Xây dựng quy trình kiểm tra, sửa chữa nhóm piston

Trong quá trình phát triển của nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội việc vận chuyển hàng hoá, khách hàng có vai trò to lớn.

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên , Ngày Tháng Năm 2012 Giảng viên

Khổng Văn Nguyên

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

Nh n xét c a giáo viên h ận xét của giáo viên hướng dẫn ủa giáo viên hướng dẫn ướng dẫn ng d n ẫn 1

PHẦN 1 : KHÁI QUÁT KẾT CẤU VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC

NHÓM PISTON.

PHẦN 2 PHÂN TÍCH CẤC DẠNG HƯ HỎNG – NGUYÊN NHÂN

PHẦN 3 XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA CHUẨN ĐOÁN,BẢO

DƯỠNG,SỬA CHỮA VỀ ĐỘNG CƠ 4A-GE 16-valve TOYOA

3.1.Quy trình tháo cụm piston – thanh truyền 23

PHẦN 4: BẢNG SỐ LIỆU CÁC THÔNG SỐ SỬA CHỮA CỦA CƠ CẤU

PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM SAU KHI SỬA CHỮA CHO XE CỤ

THỂ.

4.1: Bảng số liệu các thông số sửa chữa của cơ cấu xe 35

4.2 : Quy trình ,phương pháp kiểm nghiệm sau khi sửa chữa 37

K t lu n ết luận ận xét của giáo viên hướng dẫn 41

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển của nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hộiviệc vận chuyển hàng hoá, khách hàng có vai trò to lớn Với việc vận chuyển bằng ôtô cókhả năng đáp ứng tốt hơn về nhiều mặt so vơí các phương tiện vận chuyển khác do đặctính đơn giản, an toàn, cơ động

Ngày nay do nhu cầu vận chuyển hàng hóa, khách hàng tăng nhanh, mật độ vậnchuyển lớn Đồng thời cùng với sự mở rộng và phát triển của đô thị ngày càng tăngnhanh thì vận chuyển bằng ôtô lại càng có ưu thế ở các nước công nghiệp phát triển,công nghiệp ôtô là ngành kinh tế mũi nhọn Trong khi đó ở nước ta ngành công nghiệpôtô mới dừng lại ở mức khai thác, sử dụng, sửa chữa và bảo dưỡng Những năm 1985 trở

về trước các ôtô hoạt động ở Việt Nam đều là ôtô nhập ngoại với nhiều chủng loại donhiều công ty ở các nước sản xuất Từ những năm thập kỷ 90 chúng ta thực hiện việc liêndoanh, liên kết với các công ty nước ngoài Nên Việt Nam đã có nhiều liên doanh đã vàđang hoạt động như : TOYOTA, MEDCEDES_BENS, VMC, DEAWOO, MITSUBISHIngoài ra còn kể đến một số hãng trong nước như : Trường Hải, Mê Kông, Vinasuki,Công ty ôtô 1-5 Tại những liên doanh này ôtô được lắp ráp trên dăy truyền công nghệhiện đại Ngành công nghiệp ôtô Việt Nam đã chuyển sang một giai đoạn mới

Với đồ án có đề tài : “Xây dựng quy trình kiểm tra, sửa chữa nhóm piston” là

dịp để em kiểm nghiệm lại kiến thức đã được học và nâng cao sự hiểu biết

Để hoàn thành đồ án này ngoài sự nỗ lực của bản thân em không thể không kểđến sự chỉ bảo tận tình của thầy cô giáo trong bộ môn và nhà trường Đặc biệt sự hướng

dẫn của thầy Khổng Văn Nguyên.

Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót trong quátrình thực hiện đồ án môn học em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy, cô vàbạn bè để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2012

Sinh viên : Doãn Văn Hà

PHẦN 1 : KHÁI QUÁT KẾT CẤU VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC

1.1.2 Điều kiện làm việc.

- Chịu tải trọng cơ học lớn và có chu kì, áp suất cao (120Kg/cm2).

