Chương II. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀNCơ cấu Khuỷu trục - Thanh truyền là cơ cấu trực tiếp biến đổi nhiệt năng sang cơ năng, cơ cấu gồm các chi tiết cố định Thân động cơ, xi lanh, n

I ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

Cơ cấu Khuỷu trục - Thanh truyền là cơ cấu trực tiếp biến đổi nhiệt năng

sang cơ năng, cơ cấu gồm các chi tiết cố định (Thân động cơ, xi lanh, nắp xilanh…) và các chi tiết chuyển động (Nhóm pít tông, thanh truyền, trục khuỷu…)

Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu Khuỷu trục- thanh truyền

Nghiên cứu động học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là nghiên cứu quyluật chuyển động của cơ cấu, trong đó xét quy luật chuyển động của pít tông lànhiệm vụ chủ yếu

Để tiện cho việc nghiên cứu ta giả thiết: Trong quá trình làm việc, trụckhuỷu quay với vận tốc góc  không đổi, và chỉ xét với cơ cấu khuỷu trục thanhtruyền giao tâm (đường tâm xi lanh cắt các đường tâm trục khuỷu và đường tâmchốt pít tông)

A QUY LUẬT CHUYỂN ĐỘNG CỦA PÍT TÔNG

Sơ đồ động học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền (Hình vẽ)

Trong hình vẽ, quãng đường dịch chuyển được của pít tông tính từ ĐCT làx:

x được tính theo công thức gần đúng

R x

Trong đó:

l - Chiều dài thanh truyền tính từ tâm đầu nhỏ đến tâm đầu to

1 2

4

7 6 5 3

R - Chiều dài tay quay (bán kính quay của trục khuỷu)

 - Góc quay được của trục khuỷu tính từ ĐCT ứng với x

 - Góc lệch giữa đường tâm thanh truyền và đường tâm xi lanh ứng với 

R d

Cm = (6,5  9) m/s Động cơ tốc độ trung bình) m/s Động cơ tốc độ trung bình

Cm > 9) m/s Động cơ tốc độ trung bình m/s Động cơ cao tốc

C GIA TỐC CỦA PÍT TÔNG (J)

Gia tốc của pít tông được dùng để xác định lực quán tính của các chi tiết chuyển động tịnh tiến trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

Lấy đạo hàm của vận tốc tức thời theo thời gian ta có

Gia tốc J có giá trị dương khi nó hướng vào tâm quay và có giá trị âm khi

nó rời khỏi tâm quay

II ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

Động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền, nhằm xác định các lực tácdụng lên các chi tiết ở mỗi vị trí của trục khuỷu, giúp cho việc tính toán sức bền,nghiên cứu trạng thái mài mòn của các chi tiết máy, tính toán mô men uốn, mômen xoắn trục khuỷu và cân bằng động cơ

Khi làm việc, cơ cấu khuỷu trục thanh truyền chịu tác dụng của các lực:Lực khí thể, lực quán tính, lực ma sát và trọng lực Trong các lực trên, lực khíthể và lực quán tính có trị số lớn nhất nên chỉ xét hai lực này Lực ma sát vàtrọng lực rất nhỏ so với hai lực trên nên không đề cập đến

A LỰC KHÍ THỂ (P KT )

Lực khí thể do khí cháy sinh ra tác dụng lên đỉnh pít tông Từ kết quả tính

toán trên đồ thị công P - V rồi triển khai theo hệ trục toạ độ P - , biết giá trị áp

suất tuyệt đối tác dụng lên đỉnh pít tông theo góc quay  của trục khuỷu

Khi tính áp lực tác dụng lên đỉnh pít tông (lực khí thể) phải dùng áp suất dư

4

- Khối lượng của các chi tiết chuyển động

+ Khối lượng của nhóm pít tông (mnp ):

Khối lượng của nhóm pít tông tham gia chuyển động tịnh tiến, bao gồmkhối lượng của các chi tiết: Pít tông (mp), xéc măng (mxm), chốt pít tông và cácchi tiết hãm chốt (mcp)

mnp  mp  mxm  mcp (Kg)

+ Khối lượng của nhóm thanh truyền (mtt):

Nhóm thanh truyền bao gồm: Thanh truyền, bu lông thanh truyền, bạc đầu

to và đầu nhỏ thanh truyền

Khối lượng quy về đầu nhỏ tham gia chuyển động tịnh tiến (m1)

