Giáo trình Kỹ thuật chung máy thi công

cơ câu quay (2), nó được dẫn động bằngr nó cơ thủy lực. Máy có thể tiến hoặc lùi nhờ cơ cấu di chuyển xích (l). Tất cả các cơ cấu hoạt động được nhờ lấy năng lượng từ động cơ (12) thông qua các bộ truyền cơ khí, thủy lực. Để đảm bảo máy làm việc ổn định và cân bàng bàn quay phải sử dụng thêm đối trọng (13). Mọi hoạt động của máy được tập trung điều khiển từ trong ca bin (11). Đặc điểm của loại máy này: Đào đất nơi thấp hơn hoặc cao hơn mặt bằng đứng của máy, .đất được xả qua miệng gầu, làm việc trên từng chỗ đứng, có thể làm việc với nền đất cấp IV. Máy làm việc theo chu kỳ. Một chu kỳ làm việc của máy bao gồm các nguyên công sau: Đưa máy tới vị trí làm việc, khi đã có tầng đào chuẩn bị sẵn (có chiều sâu đào (Hđ). Đưa gầu về.vị trí xa máy (I) nhờ xi lanh (9) và xi lanh (4). Gầu tiến hành cắt đất và tích đất vào gầu từ (I) -.(II) – (III) nhờ xi lanh (9) kết hợp với xi lanh (4) tạo ra một phoi đất hình lưỡi liềm. Đến vị trí (III) có chiều dày phoi đất lớn nhất (hmax) và gầu đầy đất. Đưa gầu ra khỏi tâng đào bằng cách nâng gầu lên nhờ xi lanh (4). Quay máy về vị trí xả đất nhờ cơ cấu quay (2) và có thể kết hợp với xi lanh (4) để điều chỉnh độ cao xả đất. Đất có thể xả thành đống hoặc xả vào thiết bị vận chuyển qua miệng gầu nhờ xi lanh (7). Quay máy về vị trí đào đất và tiếp tục một chu kỳ khác hoàn toàn tương tự nhờ cơ câu quay (2) và kết hợp với xi lanh (4) và xi lanh (9). 2.2. Sơ đồ chung máy ủi a. Máy ủi thường dẫn động thủy lực Hình 1.3. Sơ đồ cấu tạo chung máy ủi thường dẫn động thủy lực 1.Cơ cấu di chuyển; 2. Khung máy ủi; 3. Liên kết giữa càng ủi và khung; 4. Càng ủi; 5. Thanh chống xiên; 6. Bàn ủi; 7. Xilanh nâng hạ bàn ủi; 8. Động cơ; 9. Ca bin Máy ủi thường dẫn động thủy lực được cấu tạo bởi: máy kéo cơ sở thiết bị ủi. Thiết bị ủi bao gồm: Càng ủi (4), hai càng hai bên giống hệt nhau được liên kết bằng khớp trụ với khung máy kéo cơ sở (2). Phía đầu còn lại của càng được liên kết với bàn ủi (6). Để bàn ủi có vị trí nhất định so với máy có thể mđiều chỉnh được góc cắt nhờ thanh chống xiên (5). Thanh chống xiên một đầu được liên kết với bàn ủi, đầu còn lại được liên kết với tai hàn trên càng ủi bằng khớp trụ. Thiết bị ủi được nâng lên, hạ xuống nhờ hai xi lanh (7), xi lanh này được liên kết giữa bàn ủi và máy kéo cơ sở. Máy di chuyển được nhờ cơ cấu di chuyển của máy kéo cơ sơ (1). Toàn bộ hoạt động của các cơ cấu đều lấy nguồn năng lượng từ động (70) thông qua các bộ truyền cơ khí. b. Máy ủi vạn năng dẫn động thủy lực Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo chung máy ủi vạn năng dẫn động thủy lực 1. Cơ cấu di chuyển; 2. Khung máy kéo; 3. Liên kết giữa khung ủi và khung máy kéo; 4. Khung ủi; 5. Thanh đẩy; 6. Bàn ủi; 7. Thanh chống xiên; 8. Xi lanh nâng hạ bàn ủi; 9. Động cơ; 10. Ca bin; 11. Khớp liên kết giữa bàn ủi và khung ủi. Máy ủi vạn năng dẫn động thủy lực được mô tả ở hình 1.4. Về cơ bản giống như máy ủi thường dẫn động thủy lực. Điểm khác biệt giữa hai máy: Khung ủi của máy vạn năng (4) là một khung hình chữ U không phải hai càng giống nhau riêng biệt như máy ủi thường. - Bàn ủi (6) của máy ủi vạn năng dài hơn của máy ủi thường. Liên kết với càng ủi có 3 liên kết (thêm 1 liên kết bằng khớp cầu hoặc khớp chữ thập 11) ở giữa bàn ủi với càng chữ U . -Thanh chống xiên (7) ở máy ủi vạn năng được chống lên thanh đẩy (5), không chống trực tiếp lên càng ủi. -Liên kết giữ thanh đẩy với càng ủi có thể thay đổi vị trí để quay được bàn ủi trong mặt phẳng ngang phục vụ khi san đất. 2.3 Sơ đồ chung cần trục Ô tô cần trục là máy vạn năng. Những cơ cấu và kết cấu chịu tải của nó được đặt trên khung của ô tô tải. Ô tô cần trục được dùng rộng rãi trong công tác cơ giới hóa xếp dỡ và xây lắp. Hầu hết các ngành có hàng hóa vật tư đều sử dụng ô tô cần trục. Ô tô cần trục gồm các thiêt bị trục đặt trên khung của ôtô tải lấy dạng chung của ô tô cần trục K-51 (hình 1) làm trục cụ thể ta thấy. Hình 1.5. Cấu tạo chung ụ tụ cần trục bánh lốp K51 1. Khung ô tô; 2. Hộp thu công suất; 3. Khung không quay; 4. Chân chông; 5. Hộp giảm tốc trung gian; 6. Bộ làm ổn định; 7. Đế quay; 8. Bàn quay; 9. Buồng lái cần trục; 10. Giá đỡ; 11. Cấp nâng cần; 12. Cần; 13. Ốc và móc tải Trên khung 1 của ô tô được lắp một khung không quay 3. Trên khung không quay 3 có gắn một đế quay 7, đây là một phần cơ bản của phần quay 8. Để làm cho ô tô ổn định ở khung không quay được trang bị các chân chống 4 và làm ổn định 6. Trên ban quay có lắp những cơ cấu nâng tải, cơ cấu thay đổi tâm vươn của cần, cơ cấu quay của bàn quay, giá trữ P10 buồng của ngưới lái cần trục 9, cần 12 được treo ở dưới những dây cáp 11. Để nâng nhưng tải đơn chiếc cần trục được trang bị ổ và móc tải 13. 2.4 Sơ đồ chung máy gạt Hinh 1.6. Cấu tạo chung máy gạt D85 3. Nguyên lý làm việc chung của các loại máy xúc, máy ủi, cần trục, máy san. a. Máy xúc Quá trình làm việc của các cơ cấu xem sơ đồ của hệ thống thủy lực (hình 1.7). Hệ thống bơm thủy lực (22) hoạt động được nhờ lấy năng lượng từ động cơ qua hộp số tại trục ra (21). Dầu được bơm từ thùng dầu (23), qua phin lọc (25) qua hệ thống đường ông dẫn, qua hệ thống van điều khiển (lo) và (II) tới các động cơ thủy lực của cơ cấu quay ( 1 ) và cơ cấu di chuyển (3) và (5). Tới các xi lanh nâng .hạ cần (6), xi lanh co duỗi tay cần (9) và xi lanh quay gầu (7). Đường dầu vệ qua bộ tản nhiệt (27) và phin lọc (26) chảy vào thùng dâu (23). Hình 1.7. Sơ đồ truyền động thủy lực của máy đào gầu nghịch 1. Động cơ-cơ cấu quay; 2. Xi lanh điều khiển thiết bị ủi; 3. Động cơ - cơ cấu di chuyển (trái); 4. Quay trung tâm; 5. Động cơ - cơ cấu di chuyển (phải); 6. Xi lanh nâng hạ cần; 7. Xi lanh quay gầu; 8. Van tiết lưu; 9. Xi lanh co duỗi tay cần; 10. Cụm van điều khiển; 11. Van điều khiển thiết bị ủi; 12. Van chọn lọc; 13. Van điều khiển trái; 14. Van điều khiển phải; 15. Van điều khiển phụ; 16. Van điều khiển cơ cấu quay; 17. Bình tích áp bình góp; 1 8. Van; 19. Van tràn; 20. Điều khiển phin lọc; 21. Trục truyền động từ hộp số; 22. Bơm thủy lực; 23. Thùng dầu; 24. Phin lọc khí; 25.Phin lọc đường dầu đi; 26. Phin lọc đường dầu về; 27. Bộ tản nhiệt; b. Máy ủi Máy ủi hoạt động nhờ nguồn năng lượng lấy từ động cơ (1). Một đầu ra của trục động cơ được lắp li hợp (2). Thông qua hộp số (3) truyền động cho cơ cấu di chuyển. Hộp số có 5 số tiến và 4 số lùi. Trục ra của hộp