[Tài liệu] - Xéc-măng

Hình dạng cơ bản của xéc-măng (Hình 1)


--> Vậy là thường có 3 loại xéc-măng trên 1 piston của động cơ xe máy 4 thì: xéc-măng lửa, xéc-măng ép và xéc-măng dầu

* Động cơ xe 2 thì chỉ có 2 xéc-măng hơi, là xéc-măng lửa và xéc-măng
làm kín, không có xéc-măng dầu, vì nhớt bôi trơn được hòa trộn chung với
xăng cháy, và thải ra ngoài cùng khí thải.



4. Vậy công dụng từng loại xéc-măng là để làm gì vậy?

Xéc măng hơi:

- Xéc-măng lửa: là cái vòng nằm trên cùng (từ trên đỉnh đầu piston đếm
xuống), tiếp xúc trực tiếp với khí cháy (hỗn hợp xăng gió). Loại
xéc-măng này thường có mặt trên dưới, mặt ngoài được mạ chrome để tăng
độ bền, nên thường có màu trắng xung quanh. (Hình 1)

- Xéc-măng ép: là cái vòng thứ 2 nằm ở giữa, ngay kế tiếp vòng xéc-măng
lửa, hình dáng giống như xéc-măng lửa, còn được gọi là xéc-măng làm kín,
thường được mạ chrome hoặc không mạ, thường có màu xám đậm. (Hình 1)

- Công dụng chính là:

+ Bao kín buồng đốt, làm nhiệm vụ ngăn cách giữa 2 phần không gian trong xylanh là phía trên buồng đốt và phía dưới buồng đốt.

+ Tạo độ kín cho khí nén (được tạo ra từ piston và đầu quylat) trong
buồng đốt, duy trì áp suất nén trong buồng đốt, ngăn không cho khí cháy
từ trên buồng đốt lọt xuống đáy dầu của phần máy bên dưới.

+ Kềm giữ piston trong xylanh.

+ Truyền nhiệt từ piston qua thành xylanh, xéc-măng truyền phần lớn
nhiệt lượng từ đầu piston sang thành xylanh, rồi ra nước làm mát hoặc
gió để làm mát động cơ.

Xéc-măng dầu:

- Là vòng nằm cuối cùng, bên dưới 2 vòng xéc-măng hơi. Được tạo thành từ
2 vòng thép mỏng bên ngoài kẹp 1 vòng đàn hồi hướng tâm ở giữa. Vòng
đàn hồi hướng tâm là 1 vòng có thiết kế phay các rãnh, tạo thành các khe
nhỏ trên bề mặt, tiếp xúc với thành xylanh. Do đó một số thợ thường gọi
là bộ bạc 5 lá (2 vòng xéc-măng hơi và 3 vòng cấu tạo của xéc-măng dầu)


- Khi piston đi lên, thì nhớt từ dưới cacte sẽ theo dên, tay dên quay,
bắn tung tóe lên thành xylanh, để giúp bôi trơn xylanh, piston và
xéc-măng, làm giảm ma sát piston. Lúc này thành xylanh đầy nhớt. Khi đó
trên thành xylanh (phần xylanh nằm phía dưới buồng đốt) sẽ đọng 1 lớp
váng nhớt. Xéc-măng dầu có nhiệm vụ chính là gạt (gần hết) lớp nhớt bôi
trơn còn đọng lại trên thành xylanh này đi, và thải trở lại buồng máy
bên dưới.

- Hiện nay còn có nhiều động cơ sử dụng xéc-măng dầu tổ hợp. Xéc-măng
dầu tổ hợp bao gồm vòng đàn hồi hướng tâm có rãnh thoát dầu, vòng lò xo
đàn hồi hướng trục, và 2 vòng đỡ nằm trên và dưới các vòng đàn hồi.



5. Môi trường hoạt động của xéc-măng là như thế nào?

Xéc-măng thường làm việc trong điều kiện môi trường bôi trơn kém, vì
piston chuyển động tịnh tiến nên khó giữ màng dầu bôi trơn hơn chuyển
động quay như trục khuỷu, chịu nhiệt độ cao, nên trong quá trình làm
việc, xéc-măng dễ bị mài mòn, và tính đàn hồi giảm dần.



6. Tôi muốn biết sâu về sự dao động của xéc-măng bên trong rãnh xéc-măng như thế nào?

- Ở phần trên và phần dưới xylanh có nhiệt độ và độ mòn khác nhau nên làm cho đường kính xylanh trên và dưới có chút khác nhau.

- Xéc-măng luôn có xu hướng bung ra (vì có độ đàn hồi), ôm sát thành
xylanh chứ không co lại. Khi động cơ hoạt động, xéc-măng di chuyển theo
và cọ xát trong rãnh xéc-măng và thành xylanh, phần nào làm cho đường
kính xylanh bị rộng ra, bề dày xylanh bị mòn đi, mỏng lại.

