Linh kiện tàu van
Bộ truyền động van chủ yếu bao gồm trục cam xả, trục cam nạp, tay đòn, bộ nâng thủy lực và các bộ phận khác. Chức năng của nó là đảm bảo rằng van nạp và van xả đóng mở vào đúng thời điểm chính xác theo yêu cầu vận hành của động cơ, trong khi vẫn duy trì đủ lực nâng van.
Cấu trúc trục cam
Mặc dù trục cam trong động cơ bốn{0} thì quay với tốc độ bằng một nửa trục khuỷu nhưng tốc độ quay của nó vẫn cao và phải chịu được mô-men xoắn đáng kể. Vì vậy, yêu cầu cao về độ bền và khả năng hỗ trợ đáng tin cậy của trục cam được đặt ra. Thân chính của trục cam là một trục hình trụ có chiều dài bằng khối trụ, có nhiều cam được gia công trên bề mặt của nó. Trục cam thường được làm bằng gang đặc biệt, mặc dù thép rèn hoặc vật liệu hợp kim cũng có thể được sử dụng. Hầu hết các trục cam đều có cấu trúc rỗng bên trong, không chỉ giúp giảm trọng lượng mà còn tăng cường khả năng chịu tải của chúng. Các đường dẫn dầu cũng được gia công vào trục cam, cho phép chất bôi trơn chảy qua và cung cấp dầu cho trục cam, trục cánh tay đòn và cánh tay đòn.
Chức năng của trục cam
Trục cam là một bộ phận quan trọng của hệ thống truyền động van của động cơ. Để đảm bảo kịp thời nạp không khí trong lành và thải khí thải kịp thời trong quá trình vận hành động cơ, trục cam điều khiển việc đóng mở các van theo những khoảng thời gian chính xác. Một số trục cam còn dẫn động bộ phân phối. Do tốc độ vận hành cao của động cơ xe khách, việc bố trí van trên cao được áp dụng để tối đa hóa hiệu suất nạp và xả. Trong những thiết kế như vậy, trục cam hoạt động thông qua các cơ cấu giống như bộ nâng thủy lực để kích hoạt các van.
Trục cam có thể được phân thành ba loại dựa trên vị trí của chúng: trục cam-gắn phía dưới, trục cam-gắn ở giữa và trục cam phía trên.
1. Trục cam được gắn dưới-và ở giữa-
Trục cam được gắn phía dưới và trục cam được gắn ở giữa có chung cấu hình. Các công cụ sử dụng những bố cục này thường mang lại hiệu suất-ở tốc độ thấp tốt hơn, cấu trúc đơn giản hơn và bảo trì dễ dàng hơn, điều này giải thích việc chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm. Tuy nhiên, hiện nay chúng hiếm khi được sử dụng trong động cơ xe khách hiện đại. Điều này là do, ở cả hai cấu hình, khoảng cách giữa trục cam và van là đáng kể, đòi hỏi bộ nâng dài và các bộ phận phụ trợ như tay đòn để vận hành van. Điều này dẫn đến động cơ hoạt động kém êm ái hơn và tăng tiếng ồn từ bộ truyền động van. Ở tốc độ động cơ cao, máy nâng càng dài hoạt động kém do ứng suất động; dưới tải nặng, chúng dễ bị uốn cong hoặc biến dạng, có khả năng gây ra các sự cố nghiêm trọng như không mở được van.
2. Trục cam trên cao (OHC)
Hầu hết các động cơ xe khách hiện đại đều sử dụng thiết kế trục cam trên cao. Bằng cách định vị trục cam phía trên động cơ, khoảng cách giữa trục cam và van giảm đáng kể, loại bỏ nhu cầu nâng van dài và đơn giản hóa cơ cấu truyền động van. Điều này cho phép thiết kế động cơ nhỏ gọn hơn. Trục cam trên dẫn động các van thông qua cánh tay đòn hoặc bộ nâng thủy lực, cải thiện hiệu suất truyền động và giảm tiếng ồn khi vận hành. Tuy nhiên, cũng có nhược điểm: tuy khoảng cách giữa trục cam và van ngắn lại nhưng khoảng cách giữa trục cam và trục khuỷu lại tăng lên. Do đó, xích định thời hoặc đai định thời kết nối chúng trở nên dài hơn, khiến cơ cấu truyền động phức tạp hơn so với các hệ thống-được gắn phía dưới.
Dựa trên số lượng trục cam trong bộ truyền động van, động cơ trục cam trên cao được phân loại thành cấu hình trục cam đơn trên cao (SOHC) và trục cam kép trên cao (DOHC).
① Trục cam đơn trên cao (SOHC): Cả van nạp và van xả đều được dẫn động bởi một trục cam duy nhất trên cao. Do các van nạp và van xả được đặt khác nhau trong đầu xi lanh nên sự sắp xếp này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của việc định giờ van.
② Trục cam kép trên cao (DOHC): Được phát triển từ thiết kế SOHC, động cơ DOHC có các trục cam riêng biệt cho van nạp và van xả, mỗi trục dẫn động bộ van tương ứng. Do van nạp và van xả có thể được điều khiển độc lập nên thời gian đóng van có thể được điều chỉnh một cách chính xác. Đối với động cơ có nhiều hơn hai van trên mỗi xi-lanh hoặc động cơ được bố trí theo cấu hình chữ V{2}}, việc sử dụng trục cam kép giúp đơn giản hóa cơ cấu truyền động van và cho phép kiểm soát việc đóng và mở van tốt hơn.
