Cụng ma sỏt của xộc măng chiếm đến 50ữ60% toàn bộ cụng tổn thất cơ giới của động
lại rất kộm, bị ăn mũn hoỏ học và mài mũn bởi cỏc tạp chất sinh ra trong quỏ trỡnh chỏy hoặc cú lẫn trong khớ nạp và trong dầu nhờn.
Ngồi ra cần chỳ ý rằng ngay cả khi động cơ khụng làm việc xộc măng cũng luụn luụn chịu ứng suất uốn.
2.3.2. Kiết cấu của Xộc măng
Xộc măng cú kết cấu rất đơn giản. Nú cú dạng một vũng thộp hở miệng (Hỡnh 3.40). Đường kớnh D của xộc măng là đường kớnh ngoài của xộc măng ở trạng thỏi lắp ghộp
trong xy lanh. Mặt 1 là mặt đỏy, mặt 2 là mặt lưng và mặt 3 là mặt bụng, chiều dày của
xộc măng là khoảng cỏch giữa mặt lưng và mặt bụng chiều cao h của xộc măng là
khoảng cỏch giữa hai mặt đỏy. Phõn theo nhiệm vụ, xộc măng chia thành ba loại : xộc
măng khớ và xộc măng dầu.
- Xộc măng khớ. Như trờn đĩ giới thiệu, xộc măng khớ cú nhiệm vụ bao kớn buồng chỏy, ngăn khụng cho khớ chỏy từ buồng chỏy lọt xuống cỏcte. Trong động cơ, khớ
chỏy cú thể lọt qua xột măng xuống cỏcte theo ba đường :
- Qua khe hở giữa mặt xy lanh và mặt cụng tỏc (mặt lưng xộc măng). - Qua khe hở giữa xộc măng và rĩnh xộc măng.
- Qua khe hở phần miệng xộcmămg.
Để trỏnh lọt khớ, phải dựng nhiều xộc măng. Theo thớ nghiệm, nếu dựng ba xộc măng
khớ thỡ ỏp suất sau xộc măng thứ ba giảm xuống cũn khoảng 5%Pz, (xem Hỡnh 3.41). Vỡ vậy đối với loại động cơ cú ỏp suất khụng cao lắm chỉ cần dựng ba xộc măng khớ là
đủ kớn.
Kết cấu của xộc măng khớ thường chỉ khỏc nhau ở tiết diện ngang.
Loại tiết diện hỡnh chữ nhật là loại thụng dụng nhất và đơn giản nhất (Hỡnh 3.41) Hỡnh 3.40 : Xộcmăng, Sơ đồ tỏc dụng
Động cơ xăng cú tỷ lệ D/l lớn hơn động cơ điờzen. Để tăng ỏp suất, nõng cao khả năng
bao kớn, mặt lưng xộc măng cú khi làm thành mặt cụn cú gúc =15ữ30’ (Hỡnh 3.41b) hoặc cú một đoạn cụn cú gúc =2o, đoạn mặt trụ cú chiều cao c1/3.h. nhưng do gia
cụng thành mặt cụn tương đối khú nờn người ta dựng loại xộc măng cú tiết diện khụng
đối xứng, mặt lưng vẫn là mạt trụ. Loại xộc măng này (Hỡnh 3.41, e, g) khi lắp vào xy
lanh, mặt lưng bị vờnh lờn thành mặt cụn, do đú xộc măng chỉ tiếp xỳc với xy lanh ở một phần mặt lưng xộc măng. Vỡ vậy ỏp suất tiếp xỳc cao, ớt lọt khớ và chúng rà khớt
hơn.
Loại xộc măng cú tiết diện hỡnh thang (Hỡnh 3.41h) ngồi tỏc dụng tăng ỏp suất nộn trờn mặt xy lanh ra, cũn cú khả năng chống kết muội (khi làm việc mặt xộc măng va
đập với rĩnh xộc măng sẽ làm cho muội rơi khỏi mặt nghiờng ). Tuy vậy, loại xộc măng này cú nhược điểm lớn là khi xộc măng bị mũn cũng như khi piston chịu lực N đổi phớa tiếp xỳc với xy lanh, khe hở trờn mặt đỏy tăng lờn rất nhanh. Để cải thện quỏ
trỡnh chạy rà, rà khớt bề mặt xộc măng với xy lanh và tăng ỏp suất tiếp xỳc, người ta
dựng xộc măng cú tiết diện như Hỡnh 3.41 i.
Tuy vậy nếu cỏc rĩnh trờn mặt lưng của xộc măng quỏ sõu thỡ muội than tụ lại ở cỏc rĩnh này quỏ nhiều, sẽ ảnh hưởng xấu đến quỏ trỡnh truyền nhiệt từ xộc măng đến xy
lanh. Để cải thiện quỏ trỡnh chạy rà, người ta cũn dựng loại xộc măng cú gắn một vũng
bằng đồng hoặc nhiều vũng bằng thiếc.
Lọai xộc măng cú tiết diện như Hỡnh 3.41k là loại xộc măng tổng hợp tất cả cỏc ưu
điểm của cỏc xộc măng cú tiết diện đơn giản. Tuy vậy loại xộc măng này cũng ớt sử
dụng vỡ gia cụng phức tạp.
phối khớ bằng lỗ cho nờn khụng để xộc măng xoay tự do được mà phải cố định xộc
măng bằng cỏch đúng chốt trong rĩnh xộc măng, để phần miệng của xộc măng khụng xoay được (Hỡnh 3.43). Nếu để xộc măng tự xoay, phần miệng xộc măng sẽ vấp vào lỗ
thải hoặc nạp làm hỏng xộc măng và xy lanh.
