Mục tiêu của bài:
Học xong bài này, học viên có khả năng:
- Trình bày được nhiệm vụ, phân loại, cấu tạo, hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra và thay thế xéc măng
- Nhận dạng đúng các loại xéc măng, kiểm tra các khe hở của xéc măng đúng phương pháp. Chọn được xéc măng thay mới đúng chủng loại và đạt tiêu chuẩn kỹ thuật do nhà chế tạo quy định.
Nội dung của bài: Thời gian: 13 h (LT: 3; TH: 10 h)
1. Xéc măng (vòng găng) 1.1. Nhiệm vụ
Bản thân piston không thể lắp đủ chặt vào xylanh để che kín, do đó các rãnh vòng găng được gia công ở phần đỉnh để lắp vòng găng vào piston. Vòng găng có 3 công dụng
- Làm kín buồng đốt, tránh khí lọt qua piston
- Gạt dầu trên thành xylanh, chặn dầu đi vào buồng đốt - Truyền nhiệt từ piston nóng đến thành xylanh nguội
Có 2 kiểu vòng găng piston, vòng găng khí và vòng găng dầu, hầu hết các piston xe hơi sử dụng 3 vòng găng. Hai vòng găng trên là vòng găng khí. Chúng làm kín quá trình cháy và áp suất cháy trong buồng đốt, ngăn chặn sự lọt khí, vòng găng dưới là vòng găng dầu, gạt hết dầu dư trên thành xylanh, đưa dầu này trở về hộp trục khuỷu. Lượng dầu trên thành xylanh phải vừa đủ để tạo thành màng dầu bôi trơn vòng găng và piston
Các vòng găng piston có đường kính lớn hơn xylanh, các vòng găng được cắt ở một điểm được gọi là miệng vòng găng. Miệng này cho phép mở rộng vòng găng khi lắp vào piston và ép chặt khi lắp vào xylanh. Sự ép vòng găng sẽ tạo ra lực căng ban đầu để vòng găng tựa sát lên thành xylanh. Khoảng cách giữa 2 đầu của miệng vòng găng sau khi lắp trong xylanh được gọi là khe hở miệng.
1.2. Phân loại, cấu tạo
Vòng găng khí
Các vòng găng khí thường được chế tạo bằng gang đúc, một số động cơ sử dụng vòng găng bằng gang cầu. Các vòng găng này có độ giòn thấp hơn gang xám do khó bị gãy hơn, hấu hết các vòng găng khí đều có góc bên trong được cắt bớt làm
vòng găng hơi bị xoắn để bề mặt biên tựa lên thành xylanh.
Độ cong của mặt tựa vòng găng là rất nhỏ và thường không thể thấy được, mặt này có đường kính 0,0003in tạo ra đường tiếp xúc hẹp ép lên thành xylanh với lực tương đối cao, vòng găng khí hơi bị lắc ở ĐCT và ĐCD khi piston đổi chiều. Tuy nhiên, đường tiếp xúc vẫn được duy trì giữa vòng găng và thành xylanh.
Trong khi piston chuyển động xuống ở thì nạp cạnh dưới vòng găng khí sẽ quét hết dầu dư còn lại sau vòng găng dầu. Khi piston chuyển động lên ở thì nén và thì xả, vòng găng có xu hướng trượt lên màng dầu, do đó dầu có thể không bị lọt vào buồng đốt.
Trong thì cháy, áp suất cháy tác dụng lên vòng găng khí đủ cao để không làm xoắn vòng găng. Một phần khí cháy áp suất cao có thể lọt vào phía sau vòng găng làm vòng găng tiếp xúc sát với thành xylanh, đẩy vòng găng ép sát mặt dưới rãnh piston . Áp suất cháy càng cao, tác dụng làm kín của vòng găng khí càng cao.