số truyền chuyển động cho ổ truyền đông trung ương (4), truyền tiếp cho hai li hợp chuyển hướng hai bên (5), truyền tiếp cho truyền lực cuối cúng (6) và đĩa xíc (7). Còn đầu ra còn lại của động cơ được lắp bơm thủy lực (9) qua khớp nối (8) để phục vụ cho các xi lanh thủy lực nâng bàn ủi và xới. Hình 1.8. Sơ đồ truyền động của máy ủi 1. Động cơ; 2. Ly hợp; 3. Hộp số; 4. Ổ truyền trung gian; 5. Ly hợp chuyển hướng; 6. Ổ truyền cuối cùng; 7. Đĩa xích; 8. Khớp nối; 9. Bơm thủy lực * Sơ đồ hệ thống thủy lực chính. Nguyên lý làm việc của của hệ thống thủy lực: Bơm thủy lực (3) hoạt động được nhờ truyền động từ động cơ (l) qua khớp nối (2). Dầu được bơm từ thùng dầu qua đường ông tới các van điều khiển (5) cho thiết bị ủi và van điều khiển (9) cho thiết bị xới. Tuỳ thuộc vị trí điều khiển của van (5) các xi lanh (6) mà thiết bị ủi được nâng lên hoặc hạ xuống. Tuỳ thuộc vị trí điều khiển của van (9) xi lanh (7) mà thiết bị xới được nâng lên hoặc hạ xuống. Đường dầu về qua phin lọc (10) trước khi chảy vào thùng dầu . Hình 1.9. Sơ đồ hệ thống thủy lực của máy ủi-xới 1. Động cơ; 2. Khớp nối; 3. Bơm thủy lực; 4. Van an toàn; 5. Van điều khiển bàn ủi; 6. Xi lanh nâng hạ bàn ủi; 7. Xi lanh nâng hạ thiết bị xới; 8. Van an toàn ; 9. Van điều khiển thiết bị xới; 10. Phin lọc. c. Máy gạt - Lưỡi gạt phía trước xe, có thể nghiêng sang phải hoặc trái để phù hợp với địa hình. Điều khiển lưỡi gạt 2 xylanh (8) và xi lanh nghiêng (12). - Phía sau xe có các lưỡi đào bố trí trên một trục chung, điều khiển lưỡi đào bởi xylanh đào (14). - Điều khiển các xylanh thủy lực bằng các hộp phân phối, gồm một hộp đúc liền cho van điều khiển xylanh nâng và nghiêng lưỡi, một hộp dành cho van điều khiển xylanh đào. Điều khiển các hộp phân phối bằng các van bước theo tác có hỗ trợ thủy lực. Hình 1.10. Hệ thống thủy lực máy gạt D85 1. Thùng dầu; 2. Bơm dầu; 3. Van giảm áp chính; 4. Van nâng lưỡi gạt; 5. Van nghiêng lưỡi gạt; 6. Van đào; 7. Lọc dầu; 8. Xylanh nâng lưỡi gạt; 9. Van hạ nhanh; 10. Van hút; 11. Van kiểm tra; 12. Xylanh nghiêng lưỡi gạt; 13. Van kiểm soát lưu lượng; 14. Xylanh đào; 15. Van kiểm tra; 16. Van hút; 17. Van an toàn Chương 2 ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Mục tiêu: Học xong chương này người học có khả năng: Trình bày được cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của một số loại động cơ; Lập được bảng thứ tự nổ của một số loại động cơ; Lập được pha phân phối khí của động cơ. 1. Khái niệm về động cơ nhiệt 1.1 Lịch sử phát triển của động cơ nhiệt Kể từ khi chiếc máy hơi nước đầu tiên được chế tạo từ những năm đầu của thế kỷ 17, vừa cồng kềnh, vừa chỉ sử dụng được không quá 5% năng lượng của nhiên liệu được đốt cháy, đến nay con người đã có những bước tiến khổng lồ trong lãnh vực chế tạo động cơ nhiệt. Ngày nay, con người sử dụng từ những động cơ nhiệt bé nhỏ dùng để chạy xe gắn máy đến những động cơ nhiệt khổng lồ dùng để phóng những con tàu vũ trụ. Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy chuyển hóa thành cơ năng. Các động cơ nhiệt đầu tiên là máy hơi nước, chúng có đặc điểm chung là nhiên liệu (củi, than, dầu ...) được đốt cháy ở bên ngoài xi lanh của động cơ. Hằng trăm năm sau khi máy hơi nước ra đời mới xuất hiện động cơ đốt trong, là động cơ nhiệt mà nhiên liệu được đốt cháy ngay ở bên trong xi lanh. Động cơ nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, bao gồm từ những động cơ chạy bằng xăng hoặc dầu ma dút của xe máy, ô tô, máy bay, tàu hỏa, tàu thủy ... đến các động cơ chạy bằng các nhiên liệu  đặc biệt của tên lửa, con tàu vũ trụ, động cơ chạy bằng năng lượng nguyên tử của tàu ngầm, tàu phá băng. Hình 2.1. Cấu tạo động cơ nhiệt Xi lanh, Pittông chuyển động lên xuống được. Pittông nối với trục bằng biên và tay quay. Trên trục quay có gắn vô lăng. Hai van có thể tự động đóng, mở khi pit tông chuyển động. Phía trên xi lanh có bugi dùng để bật tia lửa điện, đốt cháy nhiên liệu trong xi lanh. 1.2. Ưu điểm, Nhược điểm a. Ưu điểm - Hiệu suất có ích he lớn nhất, có thể đạt tới 50% hoặc hơn nữa. Trong khi đó, máy hơi nước cổ điển kiểu piston chỉ đạt khoảng 16%, tuốc bin hơi nước từ 22 đến 28%, còn tuốc bin khí cũng chỉ tới 30%. Lý do chủ yếu là vì chu trình Các-nô tương đương của động cơ đốt trong có chênh lệch nhiệt độ trung bình của nguồn nóng và nguồn lạnh lớn nhất (Theo định luật Các-nô hiệu suất nhiệt , trong đó T1 là nhiệt độ nguồn nóng và T2 là nhiệt độ nguồn lạnh). Cụ thể trong động cơ đốt trong, nhiệt độ quá trình cháy rất cao có thể đến 1800 đến 2700 K, trong khi nhiệt độ cuối quá trình giãnnở khá nhỏ, chỉ vào khoảng 900 đến 1500 K. - Kích thước và trọng lượng nhỏ, công suất riêng lớn. Nguyên nhân chính là do quá trình cháy diễn ra trong xy lanh của động cơ nên không cần các thiết bị cồng kềnh như lò đốt, nồi hơi... và do sử dụng nhiên liệu có nhiệt trị cao (ví dụ như xăng, nhiên liệu diesel... so với than, củi, khí đốt... dùng trong động cơ đốt ngoài). Do đó, động cơ đốt trong rất thích hợp cho các phương tiện vận tải với bán kính hoạt động rộng. - Khởi động, vận hành và chăm sóc động cơ thuận tiện, dễ dàng. b. Nhược điểm - Khả năng quá tải kém, cụ thể không quá 10% trong 1 giờ. - Tại chế độ tốc độ vòng quay nhỏ, mô men sinh ra không lớn. Do đó, động cơ không thể khởi động được khi có tải và phải có hệ thống khởi động riêng. - Công suất cực đại không lớn. Ví dụ, một trong những động cơ lớn nhất thế giới là động cơ của hãng MAN B&W có công suất 68.520 kW (số liệu 1997), trong khi tuốc-bin hơi bình thường cũng có công suất tới vài chục vạn kW. - Cấu tạo phức tạp, giá thành chế tạo cao. - Nhiên liệu cần có những yêu cầu khắt khe như hàm lượng tạp chất thấp, tính chống kích nổ cao, tính tự cháy cao... nên giá thành cao. Mặt khác, nguồn nhiên liệu chính là dầu mỏ ngày một cạn dần. Theo dự đoán, trữ lượng dầu mỏ chỉ đủ dùng cho đến giữa thế kỷ 21. - Ô nhiễm môi trường do khí thải và ồn. Tuy nhiên, động cơ đốt trong hiện nay vẫn là máy động lực chủ yếu, đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các lĩnh vực của đời sống con người như giao thông vận tải, xây dựng, khai thác mỏ, nông nghiệp, ngư nghiệp... Theo các như khoa học, trong vòng nửa thế kỷ tới vẫn chưa có động cơ nào có thể thay thế được động cơ đốt trong. 2. Nguyên lý làm việc của động cơ 2.1. