a/ Xupáp
Xupáp Hình 3.14
Khi động cơ đang hoạt động xupáp mở khi động cơ đang ở thì nạp và thì xả, còn đóng kín khi động cơ đang ở thì nén và nổ. Có hai loại xupáp là xupáp nạp và xupáp xả.
Cấu tạo Xupáp Hình 3.15
1. Đuôi xupáp 2. Thân xupáp 3. Nấm xupáp
Đuôi xupáp: lắp với móng hảm, phần cuối cùng của đuôi tiếp xúc với đòn bẩy hoặc con đội, phần đuôi đƣợc tôi cứng hơn phần thân nhằm để hạn chế mài mòn và chịu đƣợc va đập.
Thân xupáp: dẩn hƣớng cho xupáp chuyển động tịnh tiến trong ống dẩn hƣớng, thân xupáp đƣợc mài nhẳn bóng để giảm mài mòn do ma sát với ống dẩn hƣớng, một số xupáp có chứa dung dịch làm mát trong thân.
Đĩa xupáp: dùng để đóng kín với đế xupáp, mặt tiếp xúc với đế đƣợc vát góc
30 hay 45 và phần này đƣợc tôi cứng để chống mài mòn.
Trong quá trình làm việc xupáp tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các xupáp chịu áp lực rất lớn và nhiệt độ cao, nhất là đối với xupáp xả. Khi xupáp đóng, đầu xupáp va đập mạnh với đế nên nấm dễ bị biến dạng, cong vênh. Điều kiện bôi trơn xupáp khó khăn và bị ăn mòn hóa học do các hơi axit trong khí cháy. Do tốc độ lƣu thông của dòng khí qua xupáp rất lớn nên xupáp còn bị ăn mòn cơ học, đặc biệt là xu hƣớng xupáp xả.
Vì vậy đối với xupáp thải thƣờng sử dụng thép hợp kim chịu nhiệt có các thành phần nhƣ silic, crôm, man gan. Để tiết kiệm vật liệu có thể chỉ chế tạo nấm bằng hợp
kim chịu nhiệt rồi hàn với thân xupáp bằng thép thông thƣờng. Để chống mòn và chống gỉ, ngƣời ta mạ lên bề mặt làm việc của xupáp một lớp mỏng hợp kim côban.
Đối với xupáp nạp, ngƣời ta cũng sử dụng thép hợp kim crôm, măng gan hoặc hợp kim chịu nhiệt có thêm thành phần silic.Tuy nhiên khả năng chịu nhiệt không cần cao nhƣ đối với vật liệu của xupáp thải.
b/ Đế xupáp
Có nhiệm vụ cùng với đầu xupáp áp khít vào nhau không cho không cho không khí trong xilanh lọt ra ngoài vào thì nén và nổ.
Trong quá trình làm việc, đế xupáp tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên chịu áp lực rất lớn và nhiệt độ cao, nhất là đối với đế xupáp xả. Va đập mạnh với đầu xupáp. Bị ăn mòn hóa học và mài mòn do tốc độ lƣu động của dòng khí qua. Vì vậy, Đế xupáp thƣờng đƣợc chế tạo bằng thép hợp kim hoặc gang trắng và lắp có độ dôi vào thân máy hoặc nắp xi lanh.
Kết cấu của đế xupáp rất đơn giản, thƣờng chỉ là một vòng hình trụ trên có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupáp.
Đế Xupáp Hình 3.16
c/ Lò xo xupáp
Lò xo xupáp có tác dụng giữ cho ép kín với mặt đế và cùng các cơ cấu của phân phối khí thực hiện quá trình đóng mở cửa nạp, cửa xả.
Lò xo ngoài sức căng ban đầu và trong quá trình làm việc còn chịu tải trọng thay đổi đột ngột và tuần hoàn trong quá trình đóng mở. Để nâng cao sức chống mỏi và chống gỉ của lò xo ngƣời ta thƣờng dùng biện pháp công nghệ nhƣ làm chai cứng bề mặt lò xo, sơn lò xo bằng lớp sơn đặc biệt, mạ kẽm hoặc mạ cát mịn.
Lò xo xupáp thƣờng là lò xo trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa và đế lò xo. Số vòng lò xo thƣờng là 4 10.
Lò xo Xupáp Hình 3.17
Trong một số động cơ mỗi xupap thƣờng lắp 1 ÷ 3 lò xo lồng vào nhau. Các lò xo này có chiều xoắn ngƣợc nhau làm nhƣ thế có ƣu điểm là: Ứng suất xoắn trên là xo sẽ nhỏ hơn khi dùng 1 lò xo. Nên ít gẫy hơn và tránh hiện tƣợng cộng hƣởng do các lò xo có tần số dao động tự do khác nhau. Khi 1 lò xo bị gẫy động cơ vẫn có thể làm việc an toàn trong khoảng thời gian ngắn.
d/ ống dẩn hƣớng xupáp
Ống dẫn hƣớng dùng để dẫn hƣớng cho thân xupáp chuyển động lên xuống và tạo điều kiện bôi trơn cho thân xupáp.
