Giáo trình Bảo dưỡng và Sửa chữa Cơ cấu Trục khuỷu - Thanh truyền và Bộ phận Cố định của Động cơ (Mã mô đun: MĐ 19)
Tổng quan về giáo trình
Giáo trình mô đun "Bảo dưỡng sửa chữa cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền và bộ phận cố định của động cơ" (Mã số: MĐ 19) là học liệu chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề Công nghệ ô tô ở trình độ Cao đẳng và Trung cấp. Tài liệu do tác giả Tạ Hữu Đạt làm chủ biên, được ban hành kèm theo Quyết định số 504/QĐ-CĐCG-KT&KĐCL ngày 18 tháng 8 năm 2019 của Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi và lưu hành nội bộ theo khung chương trình do Tổng cục Dạy nghề phê duyệt.
Mô đun MĐ 19 có tổng thời lượng đào tạo là 120 giờ (tương đương 4 tín chỉ), bao gồm 24 giờ lý thuyết, 90 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 6 giờ kiểm tra đánh giá. Trong cấu trúc chương trình đào tạo nghề Công nghệ ô tô, mô đun này giữ vị trí bản lề, được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành 10 môn học cơ sở (từ MH 07 đến MH 16) và 2 mô đun chuyên môn tiền đề (MĐ 17, MĐ 18).
Mục tiêu học tập của giáo trình được thiết kế theo 3 tiêu chuẩn đầu ra rõ ràng:
- Kiến thức (A1): Trình bày chính xác nhiệm vụ, điều kiện làm việc, phân loại, cấu tạo của các bộ phận cố định và cơ cấu sinh công; phân tích bản chất hiện tượng, nguyên nhân sai hỏng và phương pháp kiểm tra, phục hồi kỹ thuật.
- Kỹ năng: Thực hiện thuần thục các thao tác tháo lắp, đo kiểm hình học, bảo dưỡng định kỳ và sửa chữa chi tiết đúng quy trình công nghệ, đảm bảo định mức an toàn và sử dụng chính xác các thiết bị đo lường chuyên dụng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Rèn luyện tác phong công nghiệp, kỷ luật xưởng, tổ chức nơi làm việc khoa học và tuân thủ tuyệt đối quy trình an toàn lao động trong nghề ô tô.
Giáo trình tiếp cận theo phương pháp kết hợp lý thuyết giải thích cơ chế với quy trình thao tác mẫu từng bước, hỗ trợ tiếp thu trực quan thông qua hình vẽ kỹ thuật, sơ đồ phân rã chi tiết và bảng biểu thông số kỹ thuật.
Nội dung kiến thức cốt lõi
Các chương và chủ đề chính
Giáo trình được cấu trúc thành 7 bài học logic, phản ánh trọn vẹn quy trình từ tiếp cận kết cấu, bảo trì phòng ngừa đến sửa chữa đại tu từng cụm kết cấu:
- Bài 1: Tháo lắp, nhận dạng bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền (25 giờ): Cung cấp kiến thức nhiệm vụ, điều kiện làm việc, phân loại và kết cấu của nắp máy, thân máy, đáy máy, đệm mặt máy, xy lanh, nhóm piston (piston, chốt, xéc măng khí, xéc măng dầu), nhóm thanh truyền và trục khuỷu. Hướng dẫn quy trình tháo lắp chuẩn bằng dụng cụ cầm tay và dụng cụ chuyên dùng.
- Bài 2: Bảo dưỡng bộ phận cố định và cơ cấu trục khuỷu thanh truyền (20 giờ): Trình bày nội dung bảo dưỡng thường xuyên (vệ sinh, kiểm tra rò rỉ dầu/nước, kiểm tra áp suất bôi trơn, kiểm tra tiếng gõ) và bảo dưỡng định kỳ (siết nắp máy đúng lực, tẩy muội than buồng cháy bằng dung dịch).
- Bài 3: Sửa chữa bộ phận cố định của động cơ (15 giờ): Phân tích các dạng hư hỏng (nứt vỡ, cong vênh mặt phẳng ghép), phương pháp kiểm tra độ phẳng mặt máy, thân máy và quy trình xử lý cạo phẳng, hàn đắp hoặc thay thế.
- Bài 4: Sửa chữa xy lanh (10 giờ): Khảo sát hiện tượng mòn côn, mòn ô van, cào xước lòng xy lanh; phương pháp dùng đồng hồ so đo đường kính trong và quy trình doa, ép ống lót (sơmi) xy lanh rời/liền.
- Bài 5: Sửa chữa nhóm piston (15 giờ): Nghiên cứu các sai hỏng nứt, mòn rãnh xéc măng, mòn thân piston, mòn lỗ chốt; phương pháp đo chọn nhóm kích thước piston - xy lanh và lắp ghép chốt piston.