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 2 kỳ Động cơ 2 kỳ là động cơ đốt trong mà một chu trỡnh cụng tỏc của nú được thực hiện sau 2 hành trỡnh của piston tương ứng với một vũng quay của trục khuỷu. 1 2 3 4 5 7 8 9 10 6 11 a. Sơ đồ cấu tạo Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo động cơ diezen 2 kỳ 1. Ống hút; 2. Bơm quét khí; 3. Piston; 4. Xupáp xả; 5. Vòi phun; 6. ễng xả; 7. Không gian chứa khí quét; 8. Cửa quét b. Nguyên lý hoạt động của động cơ điêzen 2 kỳ quét thẳng * Kỳ thứ nhất: piston đi từ ĐCT xuống ĐCD ứng với góc quay trục khuỷu từ 00 ¸ 1800 thực hiện quá trình cháy giãn nở, xả và quét khí (đường czmna trên đồ thị công). Khi hoà khí bị đốt cháy tạo ra áp suất cao đẩy piston đi xuống thực hiện quá trình sinh công (đường cz). Khi piston sắp mở cửa quét thì van xả mở, khí cháy có áp suất cao tự thoát ra ngoài làm cho áp suất trong xi lanh giảm nhanh (đoạn m- n). Khi piston mở cửa quét, khí quét trong không gian 7 được đẩy vào xi lanh thực hiện quá trình nạp và đẩy khí đã cháy ra ngoài (đoạn na). Hình 2.4. Đồ thị chu trình làm việc của động cơ điêzn 2 kỳ (kỳ thứ nhất) * Kỳ thứ 2: Piston đi từ ĐCD lên ĐCT ứng với góc quay trục khuỷu từ 1800 ¸ 3600, thực hiện quá trình nạp, quét khí, xả và nén khí. Đầu kỳ 2, thực hiện quá trình xả và quét khí, nạp đầy khí vào xi lanh động cơ (đoạn ak trên đồ thị công) đến khi piston đóng kín cửa quét và van xả đóng lại. Khi piston tiếp tục đi lên thì không khí trong xi lanh được nén lại thực hiện quá trình nén. Khi piston lên gần ĐCT (piston cách ĐCT khoảng ứng với góc quay trục khuỷu từ 8 ¸ 300), lúc này nhiên liệu được phun vào buồng cháy qua vòi phun 5 và hoà trộn với khí nén có áp suất và nhiệt độ cao nên hoà khí tự bốc cháy thực hiện chu trình hoạt động tiếp theo. Hình 2.5. Đồ thị chu trình làm việc của động cơ điêzn 2 kỳ (kỳ thứ hai) Hình 2.6. Pha phân phối khí của động cơ 2 kỳ quét vòng 4. vị trí đóng cửa quét; 3/ - vị trí đóng cửa xả; 1/ - vị trí đánh lửa hoặc phun nhiên liệu; 1 - vị trí ĐCT; 3 - vị trí mở cửa xả; 4 - vị trí mở cửa quét * Các phương án quét khí: Động cơ điêzen 2 kỳ có hai phương án quét khí: Quét vòng: Cửa xả đặt ngang cửa quét ở phía dưới xi lanh hoặc đặt lệch tâm. Hình 2.7. Phương án quét khí (Quét vòng) a. Cửa xả đặt ngang cửa quét b. Cửa xả và cửa quét đặt lệch tâm Quét thẳng: dùng các van xả hoặc cửa xả nằm phía trên: Hình 2.7. Phương án quét khí (Quét vòng) a. Quét thẳng qua xupáp xả; b. Quét thẳng qua cửa xả đặt trên 2.3. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ Động cơ bốn kỳ là loại động cơ đốt trong mà một chu trình làm việc của động cơ được thực hiện qua bốn hành trình của piston tương ứng với hai vòng quay của trục khuỷu. Động cơ bốn kỳ thường có hai loại: động cơ xăng và động cơ điêzen * Kỳ hút: (hình 2.8a) Piston chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD ứng với góc quay của trục khuỷu từ 00 đến 1800. Lúc này xupáp hút mở, xupáp xả đóng nối thông khoảng không gian phía trên piston với đường ống nạp. a, Kỳ nạp c, Kỳ sinh công b, Kỳ nén d, Kỳ xả Hình 2.8. Chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ Thời điểm bắt đầu quá trình nạp (điểm r), trong xi lanh còn một lượng khí sót của chu trình trước nên áp suất trong xi lanh cao hơn áp suất trong đường ống nạp (đồ thị công). Vì vậy xupáp xả chưa đóng hoàn toàn (xupáp xả đóng muộn) để tiếp tục xả khí sót. Khi piston chuyển động đi xuống, thể tích phía trên đỉnh piston tăng lên nhanh chóng làm cho áp suất phía trên đỉnh piston giảm nhỏ hơn áp suất đường ống nạp tạo nên độ chênh áp khoảng 0,01 đến 0,03 MPa. Sự chênh áp này làm cho hỗn hợp không khí - nhiên liệu (động cơ xăng) hoặc không khí sạch (động cơ điêzen) hút vào xi lanh. Áp suất cuối quá trình nạp thấp hơn áp suất khí trời. Đối với động cơ không tăng áp: P0 = (0,8 ¸ 0,9)Pk Đối với động cơ tăng áp: P0 = (0,9 ¸ 0,96)Pk. Nhiệt độ khí thể cuối quá trình nạp: Ta = 800 ¸ 1300 Hình 2.9. Đồ thị công a c c a r z r b r b ĐCT V a c z p p p ĐCT ĐCT ĐCT ĐCD ĐCD ĐCD ĐCD p V V V * Kỳ nén: (hình 2.8b) Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, ứng với góc quay của trục khuỷu từ 1800 ¸ 3600. Lúc này xupáp nạp và xupáp xả đều đóng nên môi chất trong xi lanh bị nén lại. Tuy nhiên ở đầu kỳ nén, áp suất trong xi lanh còn thấp hơn áp suất trên đường ống nạp nên để quá trình nạp được hoàn thiện thì xupáp nạp mở thêm một góc để môi chất nạp thêm vào xi lanh nhờ tác dụng của động năng dòng khí (góc đóng muộn xupáp nạp). Sau khi xupáp nạp đóng, áp suất và nhiệt độ của môi chất tăng lên do thể tích xi lanh phía trên đỉnh piston giảm. áp suất cuối quá trình nén phụ thuộc vào các yếu tố như: tỷ số nén, độ kín của buồng cháy, sự truyền nhiệt của xi lanh ra môi chất làm mát, nhiệt độ môi chất đầu kỳ nạp. Kỳ nén được biểu thị bởi đoạn ac trên đồ thị công. Áp suất cuối quá trình nén thường nằm trong khoảng: Đối với động cơ xăng: Pc = 0,7 ¸ 2,0MPa (khoảng 7 ¸ 20 Kg/cm2) Đối với động cơ điêzen: Loại không tăng áp: Pc = 3,0 ¸ 5,0MPa (khoảng 30 ¸ 50 Kg/cm2) Loại tăng áp: Pc = 4,0 ¸ 7,5MPa (khoảng 40 ¸ 75 Kg/cm2) Cuối kỳ nén, khi piston lên đến gần ĐCT bugi sẽ đánh lửa để đốt cháy hoà khí. Hoà khí bén lửa và lan ra toàn bộ buồng cháy. * Kỳ cháy giãn nở sinh công (kỳ nổ): (hình2.8c) Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD ứng với góc quay của trục khuỷu từ 3600¸5400. Lúc này các xupáp nạp và xả đều đóng. Hoà khí trong xi lanh bốc cháy nhanh sinh ra nhiệt lượng lớn làm áp suất trong xi lanh tăng cao (áp suất cháy). áp suất khí cháy tác dụng lên đỉnh piston đẩy piston xuống ĐCD thực hiện quá trình giãn nở sinh công. Kỳ cháy giãn nở được biểu diễn bởi đoạn czb trên đồ thị công. Tại điểm z, áp suất khí thể đạt giá trị cực đại và piston vừa đi qua ĐCT. Nhiệt độ cuối quá trình cháy khoảng tz = 1700¸20000C Cuối kỳ cháy giãn nở, xupáp xả mở trước khi piston xuống ĐCD ứng với góc quay j4 của trục khuỷu (gọi là góc mở sớm xupáp xả). * Kỳ xả: (hình2.8d) Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT ứng với góc quay của trục khuỷu từ 5400¸7200. Lúc này xupáp nạp đóng, xupáp xả mở. Do áp suất cuối quá trình cháy cao hơn áp suất trên đường ống xả đồng thời piston đi lên ĐCT làm giảm thể tích xi lanh nên khí cháy thoát ra ngoài theo đường ống xả. Để đảm bảo xả hết khí cháy xupáp xả mở sớm j4 đồng thời đóng muộn góc j5 (góc đóng muộn xupáp xả). Kỳ xả ứng với đoạn br trên đồ thị công. Áp suất cuối kỳ xả: 0,2 ¸ 0,5 MPa Nhiệt độ cuối kỳ xả: 