Hư hỏng và sửa chữa thân máy động cơ đốt trong

I. CÔNG DỤNG

Thân máy (khối xi lanh) là bộ phận dùng để lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm chi tiết của động cơ như: xi lanh, nhóm trục khuỷu, nhóm pit tông thanh truyền, trục cam, bơm nhiên liệu, bơm dầu, bơm nước.....  

II. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC
Trong quá trình động cơ làm việc, thân máy chịu tác dụng của lực khí thể, tải trọng nhiệt, lực quán tính chuyển động không cân bằng gây ra và chịu va đập, rung giật, và toàn thể trọng lượng các chi tiết lắp trên nó.
III. VẬT LIỆU CHẾ TẠO
Thân máy có thường được đúc bằng gang hoặc hợp kim nhôm.
IV. CẤU TẠO
Thân máy là một chi tiết cơ bản của động cơ. Thân máy có nhiều kiểu với kết cấu khác nhau. Căn cứ vào cách bố trí xi lanh, thân máy được chia thành hai loại: loại thân đúc liền và thân đúc rời.

            Loại đúc liền: là hợp chung cho các xi lanh, dùng cho động cơ cỡ nhỏ và trung bình.

            Loại đúc rời: Các xi lanh đúc riêng từng khối và ghép lại với nhau, dùng cho các động cơ cỡ lớn.

            Loại thân máy có xi lanh đúc liền với thân máy thành một bộ phận gọi là thân xi lanh. 

            Loại thân máy có ống lót xi lanh làm riêng rồi lắp vào thân máy gọi là thân động cơ.

Hiện nay thân máy có thể đúc liền với nửa trên của các te hoặc thân máy đúc liền với cả các te.

Hình dáng, kích thước của thân máy phụ thuộc vào loại động cơ, số lượng xi lanh, phương án bố trí cơ cấu phân phối khí, phương pháp làm mát .v.v...

Thân máy động cơ bốn kỳ dùng xu páp đặt có cấu tạo phức tạp, ở thân máy không những là nơi gá lắp các cơ cấu hệ thống chính của động cơ mà còn là nơi có cửa nạp, cửa xả và ống dẫn hướng xu páp.

Thân máy động cơ bốn kỳ dùng xu páp treo có cấu tạo đơn giản hơn so với thân máy động cơ bốn kỳ dùng xu páp đặt. 

Đối với động cơ làm làm mát bằng nước, bên trong thân máy có các khoang chứa nước (áo nước). Đối với động cơ làm mát bằng không khí, bên ngoài thân máy có các phiến tản nhiệt.

Thân máy động cơ làm mát bằng không khí

Mặt trên của thân máy còn có các lỗ để lắp gugiông, bu lông, bên ngoài có lỗ để lắp bơm dầu, bộ chia điện, các cửa để diều chỉnh xu páp....

Thân máy động cơ hai kỳ loại không có xu páp, có đặc điểm là: trên thân xi lanh có đường nạp thông với các te, đường thổi thông từ các te lên phần dung tích làm việc của xi lanh và đường xả thông từ xi lanh ra ngoài. Tuỳ theo động cơ mà vị trí và cấu tạo của đường nạp, đường xả và đường thổi khác nhau. Nhưng thông thường đường thổi làm nghiêng lên phía trên một góc nhất định và đặt hai bên thành xi lanh. Hai dòng khí qua cửa thổi vào xi lanh sẽ hội tụ tại một điểm rồi mới đi ngược lên phía trên để nạp đầy xi lanh và đẩy khí cháy ra ngoài.

V.  CÁC HIỆN TƯỢNG HƯ HỎNG VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, SỬA CHỮA THÂN MÁY

1. Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng của thân máy

Thân máy là chi tiết cơ bản của động cơ, trên nó được lắp ghép nhiều chi tiết với các chuẩn lắp ghép khác nhau. Do đó, khi thân máy bị hư hỏng sẽ làm thay đổi các khe hở lắp ghép và làm sai lệch vị trí tương đối giữa các chi tiết lắp trên nó, làm ảnh hưởng đến quá trình hoạt động chung của động cơ và giảm tuổi thọ động cơ.