Khối lượng quy về đầu to tham gia chuyển động quay (m2)

mtt  m1  m2 (Kg)

Sơ đồ phân bố khối lượng của thanh truyền (Hình 2.3)

Thông thường: m1 = (0,275  0,350) mtt

m2 = (0,650  0,725) mtt

+ Khối lượng của trục khuỷu (mK):

Khối lượng trục khuỷu tham gia chuyển động quay, bao gồm: Khối lượng

cổ trục, khối lượng cổ khuỷu và má khuỷu

Khối lượng của cổ khuỷu mck chuyển động quay với bán kính R Khốilượng của má khuỷu mm chuyển động quay với bán kính , quy về tâm cổ khuỷu

nó tương đương với khối lượng mmr :

R m

- Lực quán tính

+ Lực quán tính của các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến (PJ)

Lực quán tính chuyển động tịnh tiến được xác định như sau:

P J  m.J (N)

+ Lực quán tính chuyển động quay (PK)

Lực này tác dụng vào cổ khuỷu, có phương trùng với phương đường tâm

má khuỷu, có chiều hướng ra ngoài tâm quay (lực ly tâm), có trị số:

P K m r.R2 (N)

C HỢP LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

Sơ đồ các lực và mô men tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

1 Các lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

+ Lực tác dụng lên chốt pít tông (P1) là hợp lực của hai lực cùng phương

2 Các mô men do các lực sinh ra tác dụng lên cơ cấu

Lực ngang (N) gây ra mô men lật động cơ (ML), về trị số:

M L N.A(Nm)

Trong đó: A - Khoảng cách từ lực N đến tâm quay.

Chiều của ML luôn ngược với chiều quay của trục khuỷu và có xu hướnglật động cơ theo chiều ngược với chiều quay

Lực tiếp tuyến T gây ra mô men quay (Mq) làm quay trục khuỷu của động

Các lực và mô men tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

3 Tác dụng của các lực và mô men trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

Trong tất cả các lực và mô men đã xét, chỉ có mô men quay (Mq) là sinh racông làm quay trục khuỷu của động cơ Khi động cơ làm việc mô men quayluôn được cân bằng bởi hệ thức:

M q M C  J o.

Trong đó: MC - Mô men cản từ các chi tiết, bộ phận tiêu thụ công suấttruyền đến trục khuỷu của động cơ

Jo - Mô men quán tính của hệ trục khuỷu - bánh đà

 - Gia tốc góc của trục khuỷu

Lực ngang N vừa gây ra mô men lật làm mất cân bằng động cơ, vừa làmtăng lực ma sát giữa pít tông xi lanh, nên làm tăng mài mòn theo phương tácdụng của lực

Các lực còn lại đều làm tăng tải trọng, tăng mài mòn các ổ trục và làm mấtcân bằng động cơ

D CÂN BẰNG ĐỘNG CƠ

1 Khái niệm về cân bằng động cơ

Khi động cơ làm việc ở trạng thái ổn định, nếu lực và mô men tác dụng lên

bệ đỡ động cơ không thay đổi về trị số và chiều tác dụng, thì động cơ được coi

là cân bằng

Nếu động cơ làm việc ở trạng thái không cân bằng sẽ làm lỏng các mốighép Một số chi tiết bị quá tải, tăng mài mòn các chi tiết và gây ra nhiều hiệntượng xấu khác cho động cơ

Muốn động cơ được cân bằng phải đảm bảo sao cho: Hợp lực của các lựcquán tính chuyển động thẳng, hợp lực của các lực quán tính chuyển động quay

đều bằng không Mô men do các lực sinh ra trên mặt phẳng chứa đường tâm trụckhuỷu bằng không Mô men quay của động cơ ổn định.

