TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN KHUNG GẦM GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ BẢO DƯỢNG VÀ SỬA CHỮA Ô TÔ Người biên soạn: GVC.ThS.Nguyễn Văn Toàn TP.HỒ CHÍ MINH, 12 / 2008 CHƯƠNG I SỰ THAY ĐỔI TRẠNG THÁI KỸ THUẬT CỦA Ô TÔ TRONG QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG Trong trình sử dụng ô tô, tính kỹ thuật phận bò thay đổi Quá trình thay đổi kéo dài, nguyên nhân tác động trình làm việc diễn biến theo qui luật tự nhiên (qui luật mài mòn tự nhiên, lão hóa, trình ô xy hóa…) có thay đổi trạng thái xảy đột ngột không theo qui luật (kẹt vỡ bánh răng, gãy xéc măng…) gây hư hỏng nặng Quá trình làm việc xảy tất phận: động cơ, thùng, bệ, hệ thống treo… liên quan thể thay đổi dạng lượng đònh như: năng, nhiệt năng, áp dạng chất lỏng, khí… Quá trình thay đổi tính kỹ thuật phận ô tô thể hình thức thay đổi dạng lượng nói trên, điều kiện làm việc bình thường nguyên nhân hao mòn bề mặt giảm độ bền trình lý hóa gây nên Việc nghiên cứu ma sát mòn quan trọng cần thiết, để nắm chất qui luật hao mòn chi tiết ô tô giúp ta tìm biện pháp khắc phục để nâng cao tuổi bền sử dụng chúng 1.1 Ma sát mòn 1.1.1 Ma sát a/ Khái niệm ma sát Sự hoạt động nhiều cấu máy có liên quan tới chuyển động tương đối bề mặt tiếp xúc chi tiết máy tạo nên ma sát bề mặt Trong đa số trường hợp ma sát gây nên chi phí vô ích lượng đồng thời tạo nên hao mòn chi tiết máy b/ Phân loại ma sát + Theo chuyển động tương đối hai vật thể ta có: - Ma sát trượt (hình 1.1a) - Ma sát lăn (hình 1.1b) - Ma sát quay (hình 1.1c) Hình 1.1 Phân loại ma sát theo chuyển động tương đối hai vật ma sát + Theo trạng thái bề mặt ma sát chi tiết tính chất vật liệu bôi trơn (hình 1.2) - Ma sát khô (ma sát ngoài), hệ số ma sát f = 0,1 loại ma sát sinh hai bề mặt tiếp xúc có lớp không khí khô (không có chất bôi trơn khác) Thí dụ: Ma sát đóa ly hợp với bánh đà đóa ép, má phanh tang trống… - Ma sát giới hạn (ma sát trong) hệ số ma sát f = 0,001 loại ma sát phát sinh hai bề mặt chuyển động chi tiết có tồn lớp dầu bôi trơn mỏng, lớp dầu tồn sức hút chúng phần tử kim loại So với ma sát khô ma sát giới hạn tốt hơn, ma sát giới hạn lợi để chi tiết máy làm việc lâu dạng ma sát Thí dụ ma sát bề mặt cặp bánh ăn khớp khởi động máy tốc độ quay chậm mà phụ tải lớn - Ma sát ướt (ma sát trong) gọi ma sát thủy động học, hệ số ma sát f = 0,0001 Loại ma sát phát sinh hai bề mặt chi tiết tiếp xúc có lớp dầu nhờn hoàn toàn cách ly chúng, lớp dầu dày 5μK Trong trường hợp sức cản ma sát lớn hay bé tùy theo tính chất dầu nhờn mà không liên quan đến tính chất đặc tính bề mặt tiếp xúc Thí dụ ma sát ổ đỡ trục khuỷu - Ma sát nửa khô: hình thức ma sát hỗn hợp ma sát giới hạn ma sát khô, loại ma sát xuất phần xy lanh xéc măng hành trình nổ động - Ma sát nửa ướt: hình thức ma sát hỗn hợp ma sát giới hạn ma sát ướt, loại ma sát xuất gối đỡ trục khuỷu khởi động máy Hình 1.2 Phân loại ma sát theo chất bôi trơn 1.1.2 Mòn a/ Các khái niệm + Quá trình mòn trình phá hoại bề mặt bề mặt kim loại chi tiết tiếp xúc chuyển động tương đối kết lực ma sát kèm theo trình lý hóa phức tạp + Lượng hao mòn kết trình mòn làm thay đổi kích thước, hình dáng, khối lượng trạng thái bề mặt chi tiết, mòn phá hủy tương quan động học khâu lắp ghép + Độ chòu mòn khả chống đỡ mòn vật liệu chế tạo chi tiết cặp chi tiết phối hợp b/ Các phương pháp nghiên cứu mòn chi tiết ô tô Để đánh giá hao mòn chi tiết ô tô người ta thường dùng phương pháp đo trực tiếp đo gián tiếp * Đo trực tiếp Chi tiết kiểm tra tháo rời khỏi cụm làm để đo cân - Dùng dụng cụ trắc