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, sửa chữa thanh truyền và bạc lót
- Kiểm tra, sửa chữa được các hư hỏng của thanh truyền, bạc lót đúng phương pháp và 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. Thanh truyền: 1.1. Nhiệm vụ
Thanh truyền là chi tiết kết nối piston với trục khuỷu qua chốt piston. Trong quá trình làm việc nhóm thanh truyền nhận lực tác dụng trên piston truyền cho trục khuỷu làm quay trục khuỷu và ngược lại
trong các kỳ tiêu thụ công thanh truyền nhận lực từ bánh đà truyền cho piston để thực hiện các kỳ tiếp theo.
Khi động cơ làm việc thanh truyền chịu các lực sau đây:
- Lực khí thể quá trình nén và cháy - Lực quán tính các chi tiết chuyển
động tịnh tiến
- Lực quán tính của bản thân thanh truyền
Khi làm việc lực quán tính và lực khí thể thay đổi theo chu kỳ bởi vậy tải trọng tác
dụng vào thanh truyền cũng thay đổi và có tính chất va đập mạnh. Thân thanh truyền chịu nén và chịu uốn dưới tác dụng của lực khí thể và lực quán tính.
1.2. Cấu tạo.
Do phải truyền lực rất lớn nên vật liệu chế tạo thanh truyền là thép cacbon hoặc thép hợp kim. Thông thường thép cacbon
được dùng nhiều vì giá thành thấp và dễ gia công
- Thanh truyền của động cơ tĩnh tại tàu thuỷ tốc độ cao và ôtô máy kéo thường dùng thép cacbon: CT4. CT5, 30,35,30 đôi khi dùng thép 40X
- Thanh truyền của động cơ tàu thuỷ tốc độ cao và ôtô máy kéo thường dùng thép các bon 40, 45 và thép hợp kim 40XH, 30XMA, 18XHMA, 12XHBA… - Động cơ cao tốc, xe đua, ôtô du lịch
thường dùng thép hợp kim: 18XHBA,18XHMA,12XHBA…
- Đầu nhỏ thanh truyền: đầu lắp ghép thanh truyền với chốt piston
- Thân thanh truyền: phần thanh truyền nối đầu nhỏ với đầu to
- Đầu to thanh truyền: đầu lắp ghép với chốt khuỷu
Đầu nhỏ thanh truyền.
Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào kích thước chốt piston với đấu nhỏ thanh truyền
Chốt piston lắp tự do: đầu nhỏ thanh truyền có dạng hình trụ rỗng. Thanh truyền của động cơ cỡ lớn thường dùng đầu nhỏ dạng cung tròn đồng tâm, đôi khi dùng kiểu ôvan để tăng độ cứng của đầu nhỏ.
Trong những động cơ máy bay, động cơ xăng dùng trên ôtô, đầu nhỏ của thanh truyền có dạng hình trụ mỏng.
Khi lắp chốt piston tự do, do có sự chuyển động tương đối giữa chốt piston và đầu nhỏ thanh truyền nên phải chú ý bôi trơn mặt ma sát. Thông thường dầu bôi trơn được đưa lên mặt chốt piston và bạc lót đầu nhỏ bằng đường dẫn dầu khoan dọc theo thân thanh truyền.
Trong động cơ 2 kỳ đầu nhỏ thanh truyền luôn luôn chịu lực nén, do đó dầu bôi trơn được đưa lên bề mặt chốt piston phải có áp suất cao và để giữa được dầu bôi trơn, trên bạc lót đầu nhỏ thanh truyền thường có các rãnh chéo để chứa dầu bôi trơn.
Khi chốt piston lắp tự do, đầu nhỏ phải có bạc lót bằng đồng hoặc bằng thép có tráng lớp hợp kim chống mòm. Chiều dài của bạc vào khoản (0,080÷0,085)dc (dc:là đường kính chốt piston)
Chốt piston cố định trên đầu nhỏ thanh truyền.