Lớp bề mặt vòng găng khí
Nhiều kiểu tráng phụ được dùng cho bề mặt vòng găng khí gang xám. Vòng găng xám có xu hướng bị mòn khi tiếp xúc trực tiếp với thành xylanh gang. Để tránh điều này bề mặt vòng găng có thể được tráng một lớp mỏng oxít sắt. Sự mài mòn thành xylanh sẽ được giảm mạnh bằng cách tráng phủ bề mặt vòng găng một lóp Cr cứng. Một số vòng găng Cr quá cứng làm cho động cơ phải sử dụng thêm nhiều dầu để bôi trơn. Để tránh vấn đề này, lớp Cr xốp được mạ trên bề mặt lớp Cr cứng, lớp này sẽ mòn dần cho phép vòng găng tựa sát lên thành xylanh. Sự mài mòn do nhiệt độ cao có thể kiểm soát bằng cách tráng phủ lớp Mo cho vòng găng. Loại vòng găng này có thể làm việc ở nhiệt độ cao hơn so với vòng găng mạ Cr, có khả năng bôi trơn phần trên xylanh tốt hơn và có tuổi thọ cao hơn.
Một số khí cháy áp suất cao có thể lọt qua vòng găng khí trên cùng, có thể đo khe hở miệng vòng găng, hoặc áp suất khí ở đầu thì cháy cao đến 1000psi. Một vòng găng khí rất khó duy trì ở áp suất này, phía dưới vòng găng khí thường được bố trí vòng găng khí trung gian để tránh sự lọt khí. Hai vòng găng cùng hoạt động để duy trì áp suất cháy và ngăn chặn sự lọt khí. Hai vòng găng này hơi khác nhau. Khi áp suất vược qua vòng găng trên sẽ đẩy vòng găng này tựa vào thành cylinder và đẩy xuống mặt dưới của rãnh vòng găng, tăng sự làn kín của vòng găng trung gian, vòng này thường hơi xoắn, đôi khi có thêm lò xo giản nỡ được đặt phía sau vòng găng khí trung gian để tăng sức căng tựa lên thành xylanh.
Vòng găng dầu
Khi động cơ hoạt động, lượng dầu liên tục phun lên thành xylanh để bôi trơn giữa thành xylanh, piston và các vòng găng. Dầu này còn giúp rửa sạch các hạt cacbon
bám trên thành xylanh và cho phép làm nguội thành xylanh. Tuy nhiên các vòng găng khí không thể gạt hết dầu dư trong hành trình đi xuống của piston, dầu lọt vào buồng đốt và cháy.
Để kiểm soát dầu bôi trơn, các động cơ thường phải sử dụng vòng găng dầu lắp trên piston, vòng găng này gạt hết dầu và đưa dầu trở về hộp trục khuỷu, một số động cơ sử dụng vòng găng dầu có vòng cách phía sau, nhưng hầu hết các động cơ thường dùng vòng găng
dầu 3 mảnh. Loại vòng găng này thường có 2 vành thép mạ Cr. Cr được dùng để giảm sự mài mòn bề mặt. Một vòng cách hoặt vòng giản nở được lắp giữa 2 vành thép, dầu dư từ thành xylanh sẽ lọt vào vòng cách đàn hồi qua các vành thép trên và dưới, dầu này sẽ đi qua các khoảng hở trong vòng
cách và trong các rãnh vòng găng dầu của piston dầu này sẽ bôi trơn chốt piston và quay trở lại bình dầu.
2. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, thay thế xémăng
Trong khi làm việc xécmăng chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn, điều kiện bôi trơn kém, nên sinh ra những hư hỏng như bị mòn, tính đàn hồi giảm, do đó ảnh hưởng đến sự làm việc của động cơ: dầu sục lên buồng đốt, hình thành muội than nhiều, công suất động cơ giảm, do đó làm tiêu hao nhiên liệu tăng lên.
Chọn lắp xécmăng
Xylanh sau khi doa mài và thay piston, hoặc mức độ mòn của xylanh không lớn nhưng khe hở miệng và khe hở cạnh của xécmăng quá lớn, hoặc xécmăng bị gãy đều phải thay mới.
Kích thước sửa chữa của xécmăng có 6 loại: 0,5, 0,75, 1,00, 1,25, 1,50 mm
Kích thước lớn của nó được ghi ở mặt đầu của xécmăng hoặc ở trên mặt đựng xécmăng cần phải căn cứ vào
kích thước sửa chữa của piston và xylanh để chọn lắp cho thích hợp thì không được dùng miễn cưỡng.