Với trục cam trên cao, khoảng cách giữa trục cam và van được giảm bớt, cho phép cánh tay đòn ngắn hơn và nhẹ hơn-hoặc thậm chí loại bỏ hoàn toàn cánh tay đòn bằng cách dẫn động trực tiếp các van từ trục cam. Hơn nữa, việc tách trục cam nạp và trục cam xả giúp tăng tính linh hoạt trong thiết kế trong việc bố trí van. Bugi có thể dễ dàng được bố trí giữa hai trục cam, lý tưởng nhất là ở giữa buồng đốt. Những tính năng này làm cho trục cam kép phía trên đặc biệt phù hợp với động cơ-tốc độ cao.
Các phương pháp truyền công suất phổ biến giữa trục cam và trục khuỷu bao gồm truyền động bánh răng, truyền động xích và truyền động đai định thời. Đối với trục cam gắn dưới và{1}}ở giữa, bánh răng định thời hình trụ thường được sử dụng, thường chỉ cần một cặp bánh răng để truyền chuyển động từ trục khuỷu đến trục cam. Nếu đường kính bánh răng quá lớn, có thể thêm một bánh răng chạy không tải bổ sung. Để đảm bảo sự ăn khớp trơn tru và giảm tiếng ồn, các bánh răng định giờ thường có dạng xoắn ốc.
Bộ truyền động xích thường được sử dụng giữa trục cam trên cao và trục khuỷu, mặc dù độ tin cậy và độ bền của nó kém hơn so với bộ truyền động bánh răng. Trong những năm gần đây, dây đai định thời ngày càng thay thế xích trong động cơ-tốc độ cao do độ ồn thấp, độ tin cậy cao và chi phí thấp hơn. Tuy nhiên, xích vẫn được sử dụng trong một số-động cơ công suất cao. Đai định thời mang lại những ưu điểm như vận hành êm ái, hiệu suất đáng tin cậy và chi phí thấp. Trong cấu hình trục cam kép trên cao, trục cam xả thường được dẫn động bởi trục khuỷu thông qua đai hoặc xích định thời, trong khi trục cam nạp được dẫn động bằng xích kim loại từ trục cam xả hoặc cả hai trục cam được dẫn động trực tiếp từ trục khuỷu thông qua đai hoặc xích định thời.
Các lỗi trục cam thường gặp
Các hư hỏng trục cam điển hình bao gồm mòn bất thường, tiếng ồn bất thường và gãy. Những tiếng ồn và sự cố bất thường thường xuất hiện sau các triệu chứng hao mòn bất thường.
(1) Trục cam nằm gần cuối hệ thống bôi trơn động cơ, dẫn đến điều kiện bôi trơn kém-hơn-tối ưu. Áp suất dầu không đủ do bơm dầu bị lão hóa, đường dẫn dầu bị chặn ngăn dầu tiếp cận trục cam hoặc mô-men xoắn siết quá mức trên bu lông nắp ổ trục làm hạn chế dòng dầu chảy vào khe hở trục cam đều có thể dẫn đến mài mòn bất thường.
(2) Sự mài mòn bất thường làm tăng khe hở giữa trục cam và vỏ ổ trục, gây ra sự dịch chuyển dọc trục trong quá trình quay trục cam và tạo ra tiếng ồn. Ngoài ra, khoảng hở giữa cam dẫn động và bộ nâng thủy lực tăng lên dẫn đến tác động khi cam tiếp xúc với bộ nâng, tạo ra tiếng ồn có thể nghe được.
(3) Trục cam nghiêm trọng, chẳng hạn như gãy, có thể xảy ra do các yếu tố bao gồm bộ nâng thủy lực bị gãy hoặc mòn nghiêm trọng, thiếu dầu bôi trơn nghiêm trọng, chất lượng trục cam kém hoặc bánh răng định thời bị hỏng.
(4) Trong một số trường hợp, hư hỏng trục cam là do lỗi của con người, đặc biệt là việc xử lý không đúng cách trong quá trình bảo dưỡng động cơ. Ví dụ: dùng búa đập mạnh nắp ổ trục cam, cạy chúng ra bằng tuốc nơ vít, lắp nắp ổ trục không đúng cách để chúng không thẳng hàng với các ổ trục hoặc -siết chặt quá mức các bu lông nắp ổ trục. Khi lắp nắp ổ trục, chú ý đến mũi tên chỉ hướng và đánh dấu vị trí trên nắp, đồng thời sử dụng cờ lê lực để siết chặt các bu lông theo đúng giá trị mômen xoắn quy định.
Mẹo:Khi lắp trục cam, luôn kiểm tra cẩn thận các dấu định thời trên puly hoặc bánh xích trục cam. Một số động cơ thiếu dấu thời gian rõ ràng; kỹ thuật viên cần đánh dấu chính xác vị trí trục khuỷu, trục cam trước khi tháo. Những người khác yêu cầu các công cụ chuyên dụng để điều chỉnh thời gian thích hợp.