Các loại động cơ ngày nay thường được sử dụng hai loại vật liệu chính là hợp kim nhôm và hợp kim gang.Do hợp kim nhôm có độ bền thấp hơn va độ bền dài lớn nhưng lại có khối lượng riêng nhỏ hơn và có tính đúc tốt hơn hơn hợp kim gang vậy mà ngày nay người ta chủ yếu dùng hợp kim nhôm làm vât liệu chế tạo piston.

1.1.4 Kết cấu.

Để thuận lợi phân tích kết cấu có thể chia piston thành những phần như đỉnh, đầu, thân và chân piston.

Hình 1.1 Piston 1- Đỉnh piston ; 2 - Đầu piston ; 3- Thân piston

- Đỉnh lồi: Có sức bền lớn, đỉnh mỏng nhẹ nhưng diện tích chịu nhiệt lớn.

Thường được sử dụng trong động cơ xăng 2 kỳ và 4 kỳ xupáp treo, buồng cháy chỏm cầu (hình 1.2.b và 1.2.c)

- Đỉnh lõm: Có thể tạo xoáy lốc nhẹ, tạo thuận lợi cho quá trình hình thành hòa khí và cháy Tuy nhiên sức bền kém và diện tích chịu nhiệt lớn Loại đỉnh này thường được sử dụng ở cả động cơ xăng và động cơ diesel (hình 1.2.d).

- Đỉnh chứa buồng cháy: Thường gặp trên động cơ diesel (hình 1.2.e,f,g,h).

Kết cấu buồng cháy phải thỏa mãn các yêu cầu sau tùy từng trường hợp cụ thể: + Phải phù hợp với hình dạng buồng cháy và hướng của chùm tia phun nhiên liệu để tạo thành hỗn hợp tốt nhất.

+ Phải tận dụng được soáy lốc của không khí trong quá trình nén.

- Bao kín tốt cho buồng cháy: Nhằm ngăn khí cháy lọt xuống cacte dầu và dầu

bôi trơn từ cácte lọt lên trên buồng cháy.

- Tản nhiệt tốt cho piston: Để tản nhiệt tốt thường dùng các kết cấu đầu piston sau:

+ Phần chuyển tiếp giữa đỉnh và đầu có bán kính chuyển tiếp R lớn.

+ Dùng gân tản nhiệt dưới đầu piston

+ Tạo rãnh ngăn nhiệt ở đầu piston để giảm nhiệt lượng chuyền cho séc măng thứ nhất

+ Làm mát cho đỉnh piston (trong động cơ cỡ lớn đỉnh piston thường được làm mát bằng dầu lưu thông như hình 1.3.f).

- Sức bền cao: Để tăng sức bền và độ cứng vững cho bệ chốt piston người ta

người ta thiết kế các gân trợ lực.

Hình 1.3 Các dạng đỉnh piston

c) Thân piston.

Có nhiệm vụ hướng cho piston chuyển động trong xylanh.Chiều cao h của thân được quyết định bằng điều kiện áp suất tiếp xúc do lực ngang N gây ra phải nhỏ hơn áp suất tiếp xúc cho phép

- Nếu gọi chiều cao của lỗ bệ chốt là hchốt ,chiề cao của thân piston la Hthân

Thì ta có : hchốt = ( 0,6  0,7 ).Hthân

- Vị trí tâm chốt: Phải được bố trí sao cho piston và xylanh mòn đều, đồng thời

phải giảm va đập và gõ khi piston đổi chiều Một số động cơ có tâm chốt lệch với

tâm xylanh 1 giá trị e về phía nào đó sao cho lực ngang Nmax giảm để hai bên chịu

lực N của piston và xylanh mòn đều

N

. [ p]

- Chống bó kẹt piston: Có nhiều nguyên nhân gây ra bó kẹt piston trong

xylanh cụ thể:

+ Lực ngang N.

+ Lực khí thể

+ Kim loại giãn nở

Do những nguyên nhân trên piston thường bị bó kẹt theo phương tâm chốt

piston Đối với piston bằng hợp kim nhôm hệ số nở dài lớn càng dễ sảy ra bó kẹt.