Để lắp ghép được dễ dàng, người ta thường dùng đầu nhỏ thanh truyền có dạng kết cấu hở miệng và dùng bulông để cố định chốt piston trên đầu nhỏ.
Tuy trong trường hợp này đầu nhỏ thanh truyền không cân bằng khi chuyển động nhưng sự mất cân bằng do khối lượng đầu nhỏ phân bổ không đối xứng gây ra ảnh hưởng rất ít đến sức bền của đầu nhỏ. Kết cấu đầu nhỏ dạng này gặp khó khăn và phức tạp khi chế tạo nên hiện nay ít được sử dụng.
Chiều dài của thân thanh truyền được tính từ tâm đầu nhỏ đến đầu to thanh truyền. Thân thanh truyền chịu lực phức tạp: Lực quán tính, kéo, nén, uốn… để phù hợp với tình hình chịu lực thanh truyền có cấu tạo một đầu to và một đầu nhỏ.
Thân thanh truyền có nhiều tiết diện khác nhau - Thân thanh truyền có tiết diện tròn:
Loại này dễ gia công nhưng sử dụng vật liệu chế tạo không hợp lý do khi làm việc lực sinh ra theo mặt phẳng lắc của thanh truyền gấp 4 lần so với mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng lắc nên loại này chỉ phù hợp cho động cơ tĩnh tại, động cơ tàu thuỷ có tốc độ thấp.
- Dạng tiết diện hình chữ nhật hay ôvan: Loại này dễ chế tạo, được dùng nhiều trong xe gắn máy, động cơ ôtô cỡ nhỏ.
- Tiết diện hình chữ H: Loại này tương đối cứng vững
- Tiết diện hình chữ I: Là loại phân bố vật liệu hợp lý nhất vì nó đảm bảo độ cứng vững mà trọng lượng lại giảm.
- Tiết diện chữ I (hình h): Có khoan lỗ dầu bôi trơn ở giữa và có gân tăng cường suốt chiều dài thanh truyền, đường kính lỗ dầu khoản 4÷8 mm. Công nghệ gia công khó khăn nên thông thường người ta gắn ống dẫn dầu bôi trơn ngoài thân
Đầu to thanh truyền
Đầu to của thanh truyền bao gồm 2 nửa ôm lấy chốt khuỷu, để chống mòn và thuận tiện trong bảo dưỡng, sửa chữa người ta dùng hai nửa bạc lót lắp vào hai nửa đầu to thanh truyền. Mặt làm việc của
bạc lót được tráng lớp hợp kim chống mòm.
Để đảm bảo tính năng làm việc tốt, đầu to thanh truyền cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Bảo đảm cứng vững để bạc lót không bị biến dạng
- Phải nhỏ gọn để giảm lực quán tính
- Giữa đầu to và thân có góc lượn để tránh gây ứng suất tập trung
- Thuận lợi cho việc lắp ghép với chốt khuỷu, đầu to thanh truyền được làm thành hai nửa, nửa trên
liền với thân thanh truyền và nửa dưới làm thành nắp đầu to thanh truyền. Hai nửa đầu to thanh truyền được lắp ghép bằng bulông hoặc gujông.
Thông thường, mặt phân chia 2 nửa đầu to thanh truyền vuông góc với đường tâm thanh truyền, song có khi người ta cắt nghiêng với góc 30 ÷ 600. sở dĩ phải cắt nghiêng để khắc phục tình trạng bulông thanh truyền chịu lực cắt.
Bulông thanh truyền
Trong động cơ, bulông thanh truyền là một chi tiết nhỏ nhưng rất quan trọng. Vì bulông thanh truyền bị đứt, động cơ sẽ bị hư hỏng nặng và có thể gây tai nạn lao động đối với người vậnh hành.
Trong quá trình làm việc bulông và thanh truyền chịu các lực như sau: - Lực siết ban đầu khi lắp
- Lực tác dụng trong quá trình làm việc của động cơ gồm lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến và lực quán tính của khối lượng chuyển động quay.
