ĐỒ án tốt NGHIỆP lắp đặt NGHIÊN cứu cấu tạo sửa CHỮA cơ cấu TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN và cơ cấu PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN ĐỘNG cơ TOYOTA 3y

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

PISTON

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

THANH TRUYỀN

2.1 Giới thiệu chung về thanh truyền

2.1.1 Nhiệm vụ của thanh truyền

Thanh truyền là một bộ phận thiết yếu trong động cơ đốt trong, có chức năng kết nối piston với trục khuỷu Nó nhận lực từ chuyển động tịnh tiến của piston và truyền động này để tạo ra mô-men quay cho trục khuỷu Đồng thời, thanh truyền cũng nhận lực từ trục khuỷu để dẫn động piston nén khí trong buồng đốt.

Khi động cơ làm việc thanh truyền chịu tác dụng của các lực:

- Lực khí thể trong xy-lanh

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston

- Lực quán tính của thanh truyền

Trong quá trình làm việc, đầu nhỏ của thanh truyền bị biến dạng do lực quán tính của chuyển động tịnh tiến, trong khi đầu to chịu tác động của lực quán tính từ nhóm piston và thanh truyền Thân thanh truyền không chỉ chịu nén từ lực khí thể mà còn chịu uốn trong mặt phẳng lắc do lực quán tính Do đó, việc lựa chọn kích thước và vật liệu chế tạo khi thiết kế thanh truyền là rất quan trọng.

2.1.2 Yêu cầu của thanh truyền

Do làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao và chịu áp lực lớn, thanh truyền cần phải đảm bảo khả năng chịu va đập và ứng suất cơ học Ngoài ra, nó cũng phải có khả năng chống ăn mòn hóa học để đảm bảo hiệu suất và độ bền trong suốt quá trình hoạt động.

- Các thành phần của thanh truyền phải có độ bền và tính tin cậy cần thiết

- Độ chống mòn và khả năng làm việc của các ổ đỡ cao.

Vật liệu chế tạo thanh truyền thường được làm từ thép cacbon và thép hợp kim

Thép các bon thường dùng trong các động cơ tốc độ thấp như thép C30, C35,

Động cơ ô tô máy kéo thường sử dụng thép hợp kim như 45Mn2, 40CrNi và 40MnMo, mặc dù có thể dùng thép các bon Đối với động cơ tốc độ cao, các loại thép phổ biến bao gồm 8Cr2Ni4WA, 12CrNi3A và 18Cr2Ni4MoA.

- Thép cacbon được sử dụng nhiều vì giá rẻ, dể gia công.

- Thép hợp kim thường được dùng cho các động cơ cao tốc như xe du lịch hoặc xe đua.

2.1.3 Phân loại của thanh truyền

Kiểu thanh truyền đơn được sử dụng phổ biến trong các động cơ thẳng hàng hoặc động cơ piston ngược Đầu thanh truyền được kết nối với chốt trục khuỷu thông qua nắp biên và vòng bi kim.

- Để duy trì sự cân bằng và phù hợp, các thanh truyền phải luôn được thay thế trong cùng một xi-lanh và ở cùng một vị trí tương đối.

Động cơ hình sao sử dụng hệ thống thanh truyền chính và phụ, hay còn gọi là thanh truyền hình sao Trong cấu trúc này, một piston được kết nối với thanh truyền chính và trục khuỷu, trong khi các piston còn lại sử dụng thanh truyền phụ, nối với thanh truyền chính thông qua một bộ khớp nối ở giữa.

Động cơ nhiều xy lanh như V12 gặp khó khăn trong việc lắp đặt ổ trục cho nhiều thanh truyền do hạn chế về chiều dài trục khuỷu Giải pháp là thiết kế mỗi cặp xy lanh sử dụng chung một cổ trục, tuy nhiên điều này làm giảm kích thước ổ trục thanh truyền và gây ra sự lệch trục cho các xy lanh đối đỉnh ở các dãy khác nhau, dẫn đến hiện tượng khớp nối rung lắc.

Hình 2.2: Thanh truyền chính phụ

Một phương pháp khác để cải thiện hệ thống truyền động là sử dụng thanh truyền chính–phụ, trong đó thanh truyền chính được kết nối bằng nhiều chốt nối tròn Các chốt nối tròn này sẽ liên kết với đầu lớn của các thanh truyền phụ trên các xy lanh khác, tạo ra sự đồng bộ và hiệu quả trong quá trình truyền động.

Phương pháp này có nhược điểm là hành trình di chuyển của thanh truyền phụ ngắn hơn một chút so với thanh truyền chính, gây ra hiện tượng rung ở động cơ chữ V.

Hệ thống thanh truyền hình nang được áp dụng trong động cơ xe máy chữ V 2 xi-lanh và động cơ máy bay V12 Mỗi cặp xi lanh kết nối với đầu to của một thanh truyền, tạo ra sự chuyển động hiệu quả trong quá trình hoạt động của động cơ.