Do vậy, điều kiện cần và đủ để động cơ được cân bằng là:

Trong đó:

MJ1; MJ2; MK - Các mô men do các lực quán tính PJ1; PJ2; PK gây ra

a - Khoảng cách giữa hai đường tâm xi lanh

Ở động cơ nhiều xi lanh, để cân bằng động cơ, ngoài việc đảm bảo tínhnăng cân bằng động tốt cho các chi tiết chuyển động quay Người ta còn lợidụng các lực và các mô men ngược chiều nhau sinh ra ở các xi lanh khác nhau

để triệt tiêu lẫn nhau Do đó ở cùng một động cơ khi thiết kế, chế tạo cũng nhưtrong lắp ráp, vận hành phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Trọng lượng các nhóm pít tông bằng nhau

- Trọng lượng và trọng tâm các thanh truyền phải giống nhau

- Dung tích làm việc của các xi lanh bằng nhau (trừ trường hợp đặc biệt)

Cơ cấu phân phối khí của từng xi lanh được điều chỉnh giống nhau

- Góc đánh lửa sớm hoặc góc phun sớm của các xi lanh như nhau

- Thành phần hỗn hợp hoặc lượng cung cấp nhiên liệu ở các xi lanh giốngnhau

2 Cân bằng động cơ một xi lanh

Trong động cơ một xi lanh, có các lực và mô men sau đây chưa được cânbằng:

Lực quán tính chuyển động thẳng:

P J1 = mR 2 cos  0

02cos

Việc cân bằng động cơ một xi lanh chủ yếu là dùng các biện pháp về kếtcấu để đạt tới điều kiện theo hệ phương trình.

- Cân bằng lực quán tính chuyển động thẳng

+ Phương pháp dùng một đối trọng

hiều tác dụng của lực quán tính do đó ta phải dùng

phương pháp cân bằng hoàn toàn bằng hệ đối trọng

(học viên nghiên cứu sách giáo khoa)

- Cân bằng lực quán tính chuyển động quay (PK)

Lực quán tính chuyển động quay có thể cân bằng hoàn toàn bằng đối trọngTrên phương kéo dài của má khuỷu, đối diện với khối lượng chuyển động quay

mr, đặt một khối lượng mđ = mr cách tâm quay là R Khi trục khuỷu quay, đốitrọng sinh ra lực ly tâm:

P dK m r.R2 (N)

PđK có trị số bằng PK nhưng ngược chiều nên nó triệt tiêu PK

Để kích thước của động cơ gọn, người ta thường đặt đối trọng có bán kínhquay r < R Khi đó khối lượng của đối trọng:

r

R m

mdr  r. (Kg)

Sơ đồ dùng một đối trọng để chuyển chiều tác dụng

của lực quán tính

Trên phương kéo dài của má khuỷu, đặt một đối trọng

có khối lượng là m đ = m với bán kính quay bằng R tuy

nhiên nếu chỉ dùng phương pháp này thì không thể cân

bằng được lực quán tímh chuyển động thẳng mà chỉ có

thể chuyển

Sơ đồ cân bằng lực quán tính chuyển động quay

- Cân bằng mô men lật

Động cơ đốt trong không cân bằng được mô men lật Tuy vậy có biện pháplàm giảm giá trị cực đại của mô men lật bằng cách sử dụng cơ cấu khuỷu trụcthanh truyền lệch tâm

3 Cân bằng động cơ nhiều xi lanh

Động cơ có từ hai xi lanh trở lên gọi là động cơ nhiều xi lanh Trục khuỷucủa động cơ nhiều xi lanh thường có nhiều khuỷu trục

Góc nhỏ nhất của nhị diện hợp bởi các mặt phẳng chứa đường tâm trụckhuỷu và đường tâm cổ khuỷu gọi là góc lệch khuỷu (L)

Góc lệch giữa hai khuỷu trục của hai xi lanh làm việc kế tiếp nhau gọi làgóc công tác (K)

i K

Các động cơ có số xi lanh chẵn tính cân bằng tốt hơn so với động cơ có số

xi lanh lẻ Vì vậy, hiện nay các động cơ thường có số xi lanh chẵn Sau đây xétcân bằng của một số động cơ:

* Cân bằng động cơ hai xi lanh

Động cơ hai xi lanh bốn kỳ có góc công tác K = 3600

Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền lệch tâm

Khi có khoảng lệch tâm e sẽ làm giảm góc  ( <  / ).