- Khắc phục hiện tượng bó kẹt:

+ Chế tạo than piston có dạng ô van, trục ngắn trùng với tâm chốt.

+ Tiện vát 2 mặt ở bệ chốt chỉ để lại một cung α = 90 ÷ 100o để chịu lực mà không ảnh hưởng nhiều đến phân bố lực.

+ Xẻ rãnh nở trên thân piston Khi xẻ rãnh người ta không xẻ hết để đảm bảo

độ cứng vững cần thiết và thường xẻ chéo để tránh xylanh bị gờ xước Khi nắp cần chú ý để bề mặt thân xẻ rãnh về phía lực ngang N nhỏ Loại này có ưu điểm là khe

hở lúc nguội nhỏ, động cơ không gõ khởi động dễ dàng Nhược điểm độ cứng vững của piston giảm nên thường dùng ở động cơ xăng.

+ Đúc bằng hợp kim có độ nở dài nhỏ.

d) Chân piston.

Hình 1.6 là một kết cấu điển hình của chân piston.

Theo kết cấu này thân có vành

đai để tăng độ cứng vững mặt trụ a

cùng với mặt đầu của chân piston là

chuẩn công nghệ khi gia công và là nơi

điềuchỉnh trọng lượng của piston sao

cho đồng đều giữa các xylanh

Hình 1.6 Chân piston

1.2.chốt piston

1.2.1 Trạng thái làm việc của chốt piston

-Chốt piston là chi tiết máy nối piston với thanh truyền nó truyền lực tác dụng củakhí thể tác dung lên piston cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu ,vì vậy tuy là một chitiết máy đơn giản nhưng rất quan trọng Trong quá trình làm việc chốt piston chịu lực khíthể và lực quán tính rất lớn,các lực này đều thay đổi theo chu kỳ đồng thời có tính chất vađập mạnh,nhất là trong động cơ cao tốc

-Do nhiệt độ làm việc của chốt piston tương đối cao (>373 độ ) mà chốt piston lạikhó chuyển động xoay tròn trong bệ chốt nên rất khó bôi trơn,ma sát dưới dạng nửa ướt

do vậy nên dễ bị ăn mòn

1.2.2 Vật liệu chế tạo chốt piston.

Do yêu cầu kỹ thuật của piston, vật liệu dùng để chế tạo chốt phải có sức bền cao,chịu được mòn tốt và giới hạn mỏi cao Vật liệu thường dùng là thép hợp kim có thànhphần cacbon thấp như thép 20Cr, 15CrM, 18CrNiM,… Các loại thép này khi nhiệt luyệnđều phải thấm than, xianuya hoá hoặc nitơ hoá rồi tôi đạt độ cứng bề mặt cao, nitơ hoáthường dùng là NH3còn xianuya hoá dùng NaCN hoặc hỗn hợp (30 - 40)% K4 F2(CN)

6 + 10% Na2CO3 + than hoa Với động cơ tốc độ trung bình và tốc độ thấp cũng haydùng thép cacbon có thành phần cacbon trung bình như thép 35, 40, 45 để chế tạo chốtpiston Chốt được làm bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim có thành phần cacbon trungbình sau khi tôi cao tần, độ cứng bề mặt chốt có thể đạt (58 – 65) HRC, độ cứng phầnruột đạt (26 – 30) HRC Chiều sâu lớp tôi đạt (1 - 1,5) mm

Chốt piston làm bằng thép cacbon hay thép hợp kim thành phần cacbon thấp lớpthấm than có chiều sâu (1 – 2) mm Tôi cao tần đạt độ cứng bề mặt (56 – 62) HRC, độcứng phần ruột cũng đạt (26 – 30) HRC

1.2.3 Kết cấu và kiểu lắp ghép chốt piston :

Kết cấu của chốt piston rất đơn giản, đều là hình trụ rỗng để cho nhẹ Các chốtpiston chỉ khác nhau ở phần ruột Dưới đây là hình vẽ một số dạng ruột piston thườngdùng :

