2. CƠ CẤU BIÊN TAY QUAY 1 Nhiệm vụ chung, phân loạ
2.2.3. Cụm piston
a. Nhiệm vụ: piston cùng với xilanh và nắp xilanh tạo thành buồng làm việc của động cơ, cụm piston trực tiếp thực hiện chu trình làm việc của động cơ, nhận lực tác động của khí cháy để chuyển thành công cơ năng.
b. Cấu tạo: cụm piston bao gồm các chi tiết: thân piston, các xéc măng (vòng găng), chết piston.
* Thân piston được chế tạo bằng hợp kim gang, thép, nhôm... với mỗi loại hợp kim sẽ có các ưu nhược điểm nhất định như về mức độ giãn nở vì nhiệt, trọng lượng, mức độ truyền nhiệt. Thân piston có hình dạng chung là hình trụ, hơi côn về phía trên. Thân piston được chia thành 3 phần: đáy, phần ép sát (lắp các vòng găng), phần dẫn hướng (đuôi piston).
* Đáy piston của động cơ xăng 4 kỳ là đáy phẳng, động cơ xăng 2 kỳ hơi cong lồi lên phía trên, đáy piston của động cơ điêzen 4 kỳ thường là đáy lõm để
làm buồng đất.
* Phần ép sát nằm ở phía trên của piston, ở phần này trên thân piston có khoét các rãnh vòng để lắp các vòng găng. Với động cơ xăng 2 kỳ chỉ có lắp 2 vòng găng hơi, với động cơ xăng và điêzen 4 kỳở phần này có các rãnh khoét để lắp cả
áp suất của khí cháy trong xilanh (áp suất trong xilanh càng lớn thì số lượng vòng găng hơi càng nhiều). Tại rãnh khoét để lắp vòng găng dầu có lỗ khoan xuyên tâm
để thoát dầu vào phía trong của piston. Trên phần dẫn hướng của piston (đường kính lớn hơn ở phía trên) mặt trong gia công thêm một phần kim loại tại đây có khoan lỗđể lắp chết piston (để chịu lực).
* Vòng găng: vòng găng bao gồm 2 loại vòng găng hơi và vòng găng dầu. Vòng găng là vòng tròn được chế tạo bằng gang hở miệng đối với vòng găng hơi để giảm ma sát ở lưng của vòng găng có mạ thêm một lớp Crôto hoặc Ni ken.
+ Vòng găng hơi có nhiệm vụ làm kín khít khe hở giữa piston và xilanh để
không lọt hơi từ khoang trên piston xuống phía dưới, truyền nhiệt từ piston ra xilanh. Tuỳ thuộc vào diễn biến áp suất ở khoang phía trên của piston mà số
vòng găng nhiều hay ít. Đối với piston của động cơ xăng 2 chỉ lắp 2 vòng găng hơi, đối với piston của động cơ xăng và
điêzen 4 kỳ có lắp từ 2 đến 3 hoặc 4 vòng găng hơi tuỳ thuộc công suất của
động cơ. Khi tháo lắp ta cần chú ý xoay các miệng vòng găng lệch nhau và lệch vị trí lỗ lắp chốt piston.
+ Vòng găng dầu: (chỉ có ởđộng cơ
xăng 4 kỳ và động cơ điêzen) có nhiệm vụ xoa đều và kẻo dầu bôi trơn do trục cơ và tay biên vung lên để bôi trơn cho xilanh sau đó gạt dầu thừa bám trên
thành xilanh xuống đáy các te. Vòng
găng dầu thường được chế tạo thành hai hoặc 3 lớp ghép lại với nhau ở giữa có khe hở để thoát dầu bôi trơn vào phía trong, nếu chế tạo liền xung quanh vòng găng có khoét các lỗ thủng để giảm ma sát và thoát dầu nếu vòng găng gồm 3 lớp thông thường lớp giữa có dạng lò xo. Trên mỗi piston có thể lắp 2 hoặc 3 vòng găng dầu. Sau một khoảng thời gian làm việc các vòng găng sẽ bị mòn nhiều ở
hở miệng của vòng găng tăng lên đến 2 hoặc 3 tâm thì cần phải thay vòng găng hoặc sửa chữa piston, xilanh.
* Chốt piston: dùng để nối thân piston với tay biên. Thân chốt piston được chế tạo bằng thép dạng hình trụ rỗng, mặt ngoài mạ Crôto hoặc Ni ken để giảm ma sát với tay biên.
Chốt piston lắp với quả piston theo một trong các cách sau: - Chốt lắp lỏng với quả piston, lắp chặt với đầu trên của tay biên. - Chốt lắp lỏng với đầu trên tay biên và lắp chặt với quả piston. - Chốt lắp lỏng với cả tay biên và quả piston (lắp kiểu bơi).
Thông thường cách lắp lỏng với đầu trên tay biên và lắp chặt với quả piston là phổ biến, do vậy để lắp chốt vào quả piston thông thường phải luộc quả piston trong dầu để piston giãn nở rồi mới lắp chốt (không được lắp nguội nếu không sẽ
làm xước lỗ của quả piston). Ở 2 đầu chốt piston phía trong lỗ có khoét rãnh vòng
để lắp phanh hãm chốt không cho chốt có khả năng dịch dọc trong quá trình làm việc vì vậy khi tháo ta phải tháo phanh hãm trước khi tháo chết còn khi lắp thì lắp xong chốt rồi mới lắp phanh hãm chốt. Phanh hãm chốt có dạng lò xo khi lắp xong sẽ lọt ở xuống lỗ khoét ở lỗ chết piston còn 1/2 sẽ nổi lên để chặn chết.
2.2.4. Tay biên
a. Nhiệm vụ: tay biên nhận lực tác động từ piston truyền xuống trục cơ, biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay.
b. Cấu tạo
Cấu tạo của tay biên được chia thành 3 phần: phần đầu trên, phần thân biên và phần đầu dưới Phần đầu trên tay biên sẽ lắp với chết piston, phần đầu dưới sẽ lắp với cổ biên của trục cơ. Trong quá trình làm việc tay biên sẽ có chuyển động tương đối với cả quả piston và trục cơ vì vậy để làm giảm ma sát tại các vị trí lắp với chốt piston và trục cơ sẽ lắp vòng bi hoặc bạc lót. Với động cơ cỡ nhỏ, công suất thấp (thường là động cơ xăng) có thể sử dụng vòng bi còn động cơ cỡ lớn và
động cơđiêzen phải dùng bạc. Thông thường bạc đầu trên biên được chế tạo bằng hợp kim đồng chì và có dạng ống hình trụ liền. Để bôi trơn cho bạc đầu trên biên
ở một số loại động cơ dầu bôi trơn được bơm lên từ trục cơ qua lỗ khoan xuyên tâm dọc theo thân tay biên. Thân của tay biên là chi tiết chịu lực do vậy thường
được chế tạo bằng thép và có tiết diện hình chữ I. Đầu dưới của tay biên được cắt rời thành 2 mảnh để lắp vào trục cơ (trừ loại trục cơ chế tạo rời có thế tháo rời má trục). Đầu dưới tay biên có thể được cắt ngang hoặc chéo (nghiêng 450) bạc đầu dưới tay biên cũng được cắt thành 2 nửa theo dạng của đầu tay biên. Bạc đầu dưới biên thường xuyên được tiếp xúc với dầu bôi trơn.nên nhiệt độ của bạc thấp, tuy
nhiên bạc phải chịu được mài mòn trong quá trình làm việc do vậy thường sử
dụng loại bạc hợp kim chì thiếc (babit). Hai nửa đầu dưới của tay biên được lắp với nhau nhờ bu lông biên, lực xiết bu lông biên được quy định sẵn cho mỗi loại
động cơ, sau khi xiết chặt phải hãm các bu lông biên nhờ các long đen hãm hoặc chốt chẻ... Trước khi lắp bạc đầu trên cũng như đầu dưới biên cần phải được rà tròn theo chết piston và cổ biên, cổ chính theo lực xiết tăng dần của bi lông biên.
c. Điều kiện làm việc và các hư hỏng thường gặp
Tay biên là chi tiết chịu các loại lực như kẻ0, nén, uốn, xoắn vì vậy trong quá trình làm việc tay biên có thể bị hư hỏng theo các dạng: cong, vênh, xoắn. Để sửa chữa ta tháo tay biên gá lên các thiết bị kiểm tra chuyên dùng sau đó sửa chữa (thường dùng các biện pháp uốn, nắn nguội).
2.2.5. Trục cơ (trục khuỷu)
a. Nhiệm vụ: trục cơ có nhiệm vụ nhận lực tác động từ piston thông qua tay biên, biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay ở kỳ sinh công. Nhận mômen quay được tích trữở bánh đà từ kỳ sinh công điều khiển sự di chuyển của các piston ở các kỳ còn lại để thực hiện chu trình làm việc của động cơ.