Tải xuống TIEU LUAN MOI tại địa chỉ skknchat@gmail.com Thiết kế cơ cấu thanh truyền này giúp loại bỏ hiện tượng rung lắc ở khớp nối, nhờ vào việc lắp đặt rãnh cho đầu thanh truyền phụ, từ đó giải quyết vấn đề xi-lanh bị lệch dọc trục khuỷu.

Hình 2.3: Thanh truyền hình nang

Một thiết kế phổ biến cho thanh truyền hình nạng là sử dụng đầu to của thanh truyền chính với ổ trượt đơn, kéo dài suốt bề dày của thanh, bao gồm cả vùng rãnh hở ở giữa.

Thanh trượt phụ không xoay trực tiếp trên chốt khuỷu mà thực hiện xoay bên ngoài ổ trượt, cho phép hai thanh truyền dao động độc lập Điều này giúp giảm lực đè lên ổ trượt và ảnh hưởng đến tốc độ bề mặt.

- Tuy nhiên, chuyển động của ổ trượt sẽ trở thành tịnh tiến thay vì chuyển động quay đều, dẫn đến khó bôi trơn ổ trượt hơn.

Động cơ tiêu biểu sử dụng hệ thống thanh truyền hình nạng bao gồm động cơ máy bay Rolls-Royce Merlin V12 và động cơ xe máy chữ V 2 xy lanh của Harley-Davidson.

Thanh truyền được cấu tạo từ ba phần chính: thân thanh truyền, đầu to và đầu nhỏ thanh truyền Các bộ phận này được kết nối với nhau theo cấu trúc nhất định, tạo nên sự hoạt động hiệu quả trong cơ chế vận hành.

TRỤC KHUỶU

3.1 Nhiệm vụ và điều kiện làm việc.

- Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy rất quan trọng, nó có cường độ làm việc cao và giá thành cao nhất của động cơ đốt trong.

- Khối lượng của trục khuỷu thường chiếm 7÷15% khối lượng của động cơ Giá thành

Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu nhận lực từ piston qua thanh truyền, chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay Quá trình này giúp dẫn động các bộ phận như máy bơm nước, máy phát điện, bánh xe chủ động của ô tô và máy kéo.

- Nhận năng lượng từ bánh đà truyền lại cho piston để thực hiện các quá trình sinh công.

Trong quá trình vận hành, trục khuỷu phải chịu tác động từ lực khí thể và lực quán tính, bao gồm cả quán tính chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển động quay Những lực này có cường độ lớn và biến đổi theo chu kỳ, dẫn đến hiện tượng va đập mạnh Sự tác động này tạo ra ứng suất uốn và xoắn trục, đồng thời gây ra dao động dọc và xoắn, làm cho động cơ bị rung động và mất cân bằng.

- Ngoài ra, các lực tác dụng nói trên còn gây ra hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và chốt khuỷu.

3.2 Vật liệu và phương pháp chế tạo trục khuỷu.

Trục khuỷu thường được chế tạo từ thép cacbon có thành phần cacbon trung bình, như C35, C40 và C45 Đối với các động cơ tốc độ cao hoặc chịu tải lớn, thép hợp kim măng gan như 45T, 45T2, 50T và thép hợp kim niken-crom như 40X, 18XHBA, 25HB là lựa chọn phổ biến.

Loại thép cacbon được dùng rất nhiều vì nó có các ưu điểm sau:

Thép cacbon có hệ số ma sát trong cao hơn thép hợp kim, điều này giúp thép cacbon giảm dao động xoắn hiệu quả hơn Kết quả là biên độ dao động xoắn của thép cacbon nhỏ hơn, dẫn đến ứng suất xoắn cũng giảm theo.

Thép cacbon có giá thành rẻ hơn thép hợp kim, dẫn đến chi phí sản xuất trục khuỷu thấp hơn Mặc dù sức bền của thép cacbon không bằng thép hợp kim, nhưng hiện nay có nhiều biện pháp công nghệ và cấu trúc để nâng cao sức bền và độ cứng vững của trục khuỷu, đảm bảo trục khuỷu hoạt động an toàn.

3.2.2 Phương pháp chế tạo trục khuỷu

3.2.2.1 Đúc. Đúc là phương pháp gia công tạo hình kim loại bằng cách rót kim loại, hợp kim lỏng vào khuôn có hình dạng, kích thước nhất định Sau khi kim loại thực hiện quá trình kết tinh trong khuôn ta thu được vật phẩm có hình dạng, kích thước phù hợp với yêu cầu. Đối với phương pháp đúc, thường là đúc các trục khuỷu là thép cacbon, thép hợp kim, và gang graphit cầu.

