báo cáo thực tập chế tạo bộ phận ô tô chi tiết trục cam

Đây cũng là bộ phậnquan trọng, được sử dụng để vận hành xupap, góp phầntăng khả năng tối ưu hiệu suất động cơ.Trục cam được vận hành nhờ sự trợ giúp của trụckhuỷu với tốc độ xấp xỉ một n

- -BÁO CÁO THỰC TẬP CHẾ TẠO BỘ PHẬN Ô TÔ

CHI TIẾT TRỤC CAM

Ngành: Kĩ thuật ô tô

SVTH: Lã Quang Huy

MSV : 2151230760

GVHD: Th.s Trần Tuấn Anh

Hà Nội, T6/2023

Mục lục

1 Trục cam là gì? 4

2 Công dụng của trục cam 5

3 Vật liệu chế tạo trục cam 5

II Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và vị trí của trục cam 7

1 Cấu tạo của trục cam 7

2 Nguyên lý của trục cam 9

2.1 Dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng 9

2.2 Dẫn động trục cam ô tô bằng bộ truyền xích 11

2.3 Dẫn động trục cam bằng dây curoa 12

3 Vị trí của trục cam 13

III Dấu hiệu, nguyên nhân hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa trục cam 14

1 Dấu hiệu trục cam bị hỏng 14

2 Nguyên nhân khiến trục cam bị hư hỏng 15

3 Phương pháp kiểm tra 15

4 Phương pháp sửa chữa 16

5 Kiểm bền trục cam 17

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh, mang lại lợi ích rất to lớn cho con người cả về vật chất lẫn tinh thần Để nâng cao đời sống của nhân dân và hòa nhập với sự phát triển chung của các quốc gia trong khu vực khác trên thế giới Nước ta đã và đang đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Một trong những mục tiêu đặt ra là phát triển ngành công nghiệp ô tô

Ngành công nghiệp cơ khí ô tô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển chung của toàn xã hội về giải quyết việc làm, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân Trong những thập niên gần đây sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh

tế, nhu cầu vận chuyển hàng hóa và nhu cầu đi lại ngày càng cao và không thể thiếu đối với xã hội Trong quá trình học tập tại Đại Học Thủy lợi, chúng em đã và đang được các thầy, cô truyền đạt cho những kiến thức cả về

lý thuyết và thực hành, để chúng em áp dụng những kiến thức đó vào thực tế và làm quen công việc độc lập của người kỹ sư tương lai vào công một công việc cụ thể Chính vì lý do đó mà chúng em đã được nhận đề tài rất thực tế đó là: “ THỰC TẬP CHẾ TẠO CHI TIẾT TRỤC CAM ”

Trong quá trình thực tập chúng em đã được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Ths Trần Tuấn Anh là giảng viên bộ môn Tuy nhiên, trong quá trình thực tập chúng

em còn nhiều bỡ ngỡ, do chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên không tránh khỏi những sai sót Vì vậy, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô giáo để hoàn thành tốt báo cáo và nhiệm vụ học tập tại trường Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô và các bạn trong khoa Cơ Khí đã giúp đỡ chúng em trong quá trình nghiên cứu, đặc biệt là thầy Ths Trần Tuấn Anh đã tận tình giúp chúng em hoàn thành báo cáo này Chúng

em xin chân thành cảm ơn!

I Thông tin về trục cam

Trục cam là bộ phận quan trọng có vai trò tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ, có nhiệm vụ đóng, mở

xu páp nạp, xu páp xả và tối ưu hóa hiệu năng của động

cơ Bộ phận này thường được chế tạo từ hai vật liệu chính là đúc gang trắng và thép phôi thanh Trong các động cơ đốt trong ngày nay, trục cam thường được đặt

ở đỉnh xi lanh và nắp hộp chứa trục cam

1 Trục cam là gì?

Trục cam là bộ phận cơ học thuộc phân phối khí trong động cơ đốt trong, có chức năng truyền năng lượng từ phần tử này sang phần tử khác Đây cũng là bộ phận quan trọng, được sử dụng để vận hành xupap, góp phần tăng khả năng tối ưu hiệu suất động cơ