Ví dụ: không được lắp xécmăng tăng lớn hơn 0,05mm vào xylanh có kích thước tiêu chuẩn hoặc xylanh tăng lớn hơn 0,025mm.
Kiểm tra khe hở lưng, khe hở miệng của xécmăng.
Sau khi dựa theo đường kính xylanh để chọn xécmăng xong, khi lắp ráp còn cần phải kiểm tra khe hở cạnh khe hở
miệng và khe hở lưng của xécmăng và độ tròn của nó
Kiểm tra khe hở cạnh: Lắp xécmăng vào rãnh và xoay tròn, khi xécmăng không bị kẹt trong rãnh thì dùng căn lá đo khe hở. Nếu khe hở quá bé thì phải mài mỏng xécmăng theo phương pháp sau:
Đặt nằm xécmăng trên một kính có bôi cát và rà supap, hoặc trên mặt phẳng có lót
giấy nhám rồi dùng tay để mài mặt trên của xécmăng mỏng đi một ít cho đến khi phù hợp với khe hở quy định mới thôi.
Chú ý:
Khe hở miệng của xécmăng hơi nên theo trị số lớn nhất. Khe hở miệng của xécmăng dầu nên theo trị số nhỏ nhất. Nếu dùng xécmăng cũ, thì
khe hở nói chung có thể tăng lớn đến 0,125mm.
Kiểm tra khe hở lưng: Đặt xécmăng vào trong rãnh, đặt thấp hơn mép rãnh 0,20 – 0,35mm, dùng thước đo sâu và thước cặp để đo chiều sâu của rãnh và chiều rộng của xécmăng. Nếu khe hở không đủ thì tìm nguyên nhân, khi cần thiết có thể tiện rãnh xécmăng sâu thêm một ít. Kiểm tra khe hở miệng: Đặt
xécmăng vào trong xylanh và dùng piston đẩy cho phẳng (nếu là xylanh chưa qua doa mài, khi kiểm tra nên đẩy xécmăng ở vị trí thấp nhất mà xécmăng cuối cùng có thể đi đến được) dùng căn lá để đo khe hở miệng của nó. Nếu miệng không có khe hở hoặc khe hở quá bé thì có thể dùng giũa để giũa đi một ít ở đầu miệng xécmăng, trong khi giũa phải luôn kiểm tra để tránh miệng mở quá to làm cho xécmăng bị hỏng, phải giũa thật phẳng, không được có hiện tượng nghiên lệch khi bóp 2 mặt
lại
Kiểm tra độ tròn (còn gọi là kiểm tra độ lọt sáng): Đặt phẳng xécmăng vào trong xylanh , dùng ánh sáng để kiểm tra độ kín khít giữa xécmăng với thành xylanh. Khi kiểm tra đặt 1 bóng đèn ở phía dưới xylanh quan sát mức độ lọt sáng của mét xécmăng, một xémăng không quá được 2 chỗ lọt ánh sáng, tổng chiều dài cung lọt ánh sáng không quá 900, khe hở lọt ánh
sáng không được quá 0,03mm (nhưng khi khe hở lọt ánh sáng dưới 0,015mm thì chiều dài cung lọt ánh sáng có thể lên đến 1200. Nếu không đạt yêu cầu kể trên thì tìm nguyên nhân, khi cần thiết nên thay xécmăng khác. Nếu xylanh chưa qua doa mài mà chỉ thay xécmăng thì có thể tiến hành việc kiểm tra này. 3. Thay xéc măng mới
Phương pháp: Dùng kìm lắp xécmăng hoặc 3 miếng kim loại mỏng để lắp xécmăng.
Chú ý:- Hình dạng mặt cắt ngang của xécmăng do vị trí lắp của chúng khác nhau, nên cũng khác nhau do đó khi lắp không thể được sai.
- Những xécmăng mà phía trong có vát cạnh hoặc có góc lõm bậc thang thì nên lắp vào rãnh thứ nhất và quay
mặt có vát cạnh hoặc góc lõm xuống phía dưới
- Nếu mặt cạnh ngoài của xémăng hình côn thì nên lắp vào rãnh thứ 2 và thử, quay phía có đường kính nhỏ lên trên.