Trọng lượng phôi và lượng dư gia công nhỏ giúp đúc các kết cấu phức tạp, cho phép phân bố kim loại bên trong trục khuỷu theo ý muốn, từ đó đạt được sức bền tối ưu.

Thành phần kim loại trong quá trình đúc thường không đồng đều, dẫn đến thép kết tinh không đồng nhất Tinh thể bên trong thường thô hơn so với tinh thể bên ngoài, trong khi gang graphit cầu có quá trình cầu hóa chưa hoàn chỉnh, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến sức bền của trục khuỷu.

+ Dễ xảy ra các khuyết tật đúc như: rỗ ngót, rỗ khí, rạn nứt ngầm,…

+ Sức bền kéo, nén tại các gấp khúc kém.

3.2.2.2 Rèn tự do hoặc rèn tự do trong khuôn đơn giản.

Thường dùng cho các loại thép các bon, thép hợp kim để rèn.

+ Thích hợp với điều kiện sản xuất loạt vừa và nhỏ.

+ Chi phí về trang bị công nghệ không đắt.

Lượng dư công nghệ lớn trong quá trình gia công cắt gọt khiến các thớ kim loại bị cắt đứt không liên tục, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến sức bền của trục khuỷu.

3.2.2.3 Dập nóng thể tích. a) Dập nóng thể tích trên máy búa dập.

Thực chất quá trình dập trên máy búa là sự điền đầy kim loại vào phần rỗng của khuôn nhờ lực va đập.

Lượng dư gia công nhỏ khi dập trên búa máy với nhiều mức độ chính xác khác nhau giúp tiết kiệm kim loại và giảm thời gian gia công cơ Điều này không chỉ giảm chi phí mà còn giữ được bề mặt với cơ tính cao.

+ Năng suất lao động tương đối cao.

+ Thao tác máy dễ dàng.

+ Hoàn thành một bước hay nguyên công phải cần vài nhát đập tăng thời gian phụ. b) Dập trên máy ép trục khuỷu - Ưu điểm:

+ Máy làm việc êm, thân máy và cụm trục khuỷu thanh truyền cứng vững tốt, dẫn hướng êm chính xác.

+ Chất lượng vật rèn trên máy ép cao, tiết kiệm lượng hao kim loại, năng xuất cao.

+ Giá thành của máy ép cao.

+ Khi quá tải thường xảy ra hiện tượng kẹt máy, nhiều trường hợp rất khó giải quyết.

+ Kích thước phôi ban đầu phải chính xác.

+ Khó đánh sạch lớp ôxy hoá nên yêu cầu thiết bị nung phải không có hoặc ít ôxy hoá.

+ Tính chất vạn năng so với máy búa kém hơn nên phải có thiết bị phụ để tạo phôi.

3.3.Yêu cầu, phân loại và kết cấu

Hình dạng và kết cấu của trục khuỷu chịu ảnh hưởng bởi số lượng xy lanh, cách bố trí của chúng, số kỳ của động cơ và thứ tự làm việc của các xy lanh.

- Giúp cho động cơ làm việc cân bằng, đồng đều, ít rung động Biên độ dao động của mômen xoắn tương đối nhỏ.

- Ứng suất sinh ra do dao động xoắn nhỏ.

- Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ.

- Có độ chính xác gia công cao, bề mặt làm việc của trục cần có độ bóng và độ cứng cao và ít mòn.

- Công nghệ chế tạo đơn giản, có giá thành rẻ.

Trục khuỷu nguyên là loại trục khuỷu được cấu tạo từ các bộ phận như cổ trục và chốt khuỷu, được liên kết chặt chẽ thành một khối duy nhất Loại trục khuỷu này thường được sử dụng trong các động cơ có kích thước nhỏ và trung bình.

Hình 3.1: Kết cấu tổng thể trục khuỷu nguyên 1-Đai ốc khởi động; 2-Bánh răng; 3-Đường dầu bôi trơn; 4-Đối trọng; 5,8-Cổ trục khuỷu; 6-Má khuỷu; 7-chốt khuỷu; 9-Bạc lót.

Trục khuỷu ghép là loại trục khuỷu được chế tạo từ các bộ phận riêng biệt như cổ trục, chốt khuỷu và má khuỷu, sau đó ghép lại với nhau Trong trường hợp động cơ cỡ lớn, trục khuỷu thường được sản xuất thành từng đoạn để dễ dàng lắp ráp và bảo trì.

Trục khuỷu được lắp ghép từ nhiều đoạn và kết nối với nhau bằng mặt bích Loại trục khuỷu này thường được sử dụng trong các động cơ lớn như động cơ tàu thủy và động cơ tĩnh tại, nhưng cũng phổ biến trong các động cơ nhỏ như động cơ mô tô và động cơ xăng cỡ nhỏ.