Trục cam được vận hành nhờ sự trợ giúp của trục khuỷu với tốc độ xấp xỉ một nửa tốc độ của trục khuỷu Cấu tạo trục cam bao gồm ba bộ phận: các vấu cam nạp, cam thải và các cổ trục Trong đó, các vấu cam thường được bố trí khớp với thứ tự làm việc của các xi lanh Còn chiều cao vấu cam mang tính chất quyết định

độ mở của xupap và biên dạng cam thường có dạng đối xứng

Ngoài ra, tùy theo trị số đóng mở của tiết diện lưu thông qua dòng khí và thời điểm xupap, bộ phận này có những biên dạng khác

Trục cam

2 Công dụng của trục cam

Công dụng của trục cam bao gồm:

 Thúc đẩy việc ở van đầu vào trong quá trình hút;

 Mở van xả trong quá trình xả;

 Đóng cả hai van trong thời gian còn lại;

3 Vật liệu chế tạo trục cam

- Trục cam chế tạo bằng các loại thép 20, 45,…Hiện nay người ta còn chế tạo trục cam bằng gang xám đặc biệt hoặc gang dẻo peclit

- Trong đó thành phần gang xám: C (3,2-3,4)%; Si (2,3-2,5)%; Mn(0,4-0,7)%; Cr(0,3-0,5)%; S không quá 0,1%; P 0,012%; Ni(0,5-0,7)%

- Trong đó thành phần gang dẻo: C(2,35-,245)%; Si(0,85-1,0)%; Mn(0,4-0,5)%;Cr<=0,06%; S và P không quá 0,15%; Al:0,015%

4 Quy trình chế tạo trục cam dạng phôi dập

1: Nắn sửa thẳng phôi

2: Gia công chuẩn phụ: hai lỗ tâm

3: Nắn sửa phôi và kiểm tra hai lỗ tâm

4: Gia công cổ trục giữa để đơ luynet(bao gồm tiện

và mài)

5: Tiện xén hai bên bề mặt các cổ trục,vấu cam và tiện các cổ trụ ở hai phía đầu trụ

6: Nắn sửa lại trục

7: Mài thô các cổ trục

8: Gia công chuẩn định vị theo hướng góc cho các vấu cam(rãnh then hoặc lỗ trên mặt bích)

9: Tiện các vấu cam và bánh lệch tâm

10: Mài thô các vấu cam và bánh lệch tâm

11: Gia công răng của bánh răng bơm dầu

12: Khoan các lỗ dầu trên trục

13: Gia công lỗ ren trên trục

14: Gia công rãnh dẫn trên cổ trục

15: Nhiệt luyện làm cứng cổ trục, vấu cam, bánh lệch tâm, răng xoắn

16: Nắn sửa thẳng trục

17: Mài tinh các cổ trục

18: Mài tinh các vấu cam và bánh lệch tâm

19: Đánh bóng các cổ trục, vấu cam, bánh lệch tâm 20: Tổng kiểm tra

II Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và vị trí của trục cam

1 Cấu tạo của trục cam

Cấu tạo chi tiết của trục cam gồm các bộ phận như sau:

Trong các động cơ đốt trong có pit tông, trục cam được

sử dụng để vận hành đóng mở xú páp Bộ phận này gồm có một thanh có dạng hình trụ chạy theo chiều dài của dãy xi lanh với một số thùy (vấu) hình thuôn nhô ra

từ nó gọi là vấu cam Một vấu cam sẽ phụ trách một xu páp (một van) Các vấu cam khi quay sẽ tỳ vào đỉnh xu páp và và ấn vào thân xu páp di chuyển làm mở van nạp/xả tại đỉnh xi lanh, hoặc thông qua một số cơ cấu trung gian để ấn vào xu páp khi trục cam quay

Ngoài ra trên trục cam còn một số gối đỡ thân trục cam

có lỗ thông với đường dầu bôi trơn, gối đỡ này để đỡ thân trục cam nằm trên nắp máy (nắp quy lát) thông qua các miếng bạc có lỗ dầu gọi là bạc trục cam