- Bài 6: Sửa chữa nhóm thanh truyền (15 giờ): Phân tích hiện tượng cong, xoắn thanh truyền, mòn bạc lót đầu to/đầu nhỏ; phương pháp kiểm tra độ cong xoắn trên thiết bị chuyên dùng và quy trình thay bạc lót, sửa chữa bu lông thanh truyền.
- Bài 7: Sửa chữa nhóm trục khuỷu (20 giờ): Khảo sát độ mòn côn, méo cổ trục chính, cổ biên, độ cong vênh trục khuỷu; phương pháp mài cổ trục theo kích thước sửa chữa, kiểm tra khe hở dầu và khe hở dịch dọc trục.
Kiến thức nền tảng được xây dựng
Giáo trình cung cấp nền tảng vật lý cơ học và công nghệ vật liệu trong động cơ đốt trong:
- Nguyên lý chuyển đổi cơ năng: Cơ chế biến chuyển động tịnh tiến qua lại của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu thông qua thanh truyền.
- Khoa học vật liệu và kết cấu chi tiết:
- Mặt máy và thân máy: Vật liệu đúc bằng gang xám hoặc hợp kim nhôm (tản nhiệt nhanh, giảm nguy cơ kích nổ trên động cơ xăng). Kết cấu áo nước làm mát, đệm nắp máy bằng vật liệu amiăng bọc đồng chịu nhiệt.
- Xy lanh: Phân loại xy lanh rời (loại ướt và loại khô) và xy lanh liền. Quy chuẩn độ nhô của vai xy lanh ướt so với mặt thân máy đạt từ $0{,}07 - 0{,}08\text{ mm}$ để đảm bảo độ kín khít.
- Piston: Kết cấu thân hình ô-van và có rãnh nhiệt chữ T nhằm bù trừ lượng giãn nở nhiệt tại vùng mang bệ chốt.
- Bạc lót: Cấu tạo gồm cốt thép tráng hợp kim chống ma sát: hợp kim Babít ($80%\text{ Sn}$), hợp kim đồng - chì ($70%\text{ Cu}$), hoặc hợp kim nhôm (ACM).
- Hệ thống thủy lực bôi trơn: Mối tương quan giữa độ hở ổ trục và áp suất mạch dầu chính (khi khe hở tăng thêm $0{,}10\text{ mm}$, áp suất dầu giảm tương ứng $1\text{ kG/cm}^2$).
Kỹ năng phát triển
Người học được trang bị các kỹ năng nghề nghiệp cụ thể:
- Kỹ năng đo kiểm kỹ thuật (Technical skills): Sử dụng thước cặp, panme đo ngoài, panme đo trong, đồng hồ so đo lỗ xy lanh, căn lá đo khe hở miệng xéc măng và khe hở lưng xéc măng. Sử dụng cần siết lực (clê lực) xác định mô men xoắn.
- Kỹ năng phân tích hư hỏng (Analytical skills): Định danh trạng thái khuyết tật thông qua quan sát vết xước, phân tích quy luật mòn không đều do tác dụng của lực ngang $N$, lực quán tính và lực khí cháy; chẩn đoán tiếng gõ cơ khí (tiếng gõ bạc biên, gõ chốt piston, gõ xéc măng).
- Kỹ năng thao tác sửa chữa (Practical competencies): Vam tháo/ép xy lanh; ép chốt piston theo phương pháp nung nóng đầu nhỏ thanh truyền hoặc nhiệt hóa piston; chia góc miệng xéc măng lệch nhau ($120^\circ$ hoặc $180^\circ$, tránh trùng hướng lỗ chốt); siết bu lông nắp máy đối xứng từ tâm ra ngoài theo hình xoắn ốc qua nhiều giai đoạn.
Phương pháp giảng dạy và học tập
Giáo trình định hướng mô hình giảng dạy tích hợp (kết hợp lý thuyết và thực hành tại xưởng), lấy thực hành làm trọng tâm với tỷ lệ thời lượng thực hành/thảo luận chiếm $75%$ ($90/120$ giờ).
Hình thức tổ chức dạy và học
- Đối với giảng viên:
- Giảng dạy lý thuyết ngắn gọn, tập trung giải thích điều kiện làm việc và nguyên nhân biến dạng của chi tiết.
- Phân chia lớp thành các nhóm nhỏ ($2 - 3$ người học/nhóm), giao nhiệm vụ trên từng cụm động cơ cụ thể.
- Trực tiếp thực hiện thao tác mẫu chuẩn xác (thao tác đo, dùng vam chuyên dụng, cân chỉnh cờ lê lực) và giám sát, uốn nắn sai sót kỹ thuật tại chỗ.