Hình 3.2: Kết cấu trục khuỷu ghép 1-Cổ trục khuỷu; 2-Má khuỷu; 3,6-Đường dầu bôi trơn chính; 4- Chốt khuỷu; 5-Đai ốc ghép má khuỷu và chốt khuỷu; 7-Ổ bi

Trục khuỷu đủ cổ là loại trục khuỷu có số cổ nhiều hơn số chốt khuỷu, với công thức z = i + 1 Loại trục khuỷu này nổi bật với độ cứng vững cao, vì vậy thường được sử dụng trong động cơ diesel.

GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CƠ CẤU PHỐI KHÍ

PHẦN B : CƠ CẤU PHỐI KHÍ

GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ

4.1 Giới thiệu tổng quát về cơ cấu phân phối khí

Trải qua hơn nửa thế kỷ phát triển, động cơ đốt trong trên ô tô đã có nhiều cải tiến về hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu Tuy nhiên, một điều không thay đổi là bốn chu trình hoạt động cơ bản của động cơ: Nạp, Nén, Nổ và Xả Dù công nghệ có hiện đại đến đâu, các chu trình này vẫn là nền tảng cho hoạt động của động cơ đốt trong.

Hình 4.1: Cơ cấu phân phối khí của động cơ 4 kỳ

Chu trình của động cơ 4 kỳ được chia thành bốn quá trình chính, mỗi quá trình lý thuyết diễn ra trong 180 độ quay trục khuỷu, tương ứng với tổng thời gian 720 độ Tuy nhiên, để đạt công suất tối đa và hiệu suất cao nhất, động cơ cần phải được "Nạp đầy" và "Thải sạch" hiệu quả Điều này dẫn đến việc thời gian cho hai quá trình này được kéo dài, trong khi hai quá trình còn lại sẽ được rút ngắn Hệ thống phân phối khí được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa các quá trình này.

Cơ cấu phân phối khí có vai trò quan trọng trong việc điều khiển quá trình thay đổi môi chất công tác trong động cơ Nó đảm bảo nạp đầy hỗn hợp khí cho động cơ xăng hoặc không khí sạch cho động cơ Diesel vào các xylanh trong kỳ nạp, đồng thời thải sạch khí cháy ra ngoài các xylanh trong kỳ xả.

Dựa vào nhiệm vụ trên, hệ thống phân phối phải đáp ứng được các yêu cầu khắc khe như:

Chương 4: Giới thiệu tổng quát về cơ cấu phối 6

- Xupap cần được mở sớm và đóng muộn tùy theo kết cấu của từng loại động cơ và điều kiện vận hành của động cơ.

- Phải đóng mở đúng thời gian quy định.

- Phải đảm bảo đóng kín buồng cháy trong kỳ nén và nổ.

- Độ mở xupap phải đủ lớn để dòng khí dễ lưu thông vào buồng cháy.

- Dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa…và các yêu cầu khác…

4.1.3 Phân loại Động cơ đốt trong thường dùng các loại cơ cấu phân phối khí sau đây:

- Cơ cấu phân phối khí dùng xupap.

- Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt.

- Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp thường dùng lỗ để nạp và xupap để thải khí

Trong động cơ hai kỳ sử dụng phương pháp nạp thải bằng lỗ (quét vòng), piston đảm nhiệm chức năng của van trượt để mở và đóng các lỗ nạp và thải Đặc điểm nổi bật của loại động cơ này là không có cơ cấu dẫn động van trượt riêng, mà vẫn sử dụng cơ cấu trục khuỷu và thanh truyền để điều khiển piston.

Cơ cấu phân phối khí dùng xupap được dùng rất rộng rãi trong động cơ bốn kỳ vì nó có kết cấu đơn giản và làm việc rất tốt.

4.1.4 Kết cấu của cơ cấu phân phối khí dùng xupap

4.1.4.1 Phương án bố trí xupap

Các động cơ đốt trong hiện nay sử dụng hai phương án chính cho cơ cấu phân phối khí là xupap đặt và xupap treo Động cơ Diesel thường sử dụng xupap treo do dung tích buồng cháy nhỏ và tỷ số nén cao Trong khi đó, động cơ xăng có thể sử dụng cả hai loại xupap, nhưng hiện nay xupap treo ngày càng trở nên phổ biến.

- Cấu tạo: Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap treo có trục cam đặt trong thân máy gồm có các chi tiết sau:

Trục cam, con đội, đũa đẩy và trục cò mổ là những bộ phận quan trọng trong hệ thống van của động cơ Gối đỡ trục cò mổ và cò mổ cùng với xupap và lò xo xupáp đảm bảo hoạt động hiệu quả của động cơ Đế lò xo, móng hãm và ống dẫn hướng xupáp đóng vai trò hỗ trợ và định hướng chuyển động của xupap Bệ đỡ xupáp và vít điều chỉnh khe hở nhiệt xupáp giúp duy trì hiệu suất tối ưu cho động cơ, trong khi phớt bảo vệ các bộ phận khỏi bụi bẩn và chất lỏng.