Giữa sự quay của trục cam và vòng quay của trục khuỷu

là mối quan hệ có tầm quan trọng rất lớn Vì các van kiểm soát lưu lượng của hỗn hợp khí/nhiên liệu nạp vào

và khí thải, nên chúng phải được mở và đóng vào đúng thời điểm phù hợp trong hành trình của pit tông Chính

vì vậy, thông qua cơ cấu bánh răng, trục cam được kết nối trực tiếp với trục khuỷu hoặc gián tiếp thông qua một đai hoặc xích gọi là đai định thời (đai cam) hoặc xích đinh thời (xích cam)

 Trục truyền động: Hay còn gọi là trục lái, là bộ

phận cung cấp chuyển động cho toàn bộ cụm máy Trục truyền động có thể hoạt động độc lập,

nhưng hầu hết sẽ được kết nối với trục khuỷu bằng dây đai

 Trục: Đây là bộ phận hỗ trợ tất cả các bộ phận

khác và có khả năng chịu tải mỏi cao khi động cơ hoạt động

 Vòng bi: Yếu tố quan trọng trong việc giữ trục ở

vị trí chính xác, giảm tổn thất do ma sát trong quá trình hoạt động Một đầu vòng bi sẽ được cấp dầu

để thay dầu trục cam liên tục

 Cam: Đây là bộ phận chính của cụm, luôn được

van đóng mở đúng lúc

 Thùy: Bộ phận này có tác dụng đóng mở các van

nạp và xả khí Tốc độ thùy sẽ phụ thuộc vào tốc

độ động cơ hiện tại

 Tấm đẩy: Tấm đẩy nằm ở phía bên phải và được

lắp giữa cam và bánh răng thời gian Tấm trên cùng được gắn trên nắp trước để theo dõi chính xác các khe hở chiều

 Xích chuỗi: Nhông xích này được gắn vào một

đầu trục cam của động cơ đốt trong Xích chuỗi hoạt động với đai định thời và đĩa xích trục khuỷu

để duy trì thời gian giữa trục cam và trục khuỷu.

Vị trí trục cam ở mỗi xe là khác nhau

2 Nguyên lý của trục cam

Đối với mỗi kiểu bố trí thì trục cam sẽ tương ứng với mỗi kiểu dẫn động khác nhau Dưới đây 3 loại dẫn động trục cam phổ biến nhất:

2.1 Dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng

Phần bánh răng thường được thiết kế để gắn ở vị trí đầu hoặc phần đuôi của trục khuỷu trong động cơ Mỗi

vị trí nó đặt, bánh răng sẽ có những ưu điểm riêng của

nó Đối với bánh răng được thiết kế hắn ở vị trí đầu trục khuỷu thường là dạng kết cấu dẫn động đơn giản nhất hiện nay và nó được ứng dụng để chịu tác động của hiện tượng dao động xoắn

Dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng được tạo nên từ 2 cặp bánh răng đặt so le nhau để khiến chúng

ăn khớp với nhau trực tiếp hoặc có thể nối với nhau thông qua bánh trung gian thứ 3 Khi ở động cơ 4 kỳ thì

1 vòng quay của trục cam được tạo ra từ 2 vòng quay của trục khuỷu tương ứng Điều này tương đương với tỷ

số truyền bằng 2 và động cơ 2 kỳ sẽ có tỷ số truyền là 1

Sử dụng dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng mang đến cho động cơ rất nhiều ưu điểm vượt trội Có thể kể đến những ưu điểm chính như:

 Kết cấu đơn giản

 Hiệu suất cao cho hiệu quả vận hành tốt, cùng với

đó nó tạo cho động cơ có độ bền và tuổi thọ cao hơn trong quá trình sử dụng

Bên cạnh những ưu điểm thì dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng cũng có những hạn chế Hạn chế lớn nhất nằm ở chỗ, trong trường hợp khoảng cách các trục lớn sẽ khiến việc bố trí dẫn động gặp nhiều khó khăn, đồng thời tạo ra tiếng ồn lớn

Để giảm tải tiếng ồn trong quá trình động cơ vận hành, cũng như giảm kích thước của chiều trục thì các bánh răng thường được chế tạo và thiết kế có trục nằm nghiêng Hơn thế nữa, cơ cấu dẫn động truyền bằng bánh răng thường sử dụng cho các động cơ cỡ lớn hiện nay như tàu thủy, xe tải,…