Với chốt piston có dạng hình trụ rỗng như hình 1.7.a thì dễ chế tạo, các dạng cônnhư hình 1.7.b,c,d tuy có chế tạo phức tạp hơn nhưng chốt nhẹ hơn và có sức bền đồngđều hơn vì vậy các loại chốt này thường dùng trên các động cơ cao tốc Kích thước

Hinh 1.7 Các dạng của ruột chốt piston thường gặp

đường kính ngoài của chốt phải thiết kế theo hệ trục để việc lắp ghép đạt yêu cầu kỹthuật, đảm bảo được khe hở lắp ghép với bệ chốt và khe hở lắp ghép với đầu nhỏ thanhtruyền Lắp ghép chốt piston thường có 3 kiểu lắp cơ bản sau đây :

+Độ võng của chốt tăng lên

+Trên bệ chốt phải khoan lỗ ren nên gây ứng suất tập trung và do chốt piston cũngphải khoan lỗ nên khi nhiệt luyện thường bị lỗi

+Chốt mài mòn không đều,vùng chịu lực của chốt không thay đổi nên chốt dễ bị mỏi.+Gây ra momen lắc piston,vì vậy để cân bằng nó thường phải làm chốt piston cóchiều dày hai đầu chốt khác nhau

Dưới đây là hình vẽ thể hiện việc lắp ghép này :

b Cố định chốt trên đầu nhỏ thanh truyền.

Khi lắp ghép theo kiểu này, chốt piston được bắt chặt trên đầu nhỏ thanh truyềnbằng bulông Phương pháp lắp ghép này có những ưu điểm và nhược điểm sau :

Hinh 1.8.cố định chốt đầu nhỏ thanh truyền

* Ưu điểm :

+Do chốt cố định trên đầu nhỏ thanh truyền nên có thể giảm chiều dài đầu nhỏ vàkhông cần bôi trơn bạc và đầu nhỏ

+Ta có thể tăng chiều dài của bệ chốt piston để cải thiện điều kiện bôi trơn và giảm

mô men uốn chốt do khoảng cách gối tựa giảm, tuy vậy phương pháp này vẫn tồn tại một

số khuyết điểm sau :

* Khuyết điểm :

+Mài mòn không đều và miền chịu lực cố định nên chốt dễ bị mỏi

+Đối với loại piston làm bằng hợp kim nhẹ, phương pháp lắp ghép này đòi hỏi khe

hở bệ chốt lớn (lắp lỏng) nên hay gõ chốt khi máy nóng Để tránh hiện tượng trên, người

ta phải ép bạc lót đồng vào bệ chốt Đối với piston gang do hệ sớ giãn dài nhỏ nên khôngcần bạc lót

Dưới đây là hình vẽ thể hiện việc lắp ghép này :

c Chốt piston lắp lắp động :

Với phương pháp lắp ghép này chốt piston không cố định trên đầu nhỏ thanh

truyền mà cũng không bệ chốt piston Vì vậy trong quá trình làm việc chốt piston có thểxoay tự do quanh đường tâm của chốt

Hình 1.9 Cố định chốt trên đầu nhỏ thanh truyền

Dưới đây là hình vẽ thể hiện mối lắp ghép này :

Phương pháp lắp động được dùng rất phổ biến và nó có nhiều ưu điểm lớn mà 2 phương pháp lắp ghép trên không có :

+Do chốt có thể xoay tự do quanh đường tâm của nó nên chốt mòn rất đều, tuổi thọ cao và do chốt xoay nên mặt chịu lực luôn thay đổi nên chốt chịu được mỏi rất tốt

+Nếu do tạp chất cơ học hoặc do biến dạng mà chốt bị kẹt (trên bệ chốt hoặc trênđầu nhỏ) thì chốt vẫn làm việc bình thường như phương pháp lắp cố định, tuy nhiên khidùng -Phương pháp lắp động ta cần phải giải quyết một số vấn đề sau :