Cơ cấu phân phối khí với trục cam đặt ở thân máy khác biệt so với loại đặt trên nắp máy, vì nó yêu cầu đũa đẩy để truyền lực trung gian giữa con đội và cò mổ.

Hình 4.3: Cấu tạo cơ cấu xupap treo.

Hình 4.4: Sơ đồ cấu tạo cơ cấu xupap treo.

Trường hợp cơ cấu phân phối khí chỉ có một trục cam đặt trên nắp máy, xupap có thể bố trí một hàng hoặc hai hàng.

Có thể sử dụng hai trục cam riêng biệt để điều khiển từng loại xupap, với một trục cam cho xupap nạp và một trục cam cho xupap xả Khi trục cam được đặt trên nắp máy, cơ cấu phân phối khí xupap treo không cần đũa đẩy và được dẫn động bằng xích hoặc đai truyền có răng.

Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay làm trục cam chuyển động Mấu cam tác động vào con đội, đẩy đũa lên và làm cò mổ quay, từ đó mở xupap để thực hiện quá trình nạp hoặc thải khí Trong quá trình này, lò xo xupáp sẽ bị nén lại.

Khi cam quay về vị trí tác động, lò xo xupáp sẽ khiến xupáp đóng kín vào bệ đỡ Đồng thời, cò mổ, đũa đẩy và con đội cũng trở về vị trí ban đầu, dẫn đến việc xupáp đóng lại.

Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý của cơ cấu xupap treo. b/ Cơ cấu phân phối khí xupap đặt:

Hệ thống máy bao gồm các thành phần chính như lò xo, xupap, con đội, trục cam, cửa nạp và cửa xả, tất cả được lắp đặt tại thân máy Trên con đội có bu lông điều chỉnh khe hở xupap, trong khi lò xo được lồng vào xupap và được giữ chặt bằng móng hãm Trục cam được dẫn động bởi trục khuỷu thông qua đĩa xích hoặc cặp bánh răng.

Hình 4.6: Cấu tạo cơ cấu xupap đặt.

Hình 4.7: Sơ đồ cấu tạo cơ cấu xupap đặt.

- Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ làm việc, tỷ số truyền khi quay của trục khuỷu là 1/2, bộ phận này sẽ hoạt động như sau:

+ Khi đỉnh cam chưa có lực tác dụng vào đuôi xupap, lò xo sẽ đẩy xupap đi xuống, lúc này cửa nạp hoặc cửa xả sẽ được đóng lại.

Khi đỉnh cam xoay lên, con đội tác động vào xupap, khiến xupap nâng lên Điều này dẫn đến việc cửa nạp hoặc cửa xả từ từ mở ra Khi con đội đạt vị trí cao nhất của cam, cửa nạp hoặc cửa xả sẽ mở rộng tối đa.

Khi trục cam quay, đỉnh cam hạ xuống làm cho lò xo căng ra, đẩy xupap đi xuống và dần đóng cửa nạp hoặc cửa xả Cả hai cửa này sẽ hoàn toàn đóng khi con đội đạt vị trí tiếp xúc thấp nhất.

Phân phối khí xupap đặt sẽ lặp lại quá trình hoạt động nếu động cơ vẫn tiếp tục làm việc.

Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý làm việc của cơ cấu xupap đặt. c/ Ưu, nhược điểm:

Cơ cấu phân phối khí xupap treo có ưu điểm nổi bật là xupap được bố trí trong, giúp toàn bộ cơ cấu phối khí nằm gọn gàng trong thân máy Thiết kế này giảm chiều cao buồng đốt, từ đó tăng tỷ số nén của động cơ Kết cấu nắp xylanh đơn giản cũng giúp giảm kích thước và làm cho việc dẫn động xupap trở nên dễ dàng hơn.

Dòng khí lưu động thuận giúp giảm thiểu số chi tiết của cơ cấu, từ đó giảm tổn thất và tạo điều kiện cho lực quán tính của cơ kiện xả sạch và nạp đầy hiệu quả Cấu trúc nhỏ gọn cùng với bề mặt cam và con đội ít bị mòn, góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động.

Nhược điểm – Có nhiều chi tiết hơn cơ – Vì buồng cháy không cấu phân phối khí dùng gọn nên dễ xảy ra cháy

HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG TRỤC CAM

Chương 5: Hệ thống dẫn động trục 12

5.1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống dẫn động trục cam

Mối quan hệ giữa sự quay của trục cam và vòng quay của trục khuỷu đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của động cơ Trục cam điều khiển việc mở và đóng của các van, giúp kiểm soát lưu lượng của hỗn hợp khí nhiên liệu nạp vào và khí thải Để đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả, các van phải được mở và đóng vào thời điểm thích hợp trong hành trình của piston, điều này phụ thuộc trực tiếp vào sự quay của trục cam và trục khuỷu.