Lực N giảm, giảm mô men lật Tuy vậy trong thực tế, để

giảm va đập khi pít tông qua điểm chết, người ta lại làm vị

trí chốt pit tông lệch về bên trái, khi đó giá trị cực đại của

mô men lật lại tăng lên

Để cân bằng lực quán tính tốt hơn, có thể bố trí góc công tác K = 1800,nhưng khi đó mô men quay sẽ không đều

+ Loại có K = 3600

Sơ đồ bố trí trục khuỷu và các lực quán tính (Hình 2.7)

Động cơ này cũng có các lực và mô men chưa được cân bằng giống nhưcủa động cơ một xi lanh, các lực quán tính lớn gấp 2 lần của 1 xi lanh, cách cânbằng nó cũng giống như động cơ một xi lanh đã xét

+ Loại có K = 1800

Sơ đồ bố trí trục khuỷu và các lực quán tính (Hình 2.12), kiểu bố trí trụckhuỷu này không tuân theo quy luật góc công tác nhưng nó làm triệt tiêu PJ1.Tuy vậy giá trị lực PJ2 lại tăng gấp 2 một xi lanh và sinh ra các mô men của lựcquán tính PJ1, PK (M J1  0 ; M K 0) Với mô men MK có thể cân bằngđược bằng đối trọng (cân bằng động cơ 4, 6, 8 xi lanh học viên đọc giáo trình )

III CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ VÀ THỨ TỰ LÀM VIỆC KẾ TIẾP (THỨ

TỰ NỔ) CỦA CÁC XI LANH

A ĐỘNG CƠ CÓ MỘT HÀNG XY LANH (ĐỘNG CƠ CHỮ I)

- Động cơ 4 kỳ, 4 xi lanh: Các khuỷu trục của các xi lanh làm việc kế tiếpđược đặt lệch một góc 1800 Thứ tự các xi lanh được tính tư đầu động cơ Thứ tự

nổ có thể chọn một trong hai phương án: 1-2- 4-3 hoặc 1-3- 4-2

Thứ tự các xi lanh của động cơ 4 xi lanh 1 hàng thẳng

- Động cơ 4 kỳ, 6 xi lanh: Các khuỷu trục của các xi lanh làm việc kế tiếpđược đặt lệch một góc 1200 Thứ tự các xi lanh được tính tư đầu động cơ Thứ tự

nổ có thể chọn một trong hai phương án: 1-5-3-6-2-4 hoặc 6-2-4- 1-5-3

Thứ tự các xi lanh của động cơ 6 xi lanh 1 hàng thẳng

B ĐỘNG CƠ CÓ HAI HÀNG XY LANH (ĐỘNG CƠ CHỮ V)

- Động cơ 4 kỳ, 8 xi lanh: Các xi lanh đặt thành hai hàng hợp với nhau một góc 9) m/s Động cơ tốc độ trung bình00( bằng góc công tác) Có 4 khuỷu trục, các khuỷu trục của các xi lanh làmviệc kế tiếp được đặt lệch một góc 1800 (như động cơ 4 kỳ 4 xi lanh một hàngthẳng sơ đồ hình 2.13) Thứ tự các xi lanh được tính tư đầu động cơ lần lượttheo hai dãy từ trái sang phải Thứ tự nổ: 1-5-4-2-6-3-7-8

Thứ tự các xi lanh của động cơ 8 xi lanh chữ V

- Động cơ 4 kỳ,12 xi lanh: Các xi lanh đặt thành hai hàng hợp với nhau mộtgóc 600 bằng góc công tác Có 6 khuỷu trục, các khuỷu trục của các xi lanh làmviệc kế tiếp được đặt lệch một góc 1200 Thứ tự các xi lanh được tính từ đầuđộng cơ theo từng dãy trái (T) và phải (P)

Thứ tự các xi lanh của động cơ 12 xi lanh chữ V

Thứ tự nổ của động cơ 4 kỳ, 12 xi lanh chữ V Theo sơ đồ sau:

1T 5T 3P 6T 2T 4T

6P 2P 4P 1P 5P 3P

IV THÂN ĐỘNG CƠ (THÂN MÁY)

Thân động cơ có kích thước và khối lượng lớn nhất Khối lượng của thânđộng cơ phụ thuộc vào kiểu, loại động cơ, công suất, kiểu làm mát, vật liệu chế

5T 1

4T 1

3T 1

2T 1

1T

1 6P 1

5P 1

4P 1

3P 1

2P 1

1P

60 0

tạo…Khối lượng thân động cơ chiếm khoảng từ 30% đến 65% khối lượng toàn

Dựa vào đặc điểm cấu tạo, thân động cơ được chia làm 2 loại:

- Thân động cơ kiểu thân rời: Thân xy lanh, hộp trục khuỷu được đúc rờisau đó lắp ghép lại với nhau bằng các bu lông Loại này dễ chế tạo nhưng độcứng vững kém, khối lượng lớn, có nhiều bề mặt lắp ghép và khó làm kín,thường dùng cho những động cơ cỡ lớn

- Thân động cơ kiểu thân liền: Thân xy lanh, hộp trục khuỷu được đúc liềnvới nhau thành một khối Loại này khó đúc nhưng it bề mặt lắp ghép, độ cứngvững cao, kích thước và trọng lượng nhỏ Thân động cơ kiểu thân liền đangđược sử dụng phổ biến trên các động cơ ô tô hiện nay

Thân động cơ thường chế tạo theo phương pháp đúc, vật liệu thường dùng

là gang xám hoặc hợp kim nhôm

B CẤU TẠO CHUNG

Hình dáng ngoài của thân động cơ phù hợp với số lượng và cách bố trí các

xy lanh trong động cơ Trên động cơ ô tô hiện nay có thân động cơ kiểu chữ I,thân động cơ kiểu chữ V

Hình dạng bên ngoài của thân động cơ

a Kiểu chữ I (Một hàng thẳng); b Kiểu chữ V 1.Thân máy; 2 Xi lanh; 3 Ổ đỡ trục khuỷu; 4 ổ đỡ trục cam; 5 Đường thông nước lên

mắp máy

Trong thân động cơ có các xy lanh (Xy lanh có hoặc không có ống lót).Xung quanh các xy lanh có các khoang chứa nước làm mát gọi là áo nước, cácvách ngăn trong thân động cơ để tăng cứng và gia công các ổ đỡ trục khuỷu, trục

cam (Khi trục cam lắp trong thân động cơ) có các đường dẫn dầu bôi trơn chođộng cơ

C XY LANH

1 Công dụng, yêu cầu, phân loại

- Công dụng : xy lanh có dạng hình trụ rỗng trong thân động cơ để lắp pít

tông Xy lanh có tác dụng dẫn hướng cho pít tông chuyển động và cùng pít tông,nắp máy tạo thành buồng cháy của động cơ

- Yêu cầu: trong quá trình làm việc, xy lanh chịu tác dụng của lực khí thể

có giá trị lớn, nhiệt độ cao, ăn mòn hoá học do khí cháy gây ra và bị mài mòn do

ma sát, vì vậy yêu cầu đối với xi lanh là: Đủ độ cứng vững để chịu được các lực

có giá trị lớn Vật liệu có hệ số ma sát nhỏ và chịu được ăn mòn hoá học trongmôi trường nhiệt độ cao Lắp ghép với các chi tiết khác phải kín không lọt khí,

rò nước

Vật liệu chế tạo xi lanh thường là gang xám, gang hợp kim hoặc thép hợpkim có độ bền cao Để nâng cao tính chịu mòn của xi lanh có thể mạ lên mặt làmviệc của xi lanh một lớp crôm xốp dày từ 0,05 mm đến 0,25 mm

- Phân loại: dựa theo cấu tạo, xi lanh có hai loại: loại làm liền với thân máy

và loại chế tạo thành dạng ống hình trụ rồi lắp vào thân máy

2 Cấu tạo:

Mặt trong các xy lanh của hai loại đều có cấu tạo giống nhau, được giacông chính xác và có độ bóng cao Cấu tạo mặt ngoài tuỳ thuộc từng loại xylanh

a) Xy lanh liền với thân máy:

Xy lanh được gia công trực tiếp trong thân động cơ Xy lanh liền thân có

độ cứng vững cao nhưng độ bền phụ thuộc vào vật liệu của thân máy và khôngtiện cho việc sửa chữa thay thế khi mòn, hỏng

b) Xy lanh làm rời với thân máy

(a) (b)

Xi lanh làm rời với thân máy

1 Thân máy; 2 Khoang nước làm mát; 3 Lót xi lanh; 4 Đệm làm kín

Loại này chế tạo dạng ống lắp vào thân máy (ở phần thân xy lanh) Dựa vàođặc điểm mặt ngoài của ống, được phân làm hai loại