Miệng của xộc măng khớ cú thể cắt theo nhiều kiểu khỏc nhau (Hỡnh 3.44) :
- Loại a là loại dựng phổ biến nhất trong động cơ cao tốc. Cắt miệng xộc măng theo kiểu này đơn giản, dễ chế tạo, nhưng dễ lọt khớ.
- Loại b và c được dựng khỏ nhiều trong động cơ cao tốc cũng như trong động cơ tốc
độ thấp. Loại miệng này ớt lọt khớ hơn.
- Loại d thường dựng cho động cơ tốc độ thấp, kiểu cắt miệng này đảm bảo bao kớn tốt
và ngăn dầu nhờn chạy vào buồng chỏy tốt hơn cỏc loại trờn. Nhược điểm của nú là
khú chế tạo.
- Xộc măng dầu và vấn đề ngăn dầu nhờn sục vào buồng mỏy: Trong quỏ trỡnh làm việc của động cơ đốt trong, xộc măng khớ dự tốt đến đõu cũng khụng thể ngăn được dầu nhờn sục vào buồng chỏy của động cơ, ngược lại xộc măng khớ cũn bơm dầu vào buồng chỏy. Tỏc dụng bơm dầu của xộc măng khớ giới thiệu trờn Hỡnh 3. 45.
- Khi piston đi xuống xộc măng vột dầu, dầu tụ vào trong rĩnh xộc măng
(hỡnh a). Khi pớtụng đi lờn, xộc măng tiếp xỳc với rĩnh ở mặt dưới, do đú dồn dầu lờn phớa trờn (hỡnh b)
Hỡnh 3.43 : Cố định xộcmăng của động cơ hai kỳ. 1-piston; 2-chốt; 3-xộcmăng
Hỡnh 3.42 : Xộcmăng cú ghộp vũng
đồng và vũng thiếc.
- Khi piston đi xuống lần thứ hai, xộc măng lại tiếp xỳc ở mặt trờn, ộp số dầu tụ ở phớa trờn đi lờn cao hơn nữa (hỡnh c). Cứ như thế, dầu nhờn sẽ chạy dần vào buồng chỏy.
- Vỡ vậy, để ngăn khụng cho dầu nhờn chạy lờn buồng chỏy, phải dựng xộc
măng dầu. Xộc măng dầu cú nhiệm vụ gạt dầu bỏm trờn vỏch xy lanh chảy trở
về cỏcte. Ngoài ra khi gạt dầu, xộc măng dầu cũng phõn bố đều trờn mặt xy lanh một lớp dầu mỏng.
- Kết cấu xộc măng dầu cú rất nhiều loại khỏc nhau. Cỏc loại tiết diện cú dạng hỡnh thang, lưỡi dao đều nhằm mục đớch nõng cao ỏp suất tiếp xỳc trờn vỏch xy lanh (4ữ6 at hoặc cao hơn).
- Trong rĩnh xộc măng dầu đều cú khoan lỗ hoặc phay rĩnh thoỏt dầu Trờn rĩnh xộc măng của piston cũng khoan lỗ thoỏt dầu. Cỏch bố trớ thoỏt dầu tham khảo hỡnh II-29. Nhiều khi để tăng ỏp suất tiếp xỳc, người ta đệm vào rĩnh một vũng lũ xo hoặc dựng loại xộc măng dầu tổ hợp đặc biệt bằng thộp. Loại này gồm hai vũng thộp mỏng đặt ốp hai bờn một vũng lũ xo đệm.
2.3.4.Vật liệu chế tạo
Do điều kiện làm việc của xộc măng như trờn nờn vật liệu chế tạo xộc măng cần phải cú cỏc tớnh năng cơ lý sau đõy :
- Cú tớnh chịu mũn tốt ở điều kiện ma sỏt tới hạn. - Cú hệ số ma sỏt nhỏ đối với mặt xy lanh.
- Cú sức bền và độ đàn hồi cao và ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao. - Cú khả năng rà khớt với mặt xy lanh một cỏch nhanh chúng.
Ngày nay, hầu hết cỏc nước đều dựng gang xỏm hợp kim để chế tạo xộc măng. Gang xỏm hợp kim cú tổ chức pộclớt nhỏ mịn, trờn nền pộclớt cơ bản đú phõn bố đều cỏc hạt
Hỡnh 3. 45: Tỏc dụng bơm dầu của xộcmăng khớ.
tố khỏc như niken, mụlipđen, vụn phơram, crụm, phốtpho, titan, đồng, v. v… với số
lượng ớt để cải thiện tớnh năng cơ lý của gang.
Sở dĩ gang hợp kim được dựng rất nhiều vỡ nú cú rất nhiều ưu điểm cơ bản mà cỏc loại vật liệu khỏc khụng sỏnh được như :
- Nếu mặt masỏt bị cào xước, trong quỏ trỡnh làm việc, vết xước sẽ mất dần, mặt ma
sỏt được khụi phục như cũ.
- Gơraphớt trong hợp kim gang cú khả năng bụi trơn mặt ma sỏt, do đú làm giảm hệ số ma sỏt.
- Ít nhạy cảm đối với ứng suất tập trung sinh ra ở cỏc vựng cú vết xước…
Ngồi gang ra ngày nay nhiều nước đĩ và đang thớ nghiệm nhiều loại vật liệu mới như hợp kim gốm, graphớt, chất dẻo v. v… nhất là loại hợp kim gốm ộp bằng bột sắt cú nhiều triển vọng tốt đẹp.
Ngày nay thường chế tạo xộc măng khớ theo ba phương phỏp sau đõy :