- Trong kỳ hút, xéc-măng di chuyển lên trên, nằm sát vào cạnh trên của rãnh xéc-măng.

- Trong kỳ xả và kỳ nén, xéc-măng di chuyển xuống dưới, nằm sát vào cạnh dưới của rãnh xéc-măng.

- Khi xéc-măng ở giữa rãnh, tức là không nằm sát vào cạnh nào cả, được
gọi là vị trí "bơi" hoàn toàn. Khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao thì
xéc-măng sẽ lắc qua lắc lại và di chuyển tự do trong rãnh xéc-măng.


- Khi hoạt động. piston đi lên đi xuống liên tục làm cho xéc-măng luôn
tiếp xúc vào cạnh trên và cạnh dưới của rãnh xéc-măng. Ở kỳ nổ, áp suất
khí nén sẽ đẩy xéc-măng đi sát xuống cạnh dưới của rãnh xéc-măng (chỉ có
kỳ này mới làm cho cả piston và xéc-măng đều đi xuống), sau đó khí nén
sẽ đi vào khoảng không gian trống ở trên xéc-măng, rồi đi ra sau lưng
xéc-măng, đẩy mạnh xéc-măng ép sát vào thành xylanh, và lúc này xéc-măng
bung mạnh ra tối đa để làm tăng độ kín cho buồng đốt.


Đường màu đỏ là đường đi của khí nén ép lên piston và xéc-măng
Mũi tên màu xanh biểu thị hướng lực ép của xéc-măng lên thành xylanh và rãnh xéc-măng trong piston.

- Hiện tượng này được gọi là sự dao động của xéc-măng, làm cho khí nén ở
phía trên buồng đốt (phần nằm phía trên xéc-măng hơi) bị luồn xuống
dưới piston, làm mất tác dụng của nhớt bôi trơn, làm tăng lượng tiêu hao
nhớt, và làm cho xéc-măng bị mòn đi.

* Đối với động cơ hoạt động tốc độ cao, xéc-măng thường được chế tạo có lực bung lớn và bản xéc-măng nhỏ để hạn chế dao động.



7. Tôi hay nghe người ta nói xe hở bạc thì hay có
khói trắng. Vậy hở bạc là gì? Vì sao xe lại bị hở bạc? Khói trắng có từ
đâu vậy?

- Hở bạc: là cách gọi dân gian, để chỉ hiện tượng xéc-măng không còn kín
khít với thành xylanh nữa, tạo nên sự hao hụt khí nén cháy xuống từ
buồng đốt xuống buồng máy bên dưới, làm giảm sức nén động cơ, và ngược
lại, làm cho dầu bên dưới buồng máy bắn phọt lên trên buồng đốt, không
được xéc-măng giữ lại nữa.

- Các nguyên nhân gây hở bạc:

+ Ngoài những nguyên nhân chính chủ quan đã nêu ở trên (nguyên nhân nội
tại) do trong quá trình động cơ hoạt động, xéc-măng chịu sức ép của khí
nén, chịu sự ma sát với thành xylanh, độ bôi trơn của nhớt kém và nhiệt
độ cực cao nên gây mài mòn xéc-măng;

+ Thì còn có nguyên nhân khách quan từ bên ngoài: Do quá trình vận hành
xe mới xuất xưởng trong vòng 500km đầu tiên, hoặc xe mới làm máy lại, do
piston mới lắp vào, người chạy xe chưa rodai kỹ để piston đi đúng với
quĩ đạo hoạt động của nó (quỹ đạo tịnh tiến trong xylanh) nên gây ra
hiện tượng piston bị một lực nổ ép quá mạnh, làm lệch đi quỹ đạo và ma
sát vào thành xylanh, làm xước lòng xylanh. Do vết xước này là mài mòn
cưỡng bức, không phải mài mòn đều trên toàn xylanh nên độ bung chuẩn của
xéc-măng do NSX quy định không thể bù đắp vào khoảng thể tích xước này,
làm cho xéc-măng và xylanh không còn kín khít nữa. Đây là nguyên nhân
khách quan do con người tác động vào, không phải nguyên nhân nội tại do
bản thân động cơ sinh ra.

- Khói trắng do hở bạc sinh ra là do lượng nhớt bôi trơn từ buồng máy
bắn phọt lên thành xylanh và một phần chui vào trong buồng đốt (qua khe
hở xéc-măng và xylanh), bị đốt chung với hỗn hợp khí cháy là xăng gió,
nên gây ra khói trắng.