- Xy lanh khô

Là loại xy lanh có mặt ngoài không trực tiếp, tiếp xúc với nước làm mát.ẩng xi lanh có thể lắp một đoạn ngắn hoặc suốt chiều dài Xy lanh khô có độcứng vững cao do lắp khít với khối thân xi lanh, không lọt nước xuống đáy dầu.Nhưng lỗ và mặt ngoài của xy lanh phải gia công chính xác, khả năng làm mátkém, không thuận tiện trong sửa chữa, thay thế, đúc khoang nước làm mát trongthân máy khó khăn

xy lanh khô sử dụng ở một số động cơ cũ như động cơ ầẩậ157, óÀầ 51,

óÀầ 63 Hiện nay ít được sử dụng

- Xy lanh ướt

Là loại xy lanh có mặt ngoài trực tiếp, tiếp xúc với nước làm mát Trongống xi lanh có thể lắp thêm một đoạn ngắn lót khô bằng vật liệu có độ bền cao, ởgần ĐCT (vị trí có điều kiện làm việc khắc nghiệt) để nâng cao khả năng chốngmòn cho xy lanh xy lanh ướt có độ cứng vững thấp nên phải đúc dày, tốn vậtliệu quý, khó làm kín nhưng khả năng làm mát tốt, thân động cơ chế tạo đơngiản, thuận tiện trong sửa chữa và thay thế

Xy lanh ướt sử dụng phổ biến ở các động cơ hiện nay như động cơЗИЛ(130,131), ГАЗ 53, ГАЗ 66, ЯМЗ 236, ЯМЗ 238 vv…

D Ổ TRỤC VÀ BẠC LÓT Ổ TRỤC KHUỶU

Trục khuỷu được lắp treo trong thân động cơ qua các ổ đỡ gia công trongcác vách ngăn ở thân động cơ Mỗi ổ đỡ được chia làm 2 nửa, nửa trên đúc liềnthân động cơ, nửa dưới gọi là nắp Hai nửa lắp với nhau bằng các gu giông, định

vị hai nửa bằng các bề mặt bên và bu lông hoặc chốt Có lỗ dẫn dầu từ đườngdầu chính đến các ổ đỡ

14

5

2

4 3

Cấu tạo của ổ đỡ trục khuỷu

1 Gu giông; 2,3 Bu lông phụ; 4 Vòng định vị; 5 Mặt định vị

Để tăng khả năng chịu mòn và tiện cho việc sửa chữa thay thế, trong các ổ

đỡ có bạc lót, bạc lót được chia làm hai nửa tương ứng với ổ đỡ Mỗi nửa gồm

có xương bạc là phần chịu lực được làm bằng thép và lớp hợp kim chống mònbằng vật liệu như: Hợp kim đồng chì, hợp kim ba bít, hợp kim nhôm, hợp kimgốm Bạc được định vị trong các ổ đỡ nhờ gờ trên bạc và rãnh trong các nửa của

ổ đỡ hoặc nhờ lỗ trên bạc và chốt trong các ổ đỡ Bạc được chế tạo theo các kíchthước sửa chữa

V NẮP MÁY, CỤM NẠP, CỤM XẢ

A NẮP MÁY (NẮP XI LANH)

1 Công dụng, yêu cầu

Công dụng: nắp máy có công dụng bao kín phía trên các xy lanh, cùng xy

lanh, pít tông tạo thành buồng cháy và làm giá lắp các chi tiết, cụm chi tiết khácnhư nến điện, xu páp

Yêu cầu: Nắp máy làm việc trong điều kiện chịu tác dụng của lực có giá

trị lớn, nhiệt độ cao nhưng không đều do khí thể gây ra và lực xiết các bu lôngliên kết giữa nắp máy với thân động cơ…Vì vậy nắp máy phải có độ cứng vững,

độ bền cao, chịu được nhiệt độ cao và ăn mòn hoá học và cần có cấu tạo đơngiản, dễ tháo lắp, điều chỉnh các chi tiết lắp trên nó Ngoài ra, hình dạng ở phầnnắp máy để tạo thành buồng cháy phải phù hợp với từng kiểu, loại động cơ Nắp máy thường chế tạo bằng gang hoặc hợp kim nhôm theo phương pháp đúc