vi: thước cặp, pan me, đồng hồ so… Phương pháp xác đònh nhanh chóng thay đổi hình dạng kích thước chi tiết, nhiều công sức tháo, lắp đo Độ xác đo phụ thuộc vào độ xác dụng cụ, không đo giá trò kỳ tháo cụm - Cân: Để đo lượng mòn chi tiết xéc măng, bạc trục… phương pháp xác đònh nhanh chóng lượng mòn không xác đònh hình dạng mòn - Phương pháp chuẩn nhân tạo: dùng dao khắc dấu bán nguyệt chóp vuông lên mặt chi tiết, sau thời gian làm việc chi tiết bò mòn ta đo thông số chiều dài, chiều sâu rãnh lại so với giá trò chiều dài, chiều sâu ban đầu đánh giá mòn Phương pháp xác sử dụng ép dấu có gờ dấu với chi tiết biến dạng nhiều không dùng * Đo gián tiếp: Không cần tháo chi tiết khỏi cụm để kiểm tra - Phân tích hàm lượng kim loại dầu Các kim loại bề mặt chi tiết bò mòn dầu bôi trơn tuần hoàn đưa hộp đựng dầu (các-te dầu) Phân tích hàm lượng kim loại có dầu biết lượng mòn chi tiết khác động Tuy mhiên, phương pháp hình dạng mòn chi tiết - Phương pháp đo phóng xạ Người ta cấy chất đồng vò phóng xạ vào chi tiết cần nghiên cứu Khi phân tích mạt kim loại chứa dầu máy đo cường độ phóng xạ biết cường độ mòn chi tiết Ưu điểm phương pháp nghiên cứu không cần tháo máy, tìm cường độ mòn, xác đònh lượng hao mòn chi tiết, có độ xác cao tồn phương pháp dễ bò nhiễm phóng xạ 1.2 Quy luật hao mòn cặp chi tiết tiếp xúc Phần lớn cặp chi tiết tiếp xúc ô tô chòu nhiều hình thức mòn khác nhau, dẫn đến hao mòn bề mặt tiếp xúc, làm cho khe hở cặp chi tiết rộng ra, phụ thuộc vào nhân tố gia công sử dụng Qua thí nghiệm ta thấy qui luật làm tăng khe hở hai chi tiết tiếp xúc có quan hệ phụ thuộc vào thời gian làm việc chúng trò số quãng đường xe chạy Nói chung điều kiện bình thường chi tiết bò hao mòn theo qui luật mòn đònh 1.2.1 Quy luật mòn hai chi tiết tiếp xúc Hình 1.3 Quy luật hao mòn tự nhiên cặp chi tiết tiếp xúc Đường cong biểu thò độ mòn có cường độ ổn đònh với ba giai đoạn Sđ: khe hở ban đầu khe hở tiêu chuẩn mối ghép sau ta lắp ráp xong * Giai đoạn chạy rà (mài hợp): l0 Đặc trưng cho mòn chi tiết thời kỳ chạy rà Trong thời kỳ vết nhấp nhô bề mặt chi tiết triệt tiêu cách nhanh chóng chà sát lớp bề mặt tiếp xúc với nhau, lúc xảy trình mòn với cường độ cao để tạo nên bề mặt làm việc bình thường với thông số chuẩn xác Cường độ mòn thời kỳ chạy rà phụ thuộc vào chất lượng gia công bề mặt chi tiết, chất lượng vật liệu bôi trơn (độ nhớt, tính nhờn) chế độ chạy rà * Giai đoạn làm việc bình thường: l1 Đây thời kỳ làm việc bình thường chi tiết tiếp xúc Sau chạy rà khe hở tiếp xúc đạt S1, cường độ mòn ổn đònh, quan hệ lượng mòn thời gian làm việc chi tiết gần tuyến tính, tốc độ mòn (tgα) gần không đổi, khu vực hao mòn cho phép * Giai đoạn mài phá: l2 Khi chi tiết bò mòn khe hở lắp ghép có giá trò S lớn, cặp chi tiết làm việc không bình thường, chế độ bôi trơn kém, có tải trọng va đập gây nên tiếng gõ kim loại Đặc trưng cho thời kỳ tăng đột ngột cường độ mòn bề mặt chi tiết Khe hở S2 trò số khe hở giới hạn cặp chi tiết, lúc chi tiết không làm việc lâu dài dễ dẫn đến gãy vỡ chi tiết, gãy vỡ phận Từ đồ thò hình 1.3 ta thấy: thời gian hành trình làm việc (tuổi bền sử dụng) cặp chi tiết tiếp xúc tính theo công thức: L=l0 +l1=l0 + S − S1 tgα tgα: tốc độ mòn Qua đồ thò 1.3 ta thấy kéo dài tuổi bền sửû dụng L nhiều biện pháp giảm cường độ mòn, giảm khe hở sau chạy rà… 1.2.2 Đặc điểm mòn cặp chi tiết tiếp xúc có trò số mòn sau chạy rà khác Hình 1.4 Đồ thò mòn cặp chi tiết thay đổi số thông số Đường 1: Đường cong mòn cặp chi tiết làm việc bình thường Đường 2: Đường cong mòn cặp chi tiết ta giảm cường độ mòn (α