9000 ¸ 16500K Sau khi kết thúc kỳ xả, động cơ tiếp tục thực hiện chu trình làm việc tiếp theo, quá trình trên được lặp lại. Như vậy trong một chu trình làm việc của động cơ bốn kỳ, trục khuỷu quay hai vòng (ứng với góc quay 7200) thực hiện bốn kỳ nạp – nén – cháy, giãn nở – xả nhưng chỉ có một kỳ sinh công (kỳ cháy giãn nở), các kỳ còn lại tiêu thụ công. 2.4. Nguyên lý làm việc của động cơ diezel 4 kỳ * Kỳ hút: Piston chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD ứng với góc quay của trục khuỷu từ 00 đến 1800. Lúc này xupáp hút mở, xupáp xả đóng nối thông khoảng không gian phía trên piston với đường ống nạp. Hình 2.11. Hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ không tăng áp (kỳ hút) Thời điểm bắt đầu quá trình nạp (điểm r), trong xi lanh còn một lượng khí sót của chu trình trước nên áp suất trong xi lanh cao hơn áp suất trong đường ống nạp (đồ thị công). Vì vậy xupáp xả chưa đóng hoàn toàn (xupáp xả đóng muộn) để tiếp tục xả khí sót. Khi piston chuyển động đi xuống, thể tích phía trên đỉnh piston tăng lên nhanh chóng làm cho áp suất phía trên đỉnh piston giảm nhỏ hơn áp suất đường ống nạp tạo nên độ chênh áp khoảng 0,01 đến 0,03 MPa. Sự chênh áp này làm cho không khí được hút vào xi lanh. áp suất cuối quá trình nạp khoảng 0,7¸0,95 kg/cm2. * Kỳ nén: Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, ứng với góc quay của trục khuỷu từ 1800¸3600. Lúc này xupáp nạp và xupáp xả đều đóng nên môi chất trong xi lanh bị nén lại. Tuy nhiên ở đầu kỳ nén, áp suất trong xi lanh còn thấp hơn áp suất trên đường ống nạp nên để quá trình nạp được hoàn thiện thì xupáp nạp mở thêm một góc để môi chất nạp thêm vào xi lanh nhờ tác dụng của động năng dòng khí (góc đóng muộn xupáp nạp). Hình 2.12. Hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ không tăng áp (kỳ nén) Sau khi xupáp nạp đóng, áp suất và nhiệt độ của môi chất tăng lên do thể tích xi lanh phía trên đỉnh piston giảm. áp suất cuối quá trình nén phụ thuộc vào các yếu tố như: tỷ số nén, độ kín của buồng cháy, sự truyền nhiệt của xi lanh ra môi chất làm mát, nhiệt độ môi chất đầu kỳ nạp. Cuối kỳ nén, vòi phun phun nhiên liệu vào buồng cháy với áp suất cao dưới dạng sương mù. Lúc này nhiên liệu hoà trộn với không khí tạo thành hỗn hợp khí công tác (hoà khí) và tự bốc cháy do nhiệt độ tự cháy của nhiên liẹu thấp hơn nhiệt độ của khí nén. Kỳ nén được biểu thị bởi đoạn ac trên đồ thị công. Áp suất cuối quá trình nén của các động cơ điêzen khoảng 30¸70 kg/cm2. Nhiệt độ cuối quá trình nén khoảng 500¸550oC. Nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu điêzen khoảng 160¸2000C * Kỳ cháy giãn nở sinh công (kỳ nổ): Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD ứng với góc quay của trục khuỷu từ 3600¸5400. Lúc này các xupáp nạp và xả đều đóng. Hoà khí trong xi lanh bốc cháy nhanh sinh ra nhiệt lượng lớn làm áp suất trong xi lanh tăng cao (áp suất cháy). áp suất khí cháy tác dụng lên đỉnh piston đẩy piston xuống ĐCD thực hiện quá trình giãn nở sinh công. Kỳ cháy giãn nở được biểu diễn bởi đoạn czb trên đồ thị công. Tại điểm z, áp suất khí thể đạt giá trị cực đại và piston vừa đi qua ĐCT. Nhiệt độ cuối quá trình cháy khoảng tz = 1700¸20000C Cuối kỳ cháy giãn nở, xupáp xả mở trước khi piston xuống ĐCD ứng với góc quay j4 của trục khuỷu (gọi là góc mở sớm xupáp xả). Hình 2.13. Hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ không tăng áp (kỳ nổ) * Kỳ xả: Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT ứng với góc quay của trục khuỷu từ 5400¸7200. Lúc này xupáp nạp đóng, xupáp xả mở. Do áp suất cuối quá trình cháy cao hơn áp suất trên đường ống xả đồng thời piston đi lên ĐCT làm giảm thể tích xi lanh nên khí cháy thoát ra ngoài theo đường ống xả. Để đảm bảo xả hết khí cháy xupáp xả mở sớm j4 đồng thời đóng muộn góc j5 (góc đóng muộn xupáp xả). Hình 2.1. Hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ không tăng áp (kỳ xả) Kỳ xả ứng với đoạn br trên đồ thị công. Áp suất cuối kỳ xả: 0,2 ¸ 0,5 MPa Nhiệt độ cuối kỳ xả: 900 ¸ 16500K Sau khi kết thúc kỳ xả, động cơ tiếp tục thực hiện chu trình làm việc tiếp theo, quá trình trên được lặp lại. c. Nguyên lý hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ tăng áp Hình 2.14. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ tăng áp * Kỳ nạp: Piston chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD. Không khí có áp suất pk = 130¸390 kPa được cấp vào xi lanh từ máy nén qua xu páp nạp 1. Để đảm bảo việc nạp vào xi lanh ít bị tổn thất và nạp đầy khí thì xupáp nạp mở sớm trước khi piston lên ĐCT một góc jns và đóng muộn góc jnm. Góc mở toàn bộ của xupáp nạp khoảng 250 ¸ 2800 theo góc quay của trục khuỷu. Trên đồ thị, kỳ nạp tương ứng với đoạn r-a trên đồ thị công. Cuối quá trình nạp, áp suất trong xi lanh đạt khoảng 130 ¸ 390 kPa và nhiệt độ khoảng 40¸1300C. * Kỳ nén: Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT. Lúc này các xupáp đóng kín, không khí bị nén trong xi lanh với áp suất và nhiệt độ cao: pc = 4500¸8000 kPa, tc=530¸7300C. Nhiệt độ này cao hơn nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu (160¸2000C). Kỳ nén tương ứng với đoạn a- c trên đồ thị công. * Kỳ cháy- giãn nở – sinh công. Cuối kỳ nén, nhiên liệu được phun vào xilanh trước khi piston lên ĐCT. Góc phun sớm được tính toán để các phản ứng lý hoá của nhiên liệu diễn ra sao cho hỗn hợp không khí – nhiên liệu cháy mãnh liệt khi piston lên ĐCT. Tại ĐCT, áp suất khí cháy trong xilanh đạt khoảng pz=6000¸14000 kPa và nhiệt độ tz=1450¸17300C. Giai đoạn giãn nở có áp suất pb = 350¸800 kPa và tb = 630¸9300C. Kỳ cháy - giãn nở - sinh công tương ứng với đoạn c-z trên đồ thị công. * Kỳ xả: Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT. Lúc này xupáp xả mở, xupáp nạp đóng, khí đã cháy được đẩy ra đường ống xả. Trước khi piston xuống ĐCD, xupáp xả mở gọi là góc mở sớm xupáp xả jxs. Để xả sạch sản vật cháy, xupáp xả đóng muộn góc jxm khoảng 40¸700. Kỳ xả tương ứng với đoạn b-r trên đồ thị công. 3. Lập bảng thứ tự nổ và pha phân phối khí của động cơ Khái niệm về động cơ nhiều xi lanh Động cơ nhiều xilanh là tập hợp của nhiều động cơ một xilanh lắp trên cùng một thân máy. Chu trình làm việc của mỗi xi lanh trong động cơ nhiều xi lanh được thực hiện sau 2 vòng quay trục khuỷu. Các xi lanh (các máy) làm việc kế tiếp nhau trong một chu trình công tác. Sau mỗi chu trình