Vì lý do này, trục cam được dẫn động trực tiếp với trục khuỷu, thông qua cơ cấu bánh răng hoặc gián tiếp thông qua đai hoặc xích

- Yêu cầu của hệ thống dẫn động trục cam

+ Phải đảm bảo dẫn động trục cam theo đúng chu trình nạp , nén , xả , thải của động cơ

+ Làm việc ổn định ít tiếng ồn

+ Dễ dàng bảo dưỡng sửa chữa

+ Chi phí thấp dễ chế tạo , thay thế

- Vị trí đặt trục cam

Trục cam được đặt ở thân máy và thường được dẫn động bằng bánh răng Khi khoảng cách giữa trục cam và trục khuỷu nhỏ, chỉ cần sử dụng một cặp bánh răng; trong trường hợp khoảng cách lớn, cần thêm bánh răng trung gian để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

+ Trục cam được bố trí ở nắp xy lanh , dẫn động trục cam có thể dùng trục trung gian bằng bánh răng côn hoặc dùng xích răng , dùng đai

5.1.1 Các phương án dẫn động trục cam

5.1.1.1 Dẫn động trục cam bằng bánh răng

Bánh răng được lắp ở đầu trục khuỷu của động cơ hoặc đuôi trục khuỷu, mỗi phương án có những ưu và nhược điểm riêng Thông thường, việc lắp bánh răng ở đầu trục khuỷu giúp đơn giản hóa kết cấu dẫn động, nhưng cũng làm cho cơ cấu này dễ bị ảnh hưởng bởi hiện tượng dao động xoắn.

Bộ dẫn động bánh răng trong động cơ có thể bao gồm hai cặp bánh răng ăn khớp trực tiếp hoặc thông qua bánh răng trung gian Đối với động cơ 4 kỳ, tỷ số truyền giữa trục khuỷu và trục cam là 2:1, trong khi đó, động cơ 2 kỳ có tỷ số truyền là 1:1.

Hình 5.1: Dẫn động trục cam bằng bánh răng

Dẫn động bằng bánh răng có nhiều ưu điểm như độ bền cao, tuổi thọ lâu dài và hiệu suất lớn, cùng với cấu trúc đơn giản Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là gây tiếng ồn và khó khăn trong việc bố trí khi khoảng cách trục lớn Để giảm thiểu tiếng ồn, các bánh răng dẫn động trục cam thường được thiết kế dưới dạng bánh răng trụ răng nghiêng Bộ truyền bánh răng chủ yếu được áp dụng cho các động cơ lớn như ôtô tải và tàu thủy.

5.1.1.2 Dẫn động trục cam bằng xích

Dẫn động xích được sử dụng để dẫn động trục cam ở nắp máy hoặc trong thân máy, với ưu điểm là cấu trúc gọn nhẹ và khả năng dẫn động hiệu quả ở khoảng cách trục lớn Tuy nhiên, nhược điểm của bộ truyền xích là dễ bị rung động khi thay đổi tải và gây ra tiếng ồn, cùng với giá thành tương đối cao Ngoài ra, trong quá trình làm việc lâu dài, bộ truyền xích thường gặp hiện tượng rão do mòn con lăn và chốt xích, dẫn đến việc cần phải thay mới.

Hình 5.2: Dẫn động trục cam bằng xích

Quá trình hoạt động của bộ dẫn động xích yêu cầu việc bôi trơn định kỳ và sử dụng các bộ phận dẫn hướng, giảm chấn để tăng hiệu suất Để duy trì độ căng cần thiết cho xích, cần có cơ cấu căng xích tự động hoặc có khả năng điều chỉnh.

5.1.1.3 Dẫn động trục cam bằng đai

Dẫn động đai là hệ thống phổ biến trong các dòng xe du lịch và xe tải nhỏ, với trục cam đặt phía trên nắp máy Ưu điểm chính của dẫn động đai là hoạt động êm ái và không cần bôi trơn, cùng với chi phí thấp và trọng lượng nhẹ hơn so với bánh răng hay xích Tuy nhiên, tuổi thọ và độ bền của dây đai thấp hơn, do đó, cần thay mới theo khuyến cáo của nhà sản xuất sau một thời gian sử dụng.

Hình 5.3: Dẫn động trục cam bằng đai

5.2 Cấu tạo hệ thống dẫn động trục cam

5.2.1 Cấu tạo hệ thống dẫn động trục cam bằng bánh răng

Bánh răng trục khuỷu được kết nối với trục khuỷu thông qua then hoa, nhận mô men xoắn từ trục khuỷu để điều khiển bánh răng trục cam Vật liệu chế tạo bánh răng trục khuỷu thường là thép C45, đảm bảo độ bền và hiệu suất hoạt động.