+Lựa chọn khe hở lắp chốt với bệ chốt và lắp chốt với đầu nhỏ thanh truyền phảihợp lý để tránh va đập khi máy nóng, nhất là đối với loại piston nhôm Thông thường ởtrạng thái nguội, mối lắp ghép giữa chốt và bệ chốt piston nhôm thường là lắp có độ dôikhoảng từ (0,01 – 0,02)mm Như vậy khi làm việc bệ chốt giãn nở ra, chốt sẽ tự xoayđược

+Do chốt tự xoay được nên phải hạn chế không cho chốt di chuyển dọc trục đểkhông cào xước bề mặt gương xy lanh

+ Do chốt xoay tự do nên phải giải quyết bôi trơn cả bệ chốt lẫn đầu nhỏ thanhtruyền Bôi trơn chốt piston có thể dùng cách bôi trơn cưỡng bức hoặc hứng dầu vung té Dùng phương pháp bôi trơn cưỡng bức, dầu nhờn được dẫn từ đầu to thanh truyền đi dọc theo đường dẫn trên thân thanh truyền đến đầu nhỏ thanh truyền Cách bôi trơn này rất đảm bảo nhưng làm cho công nghệ gia công thanh truyền chở nên phức tạp Dùng cách bôi trơn hứng dầu vung té thì trên đầu nhỏ và trên bệ chốt phải khoan các lỗ hứng

Hình 1.10 chốt piston lắp động

dầu bôi trơn, đầu nhỏ có từ 1 – 5 lỗ hứng dầu, bệ chốt có lỗ hứng dầu khoan phía dưới rãnh xec măng dầu Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng cách bôi trơn này hiệu quả cao mà công nghệ lại đơn giản

+ Ta có thể tránh ứng suất tập trung vùng bệ chốt (do khi chịu lực chốt bị uốn) bằngcách vát mép lỗ bệ chốt Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng ứng suất tập trung phụ thuộc vàokết cấu của phần mép trong lỗ bệ chốt Thông thường nếu vát mép trong của lỗ bệ chốtmột góc 45' - 60' thì ứng suất tập trung giảm (30 – 60)% so với khi không vát mép

1.3 Xéc măng

Xéc măng có kết cấu rất đơn giản Nó có dạng một vòng thép đàn hồi hở miệng Tuy nhiên các điều kiện kỹ thuật của xéc măng thì lại hết sức phức tạp như : độ kín khít của mặt lưng xéc măng với mặt gương xylanh thể hiện qua tiêu chuẩn : “khe hở ánh sáng”, “độ vênh miệng”; ”quy luật phân bố áp suất theo dạng quả lê mà áp suất phần miệng phải lớn hơn các phần khác”, “độ cứng tương quan”,

“tổ chức tế vi”,…Nhất là hình dạng xéc măng ở trạng thái tự do đều là những vấn

đề hết sức nan giải Xéc măng thường được chia làm 2 loại theo nhiệm vụ

1.3.1 Xéc măng khí

Xéc măng có kết cấu rất đơn giản là một vòng hở miệng hình 1.11.a Kết cấu

của xéc măng khí được đặc trưng bởi kết cấu của tiết diện và miệng của xéc măng.

- Về mặt tiết diện xécmăng khí:

Hình 1.11 Kết cấu xéc măng khí.

+ Loại tiết diện chữ nhật (hình 1.11.b) có kết cấu đơn giản nhất, dễ chế tạo nhưng có áp suất riêng không lớn, thời gian rà khít với xylanh sau khi lắp ráp lâu

+ Loại có mặt côn (hình 1.11.c) có áp suất tiếp xúc lớn và có thể rà khít nhanh chóng với xylanh, tuy nhiên chế tạo phiền phức và đánh dấu khi lắp sao cho xéc măng đi xuống sẽ có tác dụng như một lưỡi cạo để gạt dầu

+ Để có đượng ưu điểm trên và tránh được những điều phiền phức đã nêu, người ta đưa ra kết cấu tiết diện không đối xứng bằng cách tiện vát tiết diện xéc măng (hình 1.11.d và e) Khi lắp các piston và xylanh, do có sức căng nên xéc măng bi vênh đi nên có tác dụng như một mặt côn Khi lắp ráp phải chú ý: Nếu vát phía ngoài (hình 1.11.d) thì phải lắp hướng xuống phía dưới còn vát phía trong (hình 1.11.e) thì phải lắp hướng lên buồng cháy, nhằm tránh hiện tượng giảm lực căng của xéc măng do áp suất cao của khí lọt từ buồng cháy.