8. Vì sao tôi hay nghe nói xe đi 2 lá bạc thì thường mạnh hơn nhưng không bền hơn, vì sao vậy?

Chuẩn thì thường có 3 xéc-măng, thì người ta bỏ bớt xéc-măng lửa đầu
tiên hoặc xéc-măng ép thứ hai ra, mục đích là để làm giảm ma sát hoạt
động với xylanh, từ đó giúp piston hoạt động được thoải mái nhẹ nhàng
hơn. Nhưng cũng chính vì vậy mà thường gây ra hiện tượng mau nóng lòng
xylanh hơn (vì bỏ bớt 1 xéc-măng đồng nghĩa làm giảm đi một phần công
dụng truyền nhiệt từ đầu piston ra thành xylanh để giảm nhiệt cho toàn
bộ kết cấu) và làm cho mau hở xéc-măng hơn. Vì nếu ta bỏ xéc-măng lửa
ra, thì xéc-măng ép không mang đầy đủ những đặc tính vật lý như chịu
nhiệt, chịu sức nén ép cao như xéc-măng lửa đầu tiên (có một số xéc-măng
ép không được mạ lớp chrome bảo vệ), nên khả năng chịu đựng kém hơn
xéc-măng lửa rất nhiều ; và ngược lại, khi để lại xéc-măng lửa, và bỏ
xéc-măng ép (xéc-măng làm kín) ra thì cũng sẽ làm giảm công năng làm kín
buồng đốt của xéc-măng đi. Chính vì điều này làm cho độ kín khít và độ
bền của xéc-măng không còn được đảm bảo như ban đầu nữa, rất làm hại
máy.



9. Tôi muốn kiểm tra việc hở xéc-măng thì phải làm sao?

Hở xéc-măng có 2 trường hợp cần kiểm tra, đó là khe hở của miệng xéc-măng, và khe hở của xéc-măng khi nằm trong rãnh xéc-măng.

Kiểm tra khe hở miệng xéc-măng:

- Tháo xéc-măng (bằng kềm chuyên dụng hoặc cẩn thận bằng tay) ra khỏi piston, chùi sạch xéc-măng, xylanh và piston.
- Đặt xéc-măng vào trong lòng xylanh.
- Dùng đầu piston đẩy nhẹ xéc-măng xuống 1/2 khoảng chạy của piston.
- Lấy thước lá chuyên dùng đo khoảng hở giữa 2 miệng xéc-măng, khe hở
này vào khoảng 0.15 mm. Nếu ít hơn thì ta dùng giấy nhám hoặc giũa mịn
để chà lại 2 đầu miệng xéc-măng. Nếu lớn hơn thì phải thay xéc-măng mới
- Trên thực tế người ta thường đưa xylanh lên ánh sáng hay ánh nắng để xem khe hở cỡ sợi tóc là được.


Hình kiểm tra khe hở giữa xéc-măng và rãnh xéc-măng (Hình 14)


10. Tôi muốn gắn vòng xéc-măng vào piston cho đúng thì phải gắn như thế nào?

- Xéc-măng được chế tạo cùng cỡ cho từng loại piston nên trên xéc-măng thường có ghi cỡ (code) giống như piston (Hình 5). Lúc ráp vào nhớ để mặt có chữ hướng lên đầu piston.
- Nguyên tắc ráp xéc-măng là ráp theo vị trí góc lệch của các khe
(miệng) xéc-măng với nhau và góc lệch đối với trục của chốt piston:

+ 2 khe của 2 xéc-măng hơi kề nhau lệch nhau 180 độ
+ 2 khe của xéc-măng dầu kề nhau lệch nhau 180 độ (trong trường hợp động cơ có 2 xéc-măng dầu)
+ 2 khe của xéc măng hơi và xéc-măng dầu kề nhau lệch nhau 90 độ.

--> Như vậy vị trí của 4 khe của 4 xéc-măng (2 xéc-măng hơi, 2
xéc-măng dầu) xét trên 1 đường tròn đã được chia đều 4 góc, và lệch 90
độ đều nhau.

- Bây giờ tiến hành định vị trí của các khe đối với trục chốt piston:

+ Khe xéc-măng hơi trên cùng lệch với trục chốt piston 1 góc 45 độ.
+ Khe xéc-măng hơi thứ 2 lệch với khe xéc-măng trên cùng 180 độ, nên cũng lệch so với trục chốt piston 1 góc 45 độ.
+ Tương tự 2 xéc-măng dầu cũng lệch với xéc-măng hơi 1 góc 45 độ, nên cũng lệch so với trục chốt piston 1 góc 45 độ.

- Lưu ý:

+ Xéc-măng có 2 mặt trên, dưới. Khi lắp phải lắp đúng mặt có chữ và số hướng lên đỉnh đầu piston (tức đây là mặt trên xéc-măng)
+ Không được lắp lẫn lộn vị trí 2 xéc-măng hơi trên và dưới. Vì xéc-măng
hơi trên cùng chịu áp suất và nhiệt độ trực tiếp, cao hơn, nên được chế
tạo bằng thép hợp kim, khác với xéc-măng bên dưới được chế tạo bằng
gang hợp kim. Nếu thả rơi 2 loại xéc-măng này xuống nền xi-măng,
xéc-măng bằng thép sẽ nghe tiếng vang trong trẻo hơn xéc-măng bằng gang.