Các hư hỏng thường gặp của thân máy là:
Chờn lỗ ren, gãy vít cấy (gugiông), do chịu áp suất nén lớn, tháo lắp nhiều lần, vặn chặt quá lực quy định.
Mặt phẳng lắp ghép của thân máy với nắp máy có vết lõm và không phẳng.
Thân máy nứt, bị thủng, vết nứt thủng thường ở gần đế xu páp, lỗ ren, lỗ xi lanh và xung quanh lỗ dẫn dầu, lỗ dẫn nước.v.v...Do chịu va đập, chịu tác dụng của nhiệt độ cao, rót nước vào khi động cơ đang quá nóng, chịu lực ép lớn khi lắp xi lanh, đế xu páp, xiết các bu lông.
 Mòn lỗ lắp bạc trục cam và bạc trục khuỷu, dẫn đến không đồng tầm giữa các lỗ gối đỡ trục khuỷu. 

2. Phương pháp kiểm tra hư hỏng của thân máy

a. Kiểm tra lỗ ren và vít cấy: 

Các lỗ ren bị trờn và các vít cấy trên thân máy bị gãy có thể kiểm tra bằng mắt thường.

b. Kiểm tra vết nứt và lỗ thủng

Các vết nứt và lỗ thủng lớn trên thân máy có thể kiểm tra bằng cách quan sát bằng mắt thường. Còn các vết rạn nứt nhỏ ở bên trong có thể kiểm tra bằng một số phương pháp sau đây:

· Dùng thiết bị chuyên dùng:

Khi kiểm tra, trước hết cần nút chặt các lỗ dẫn nước ở thân máy, chỉ chừa một lỗ để lắp ống cao su với bơm nước. Mặt trên thân máy dùng một tấm đậy có kích thước như nắp máy rồi dùng các thanh kẹp và bu lông xiết chặt để các khoang nước không thông với bên ngoài. Mở van thoát khí ở nắp đậy và bơm nước vào các khoang chứa nước cho đến khi nước trào ra van thoát khí thì đóng van lại. Tiếp tục bơm nước cho đến khi áp suất lên tới 3 - 4 Kg/cm2 thì dừng lại. Sau  5 phút, quan sát trong và ngoài thân máy xem có chỗ nào bị rò nước không, chỗ nào có rò nước thì chỗ đó có vết nứt.

Bơm nước ép bằng tay kiểm tra vết nứt của thân máy

· Có thể dùng bơm nước ép bằng tay để kiểm tra vết nứt (hình 19 - 3).

· Dùng phấn trắng và dầu hoả để xác định vết nứt:

Trước hết dùng bông hoặc giẻ thấm dầu hoả rồi xát lên khu vực nghi vấn có vết nứt, sau đó lau sạch dầu hoả bên ngoài rồi bôi phấn lên bề mặt và gõ nhẹ chỗ cần kiểm tra để cho dầu hoả trong vết nứt thấm ướt lớp phấn. Quan sát vết dầu hoả thấm trong ra qua lớp phấn, hình dáng, chiều sâu vết nứt sẽ được lộ ra.

Ngoài ra, có thể dùng kính phóng đại để soi hoặc dùng tia phóng xạ X quang hay sóng siêu âm qua khu vực nghi vấn và quan sát bước sóng, nếu bị biến dạng gãy khúc chứng tỏ có vết nứt.            

Dùng thước thẳng và căn lá để kiểm tra mặt phẳng thân máy

c. Kiểm tra mặt phẳng thân máy 

Dùng thước thẳng đặt lên mặt phẳng lắp ghép của thân máy, sau đó dùng căn lá đo khe hở giữa thân máy và thước thẳng, nếu khe hở ở các vị trí không đồng đều chứng tỏ mặt lắp ghép của thân máy với nắp máy không phẳng.

d. Kiểm tra độ mòn của lỗ gối đỡ chính

Khi kiểm tra độ mòn của lỗ gối đỡ chính, thường dùng đồng hồ so đo trong có độ chính xác 0,01mm. 

Lắp các nắp gối đỡ chính và xiết các bu lông đúng lực quy định. 

Để xác định độ côn cần đo tại hai vị trí song song với nhau trên cùng một đường sinh. Hiệu số của hai kích thước đo tại hai vị trí sẽ cho ta độ côn của lỗ.

Để xác định độ méo cần đo tại hai vị trí vuông góc với nhau trên cùng một tiết diện. Hiệu số của hai kích thước đo tại hai vị trí sẽ cho ta độ méo của lỗ.

                                               Kiểm tra độ mòn lỗ gối đỡ chính

e. Kiểm tra độ đồng tâm dãy lỗ gối đỡ chính

Để kiểm tra độ đồng tâm dãy lỗ gối đỡ chính trên thân máy có thể dùng các phương pháp sau:

Ngoài ra có thể kiểm tra độ đồng tâm của gối đỡ chính bằng cách sử dụng trục kiểm dạng thước tròn xẻ một mặt phẳng được đặt úp trên toàn bộ gối đỡ chính của thân máy (không lắp nắp đậy). Nếu các lỗ không đồng tâm, sẽ xuất hiện khe hở giữa các cạnh của thước và thành lỗ. Dùng căn lá có chiều dày thích hợp lần lượt kiểm tra khe hở giữa các thành lỗ và cạnh thước để xác định khe hở này. 

Kiểm tra độ đồng tâm của các lố gối đỡ chính

3. Phương pháp sửa chữa thân máy

a. Tháo các vít cấy gãy chìm

Trong thực tế, vít cấy thường bị gãy chìm trong thân máy. Có thể tháo vít cấy ra bằng một số phương pháp sau:

· Khoan phá: Dùng mũi khoan có đường kính 0,85M (M là đường kính ren của vít cấy), khoan suốt chiều dài vít gãy, sau đó dùng ta rô gia công lại lỗ ren. Khi khoan, để không bị hỏng ren lỗ cần phải có bạc dẫn hướng mũi khoan.

· Dùng chốt tháo: Khoan chính tâm vít gãy với đường kính mũi khoan bằng 0,6M. Dùng dạng trụ tròn côn, trên bề mặt khía nhiều rãnh dọc suốt chiều dài chốt, đóng chặt chốt vào lỗ khoan trên chốt và dùng clê quay chốt để tháo. Có thể làm chốt trụ côn tiện ren trái chiều nhiều đầu mối với kích thước, độ côn, độ cứng tương tự. Văn chốt vào theo chiều trái cho đến khi chặt, vít sẽ được xoay ra theo chốt.

· Hàn: Đặt lên mặt lỗ vít gãy một tấm đệm dày khoảng 2 – 3mm để bảo vệ lỗ khỏi bị hư hỏng. Dùng hàn điện để hàn một đầu thanh thép với đầu vít gãy, sau đó quay thanh thép để tháo vít ra.

b. Sửa chữa lỗ ren

Khi thân máy bị trờn hay hỏng lỗ ren có thể tarô lại hoặc lắp thêm ống ren .

· Phương pháp tarô lỗ ren: Khi lỗ ren  bị trờn hay bị hỏng, có thể khoan rộng rồi tarô lại và dùng vít cấy khác có kích thước mới.

· Phương pháp lắp ống ren: Khi lỗ ren bị hỏng nhiều có thể khoan rộng lỗ ren rồi lắp vào đó một đoạn ống có ren trong và ren ngoài theo yêu cầu của vít cấy ban đầu. Để cho ống ren không bị xoay có thể định vị bằng cách đóng một loạt con tu quanh mép ren ngoài.

c. Sửa chữa các vết nứt và lỗ thủng 

· Phương pháp vá

Phương pháp này dùng cho các vết nứt và lỗ thủng nằm bên ngoài thân máy, ở những chỗ chịu lực nhỏ và được tiến hành như sau:

-  Khoan hai lỗ có đường kính 3 – 5 mm ở hai đầu vết nứt để tránh cho vết nứt tiếp tục kéo dài.

-  Dùng miếng vá bằng đồng đỏ dày 3 – 5 mm với độ lớn cần phải phủ ra ngoài mép vết nứt 15 – 20mm để vá.

- Đặt miếng vá lên vết nứt, gõ nhẹ bằng phương pháp rèn nóng hoặc rèn nguội để cho miếng vá khít vào vết nứt

- Khoan lỗ 6 – 8mm ở xung quanh cách mép miếng vá 10 – 12mm, khoảng cách giữa các lỗ là 10 – 15mm

- Tarô các lỗ ren trên thân máy rồi dùng tấm đệm amiăng, sau đó dùng đinh ốc bắt chặt miếng vá vào.