Do tầm quan trọng của bulông thanh truyền như vậy nên cần chú ý lựa chọn vật liệu, kết cấu và biện pháp gia công để đảm bảo bulông thanh truyền chịu được sức bền mỏi lớn nhất. Vật liệu dùng để chế tạo bulông thanh truyền là thép hợp kim.
Tải trọng tác dụng lên bulông thanh truyền thay đổi theo chu kỳ và có trị số rất lớn, nhất là ở động cơ 4 kỳ. Khi thiết kế và chế tạo phải tìm mọi biện pháp để đảm bảo bulông thanh truyền có đủ sức bền và độ cứng vững, nhất là phải có sức bền mỏi cao.
2. Bạc lót: Nhiệm vụ, phân loại, cấu tạo
Trong động cơ ô tô cũng như trong động cơ tàu thuỷ đa số ổ trục đều là ổ trượt. Vì vậy đầu to thanh truyền cũng như ở ổ trục khuỷu đều thường dùng bạc có tráng lớp hợp kim chịu mòn.
Do đầu to thanh truyền được làm thành hai nửa nên bạc lót đầu to thanh truyền cũng được cắt thành hai nửa, bạc lót thanh truyền gồm có gộp bạc bằng thép ở hai phía ngoài và lớp hợp kim chịu mòn được tráng trên mặt trong của bạc.
Hợp kim chịu mòn đúc tráng lên đầu to thanh truyền có thể theo 2 kiểu sau: - Tráng trực tiếp hợp kim chịu mòn lên đầu to thanh truyền
- Tráng hợp kim chịu mòn lên bạc lót.
Tùy theo chiều dày của lớp hợp kim chịu mòn, bạc lót có thể chia thành 2 loại: bạc lót dày và bạc lót mỏng đều gồm 2 phần: gộp bạc lót và lớp hợp kim chịu mòn tráng trên mặt trong của gộp bạc.
- Bạc lót dày là bạc lót có chiều dày của gộp bạc từ 3 ÷ 6mm, lớp hợp kim chịu mòn dày khoản 1,5÷ 3mm.
- Bạc lót mỏng là bạc lót có chiều dày của gộp bạc từ 0,9 ÷ 3mm, lớp hợp kim chịu mòn dày 0.4 ÷ 0,7 mm (đa số động cơ đốt trong hiện nay đều dùng loại bạc lót).
Trên mỗi nửa bạc lót đều có lưỡi gà để định vị bạc lót trên đầu to thanh truyền
Hai nửa bạc lót được lắp căng vào 2 nửa đầu to thanh truyền. Để có độ căng khi lắp ghép thì đường kính ngoài của bạc lót lớn hơn đường kính đầu to khoảng 0,03÷ 0.04mm
Khe hở giữa bạc lót với má khuỷu không được lớn hơn 0,15÷0,25mm. Khe hở này lớn thì dầu bôi trơn sẽ văng ra ngoài,
không đảm bảo màng dầu bôi trơn của trục 3. Kiểm tra, sửa chữa thanh truyền
Gối đỡ thanh truyền sau khi bị mài mòn. Nếu độ côn và độ ôvan vượt quá yêu cầu kỹ thuật thì có thề căn cứ vào kích thưóc sửa chữa để doa rộng ra, rồi dùng bạc đồng có kích thước tương ứng lắp vào, lỗ nhỏ thanh truyền có thể cố định trên mâm cặp có rãnh của máy tiện gia công hoặc doa trên máy doa chuyên dùng. Khi mặt tiếp giáp của đầu lớn thanh truyền bị hỏng thì có thể mài phẳng hoặc đánh bằng giấy nhám để đánh bóng.
Sau khi sửa chữa, mặt tiếp giáp không bị nghiêng lệch, độ tiếp xúc không dưới 70% tổng diện tích, nếu tiếp xúc không tốt thì khi làm việc sẽ cho bulông bị long ra gây sự cố nghiêm trọng. Kiểm tra mức độ nghiêng lệch của mặt tiếp giáp.