Dẫn động bằng bộ truyền bánh răng

2.2 Dẫn động trục cam ô tô bằng bộ truyền xích

Đây là kiểu dẫn động thường được đưa vào ứng dụng cho các trục cam được thiết kế dùng ở nắp hay thân máy Với dẫn động trục cam bằng bộ truyền xích mang đến ưu điểm cho người dùng là: Kết cấu gọn nhẹ, sở hữu việc truyền động dễ dàng ngay cả khi khoảng cách của trục lớn

Tuy nhiên, dẫn động trục cam theo bộ truyền xích cũng

có nhược điểm là gây tiếng ồn và dễ bị rung động khi tiến hành thay đổi tải Không những vậy, so với bộ truyền bằng răng thì bộ truyền bằng xích có giá thành cao hơn Sau một thời gian dài sử dụng thì dây xích thường xuất hiện hiện tượng bị rão Nguyên nhân rão này là do mòn chốt xích và con lăn, do đó cần tiến hành thay bộ chuyền mới để đảm bảo động cơ vận hành trơn tru và an toàn

Để đảm bảo động cơ hoạt động được ổn định và trơn tru thì bộ truyền xích cần được bôi trơn thường xuyên, giảm chấn cũng như sử dụng bộ phận dẫn hướng Đồng

thời cần có thêm cơ cấu căng xích tự động hoặc có thể điều chỉnh được để căng lại xích khi bị rão

Dẫn động trục cam trên ô tô bằng bộ truyền xích

2.3 Dẫn động trục cam bằng dây curoa

Cách dẫn động trục cam bằng dây curoa khá giống cách dẫn động qua truyền động xích Tuy nhiên, thay vì sử dụng dây xích thì sẽ sử dụng dây curoa Cơ cấu truyền động này thường phổ biến hơn trong trường hợp trục cam lắp trên cao, cần một bộ căng dây để đảm bảo dây

có độ căng khi sử dụng Xem thêm cách phân loại dây curoa cam trong động cơ ô tô để hiểu hơn về nguyên lý này

Ưu điểm của kiểu dẫn động này là hoạt động êm, không

hơn Với cấu tạo và kết cấu linh hoạt, trục cam hoạt động tốt trong cường độ cao ở môi trường khắc nghiệt, đảm bảo đóng mở các xupap một cách chính xác Nhờ vậy hiệu suất vận hành của xe được nâng cao, tiết kiệm nhiên liệu và đem lại trải nghiệm tối ưu cho người dùng

Dẫn động bằng dây curoa

3 Vị trí của trục cam

Tùy vào các loại xe mà cảm biến vị trí của bộ phận này lại khác nhau Cảm biến này có thể nằm ở nắp dàn cò hoặc bên cạnh Trong các động cơ xăng hiện đại, vị trí phổ biến là ở đỉnh xi lanh và ở nắp hộp chứa trục cam

Cam có thể vận hành trực tiếp các van hoặc thông qua liên kết giữa thanh lắc và cần đẩy, tùy theo vị trí của trục Cơ cấu hoạt động này giúp người dùng dễ thao tác

và ít xảy ra sự cố hơn nhưng với điều kiện trục cam phải được đặt ở đầu các xi lanh

III Dấu hiệu, nguyên nhân hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa trục cam

1 Dấu hiệu trục cam bị hỏng

Trong quá trình làm việc trục cam thường có các hiện tượng hư hỏng như:

 Trục cam bị cong và các cam bị mòn

Mặt cam bị mòn làm cho khe hở xu páp tăng lên, do đó hoà khí hoặc không khí nạp vào không đủ và khí cháy ra khỏi xi lanh không hết, công suất động cơ giảm xuống, lượng tiêu hao nhiên liệu tăng lên Ngoài ra, trục cam có thể bị nứt gãy, mòn cam lệch tâm dẫn động bơm nhiên liệu, mòn gãy các răng của bánh răng dẫn động bơm dầu, cháy hỏng ren và rãnh then