· Phương pháp cấy đinh vít: 

Phương pháp này dùng trong trường hợp vết nứt nhỏ và dài trên thân máy không thể dùng phương pháp vá.

Phương pháp sửa chữa vết nứt và thủng ở thân máy

Cấy đinh vít nghĩa là bắt một chuỗi vít liên tiếp nhau ngay trên vết nứt để làm kín vết nứt. Các bước tiến hành như sau:

- Khoan chặt hai đầu vết nứt.

- Khoan các lỗ có đường kính 8 – 10mm cách đều nhau dọc theo vết nứt.

- Ta rô các lỗ đã khoan.

- Vặn các vít trụ bằng đồng, có chiều dài lớn hơn bề dày thân máy khoảng 2mm và có xẻ rãnh để vặn. Hai đinh vít kế tiếp nhau phải chồng mép nhau 1/3.  

- Dùng cưa thép cắt bỏ phần thừa của các đinh vít.

- Dùng búa tán nhẹ đầu chuỗi vít, sau đó dũa bóng.

· Phương pháp hàn

- Phương pháp này dùng cho các vết nứt nằm bên trong thân máy, nắp máy. Khi hàn có thể hàn nguội hoặc hàn nóng.

- Hàn nguội các vết nứt ở vị trí không yêu cầu độ chính xác cao như ở đường nước, lỗ dầu.v.v...

- Hàn nóng các vết nứt ở vị trí vách mỏng và mép vết nứt nằm sát các bộ phận khác giữa hai đế xu páp, miệng xilanh, lỗ lắp ống dẫn hướng.v.v...

Căn cứ vào chiều dày của vật hàn chiều sâu của vết nứt, khoét chỗ hàn thành hình chữ V, sâu bằng 2/3 chiều dày vật hàn để đảm bảo mối hàn được chắc, sau đó dùng dũa hay đá mài sửa nguội.

· Phương pháp dán bằng chất dẻo (nhựa êpôxi)

Khi sửa chữa vết nứt có thể dùng một số loại nhựa có tính chất đặc biệt để dán. Ví dụ nhựa êpôxi có pha một số chất phụ khác (đitilamin, đibutin, bột sắt hoặc bột amiăng...).

Những vị trí tô đậm được sửa chữa bằng nhựa êpôxy

Có thể pha chế nhưa êpôxi với các chất phụ khác như sau: cho êpôxi vào bình đun cho nóng chảy rồi giảm nhiệt độ xuống 303 - 3130K, cho đibutin vào trộn đều, sau đó lại cho tiếp đitilamin và cũng trộn đều cho đến khi không còn bọt khí bay ra nữa thì cho bột sắt và bột amiăng vào trộn thành dạng keo là dùng được nhưng phải dùng ngay trong nửa giờ mới tốt.

Khi sửa chữa, bôi nhựa đã được pha chế vào vết nứt đã được làm sạch bằng axít clohyđríc và axêtôn, đợi đến lúc khô cứng thì hơ nóng lên 303 – 3130K và giữ ở nhiệt độ này trong 2 – 3 giờ, sau đó tăng dần nhiệt độ lên 343 – 3650K và cũng giữ nguyên ở nhiệt độ này trong 4 – 5 giờ là được.

Phương pháp này dùng dán nhựa đơn giản hơn hàn, chất lượng tương đối tốt mà yêu cầu kỹ thuật không cao. Mặt khác trong quá trình hoá cứng của chỗ dán nhựa, độ co rút nhỏ, không bị xốp rỗ, chịu được tác dụng của nước, axít và kiềm. Do đó phương pháp dán nhựa không những sử dụng sửa chữa vết nứt của thân máy mà còn dùng để sửa chữa vết nứt của những chi tiết khác làm việc ở nhiệt độ thấp hơn 3930K.

c. Sửa chữa các lỗ ổ đỡ chính

Khi các lỗ ổ đỡ chính không thẳng hàng, bị biến dạng hoặc có kích thước quá lớn, có thể phải loại bỏ thân máy. Khi độ lệch tâm giữa các lỗ và độ biến dạng nhỏ, có thể khôi phục lại bằng cách sử dụng các các nắp ổ đỡ thay thế, như vậy phải gia công lại các lỗ ổ đỡ chính.