- Nếu cạnh ngoài của xécmăng dầu có góc tròn, thì nên quay mặt có góc tròn lên trên.
Thay và lắp xécmăng trên xe: Trong
khi bảo dưỡng sửa chữa nhỏ, nếu phát hiện công suất của động cơ không đủ, áp suất nén không phù hợp với tiêu chuẩn, nếu xét thấy xylanh bị lọt khí và có hiện tượng sục dầu máy lên buồng đốt, nhưng độ côn và độ ôvan của xylanh chưa vuợt quá giới hạn cho phép thì do xécmăng bị hư hỏng gây nên có thể thay xécmăng ngay ở trên xe bằng cách rút piston ra mà không cần tháo động cơ xuống.
3.2. Bảo dưỡng xéc măng
Lựa chọn vòng găng mới
Khi động cơ được tháo rời để bảo dưỡng, cần phải loại bỏ các vòng găng cũ. Các vòng găng đã sử dụng, dù chỉ trong thời gian ngắn thường không bảo đảm các yêu cầu nếu được lắp đặt lại.
Việc lựa chọn vòng găng mới phụ thuộc vào điều kiện của thành xylanh và chế độ gia công lại của thành xylanh. Nếu thành xylanh chỉ bị mòn không đáng kể, có thể dùng các vòng găng tiêu chuẩn phù hợp với độ mòn, độ côn hoặc độ lệch cho phép của xylanh. Nếu xylanh được gia công lại với đường kính lớn hơn, đường kính đó sẽ xác định cỡ vòng găng cần sử dụng.
Nếu độ côn trong khoảng 0,13 – 0,23 mm, bộ vòng găng tiêu chuẩn mới có thể đáp ứng các yêu cầu thủy lực, nếu độ côn vượt quá khoảng cho phép, cần phải gia công lại xylanh, và chọn bộ vòng găng tương ứng với đường kính xylanh sau khi gia công.
Bảo dưỡng vòng găng
Các vòng găng piston phải được lắp khớp với xylanh trong các rãnh vòng găng của piston. Các vòng găng được bao gói theo kích cỡ tăng dần phù hợp với các
đường kính xylanh. Hầu hết các hộp bao gói đều có hướng dẫn về phương pháp lắp đặt vòng găng. Hãy tuân theo các hướng dẫn này một cách cẩn thận, lắp các vòng trên piston với bề mặt thích hợp hướng lên trên. Các vòng găng bị lắp ngược có thể làm tăng sự tiêu thụ vòng bôi trơn.
Đẩy vòng găng khí từ bộ vòng găng mới xuống đến phía dưới hành trình vòng găng trong xylanh, sau đó đo khoảng hở miệng vòng găng. Khoảng hở này trong phạm vi 0,25 – 0,5 mm, nếu khoảng hở quá nhỏ, đường kính vòng găng có đường kính nhỏ hơn. Một số vòng găng có thể được giũa bớt để đạt được khe hở miệng cần thiết. Nếu khe hở miệng trong phạm vi cho phép, hãy kiểm tra độ khớp của từng vòng găng khí trong rãnh piston tương ứng. Lăn vòng găng trong rãnh này, nếu cảm thấy chặt tay, cần làm sạch rãnh vòng găng. Nếu cảm thấy quá lỏng. Hãy kiểm tra khoảng hở giữa vòng găng và rãnh.
Để kiểm tra khoảng hở giữa rãnh và vòng găng, hãy đặt vòng găng vào rãnh, đo khoảng hở này bằng cữ đo chiều dày. Khoảng hở cho phép tối thiểu là 0,025 mm và không được vượt quá 0,1 mm đối với hầu hết các động cơ.
Để lắp vòng găng dầu trên piston, lắp vòng thép xoắn vào vị trí, sau đó lắp các vòng găng khí bằng công cụ chuyên dùng.
Không nên xoắn vòng găng khí. Do vòng găng này tương đối giòn và dễ gãy, hoặc có thể bị cong và kẹt trong rãnh piston. Định vị các vòng găng sao cho các khe hở miệng ở vị trí phù hợp với yêu cầu của nhà sản xuất. Nói chung các khe hở miệng vòng găng phải không thẳng hàng.