 Bạc lót bị mòn, cháy

Bánh răng dẫn động trục cam , trong quá trình làm việc mạt tiếp xúc của răng có thể bị mòn, tróc rỗ và dính Ngoài ra, đôi khi có răng còn bị gãy nhưng hiện tượng

hư hỏng hay gặp nhất là mặt tiếp xúc của răng bị mòn, dẫn đến khe hở ăn khớp của các bánh răng quá lớn, động cơ làm việc có tiêng kêu

Trong quá trình làm việc, xích bị mòn nhiều, đặc biệt là bạc và chốt, làm cho bước xích tăng lên, nên không ăn khớp với đĩa xích Khi động cơ làm việc, đặc biệt là khi tốc độ thay đổi hoặc tải trọng tăng thì dễ bị tuột xích và

có tiếng kêu

Những nguyên nhân khiến trục cam bị hư hỏng đó là:

 Do các chi tiết chịu ma sát lớn trong quá trình làm việc, thiếu dầu bôi trơn, dầu bôi trơn bẩn

 Do quá trình lắp ghép không đúng yêu cầu kỹ thuật, bảo dưỡng không đúng định kỳ

3 Phương pháp kiểm tra

 Kiểm tra các vết nứt, xước các bộ phận của trục cam, bánh răng cam hoặc xích hay dây đai dẫn động: có thể dùng kính phóng đại hoặc mắt thường để kiểm tra phát hiện hư hỏng

 Kiểm tra trục cam bị cong: Bằng cách đặt trục cam giữa hai mũi chống tâm của máy tiện hoặc khối V

 Kiểm tra khe hở lắp ghép giữa giữa cổ trục và bạc lót: Có thể dùng miếng plastic hoặc dây chì để kiểm tra Làm sạch bề mặt lót, đặt một miếng plastic ngang qua mỗi cổ trục, lắp nắp đậy trục cam và xiết chặt đến mô men quy định Sau đó tháo các nắp ra sử dụng dụng cụ đo

và đo độ dày của mảnh plastic đã bị dát mỏng, giá trị đo chính là khe hở lắp ghép giữa giữa cổ trục

và bạc lót

 Kiểm tra độ mòn của bánh răng cam: Muốn kiểm

độ mòn của bánh răng cam bằng cách kiểm tra khe hở ăn khớp giữa bánh răng cam với bánh răng trục khuỷu Có thể dùng căn lá đo ở ba vị trí cách nhau 1200 rồi lấy trị số trung bình hoặc dùng dây chì có đường kính 1 – 2 mm đặt vào giữa hai

bánh răng ăn khớp rồi quay bánh răng, sau đó lấy

ra và dùng pan me hoặc thước cặp để đo chiều dày của dây chì sau khi bị ép

4 Phương pháp sửa chữa

 Trục cam hay trục phối khí được chế tạo bằng thép các bon hay thép hợp kim, được gia công nhiệt luyện và mài bóng, điều kiện bôi trơn tương đối tốt nên mòn chậm Do đó, chỉ 2 – 3 lần sửa chữa lớn mới mài lại trục cam

 Để thay thế bạc lót trục cam bị mòn hoặc hư hỏng, bằng cách sử dụng một dụng cụ lắp bạc bằng ren hay một đầu đóng Sau khi lắp bạc vào gối đỡ trục cam, yêu cầu các lỗ dầu trong bạc phải trùng với các lỗ dầu trong nắp máy hoặc thân máy và cần phải kiểm tra độ dịch dọc của trục cam bằng căn lá hoặc đồng hồ đo

 Bánh răng dẫn động trục cam bị mòn quá phải thay mới hoặc hàn đắp và gia công lại

 Nếu xích dẫn động bị rão quá thì phải thay mới

và tuỳ từng trường hợp mà thay cả đĩa xích cho thích hợp Trong một số trường hợp, nếu không

có điều kiện thay mới, có thể lộn xích lại bằng cách tháo rời các mắt xích rồi xoay chốt và bạc một góc 900 theo đường tâm để khôI phục lại bước xích ban đầu nhưng phương pháp này ít được sử dụng vì xích sử dụng lại không được lâu

 Khi đĩa xích bị mòn phải thay mới hoặc hàn đắp

và gia công lại

 Thay thế dây đai mới nếu phát hiện bất cứ hiện