- Đối với người học:
- Chuẩn bị bài trước thông qua tài liệu học tập và tra cứu cẩm nang kỹ thuật của nhà sản xuất xe.
- Tham gia tối thiểu $70%$ thời lượng giờ giảng tích hợp (người học vắng quá $30%$ số giờ bắt buộc phải học lại mô đun).
- Phối hợp thực hành theo nhóm, phân công ghi chép số liệu đo lường, tính toán độ mòn và lập phiếu báo cáo tình trạng kỹ thuật.
Phương pháp kiểm tra và đánh giá
Quy trình đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
| Thành phần đánh giá | Hình thức và phương pháp tổ chức | Chuẩn đầu ra đánh giá | Thời điểm kiểm tra | Trọng số |
|---|---|---|---|---|
| Kiểm tra thường xuyên | Viết, hỏi miệng, thuyết trình hoặc báo cáo kỹ thuật | A1, C1, C2 | Sau mỗi 10 giờ học | Hệ số 1 (Tính vào 40% điểm quá trình) |
| Kiểm tra định kỳ | Viết lý thuyết và thao tác thực hành trực tiếp | A2, B1, C1, C2 | Sau mỗi 20 giờ học | Hệ số 2 (Tính vào 40% điểm quá trình) |
| Thi kết thúc mô đun | Vấn đáp lý thuyết chuyên sâu kết hợp thực hành tháo lắp, đo kiểm trên mô hình động cơ | A1, A2, A3, B1, B2, C1, C2 | Sau khi hoàn thành 60 giờ thực hành chuyên sâu | 60% tổng điểm mô đun |
Điểm tổng kết môn học được chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến 1 chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang thang điểm chữ (A, B, C, D, F) và thang điểm 4 theo hệ thống đào tạo tín chỉ.
Điểm nổi bật và cập nhật
Nội dung giáo trình có các điểm nhấn kỹ thuật và tính liên hệ thực tế:
- Tính chuẩn hóa theo cơ sở pháp lý: Giáo trình được xây dựng theo chuẩn chương trình dạy nghề cơ giới, ban hành chính thức theo Quyết định 504/QĐ-CĐCG-KT&KĐCL năm 2019, đảm bảo tính thống nhất trong cấu trúc mô đun nghề ô tô.
- Tích hợp đa dạng các hệ động cơ thực tế: Nội dung không dừng lại ở lý thuyết chung mà minh họa trực tiếp cấu tạo, sơ đồ tháo lắp và thông số kỹ thuật của nhiều dòng động cơ:
- Động cơ xăng du lịch: TOYOTA 1NZ (động cơ phối khí thông minh VVT-i), TOYOTA 5S-FE, TOYOTA 3A, MAZDA 626.
- Động cơ diesel vận tải và máy kéo: KAMAZ 740, 3ИЛ-130 (ZIL-130), D-50, D-240, UAZ.
- Thông số kỹ thuật định lượng chuẩn xác:
- Quy định áp suất mạch dầu bôi trơn chính của động cơ KAMAZ 740: Đạt $4{,}0 - 5{,}5\text{ kG/cm}^2$ ở vòng tua $2600\text{ vòng/phút}$; khi áp suất tụt xuống còn $0{,}9 - 1{,}0\text{ kG/cm}^2$ phản ánh khe hở bạc trục đã mòn tới hạn ($0{,}40 - 0{,}45\text{ mm}$), cần phải đại tu.
- Quy trình tẩy muội than buồng đốt không tháo rã: Sử dụng hỗn hợp $80%$ dầu hỏa $+ 20%$ dầu bôi trơn (dung tích $150 - 250\text{ cm}^3$/xy lanh), ngâm trong $10 - 12$ giờ để làm mềm muội than trước khi cho nổ máy $20 - 30$ phút và thay dầu mới.
- Quy chuẩn siết bu lông nắp quy lát: Phân biệt rõ vật liệu nắp máy hợp kim nhôm (bắt buộc siết khi máy nguội để tránh cong vênh nhiệt) và nắp máy bằng gang (cho phép siết ở trạng thái nóng hoặc nguội).
Đối tượng sử dụng giáo trình
Giáo trình được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và sản xuất kỹ thuật:
1. Sinh viên và học viên chuyên ngành
- Học sinh, sinh viên theo học trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Công nghệ ô tô.
- Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải hoàn thành các học phần cơ sở và kỹ năng bổ trợ trước khi bước vào học mô đun MĐ 19:
- Nhóm môn học cơ sở: MH 07 (Kỹ thuật điện - điện tử), MH 08 (Cơ ứng dụng), MH 09 (Vật liệu học), MH 10 (Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật), MH 11 (Vẽ kỹ thuật), MH 12 (Công nghệ khí nén - thủy lực ứng dụng), MH 13 (Nhiệt kỹ thuật), MH 14 (An toàn lao động), MH 15 (Tổ chức quản lý sản xuất), MH 16 (Thực hành AutoCAD).