Hình 5.4: Bánh răng trục khuỷu

Bánh răng trục cam được kết nối với trục cam và có chiều chuyển động ngược lại với bánh răng trục khuỷu Số răng thiết kế của bánh răng trục cam thường gấp đôi so với bánh răng trục khuỷu, điều này phù hợp với tỷ số truyền trong động cơ.

Hình 5.5: Bánh răng trục cam

Ký hiệu trên các bánh răng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống dẫn động, giúp các kỹ thuật viên dễ dàng lắp đặt và sửa chữa Sự đa dạng của ký hiệu này phụ thuộc vào từng loại xe và từng hãng xe, bao gồm ký hiệu bằng chữ, số và một số ký hiệu khác.

Hình 5.6: Dấu cân cam của bộ truyền bánh răng

5.2.2 Cấu tạo hệ thống dẫn động trục cam bằng xích

- Hê thống dẫn động trục cam bằng xích bao gồm : bánh răng trục cam , bánh răng trục khuỷu , xích dẫn động , bộ tăng xích

Bánh răng trục khuỷu được lắp đặt ở đầu trục khuỷu thông qua then bằng, có nhiệm vụ nhận mô men từ trục khuỷu Vật liệu chế tạo bánh răng thường là thép mạ niken, giúp tăng cường độ bền và tuổi thọ cho sản phẩm.

Bánh răng trục cam được lắp vào đầu trục cam bằng kiểu ghép trục then, sử dụng vật liệu thép mạ niken Số răng thiết kế của bánh răng trục cam gấp đôi so với bánh răng trục khuỷu, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho hệ thống truyền động.

Hình 5.8: Bánh răng trục cam

Xích dẫn động là một hệ thống gồm các mắt xích liên kết với nhau qua bản lề, cho phép truyền động hiệu quả Cơ năng được chuyển giao từ bánh này sang bánh kia thông qua sự ăn khớp giữa răng đĩa xích và các mắt xích Cấu tạo cơ bản của bộ truyền xích đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự hoạt động ổn định và hiệu quả của hệ thống truyền động.

Hình 5.9: Chi tiết cơ bản xích con lăn

Số 1 : má trong , số 2 má ngoài , số 3 chốt , số 4 ống lót , số 5 con lăn + Bộ tăng xích có nhiện vụ làm dây xích có độ căng phù hợp giúp cho bộ truyền làm việc ổn định hơn và làm giảm tiếng ồn khi truyền động Hầu hết các bộ tăng xích hoạt động với cơ cấu một chiều , khi các má xích bị mòn làm xích dài ra Nhờ lực lò xo trong bộ tăng xích đẩy chốt đi ra và có cơ cấu chốt một chiều không cho chốt trả lại nữa.

TRỤC CAM

Trục cam là một phần quan trọng trong hệ thống phân phối khí của động cơ đốt trong Sự phát triển của động cơ này đã thúc đẩy sự tiến bộ của trục cam, nhằm tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.

- Trục cam được gắn liền với nhiệm vụ là mở xupap để giúp nạp và xả khí cho động cơ.

Với cấu tạo và kết cấu linh hoạt, thiết bị này có khả năng hoạt động hiệu quả trong môi trường khắc nghiệt, đồng thời đảm bảo việc đóng mở các xupap một cách chính xác và hoàn hảo.

- Trong một số động cơ trên trục cam còn có cam dẫn động bơm xăng, cam dẫn động bơm cao áp, bánh răng dẫn động bơm dầu,….

Trong quá trình hoạt động, trục cam phải chịu tác động của lực uốn, xoắn và ma sát lớn, dẫn đến tình trạng cong, xoắn và mòn ở các cổ trục cùng các cam.

Trục cam thường được chế tạo từ các loại thép hợp kim có thành phần cacbon thấp như thép 15X, 15MH, hoặc từ thép cacbon với thành phần cacbon trung bình như thép 40 và thép 45.

Trục cam phải được sản xuất đúng theo tiêu chuẩn yêu cầu và phù hợp với tài liệu thiết kế đã được phê duyệt theo quy trình quy định.

Trục cam cần được chế tạo từ thép C45 theo tiêu chuẩn TCVN 1766-85 hoặc thép C20Cr, hoặc các loại thép có tính chất cơ lý tương đương Ngoài ra, theo thỏa thuận với khách hàng, có thể chế tạo trục cam bằng gang cầu theo tiêu chuẩn TCVN 1659-85.