công tác, mỗi máy thực hiện một lần sinh công. Các máy thực hiện sinh công theo một thứ tự nhất định gọi là thứ tự làm việc của động cơ nhiều xi lanh. Hai máy làm việc liên tiếp lệch nhau một góc quay trục khuỷu tương ứng gọi là góc lệch công tác. Góc lệch công tác được tính theo công thức sau: Trong đó: t - là ssố kỳ của động cơ i - là số xi lanh Trong hầu hết các động cơ nhiều xilanh, kích thước của các chi tiết trong một xilanh là như nhau. Việc bố trí các góc lệch công tác phải đảm bảo theo những nguyên tắc sau: - Bảo đảm cho mô men quay của động cơ trong mỗi chu trình đồng đều nhất. Theo nguyên tắc này, ở động cơ một hàng xilanh, người ta bố trí các góc lệch công tác giữa hai xilanh làm việc liên tiếp đều như nhau. - Không để tải trọng tập trung quá nhiều vào một hoặc một số cổ trục nào đó để trục có sức bền đồng đều. - Trục khuỷu phải có hình dạng động lực học hợp lý. 3.1. Lập bảng thứ tự nổ động cơ 4 xi lanh thẳng hàng * Sơ đồ kết cấu trục khuỷu Hình 2.15. Sơ đồ kết cấu trục khuỷu động cơ 4 xi lanh thẳng hàng * Bảng thứ tự làm việc của động cơ Trình tự làm việc: 1-3-4-2 hoặc 1-2-4-3 Góc lệch công tác: Bảng thứ tự làm việc: 0-1800 180-3600 3600-5400 5400-7200 Máy 1 Nổ Xả Hút Nén Máy 2 Xả Hút Nén Nổ Máy 3 Nén Nổ Xả Hút Máy 4 Hút Nén Nổ Xả 3.2. Lập bảng thứ tự nổ động cơ 6 máy thẳng hàng * Sơ đồ kết cấu trục khuỷu Hình 2.16. Sơ đồ kết cấu trục khuỷu động cơ 6 máy thẳng hàng * Bảng thứ tự làm việc của động cơ Trình tự làm việc của động cơ bốn kỳ 6 xi lanh 1-5-3-6-2-4 Góc lệch công tác: Bảng thứ tự làm việc: 0-1800 180-3600 3600-5400 5400-7200 Máy 1 Hút Nén Nổ Nổ Xả Máy 2 Hút Nén Xả Nén Máy 3 Xả Nổ Hút Nén Nổ Máy 4 Nén Hút Nổ Hút Xả Hút Máy 5 Xả Hút Nổ Nén Xả Nổ Máy 6 Nổ Nén Hút Xả 3.3. Lập bảng thứ tự nổ động cơ 8 máy thẳng hàng Động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí thẳng hàng (hình 2.17) có góc công tác giữa hai xy lanh sinh công liên tiếp nhau là góc quay của trục khuỷu. Thứ tự làm việc hợp lý của các xy lanh trong động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí thẳng hàng thường được bố trí như sau: 1 - 6 - 2 - 5 - 8 - 3 - 7 - 4 Và có sơ đồ làm việc của động cơ trong hai vòng quay của trục khuỷu thể hiện qua bảng 2.4. Hình 2.17. Sơ đồ cơ cấu trục khuỷu thanh truyền của động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí thẳng hàng Bảng thứ tự làm việc: Góc quay trục khuỷu Các xi lanh 0 90o- 180o- 270o- 360o- 450o- 540o- 630o 720o- cháy nạp thải nén nạp thải cháy nén nạp cháy thải thải cháy nén nạp cháy nén thải nạp nạp thải cháy nén thải cháy nạp nén nén nạp chải cháy nạp thải nén cháy 3.4. Lập bảng thứ tự nổ động cơ 8 máy hình chữ V Động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí chữ V có đặc điểm là các đường tâm của các xy lanh cắt đường tâm của trục khuỷu và phân bố thành hai dày dưới góc 90o. Thứ tự làm việc hợp lý của các xy lanh trong động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí chữ V thường được bố trí như sau:1- 5- 4- 2- 6- 3- 7- 8 Và cố sơ đồ làm việc của động cơ trong hai vòng quay của trục khuỷu thể hiện qua bảng thứ tự làm việc. Hình 2.18. Sơ đồ cơ cấu trục khuỷu thanh truyền động'của động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí chữ V Bảng thứ tự làm việc: 3.5. Pha phân phối khí của động cơ a. Động cơ 2 kỳ Như đã trình bày, pha phối khí đóng vai trò rất quan trọng đến việc nạp đầy thải sạch và do đó đến đặc tính của động cơ. Trong động cơ hai kỳ, vai trò của pha phối khí còn lớn hơn vì quá trình trao đổi khí diễn ra rất ngắn và phức tạp nên khó lựa chọn pha phối khí tối ưu hơn. * Pha phối khí đối xứng Pha phối khí đối xứng, hình 2.19, thuộc động cơ hai kỳ quét vòng qua cửa thải là loại động cơ hai kỳ đơn giản nhất,l4m việc chắc chắn. Các quá trình nạp thải tương ứng với các góc jn và jth có các điểm đầu và cuối quá trình đối xứng nhau qua điểm chết dưới nên có giai đoạn lọt khí làm tăng tổn thất khí quét và tổn thất hành trình. Hình 2.19: Pha phối khí đối xứng * Pha phối khí không đối xứng Để khắc phục nhược điểm của pha phối khí đối xứng, người ta thiết kế pha phối khí không đối xứng với những phương án sau. - Đặt van một chiều trên cửa quét Trên cửa quét lắp một van một chiều, hình 6-5, với cửa quét cao hơn cửa thải. Tuy nhiên, van một chiều sẽ làm tăng tổn thất ở cửa quét. Hình 2.20: Pha phối khí không đối xứng có van một chiều trên cửa quét - Đặt van xoay trên cửa thải Van xoay lắp trên cửa thải, hình 6-6, được thiết kế sao cho mở trước và đóng sau cửa quét. Hình 2.21: Pha phối khí không đối xứng có van một chiều trên cửa thải - Đặt lệch trục khuỷu Trong động cơ quét thẳng dùng piston đối đỉnh, hình 2.22, hai trục khuỷu đặt lệch nhau một góc sao cho cửa thải mở trước và đóng trước cửa nạp. Hình 2.22: Pha phối khí không đối xứng ở động cơ piton đối đỉnh - Dùng xu páp thải với các góc mở và đóng thích hợp Động cơ dùng quét thẳng qua xu páp thải có các góc mở và đóng thích hợp sẽ tạo ra pha phối khí không đối xứng tương tự như các loại trên, hình 2.23. Các phương án pha phối khí không đối xứng nêu trên đều không có giai đoạn lọt khí. Ngoài ra còn có một ưu điểm nữa là tận dụng được quán tính của khí quét để nạp thêm vì cửa nạp đóng sau cửa thải. Hình 2.23: Pha phối khí không đối xứng ở động cơ thải qua xupat b. Động cơ 4 kỳ Nói một cách lý thuyết thì các xupat phải đóng và mở vào các thời điểm khi piton đi qua các điểm chết. Trên thực tế chúng được mở sớm hơn (trước khi piton đi đến điểm chết và đóng muộn hơn khi piton đi qua điểm chết). Phần mở sớm và đóng muộn thường được tính theo góc quay tương ứng với trục khuỷu. Để đảm bảo có lượng khí nạp trong kỳ hút thì xupat nạp được mở sớm khoảng 10-20o trước khi piton lên tới điểm chết trên và nó chỉ được đóng lại khi piton đã đi qua điểm chết dưới được 10-60o. Xupat xả được mở ngay cuối kỳ nổ, khi piton còn cách điểm chết dưới khoảng 40-60o và chỉ được đóng lại khi piton đã đi qua điểm chết trên khoảng 10-20o, việc mở sớm, đóng muộn xupat xả nhằm mục đích nhanh chóng giảm áp lực khí cháy trong xylanh và nhờ đó giảm lực cản chuyển động của piton khi nó đi lên trong kỳ xả, đồng thời cũng là để có thể xả tối đa lượng khí ra ngoài. Hình 2.24: Đồ thị mô tả nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ không tăng áp a) Đồ thị công ; b) Đồ thị pha Các góc đóng và mở các xupat so với các điểm chết được tính theo góc quay của trục khuỷu