- Nhóm mô đun kỹ năng nền tảng: MĐ 17 (Thực hành Hàn - Nguội cơ bản), MĐ 18 (Kỹ thuật chung về ô tô và công nghệ sửa chữa).
2. Giảng viên và cán bộ giảng dạy thực hành
- Sử dụng làm giáo án chuẩn để thiết kế bài giảng tích hợp lý thuyết và phiếu hướng dẫn luyện tập thực hành tại phòng học chuyên môn hóa và xưởng thực tập động cơ.
3. Thợ sửa chữa và kỹ thuật viên xưởng
- Dùng làm tài liệu tra cứu các quy trình chuẩn về trình tự siết lực bu lông, phương pháp chia miệng xéc măng, phân loại nhóm kích thước piston - chốt piston - xy lanh trong các cơ sở bảo dưỡng, garage sửa chữa ô tô và máy kéo công nông nghiệp.
Câu hỏi thường gặp
1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?
Tài liệu được biên soạn phục vụ học sinh, sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Công nghệ ô tô; đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên bảo dưỡng tại các xưởng cơ khí động lực.
2. Cần hoàn thành những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?
Người học cần tích lũy các môn học cơ sở gồm Cơ ứng dụng, Vật liệu học, Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật, Nhiệt kỹ thuật, An toàn lao động, cùng các mô đun kỹ năng cơ bản gồm Thực hành Hàn - Nguội (MĐ 17) và Kỹ thuật chung về ô tô (MĐ 18).
3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết động cơ chung?
Giáo trình thiết kế theo kết cấu mô đun đào tạo nghề nghiệp, chuyển trọng tâm từ lý thuyết thuần túy sang quy trình công nghệ từng bước. Các nội dung đo kiểm, bảo dưỡng và sửa chữa đều gắn liền với thông số kỹ thuật thực tế của các dòng động cơ cụ thể (Toyota 1NZ, 5S-FE, Kamaz 740, Mazda 626...).
4. Làm thế nào để tự học và tiếp thu mô đun này hiệu quả?
Người học cần nghiên cứu trước tài liệu kết cấu trước khi đến lớp, rèn luyện kỹ năng đọc bản vẽ và bảng số liệu phân nhóm kích thước, tham dự tối thiểu $70%$ thời lượng thực hành trên mô hình thực tế và chủ động thảo luận nhóm trong quá trình đo kiểm sai hỏng.
5. Có những tài liệu tham khảo chính thống nào đi kèm giáo trình?
Giáo trình tổng hợp và trích xuất dữ liệu từ các tài liệu tham khảo chuyên ngành:
- Giáo trình Kỹ thuật chung về ô tô, Tổng cục Dạy nghề.
- Nguyễn Quốc Việt (2005), Động cơ đốt trong và máy kéo nông nghiệp (Tập 1, 2, 3), NXB Hà Nội.
- Nguyễn Tất Tiến, Đỗ Xuân Kính (2009), Giáo trình kỹ thuật sửa chữa ô tô, máy nổ, NXB Giáo dục.
- Phạm Minh Tuấn (2006), Động cơ đốt trong, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
- Trịnh Văn Đạt, Ninh Văn Hoàn, Lê Minh Miện (2007), Cấu tạo và sửa chữa động cơ ô tô - xe máy, NXB Lao động - Xã hội.
Kết luận
Giáo trình mô đun "Bảo dưỡng sửa chữa cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền và bộ phận cố định của động cơ" (MĐ 19) hệ thống hóa toàn bộ kiến thức kỹ thuật chuyên ngành từ nguyên lý kết cấu đến phương pháp đo kiểm, sửa chữa và bảo dưỡng các cụm chi tiết máy tĩnh và chi tiết máy động chính trong động cơ đốt trong.
Việc hoàn thành mô đun MĐ 19 là bước đệm bắt buộc trong tiến trình đào tạo nghề Công nghệ ô tô, tạo cơ sở chuyên môn để sinh viên tiếp tục tiếp cận các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo, bao gồm:
- MĐ 20: Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phân phối khí
- MĐ 21: Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát
- MĐ 22 & MĐ 23: Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ xăng và động cơ diesel
- MĐ 32: Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật và sửa chữa PAN ô tô
Người học có thể tham khảo thêm các tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của nhà sản xuất, giáo trình chuyên ngành động cơ đốt trong của NXB Giáo dục, NXB Khoa học & Kỹ thuật và các sổ tay hướng dẫn xưởng dịch vụ để củng cố kỹ năng nghề nghiệp thực tế.