piston (đường kính của piston ở phía trước và sau nhỏ hơn, bên phải và bên trái lớn hơn)

 Thay từng piston

Khi thay piston tốt nhất là dùng loại có nhãn hiệu của xưởng sản xuất.

Độ ôvan của piston mới thay so với piston của xe đó không được

chênh lệch 0,075mm

Nếu dùng piston cũ, thì cần phải kiểm tra chiều sâu và chiều cao rãnh xécmăng xem có thích hợp với xécmăng hay không, lỗ piston có thích hợp hay không.

Chiều cao của tâm lỗ piston mới thay phải giống piston cũ, trọng lượng của nó không vượt quá giới hạn cho phép.

Có thể mài piston đã thay theo kích thước thu nhỏ để dùng với xylanh có đường kính nhỏ hơn.