Mặt tiếp giáp sau khi sửa chữa sẽ bị thay đổi, tấm đệm bằng đồng để phục hồi hình dạng chính xác của lỗ đầu lớn thanh truyền. Nhưng phải dùng tấm đệm có
chiều dày vượt quá 0,3mm mới có thể phục hồi độ chính xác của lỗ, cho nên biện pháp tốt nhất là gia công lỗ đến kích thước tiêu chuẩn.
Nếu mặt tiếp giáp tốt, nhưng lỗ đầu lớn thanh truyền bị hư hỏng thì có thể dũa một lớp kim loại khoảng 0,3mm ở mặt tiếp giáp, sau đó doa lại lỗ tới kích thước tiêu chuẩn. Sau khi doa xong độ côn và độ ôvan không vược quá 0,2mm.
Khi doa xong chiều dài của thanh truyền (tức là khoảng cách tâm 2 lỗ thanh truyền) sẽ bị giảm, nếu lượng giảm đó vượt quá phạm vi cho phép thì phải tìm cách gia công sửa chữa bạc đầu nhỏ thanh truyền.
Thanh truyền của một số động cơ hiện đại, mặt tiếp giáp có hình răng cưa.
Nếu mặt trong của lỗ đầu lớn thanh truyền có chổ bị hư hỏng thì có thể doa to ra theo kích thước sửa chữa rồi mạ đồng ở lưng bạc lót hoặc hàn đắp ở trong lỗ rồi doa đến kích thước tiêu chuẩn. Nếu mặt tì của bulông bị hư hỏng thì phục hồi bằng hàn đắp, trước khi hàn đắp, phải cặp que đồng vào lỗ bulông hoặc dùng các phương pháp để ngăn ngừa lỗ bulông bị cháy. Sau khi hàn xong cần phải chữa hàn đắp cho bằng phẳng.
Thanh truyền bị biến dạng (cong và xoắn) cần kiểm tra. Sau khi kiểm ta toàn diện căn cứ vào yêu cần thiết để nắn lại. Sau khi nắn xong, tốt nhất nên nhiệt luyện (đốt nóng 400 đến 6000C giữ nhiệt độ từ 30 phút đến 1 giờ). Nếu không khi làm việc, nó có thể trở về trạng thái biến dạng ban đầu.
4. Kiểm tra, sửa chữa bạc lót
Bạc lót thanh truyền phần lớn là ổ trượt, được đúc bằng hợp kim chống ma sát. Sau đây giới thiệu các phương pháp chọn, lắp, cạo và kiểm tra.
Chọn lắp kích thước
Căn cứ vào hiệu số kích thước hiện có và kích thước tiêu chuẩn của ổ trục khuỷu để chọn bạc lót.
Các cổ trục chưa qua mài có thể tăng một cách thích đáng kích thước thu nhỏ (nhưng lớn nhất không vược quá 0,01mm)
Kiểm tra chất lượng
Khi dùng bạc lót mới cần kiểm tra chất lượng gồm các mặt như sau:
- Hai đầu bạc lót nên cao hơn cổ trục 0,05mm (gồm cả chiều dày của căn đệm). Khi kiểm tra có thể lắp bạc lót lên cổ trục rồi đậy nắp lại. Siết chặt đai ốc một ít, đẩy bạc lót xem có lỏng hay không, nếu lỏng thì chọn lại, nếu quá cao thì dũa bớt một ít ở đầu bạc lót ( không được dũa ở đầu có tấm vấu hãm)
- Bạc lót không bị rỗ, có tiếng rè, có vết nức hoặc xù xì - Vấu hãm cần phải tốt
- Lỗ đầu bạc lót và lỗ đầu thanh truyền phải trùng nhau, không được lệch quá 0,50mm
- Chênh lệch chiều dày của hai nửa bạc lót cùng một cặp không vược quá 0,05mm
Cạo bạc lót thanh truyền.
Làm sạch
Bạc, cổ trục thanh truyền, cổ trục khuỷu nếu bị xù xì thì dùng giấy nhám số 00 để đánh bóng, đem bạc lót đã chọn lắp vào gối đỡ, ở hai đầu thêm tấm đệm dày 0,05mm – 0,10mm, đậy nắp lại, siết chặt đai ốc rồi kiểm tra độ tròn của nó, khi cần thiết có thể thêm bớt tấm đệm để điều chỉnh.
Cạo bạc lót thanh truyền
Sau khi điều chỉnh độ tròn của bạc lót, lắp thanh truyền vào cổ trục, đậy nắp lại (chú ý ký hiệu), vặn chặt đai ốc cho đến khi quay thanh truyền có sức cản mới thôi, quay đi quay lại 2 – 3 vòng rồi tháo ra, xem mặt tiếp xúc của bạc lót, tay trái nâng thanh truyền, hoặc nắp thanh truyền, tay phải giữ mũi cạo nằm ngang, đưa nhẹ tay để cho mũi dao cạo tiến từ ngoài vào trong. Trong khi cạo cần nắm vững nguyên tắc “cạo chỗ lớn chừa chỗ nhỏ”, “ cạo chỗ nặng chừa chỗ nhẹ”
Nâng hạ mũi dao phải ổn định, đồng thời thường xuyên giữ cho mũi dao cạo sắc. Khi cạo, nên lắp trở lại nhiều lần để kiểm tra độ tiếp xúc, cho đến khi đạt yêu cầu mới thôi.
Những yêu cầu cần đạt được
Yêu cầu về mặt tiếp xúc: Bạc sau khi cạo xong đểm tiếp xúc phân bố đều, diện tích tiếp xúc không được ít quá 75% tổng diện tích.
Yêu cầu về độ chặt: Lau thật sạch cổ bạc lót, bôi dầu máy ở trên bề mặt, đậy nắp lại, vặn đai ốc theo mômen quy định, dùng tay đẩy nếu quay được 1 – 1,5 vòng thì độ chặt vừa phải, nếu không thì phải điều chỉnh, khi cần vẫn nên cạo lại.
Sau khi cạo xong các bạc phải kiểm tra độ chặt có giống nhau không và điều chỉnh lỗ chốt chẻ. Sau khi hoàn thành toàn bộ công việc, thì tháo ra bôi 1 lớp mỏng dầu máy lên trên rồi dùng vải hoặc giấy gói lại để phòng rỉ.
Kiểm tra, điều chỉnh và cạo bạc thanh truyền trên xe.
Khi bảo dưỡng kỹ thuật hoặc trong khi vận hành, nếu phát hiện động cơ có tiếng kêu, sau khi phán đoán, bạc lót thanh truyền hư hỏng thì nên kiểm tra, điều chỉnh ổ trên xe, nếu cần thiết thì cạo. Phương pháp như sau:
Tháo đáy cácte dầu, đẩy thanh truyền xuống, quan sát xem có khe hở theo hướng kính hay không. Tháo nắp đầu lớn thanh truyền, xem bề mặt có hiện tượng cháy, hỏng nứt hoặc tróc rỗ hay không. Nếu không có các hiện tượng kể trên thì có thể dùng đồng lá mỏng có chiều dài 25mm, rộng 15mm, dày 0,5 – 0,8mm (để không bị xước bề mặt hợp kim, mép của lá đồng phải sửa tròn nhẵn), bôi dầu máy, đặt chính giữa cổ trục khuỷu, lắp nắp, siết chặt đai ốc, dùng tay quay trục khuỷu nếu cảm thấy không có sức cản thì chứng tỏ khe hở nó chưa vượt quá giới hạn cho phép vẫn tiếp tục sử dụng được. Nếu không thì rút bớt tấm đệm để điều chỉnh (giữ