gọi là các pha phối khí. Để có thể dễ dàng nhận biết các pha phối khí của động cơ người ta thường thể hiện chúng dưới dạng biểu đồ pha phối khí (hình 2.24 b). Ch­¬ng 3 C¸C D¹NG MµI MßN, H¦ HáNG Vµ PH¦¥NG PH¸P SöA CH÷A 1. C¸c d¹ng mµi mßn Trong qu¸ tr×nh sö dông, c¸c bé phËn cña « t« dÇn dÇn thay ®æi tÝnh n¨ng kü thuËt. Qu¸ tr×nh thay ®æi ¸y cã thÓ tu©n theo quy luËt tù nhiªn hoÆc thay ®æi ®ét ngét kh«ng tu©n theo quy luËt. Qu¸ tr×nh thay ®æi tÝnh n¨ng kü thuËt cña c¸c bé phËn trong « t« ®Òu do sù mµi mßn c¸c bÒ mÆt lµm viÖc vµ suy gi¶m ®é bÒn do c¸c qu¸ tr×nh lý ho¸ g©y nªn. 1.1 Mµi mßn tù nhiªn Hình 3.1: Biểu đồ mài mòn tự nhiên Mßn tù nhiªn lµ qu¸ tr×nh ph¸ ho¹i dÉn dÇn bÒ mÆt ma s¸t. Nã thÓ hiÖn ë sù thay ®æi kÝch th­íc dÇn dÇn theo thêi gian. §é mµi mßn diÔn biÕn tuú thuéc thêi gian sö dông vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc. Tuy nhiªn qu¸ tr×nh mµi mßn tù nhiªn lu«n tu©n theo mét quy luËt, nã bao gåm ba giai ®o¹n chÝnh sau ®©y: - Giai ®o¹n I: C¸c chi tiÕt mßn nhanh do qu¸ tr×nh ma s¸t lµm ph¼ng c¸c nhÊp nh« bÒ mÆt chi tiÕt sau khi gia c«ng. Giai ®o¹n nµy gäi lµ giai ®o¹n ch¹y rµ. - Giai ®o¹n II: C¸c chi tiÕt mßn rÊt Ýt, khe hë lµm viÖc kh¸ æn ®Þnh. Giai do¹n nµy diÔn ra trong mét thêi giai dµi. Tuy nhiªn thêi gian sö dông cña giai ®o¹n nµy phô thuéc rÊt nhiÒu vµo ®iÒu kiÖn sö dông, chÊt l­îng ch¨m sãc b¶o d­ìng th­êng xuyªn vµ ®Þnh kú. - Giai ®o¹n III: Sù hao mßn diÔn ra rÊt nhanh dÉn ®Õn sù ph¸ háng hoµn toµn chi tiÕt. Trong qu¸ tr×nh nµy, ¶nh h­ëng cña t¶i träng ®éng, chÕ ®é nhiÖt, ®iÒu kiÖn b«i tr¬n... cã t¸c dông rÊt lín cã thÓ ph¸ huû toµn bé tÝnh n¨ng kü thuËt cña « t«. Trong thùc tÕ sö dông, khi chi tiÕt m¸y bÞ mßn ®Õn cuèi giai ®o¹n II th× ph¶i ®­a vµo söa ch÷a nh»m phôc håi c¸c tÝnh n¨ng kü thuËt vµ khe hë l¾p ghÐp. 1.2 Mµi mßn ®ét biÕn HiÖn t­îng mßn háng ®ét biÕn lµ qu¸ tr×nh h­ háng x¶y ra ®ét ngét kh«ng theo quy luËt tù nhiªn, nã lµm thay ®æi tr¹ng th¸i kü thuËt cña chi tiÕt m¸y, thËm chÝ ph¸ háng chi tiÕt m¸y mét c¸ch nhanh chãng. 1.3 Mµi mßn c¬ giíi Mµi mßn c¬ giíi lµ qu¸ tr×nh mµi mßn do ma s¸t gi÷a c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc cã chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi víi nhau lµm cho c¸c chi tiÕt bÞ thay ®æi vÒ h×nh d¹ng, kÝch th­íc vµ chÊt l­îng bÒ mÆt. Sù hao mßn cßn lµm cho quan hÖ l¾p ghÐp gi÷a c¸c chi tiÕt còng bÞ thay ®æi. Tèc ®é hao mßn ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn thêi gian sö dông cña chi tiÕt m¸y. Theo lý thuyÕt vÒ ma s¸t, cã thÓ chia chóng thµnh c¸c lo¹i sau: - Ma s¸t tr­ît: Sù ma s¸t x¶y ra khi 2 bÒ mÆt tr­ît trùc tiÕp lªn nhau. Lùc ma s¸t ng¨n c¶n sù chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a 2 chi tiÕt. VÝ dô: Piston chuyÓn ®éng trong xilanh, cæ trôc khuûu tr­ît trªn æ ®ì .... - Ma s¸t l¨n: Sù ma s¸t x¶y ra khi bÒ mÆt cña hai chi tiÕt l¨n trßn trªn nhau. VÝ dô: ma s¸t trong æ bi, b¸nh xe l¨n trªn ®­êng, ... - Ma s¸t hoµn toµn: Sù ma s¸t x¶y ra khi hai bÒ mÆt tiÕp xóc trùc tiÕp víi nhau mµ kh«ng cã líp dÇu b«i tr¬n (hoÆc líp « xy ho¸, t¹p chÊt) ng¨n c¸ch. ma s¸t hoµn toµn chØ xuÊt hiÖn khi chi tiÕt m¸y lµm viÖc trong m«i tr­êng ¸p suÊt cao, nhiÖt ®é cao, kh«ng cã dÇu b«i tr¬n hoÆc l­îng dÇu b«i tr¬n rÊt Ýt. Ma s¸t hoµn toµn dÔ dÉn tíi hiÖn t­îng b¸m hót cña kim lo¹i gay ra trãc bÒ mÆt lµm viÖc. Theo tr¹ng th¸i bÒ mÆt ma s¸t chia ra: - Ma s¸t kh«: Gi÷a hai bÒ mÆt ma s¸t kh«ng cã líp dÇu b«i tr¬n nh­ng vÉn cã líp « xy ho¸ hoÆc bôi bÈn ng¨n c¸ch. - Ma s¸t ­ít: Gi÷a hai bÒ mÆt ma s¸t cã líp dÇu b«i tr¬n ng¨n c¸ch, hai chi tiÕt kh«ng tiÕp xóc trùc tiÕp víi nhau. Lùc ma s¸t nhá, mµi mßn Ýt. - Ma s¸t nöa ­ít: Gi÷a hai bÒ mÆt ma s¸t cã líp dÇu b«i tr¬n nh­ng líp dÇu kh«ng bao phñ toµn bé bÒ mÆt ma s¸t. a. Mµi mßn ph©n tö c¬ giíi Khi hai bÒ mÆt ma s¸t cä s¸t víi nhau sÏ g©y nªn hiÖn t­îng biÕn d¹ng ®µn hèi cña líp kim lo¹i bÒ mÆt. Lóc nµy m¹ng tinh thÓ kim lo¹i bÞ x« lÖch lµm c¸c ph©n tö kim lo¹i cä s¸t nhau. Mét bé phËn tinh thÓ kim lo¹i bÞ ph¸ vì sÏ c¶n trë sù chuyÓn ®éng cña c¸c ph©n tö kim lo¹i kh¸c. C¸c tinh thÓ kim lo¹i cä s¸t nhau g©y nªn mµi mßn vµ biÕn d¹ng bÒ mÆt chi tiÕt. b.Mµi mßn ho¸ chÊt c¬ giíi Do t¸c dông ho¸ häc cña c¸c ho¸ chÊt trong m«i tr­êng lµm viÖc g©y ra sù ¨n mßn trªn bÒ mÆt cña c¸c chi tiÕt. HiÖn t­îng ¨n mßn th­êng ph¸t sinh tõ mÆt ngoµi råi ph¸t triÓn vµo phÝa trong cña chi tiÕt. Nh÷ng chi tiÕt lµm viÑc trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao còng dÔ bÞ ¨n mßn ho¸ häc do hiÖn t­îng « xy ho¸. ¨n mßn ho¸ häc cã ba tr­êng hîp: ¨n mong ho¸ häc, ¨n mßn ®iÖn ho¸ vµ ®iÖn ¨n mßn. *. ¨n mßn ho¸ häc: Lµ sù ¨n mßn g©y nªn bëi nhøng ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra trùc tiÕp gi÷a kim lo¹i víi m«i tr­êng xung quanh.Qu¸ tr×nh t¸c dông ho¸ häc x¶y ra nhanh hay chËm phô thuéc vµo: M«i tr­êng tiÕp xóc cã tÝnh chÊt ¨n mßn, nhiÖt ®é. * ¨n mßn ®iÖn ho¸: Lµ hiÖn t­îng ¨n mßn ho¸ häc d­íi t¸c dông cña dßng ®iÖn. §iÒu kiÖn ®Ó x¶y ra ¨n mßn ®iÖn ho¸ lµ: - Cã dung dÞch ®iÖn ph©n tån t¹i tren bÒ mÆt chi tiÕt: dung dÞch axit, kiÒm, muèi... - Cã hiÖu ®iÖn thÕ tån t¹i g©y nªn dßng ®iÖn. HiÖu ®iÖn thÕ tån t¹i khi: + Trªn bÌ mÆt chi tiÕt cã hai kim lo¹i kh¸c nhau. + BÒ mÆt cã ®é bãng kh¸c nhau. + Trong kim lo¹i cã øng suÊt kh¸c nhau. * §iÖn ¨n mßn: lµ sù ¨n mßn cña tia löa ®iÖn khi nã phãng qua khe hë kh«ng khÝ ®Õn bÒ mÆt chi tiÕt. 1.4 §å thÞ mµi mßn theo thêi gian cña chi tiÕt m¸y * Giai ®o¹n mµi mßn ban ®Çu §©y lµ giai ®o¹n rµ tr¬n. Khi chi tiÕt ®­îc gia c«ng xong, bÒ mÆt cña chóng kh«ng hoµn toµn nh½n ph¼ng mµ cã ®é nhÊp nh« nhÊt dÞnh. Khi rµ tr¬n, nh÷ng chç nh« cao trªn bÒ mÆt nhanh chãng bÞ san ph¼ng. ë giai ®o¹n nµy, tuy chi tiÕt lµm viÖc trong thêi gian ng¾n nh­ng khe hë l¾p ghÐp t¨ng lªn râ rÖt. * Giai ®o¹n lµm viÖc: Khe hở lắp ghép Thời gian (t) Smax Smin a SBD t H×nh 3.2: §å thÞ mµi mßn theo thêi gian cña chi tiÕt m¸y Giai ®o¹n nµy cã tèc ®é mµi mßn nhá, khe hë l¾p ghÐp t¨ng chËm vµ æn ®Þnh, thêi gian cña giai ®o¹n nµy kh¸ dµi. Trong ®ã: t - lµ thêi gian lµm viÖc b×nh th­êng Smax – lµ khe hë giíi h¹n lín nhÊt Smin – lµ khe hë l¾p ghÐp ban ®Çu SBD – lµ khe sö dông ban ®Çu * Giai ®o¹n mµi mßn ph¸ háng Trong giai ®o¹n nµy, do khe hë l¾p ghÐp ®· t¨ng lªn kh¸ lín nªn lùc t¸c dông kh«ng ®Òu, lùc va ®Ëp m¹nh lµm t¨ng tèc ®é mßn. Trong giai ®o¹n nµy, nÕu kh«ng söa ch÷a kÞp thêi ®Ó phôc håi l¹i khe hë l¾p ghÐp sÏ x¶y ra nh÷ng h­ háng nghiªm träng, thËm chÝ ph¸ huû chi tiÕt nh­ g·y, nøt, vì ... Muèn chi tiÕt m¸y lµm viÖc bÒn l©u th× cÇn: - Gia c«ng chi tiÕt chÝnh x¸c vµ cã ®é bãng bÒ mÆt cao - L¾p r¸p ph¶i ®¶m b¶o s¹ch sÏ vµ ®óng tiªu chuÈn kü thuËt. - Thùc hiÖn ®óng quy ®Þnh vÒ rµ tr¬n, sö dông dÇu b«i tr¬n ®óng chñng lo¹i vµ ®ñ møc dÇu quy ®Þnh. - Thùc hiÖn nghiªm tóc chÕ ®é ch¨m sãc, b¶o d­ìng kü thuËt. - KÞp thêi söa ch÷a nh÷ng h­ háng bÊt th­êng. 2. C¸c d¹ng h­ háng 2.1 Trãc * Trãc lo¹i 1 Kh¸i niÖm: lµ mét d¹ng h­ háng bÒ mÆt, thÓ hiÖn ë sù h×nh thµnh vµ bong t¸ch c¸c mèi liªn kÕt côc bé gi÷a hai bÒ mÆt ma s¸t do biÕn d¹ng dÎo v× lùc (kh«ng nhiÖt). Nguyªn nh©n: do ¶nh h­ëng cña t¶i träng lín (¸p suÊt tiÕp xóc côc bé cao) mµ hai bÒ mÆt bÞ biÕn d¹ng dÎo m¹nh, bÒ mÆt dÝnh s¸t nhau ë kho¶ng c¸ch « tinh thÓ, nguyªn tö bÒ mÆt nµy khuyÕch t¸n sang bÒ mÆt kh¸c vµ h×nh thµnh liªn kÕt. * F1 < Flk < F2 ® trãc vµ ®¾p vµo * Flk > F1,F2 ® trãc rêi t¹o thµnh h¹t mµi kh«ng trãc * Flk < F1,F2® kh«ng trãc §iÒu kiÖn h×nh thµnh: - Tèc ®é trãc lµ lín nhÊt. - Ma s¸t kh« vµ gi÷a hai bÒ mÆt kh«ng cã líp trung gian ng¨n c¸ch. - VËn tèc tr­ît nhá (v < 0,1m/s) kÞp cho c¸c nguyªn tö khuyÕch t¸n. H×nh1.9. §Æc tÝnh bÒ mÆt trãc lo¹i 1 - ¸p suÊt tiÕp xóc p > [p], øng víi giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu. Trãc lo¹i 1 rÊt nh¹y c¶m víi hai bÒ mÆt cã cïng lo¹i vËt liÖu. Trãc lo¹i 1 chÞu ¶nh h­ëng lín cña ®é cøng bÒ mÆt, ®é cøng bÒ mÆt t¨ng sÏ gi¶m trãc lo¹i 1. Hình 3.3: Đặc tính bề mặt tróc loại 1 + Chiều sâu phá hoại: δ = 0,5mm. + Nhiệt độ bề mặt: < 50o C + Độ bóng bề mặt: Ñ3 ÷ Ñ4 + Tốc độ phá hoại: 10 ÷15μm/h. 2.2 Rç 2.3 Mái Do thay ®æi t¶i träng tuÇn hoµn trªn c¸c chi tiÕt, sinh ra c¸c vÕt nøt tÕ vi. C¸c vÕt nøt nµy ®­îc ph¸t triÓn tõ bÒ mÆt chi tiÕt vµo kim lo¹i gèc dÉn ®Õn g·y do mái. Chi tiÕt ®iÓn h×nh lµ trôc khuûu. VÝ dô: trôc khuûu ®éng c¬ D6-3D12 g·y 40 # 50%. KÕt cÊu trïng ®iÖp b»ng kh«ng. Nguyªn nh©n: trong qu¸ tr×nh söa ch÷a kh«ng chó ý ®Õn kÕt cÊu tr¸nh øng suÊt tËp trung: gãc l­în, hoÆc trong l¾p ghÐp do sai lÖch t©m c¸c æ trôc, t¹o t¶i träng lµm háng trôc b¹c. BiÖn ph¸p chèng mái: t¨ng chÊt l­îng bÒ mÆt, mµi hÕt c¸c vÕt nøt, tr¸nh tËp trung øng suÊt, b¶o ®¶m ®ång t©m l¾p r¸p, chèng t¶i phô, h¹n chÕ t¶i träng lín ®ét ngét. 2.4 Gẫy 2.5 Vỡ 3. Các phương pháp sửa chữa 3.1 Bảo dưỡng kỹ thuật Bảo dưỡng kỹ thuật được tiến hành định kỳ, nó là biẹn pháp quan trọng để ngăn ngừa hiện tượng máy móc sớm bị hỏng và giúp cho máy móc làm việc bình thường trong một thời gian nhất định. Nội dung của bảo dưỡng kỹ thuật gồm: - Các công việc làm sạch chi tiết. - Xiết chặt các mối ghép theo quy định. - Kiểm tra, điều chỉnh - Bôi trơn các bộ phận theo đúng thời gian và tiêu chuẩn quy định. 3.2 Sửa chữa Mục đích của sửa chữa là phục hồi lại khả năng làm việc của máy móc sau một thời gian làm việc. Quá trình sửa chữa nhằm loại trừ những hư hỏng của các chi tiết do mài mòn, nứt gãy, biến dạng, .... Công việc sửa chữa chia làm hai loại: * Sửa chữa nhỏ: là công việc sửa chữa một hoặc nhiều cụm chi tiết nhưng không tháo toàn bộ máy. Khối lượng và nội dung sửa chữa nhỏ không quy định một cách cứng nhắc. *. Sửa chữa lớn: là hình thức sửa chữa khi phải phục hồi toàn bộ khả năng làm việc của ô tô hay động cơ theo tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật của xe và máy mới. 3.3 Khái niệm về các phương pháp sửa chữa và phục hồi chi tiết bị mài mòn. a. Phương pháp gia công theo kích thước sửa chữa Gia công theo kích thước sửa chữa nhằm phục hồi hình dạng ban dầu của chi tiết và khe hở lắp ghép ban đầu theo một kích thước quy định. Gia công theo kích thước sửa chữa nhằm giảm bớt thời gian sửa chữa chi tiết. Ví dụ: Khi trục khuỷu bị mòn, tiến hành mài các cổ trục và cổ biên theo các kích thước sửa chữa quy định rồi thay bạc mới. b. Phương pháp tăng thêm chi tiết Phương pháp này sử dụng thêm chi tiết lắp vào vị trí bị mòn cục bộ để phục hồi lại hình dạng và khe hở lắp ghép ban đầu của chi tiết. Ví dụ: Đối với động cơ dùng xilanh liền thân máy, khi xilanh bị mòn quá tiêu chuẩn cho phép thì gia công để tăng đường kính của xilanh rồi dùng ống lót xilanh ép vào thân máy. c. Phương pháp điều chỉnh Theo phương pháp này, người ta điều chỉnh các chi tiết bằng các bu lông hoặc căn đệm để phục hồi khe hở lắp ghép như khe hở các ổ bi côn, khe hở nhiệt xupáp, ... Phương pháp này có nhược điểm là không thể phục hồi hoàn toàn các điều kiện làm việc của chi tiết máy. d. Phương pháp thay đổi một phần chi tiết Phương pháp này được thực hiện đối với những chi tiết bị mòn không đều, có những phần hầu như không bị mòn trong quá trình sử dụng. Khi sửa chữa, người ta cắt đi phần bị mòn, hỏng hàn một phần vật liệu vào phần chi tiết còn lại, sau đó gia công cơ khí để tạo hình dạng và kích thước ban đầu của chi tiết. e. Phương pháp phục hồi kích thước ban đầu của chi tiết: Theo phương pháp này, sau khi phục hồi kích thước ban đầu của chi tiết thì hình dạng ban đầu và khe hở lắp ghép cũng được đưa về trạng thái lắp ghép bình thường. Để phục hồi kích thước ban đầu của chi tiết có nhiều biện pháp gia công: Hàn đắp bề mặt chi tiết Gây biến dạng dẻo chi tiết: Nong, chồn, vuốt... Phun, mạ một lớp kim loại trên bề mặt làm việc Sau khi thêm một lượng kim loại, cần gia công cơ khí để phục hồi hình dạng và kích thước ban đầu của chi tiết. Khi thực hiện phương pháp này, cần chú ý đến tính chất cơ lý của vật liệu chế tạo chi tiết, của lớp kim loại thêm vào, tổ chức tế vi của kim loại gốc, ... f. Phục hồi khe hở lắp ghép đồng thời hồi phục kích thước ban đầu của chi tiết. 3. 