đáy dầu Nắp máy của các động cơ có trục cam đặt trong thân máy có lắp các ổ

đỡ trục các đòn bẩy dẫn động xu páp Các động cơ trục cam đặt trên nắp máy(DOHC) có các ổ đỡ trục cam Trên cùng là nắp đạy che bụi và ngăn dầu

Nắp máy với dàn đòn bẩy và xu páp (động cơ ЗИЛ-130 )

a Mặt trên; b.Mặt dưới 1 Nắp máy; 2 đòn bẩy; 3 Trục đòn bẩy; 4 gu dông lắp nắp đạy;

5 Lỗ thông nước làm mát; 6 Xu páp Đường xả; 7; Hốc tạo buồng cháy; 8 lỗ lắp nến điện.

Mặt bên có các đường xả và nạp Bên trong nắp máy có đúc các khoangrỗng để chứa nước làm mát, các khoang này có đường thông với khoang nướcthân máy, có các lỗ luồn gu dông liên kết với thân máy

Mặt dưới của nắp máy được làm phẳng để lắp khít với thân máy qua đệmlàm kín và có hốc tạo buồng cháy cho xi lanh Hình bạng buồng cháy có ảnhhưởng lớn đến chất lượng chu trình công tác của động cơ (hệ số nạp, tốc độcháy, thời gian cháy của hỗn hợp và tổn thất nhiệt) Dạng buồng cháy được tạobởi hình dạng của nắp máy và phần đỉnh của pit tông, với các loại động cơ khácnhau, dạng buồng cháy có cấu tạo khác nhau

- Buồng cháy động cơ xăng

Dựa vào phương án bố trí xu páp, buồng cháy động cơ xăng được chia làm

2 loại: Buồng cháy có cơ cấu xu páp đặt và cơ cấu xu páp treo

+ Buồng cháy dùng cho phương án bố trí xu páp đặt (Hình 2.16) có ưuđiểm: Cấu tạo đơn giản, chiều cao động cơ thấp, dẫn động cơ cấu phân phối khí

dễ dàng, độ chính xác và hiệu suất cơ giới cao Nhưng lại có nhược điểm: Buồngcháy không gọn, dễ xẩy ra hiện tượng cháy sớm, cháy kích nổ, khó tăng tỷ sốnén, hiệu suất nhiệt thấp

và thân động cơ cấu tạo phức tạp Do có những nhược điểm trên nên hiện nayhầu như không dùng, chỉ còn lại ở một số xe hệ cũ như: ЗИЛ-157, ГАЗ-51, ГАЗ- 63…

7

6 5

(b)

1

8 2

4

Dạng buồng cháy của động cơ xăng có cơ cấu xu páp đặt

+ Buồng cháy dùng cho phương án bố trí xu páp treo

Loại này có các dạng: Hình chỏm cầu, hình ô van, hình chêm Có ưu điểmbuồng cháy gọn, ít xẩy ra hiện tượng cháy sớm, cháy kích nổ, tạo được xoáy lốcnhẹ, tổn thất dòng nạp, thải ít, dễ tăng tỷ số nén, hiệu suất nhiệt cao

Nhược điểm: Dẫn động cơ cấu phân phối khí cồng kềnh, phức tạp, chiềucao động cơ tăng

Buồng cháy dùng cho phương án bố trí xu páp treo có nhiều ưu điểm, phùhợp với xu hướng phát triển của động cơ nên được sử dụng phổ biến trong cácđộng cơ hiện nay như: Động cơ ЗИЛ (130,131), ГАЗ (53,66) và hầu hết cácđộng cơ hiện đại

Dạng buồng cháy của động cơ xăng có cơ cấu xu páp treo

a,b Buồng cháy hình chêm; c Buồng cháy hình ô van; d,e Buồng cháy dạng chỏm cầu.

- Buồng cháy động cơ Điêden

Do đặc điểm của động cơ Điêden là tạo hỗn hợp bên trong buồng cháy nênbuồng cháy phải thoả mãn các yêu cầu sau:

Dạng buồng cháy phải tạo được xoáy lốc mạnh để hoà trộn hỗn hợp tốt.nhưng phải gọn, hợp lý để tổn thất lưu động của dòng khí nhỏ

Vị trí của vòi phun, xu páp và đường nạp, đường thải phải có lợi cho quátrình tạo hỗn hợp và trao đổi khí

Dạng buồng cháy của động cơ Điêden được chia làm hai loại: