Hư hỏng và phương pháp sửa chữa xéc măng

I. XÉC MĂNG
Xéc măng được lắp trong rãnh ở đầu pit tông. Số lượng xéc măng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào loại động cơ. Thường các động cơ có số vòng quay cao, đường kính xi lanh càng bé và áp suất khí cháy càng nhỏ thì số lượng xéc măng càng ít.
Có hai loại: xéc măng khí và xéc măng dầu.

1. Công dụng
Xéc măng khí: Bao kín buồng cháy, ngăn không cho khí cháy lọt xuống các te. Ngoài ra xéc măng khí còn có tác dụng truyền nhiệt từ pit tông, qua xi lanh ra ngoài.
Xéc măng dầu: Bao kín buồng cháy, ngăn không cho dầu bôi trơn từ dưới các te sục lên buồng cháy và phân bố đều dầu bôi trơn trên mặt xi lanh để giảm ma sát giữa pit tông, xéc măng với xi lanh.

Miệng xéc măng và tiết diện xéc măng

2. Điều kiện làm việc

Xéc măng thường làm việc trong điều kiện áp suất lớn, nhiệt độ cao, chịu va đập mạnh và ma sát nhiều, lực quán tính lớn, ăn mòn hoá học và ứng suất uốn ban đầu nên chóng mòn và mất tính đàn hồi.

3. Vật liệu chế tạo

Xéc măng thường được chế tạo bằng gang xám pha hợp kim. Gang hợp kim dùng nhiều vì có ưu điểm là: vết xước trên mặt ma sát nếu có sẽ bị mất dần lúc làm việc.

Một số động cơ, xéc măng khí trên cùng được mạ một lớp crôm xốp để tăng tuổi thọ của xéc măng.

Xéc măng dầu tổ hợp thường được chế tạo bằng thép.

4. Cấu tạo

Cấu tạo chung của xéc măng có dạng hình tròn, chỗ cắt là miệng, mặt ngoài và hai mặt cạnh (trên và dưới) được mài nhẵn.

Miệng xéc măng và tiết diện xéc măng

a. Xéc măng khí 

Sự khác nhau giữa các xéc măng khí được đặc trưng bởi cấu tạo miệng và tiết diện ngang của  xéc măng.

Miệng của xéc măng có nhiều loại: cắt thẳng, cắt nghiêng, cắt bậc. Loại cắt thẳng (hình 20 – 22 a) chế tạo đơn giản, nhưng dễ bị lọt khí và sục dầu qua miệng. Loại cắt vát (hình   b) và cắt bậc (hình  c) gia công chế tạo phức tạp, nhưng khả năng bao kín tốt.

Tiết diện xéc măng loại hình chữ nhật (hình 20 – 22d), có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo nhưng khả năng bao kín thấp. Loại  có mặt côn (hình 20 – 22 e), có áp suất tiếp xúc lớn, rà khít với xi lanh nhanh, nhưng chế tạo phức tạp. Ngoài ra, để tăng áp suất tiếp xúc, người ta có thể sử dụng các loại xéc măng có tiết diện ngang như  (hình 20 – 22g).

b. Xéc măng dầu

Xéc măng dầu dày hơn xéc măng khí và có thêm rãnh hoặc lỗ thoát dầu. Trên một số động cơ sử dụng xéc măng dầu tổ hợp gồm ba chi tiết riêng rẽ là: lò xo hình sóng được ép bởi hai vòng thép mỏng lên hai mặt đầu của rãnh xéc măng. Xéc măng dầu tổ hợp khi lắp vào rãnh không có khe hở bên. Do đó, xéc măng dầu tổ hợp có khả năng ngăn dầu và giảm va đập rất tốt.

Xéc măng được chế tạo theo quy cách tiêu chuẩn: lúc lắp vào lỗ xi lanh phải có các khe hở (khe hở miệng, khe hở, khe hở bên lưng) thích hợp để khi bị đốt nóng không bị bó kẹt trong xi lanh. Các he hở này có kích thước khác nhau giữa các loại động cơ, giữa xéc măng dầu và xéc măng khí.

Khi xéc măng ở trạng thái tự do, khe hở miệng bằng khoảng 1/10 bán kính xéc măng.

Ngoài độ hở, khi lắp xéc măng vào rãnh còn có độ rơ (khe hở bên) theo chiều cao. Khe hở theo chiều cao khoảng 0,02 – 0,20mm (đặt biệt đối với động cơ xăng). Càng về phía đỉnh pit tông khe hở miệng hoặc độ rơ càng lớn để tránh bó kẹt xéc măng trong rãnh, vì  xéc măng ở trên chịu nhiệt độ cao nên độ giãn nở lớn.

II. HIỆN TƯỢNG, NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG, PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, SỬA CHỮA XÉC MĂNG 

1. Hiện tượng , nguyên nhân hư hỏng

Trong quá trình làm việc, xéc măng thường có các hiện tượng  hư hỏng sau:

- Xéc măng thường bị mòn mặt lưng, mòn chiều cao, do ma sát lớn và va đập mạnh.

- Độ đàn hồi giảm, do nhiệt độ cao.

- Xéc măng bị gãy, do va đập mạnh

Tất cả các hiện tượng  hư hỏng trên đều làm giảm áp suất nén, tiêu hao dầu bôi trơn, giảm công suất của động cơ do lọt khí và làm mặt gương xi lanh bị cạo xước.

2. Phương pháp kiểm tra 

Khi cháy rỗ có thể kiểm tra bằng mắt thường và có thể dùng dụng cụ đo để xác định mòn xéc măng.

Kiểm tra  khe hở miệng

                                     

a. Kiểm tra khe hở miệng

Khi kiểm tra khe hở miệng của xéc măng, cho  xéc măng vào xi lanh và dùng đầu pit tông để điều chỉnh xéc măng  ở vị trí phẳng và cách miệng xi lanh khoảng 20mm hoặc đặt xéc măng vào một vòng calíp có đường kính bằng đường kính xi lanh. Sau đó dùng căn lá đo khe hở miệng của xéc măng (hình 20 - 23) và so sánh với tiêu chuẩn cho phép. 

Khe hở miệng của xéc măng ở trên thường lớn hơn xéc măng ở dưới, khe hở miệng của xéc măng khí lớn hơn xéc măng dầu.

Nếu xéc măng có miệng vát hay cắt nghiêng thì khe hở bằng tích của khe hở quy định với sin của góc vát.

b. Kiểm tra khe hở  cạnh

Khe hở theo chiều cao còn gọi là khe hở cạnh của xéc măng, có giá trị 0,02 – 0,07mm (đặt biệt đối với động cơ diesel). Cho xéc măng vào rãnh trên pit tông dùng căn lá để kiểm tra (hình 20 - 24). Khi kiểm tra, yêu cầu xéc măng phải xoay tròn tự do trong rãnh. Khe hở càng về phía đỉnh pit tông thì càng lớn. 

Kiểm tra khe hở cạnh xéc măng

                                 

c. Khe hở  bụng (khe hở hướng kính)

Đặt xéc măng vào trong rãnh, nếu thấp hơn mép rãnh từ 0,20 – 0,35mm là đạt yêu cầu. Hoặc dùng thước đo sâu và thước cặp để đo chiều sâu của rãnh và chiều rộng của xéc măng, hiệu của hai số đo đó là khe hở bụng của xéc măng. 

d. Kiểm tra lực đàn hồi

Lực đàn hồi của xéc măng có thể kiểm tra bằng dụng cụ chuyên dùng (hình 20 - 25). Đặt xéc măng lên rãnh gá xéc măng của dụng cụ, sao cho miệng xéc măng nằm ngang và con lăn tì vào chính giữa. Điều chỉnh quả cân đến khi nào miệng xéc măng vừa khít, đặt căn lá có chiều dày tương ứng khe hở miệng của xéc măng vào giữa khe hở miệng xéc măng (căn lá chạm sát song vẫn rút ra được). Đọc trên đòn cân ta biết được giá trị lực đàn hồi. Lực đàn hồi được các nhà chế tạo quy định, đối với động cơ ô tô, máy kéo thường 4 – 5kg đối với xéc măng khí và 3 – 3,5kg đối với xéc măng dầu.

Trường hợp không có dụng cụ chuyên dùng, có thể đặt xéc măng lên bàn cân, cho khe hở miệng nằm ngang rồi lấy tay ấn ở trên xuống cho đến khi khe hở miệng đúng quy định, đồng thời quan sát kim chỉ hay trọng lượng quả cân để biết độ đàn hồi của xéc măng.

e. Kiểm tra độ tròn của xéc măng

Độ tròn hay độ lọt ánh sáng của xéc măng được kiểm tra bằng cách: lắp xéc măng vào xi lanh, dùng đầu pit tông đẩy cho phẳng, rồi đậy đĩa tròn hoặc giấy lên trên và đặt ở đáy xi lanh một tấm gỗ kín và trên có một bóng đèn. Sau đó cho đèn sáng và quan sát ánh sáng lọt qua giữa thành xéc măng và xi lanh. Nếu xéc măng bị méo thì giữa xéc măng và thành xilanh có khe hở và có ánh sáng lọt qua. Tổng chiều dài khe hở lọt ánh sáng không được lớn hơn 1/3 đường kính xi lanh và ở hai bên miệng xéc măng trong phạm vi cung tròn ứng với góc 300 không được lọt ánh sáng và không được vênh.

Kiểm tra độ tròn của xéc măng

- Phương pháp sửa chữa

Khi xéc măng bị mòn hay hư hỏng thường không sửa chữa mà chỉ thay thế.

Các động cơ khi sửa chữa vừa và sửa chữa lớn đều phải thay mới toàn bộ xéc măng.

Khi thay mới phải chọn xéc măng đảm bảo các tiêu chuẩn như đường kính, khe hở miệng, khe hở cạnh, lực đàn hồi, độ tròn…

Đường kính của xéc măng phụ thuộc vào kích thước sửa chữa của pit tông hoặc xi lanh.

Nếu khe hở miệng xéc măng lớn quá thì phải thay xéc măng khác. Còn khe hở miệng nhỏ quá thì dùng dũa bằng, mịn để dũa cho vừa. Yêu cầu hai đầu miệng xéc măng phải song song nhau.

Nếu khe hở bên quá nhỏ thì có thể sửa chữa bằng cách: đặt xéc măng lên giấy nhám ở trên bàn rà để mài. Nếu khe hở bên không có thì có thể tiện hay phay rãnh rộng hơn.

Nếu khe hở lưng nhỏ quá, có thể tiện rãnh xéc măng sâu hơn một ít. Trường hợp khe hở quá lớn cần thay xéc măng.