4 Khái niệm về các công nghệ sửa chữa và phục hồi chi tiết bị mài mòn Sửa chữa phục hồi các chi tiết hư hỏng có nhièu biện pháp cộng nghệ khác nhau, Tuỳ thuộc tính chất và mức độ hư hỏng mà chọn các biện pháp công nghệ hợp lý nhằm tăng hiệu quả sửa chữa, tính năng kỹ thuật và tính kinh tế. Việc chọn biện pháp công nghệ cần dựa vào: Mức độ mòn hỏng của chi tiết Kết cấu và điều kiện làm việc của chi tiết: bôi trơn, phụ tải, tính chất lắp ghép, ... Yêu cầu kỹ thuật: độ chính xác gia công, độ nhẵn bề mặt, hình dạng hình học, chế độ nhiệt luyện,... Vật liệu chế tạo chi tiết a. Công nghệ gia công áp lực Khi kim loại chịu tác dụng của ngoại lực sẽ bị thay đổi hình dạng và kích thước. Phương pháp gia công bằng áp lực dựa vào tính biến dạng dẻo của kim loại để sửa chữa chi tiết. Phương pháp này có thể: - Làm cho kim loại bên trong chi tiết được phân bố lại để sửa đổi kích thước bề mặt của chi tiết bị mòn, hỏng. - Phục hồi lại hình dạng ban đầu của chi tiết bị cong, vênh. Tuỳ theo tính đàn hồi của kim loại, người ta có thể gia công áp lực ở nhiệt độ thường (gia công nguội), hoặc ở trạng thái nóng (gia công nóng). Tuỳ theo lực tác dụng và chiều biến dạng khác nhau mà ta có các cách gia công: Chồn, nong, tóp, vuố, nắn, .... * Chồn: Đây là phương pháp gia công mà lực tác dụng vuông góc với hướng biến dạng của chi tiết nhằm giảm chiều cao, tăng đường kính ngoài hoặc giảm đường kính tong của chi tiết. Phương pháp này thường được dùng để sửa chữa các loại ống lót, bạc lót .... Ví dụ: Sửa chữa bạc thanh truyền bằng phương pháp chồn trong khuôn ép. *. Nong: Nong dùng để sửa chữa các chi tiết rỗng. Khi nong, dưới tác dụng của ngoại lực, kim loại biến dạng ra ngoài theo hướng kính. Dụng cụ nong thường là chày nong hình cầu hoặc chày côn. Ví dụ: Sửa chữa chốt piston bị mòn bằng phương pháp nong để tăng đường kính ngoài. *. Tóp: là phương pháp thu nhỏ đường kính ngoài của chi tiết rỗng nhằm giảm đường kính trong của chi tiết. Các chi tiết rỗng hình ống khi mặt trong bị mài mòn đều có thể sửa chữa bằng phương pháp này. Ví dụ: Tóp nhỏ bạc lót đầu nhỏ thanh truyền. * Vuốt: là phương pháp dàn kim loại ở phần không làm việc ra phần làm việc của chi tiết dã bị mòn. Khi vuốt, ta đặt chi tiết đã được nung nóng vào khuôn ép để làm biến dạng phần chi tiết cần vuốt. Phương pháp này dùng để sửa chữa xupáp, bánh răng, trục then hoa.... Ví dụ: Vuốt xupáp bị mòn * Nắn: Một số chi tiết của ô tô trong quá trình làm việcbị cong, vênh, xoắn... những hư hỏng này có thể sửa chữa bằng phương pháp nắn. Tuỳ thuộc vào tính chất của vật liệu mà có thể sử dụng phương pháp nắn nóng hoặc nắn nguội. Khi nắn chi tiết xong cần nhiệt luyện để tránh biến dạng trở lại. * Lăn ép: là phương pháp gia công nhằm phục hồi hình dạng hình học hoặc độ cứng bề mặt. ở phương pháp lăn ép, lực tác dụng liên tục nhờ vào trục lăn hay bánh răng lăn và tác dụng biến cứng chỉ xảy ra trên bề mặt chi tiết nhằm làm tăng độ cứng, tăng khả năng chịu mỏi và chống mòn. b. Công nghệ gia công nguội Gia công nguội là công việc chính của nghề sửa chữa ô tô. Nó là một biện pháp công nghệ xuyên suốt toàn bộ quá trình sửa chữa. Gia công nguội bao gồm: * Khoan: Là phương pháp gia công tạo lỗ trên chi tiết để tán đinh, bắt bu lông, ta rô, ren.... Trước khi khoan cần đóng mồi trước một lỗ ở tâm lỗ cần khoan rồi chọn mũi khoan thích hợp. Góc của mũi khoan tỷ lệ với độ cứng của vật liệu. Vật liệu cứng thì chọn mũi khoan có góc lớn và ngược lại. áp lực khoan phải đều và thẳng đứng. khi khoan các lỗ có đường kính lớn cần phải khoan mồi lỗ có đường kính nhỏ trước. * Doa: là phương pháp sửa chữa mặt lắp ghép giữa lỗ và trục. Đây là phương pháp gia công tinh. Doa có thể cho ta độ chính xác gia công cao (khoảng 0,01 ¸ 0,05mm). Trong sửa chữa ô tô, doa được dùng để sửa chữa bạc lót thanh truyền, ống dẫn hướng xupáp, bệ đỡ xupáp, xi lanh.... * Dũa: Dũa thường dùng để gọt bỏ các ba via, cạnh sắc, các chỗ gồ ghề của chi tiết hoặc tu sửa chi tiết khi lắp ráp, sửa các chi tiét hỏng. * Cạo: Cạo dùng để gia công tinh ở giai đoạn cuối cùng đối với những bề mặt lắp ghép có độ chính xác cao như bạc lót gối đỡ trục, mặt lắp ghép giữa nắp máy và thân máy... 3.2.5. Đục: Dùng dể chặt, đục kim loại như chặt đinh tán, ba via, rãnh then.... 3.2.6. Mài rà: là một phương pháp gia công cho độ chính xác cao nhất, đảm bảo khe hở lắp ghép chính xác nhất. Khi mài có thể dùng dụng cụ chuyên dùng hoặc dùng bột mài cho hai chi tiết trực tiếp tiếp xúc với nhau. Dụng cụ mài rà phải có bề mặt tương ứng với bề mặt chi tiết. Khi mài cần có dầu bôi trơn để tránh gây xước bề mặt chi tiết do bột mài gây nên. * Đánh bóng: Dùng đá mài có độ hạt lớn (đá mài tinh) để mài các bề mặt gia công đạt độ chính xác cao. Tốc độ di chuyển của đá mài rất cao, lượng dư gia công nhỏ. Đá mài cũng được di chuyển theo một quy luật nhất định để đảm bảo chất lượng gia công. Đánh bóng (mài doa) dùng gia công bề mặt xilanh. * Tarô, ren: Dùng để tạo ren cho lỗ hoặc trục. Trước khi ta rô hoặc ren cần phải khoan lỗ có đường kính nhỏ hơn đường kính của lỗ ren. Nếu t < 1 thì dk = dr -1 Nếu t > 1 thì dk = dr -1,1 Trong đó: t – là bước ren dk – là đường kính lỗ khoan dr – là đường kính danh nghĩa của ren Khi ta rô cần dùng các mũi ta rô theo hai bước và dùng dầu bôi trơn để ren được nhẵn bóng. Trong khi ta rô quay được một vòng thì quay ngược lại 1/8 đến 1/4 vòng để cắt phoi. c. Công nghệ gia công cơ khí Gia công cơ khí là phương pháp chủ yếu để sửa chữa các chi tiết bị mòn. Hầu hết các chi tiết khi sửa chữa được gia công cơ khí để đạt được hình dạng và kích thước yêu cầu. Gia công cơ khí bao gồm các việc sau: - Doa, khoét lỗ, mài lỗ, mài trục, tiện trục theo kích thước sửa chữa. - Cắt gọt trước và sau khi phụ thêm chi tiết. - Cắt gọt trước và sau khi hàn đắp, mạ điện, phun kim loại. - Sửa lại hình dáng hoặc gia công trong quá trình lắp ráp như ta rô, ren, cạo, mài, ... Gia công cơ khí trong sửa chữa khác với gia công cơ khí trong chế tạo máy bởi các đặc điểm sau: - Do chi tiết bị mòn và biến dang nên khó xác định chuẩn gia công. Tuy lương dư gia công nhỏ nhưng bị mài mòn không đều, hình dạng chi tiết thay đổi, bề mặt bi chai cứng... nên cần gia công nhiều bước mới đảm bảo chính xác. Vì vậy các bước gia công rất phức tạp. - Để giảm lượng dư gia công cần phải nắn lại hìmh dạng chi tiết trước khi gia công - Do kích thước và hình dạng các chi tiết khác nhau nên cần dùng thiết bị vạn năng và đồ gá chuyên dùng. - Các chi tiết có bề mặt được xử lý hoá cứng như mạ crôm, nhiệt luyện thì khi gia công phải dùng dao hợp kim cứng để tiện hoặc mài bỏ lớp chai cứng. Do những đặc điểm trên nên việc chọn quy trình gia công rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến chất lượng gia công. Khi gia công trên máy công cụ cần chọn chuẩn gia công chính xác, nên chọn chuẩn gia công khi chế tạo hoặc chọn mặt lắp ghép có độ mòn rất ít làm chuẩn gia công. Đồng thời khi gia công cần lắp thử để việc gia công và lắp ráp được đồng bộ. TµI LIÖU THAM KH¶O 1. M¸y xóc 1 gÇu x©y dùng v¹n n¨ng - Nhµ xuÊt b¶n Mir. 2. §éng c¬ ®èt trong - §H b¸ch khoa HN. 3. CÊu t¹o m¸y ñi - T130. 4. CÊu t¹o cÇn trôc - KH125. 5. CÊu t¹o m¸y san - DZ98.