+ Loại hình thang – vát (hình 1.11.f) có tác dụng giữ muội than khi xéc măng

co bóp do đường kính xylanh không hoàn toàn đồng đều theo phương dọc trục, do

đó tránh được hiện tượng bó kẹt xéc măng trong rãnh của nó.

- Ở rãnh xécmăng dầu của piton có rãnh thoát dầu (hình 1.13) Một số xec

măng dầu có kết cấu tiết diện dạng lưỡi cạo gạt dầu thường gặp trong thực tế

PHẦN 2 PHÂN TÍCH CẤC DẠNG HƯ HỎNG – NGUYÊN NHÂN – HẬU

2.1 Piston.

1 Phần thân piston mòn ,mòn ô van và mòn

côn và bị cào xước

Do ma sát với thành vách xi lanh, trong dầu bôi trơn co cặn bẩn

Làm giảm đường kính, thay đổi độ côn và

o van,khe hở xilanh tăng, truyền độngkhông vững gây va đập khi làm việc Piston có thể bị nứt vỡ khi làm việc

piston-2 Rãnh lắp xéc măng bi cháy rỗ ,đứt

hay mài mon ,rãnh trên cùng mòn nhiêu

nhât, trong một rãnh thì mặt dưới mòn hơn

mặt trên

Ảnh hưởng quá chình cháy hoăc kẹt hay va đập với xéc măng

Làm tăng khe hở giưa piston-xecmang, cothể làm gãy xecmang trong khi làm viec, sục dầu bôi trơn lên buồng đốt va lọt khí cháy xuống Cácte

Hinh2.piston mòn, cháy,ovan ,cào xước

Gây tiếng gõ khi động cơ làm việc,kẹt không quay được

4 Đỉnh piston bi cháy rỗ đỉnh hay dãnh Do tiếp xuc +Làm việc lâu dài

xecmang, ăn mòn hoá học.

Hình 2.3.Đỉnh cháy hay rãnh xéc

măng.

vói khí cháy.nhiên liêu không đảm bảo khi cháy

sẽ ảnh hưởng đến các chi tiết khác,động cơ hoạt động kém

bề mặt tiếp xúc

Làm tăng khe

hở lắp ghép Khi làm việc gây va đập

gọ i là gõ ắc.

2

Mòn ở vị trí lắp ghép với lỗ bệ chốt piston

Do ma sát giữa hai bề

Làm tăng khe

hở lắp ghép và gây

Hinh 2.5.Chốt mòn hai đầu

mặt tiếp xúc va đập trong quá

trình làm việc

3 Chốt piston bị cào xước bề mặt

Hình 2.6.Mài mòn hay xước

Dầu bôi trơn có cặn bẩn, tạp chất,co sat các chi tiết

Làm mòn nhanh các chi tiết,giảm khả năng hoat động của chi tiết

4 Chốt piston bị nứt gẫy

Hình 2.7.Chốt bị nứt

Do Do chất lượng chếtạo không đảmbảo, sự cố động cơ

Làm động cơ không thể hoạt động được

2.3.Xéc măng.

+Gây hiện tượng sục khí, lọt dầu, giảm công suấtcủa động cơ.

2 Xéc măng trên cùng mòn nhiều nhất

Hình 2.9.Sự mài mòn xéc măng.

Làm việc trong điều kiện áp suất lớn, nhiệt

độ cao và thiếu dầu bôi trơn

Xéc măng mòn làm tăng khe

hở miện làm giảm

độ kín khít, gây ra

va đập giữa xéc măng và rãnh gây hiện tượng sục dầu, lọt khí và làm giảm công suất động cơ