Chiều sâu lớp thấm tôi của cổ trục và mấu cam cần đạt từ 2 đến 5 mm cho trục bằng thép C45, và từ 1,4 đến 2,2 mm cho trục bằng thép 20Cr Đặc biệt, chiều sâu lớp thấm tôi ở đỉnh cam của trục làm bằng thép C45 có thể được tăng lên.

Độ cứng bề mặt cổ trục và mấu cam sau quá trình nhiệt luyện không được vượt quá 54 HRC, trong khi độ cứng tối đa cho phép trên bề mặt cổ trục và mấu cam là 50 HRC.

Chương 6: Trục 14 cách không lớn hơn 3mm kể từ mặt mút của chúng Độ cứng vùng chuyển tiếp phải chỉ dẫn trên bản vẽ chế tạo.

- Thông số nhám các bề mặt làm việc của mấu cam và cổ trục phải đạt Ra ≤

- Các bề mặt gia công của trục cam phải sạch, không được có các vết nứt, rạn, xước, bavia, cạnh sắc và tạp chất phi kim loại.

Các bề mặt mài của cổ trục và mấu cam trên trục phải đảm bảo không có đốm đen hay vết xước Đồng thời, các vết hằn đa giác trên mặt cam cũng không được phép xuất hiện.

Độ đảo hướng kính của cổ trục giữa và bề mặt lắp ghép bánh răng trục cam không được vượt quá 0,03 mm so với các cổ trục ở hai đầu Đồng thời, độ đảo mặt đầu của mặt tựa bánh răng trục cam cũng phải đảm bảo không lớn hơn 0,04 mm trên bán kính 50 mm.

- Sai lệch hình dạng của các cổ trục không lớn hơn 0,02 mm Đối với các cổ trục dùng lắp ổ lăn được qui định theo TCVN 1482-85.

Sai lệch độ song song của các đường sinh trên mặt làm việc của cam không được lớn hơn 0,02 mm so với đường trục Điều này đảm bảo rằng trục cam không vượt quá tiêu chuẩn cho phép trên chiều rộng mặt cam.

- Độ dịch chuyển của đường tâm rãnh theo phương ngang trên mặt cắt ngang của trục cam không được lớn hơn 0,05 mm.

- Sai lệch độ không song song của đường trục rãnh then so với đường trục của trục cam không được lớn hơn 0,03 mm trên chiều dài rãnh then.

Sai lệch góc xác định vị trí tương đối của đỉnh cam so với rãnh then lắp bánh răng trục cam hoặc với lỗ định vị trên mặt bích không được vượt quá ± 20’.

- Độ chính xác chế tạo prôfin cam phải theo chỉ dẫn trên bản vẽ với các giá trị của sai lệch giới hạn của độ nâng con đội.

Cả động cơ SOHC và DOHC đều sử dụng các bộ phận như con đội, trục cam, cò mổ, xu páp và lò xo để phân khối khí Tuy nhiên, điểm khác biệt giữa chúng là SOHC chỉ có một trục cam, trong khi DOHC sử dụng hai trục cam, tạo ra cơ cấu phối khí độc đáo hơn.

Công nghệ DOHC (Double OverHead Camshaft) hay còn gọi là trục cam kép, sử dụng hai cam kép để điều khiển 4 van xả và hút riêng biệt Nhờ thiết kế độc lập này, DOHC cho phép lắp đặt nhiều van một cách dễ dàng, đồng thời giúp chu kỳ nạp và xả diễn ra nhanh hơn, từ đó tăng tốc độ quay vòng của động cơ.

Hình 6.1: Cơ cấu động cơ cam kép DOHC

+ DOHC có thể lắp 4 van hoặc nhiều hơn nên khi cùng một mức dung tích sẽ cho công suất lớn hơn nhiều so với động cơ SOHC.

+ Ở tốc độ cao, mô men và công suất tối đa của DOHC lại cao hơn SOHC, giúp máy khỏe hơn.

+ Việc bố trí bugi ở chính giữa buồng đốt giúp động cơ DOHC có hiệu quả đốt cháy nhiên liệu tốt hơn.

Động cơ DOHC mang lại lợi thế vượt trội nhờ khả năng ứng dụng công nghệ van biên thiên và điều chỉnh trục cam, giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành.

Tiêu đề	Lắp Đặt – Nghiên Cứu Cấu Tạo – Sửa Chữa Cơ Cấu Trục Khuỷu – Thanh Truyền Và Cơ Cấu Phân Phối Khí Trên Động Cơ Toyota 3Y
Tác giả	Nguyễn Văn Hiếu, Dương Văn Thông, Trương Hoài Nghĩa, Trần Tiến Nghĩa, Bùi Hữu Thoại, Bùi Trọng Năng
Người hướng dẫn	GVHD: Vũ Trí Xương, Thầy Đinh Nguyên Phúc
Trường học	Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng
Chuyên ngành	Cơ Khí Động Lực
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2021
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	186
Dung lượng	9,92 MB