Ống dẫn hƣớng chịu mài mòn (do tiếp xúc với thân xupáp) và bị ăn mòn của các tạp chất hóa học. Ngoài ra ống dẫn hƣớng của xupáp xả còn chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn và các tạp chất ăn mòn hóa học. Vì thế, ngƣời ta thƣờng dùng gang hợp kim, gang dẻo nhiệt luyện để chế tạo kết cấu ống dẫn hƣớng cho động cơ thông thƣờng. Đối với động cơ cao tốc, vật liệu chế tạo đƣợc dùng là đồng thanh hoặc kim loại đƣợc tẩm dầu nhằm tăng khả năng chịu nhiệt và khả năng thích ứng với điều kiện bôi trơn khó khăn.
Về mặt kết cấu của ống dẫn hƣớng xupáp có kết cấu đơn giản hình trụ rỗng có vát mặt đầu để lắp. ống dẫn hƣớng lắp với thân máy hoặc nắp xi lanh có độ dôi.
Ống dẩn hƣớng xupáp Hình 3.18
a. Ống dẫn hƣớng hình trụ có mặt vát đầu
b. Bề mặt ngoài của ống dẫn hƣớng có vai và cữ e/ Con đội
Là chi tiết trung gian truyền chuyển động từ cam đến xupáp hoặc từ cam qua đũa đẩy, cò mổ để thực hiện quá trình phân phối khí.
Cũng nhƣ trục cam, con đội làm việc trong điều kiện tải trọng bình thƣờng nên dạng hỏng chủ yếu là các bề mặt làm việc. Con đội thƣờng đƣợc làm bằng thép ít cacbon nhƣ thép 15, 30 hoặc thép hợp kim nhƣ 15 Cr, 20 Cr, 12 CrNi...
Cấu tạo con đội cơ khí.
Khi sử dụng loại con đội này, dạng cam phân phối khí phải là dạng cam lồi. Đƣờng kính của mặt nấm tiếp xúc với cam phải lớn để tránh hiện tƣợng kẹt.
Con đội Hình 3.19
Con đội hình nấm:
Bề mặt làm việc của con đội hình nấm có kích thƣớc lớn hơn thân (bề mặt có thể phẳng, lồi) tâm con đội lệch so với tâm cam. Trong quá trình làm việc tạo ra mô men quay. Do đó con đội thƣờng bị mài mòn ít.
Con đội hình trụ
Bề mặt làm việc của con đội hình trụ là mặt phẳng. Nên chế tạo rất đơn giản. Nhƣng do diện tích tiếp xúc của bề mặt làm việc của con đội với vấu cam và chuyển động tƣơng đối giữa bề mặt làm việc của vấu cam và con đội nên sẽ bị mài mòn lớn. Con đội con lăn:
Để giảm ma sát giữa cam và con đội, ngƣời ta dùng con đội con lăn.
Do con đội tiếp xúc với mặt cam bằng con lăn nên ma sát giữa con đội với cam là ma sát lăn nên ma sát sinh ra giữa con đội và cam là rất nhỏ. Vì vậy con đội con lăn có thể dùng cho dạng cam lồi, cam lõm và cam tiếp tuyến.
Nhƣợc điểm của loại con đội này là kết cấu phức tạp. Con lăn đƣợc lắp trên trục ổ phần dƣới của con đội, đôi khi dùng cả ổ bi để giảm hao mòn cho chốt con lăn.
Con đội thủy lực Cấu tạo: 1. Pis ton 2.Lòng dẫn hƣớng 3. Lò xo 4. Van bi 5. Thân con đội 6. Đƣờng dầu vào 7. Lò xo van bi
Con đội thủy lực Hình 3.20
Nguyên lý làm việc:
Khi cam tác động vào con đội để mở xupáp thì con đội sẽ đi xuống phía dƣới, cho đến khi lỗ dầu 6 đƣợc bịt kín bởi pít tông số 1 thì dầu ở buồng a và b bắt đầu bị nén. Lúc này ta coi hai buồng dầu nhƣ là một khối cứng. Con đội tác động vào đuôi xupáp đẩy xupáp làm lò xo nén, lúc này van bi 4 đóng ngăn cách giữa buồng a và buồng b trong quá trình làm việc dầu trong buồng bị nén, do lắp ghép sẽ rò rỉ một phần dầu qua khe hở giữa pít tông và xilanh.
Khi cam thôi tác động lò xo xupáp đẩy cho xupáp trở lại trạng thái đóng kín, lò xo 3 giãn ra đẩy cho phần thân của con đội đi lên, phần thân luôn tỳ vào xupáp. Khi lỗ dầu 6 thoát ra khỏi pít tông 1 thì một lƣợng dầu từ mạch bôi trơn qua lỗ 6 bổ xung vào buồng a và buồng b của con đội.
Không có khe hở nhiệt vì vậy quá trình làm việc rất êm không phải điều chỉnh khe hở nhiệt, tự động điều chỉnh trị số thời gian tiết diện.
Nhƣợc điểm:
Kết cấu phức tạp, yêu cầu trị số chính xác cao đồng thời giá thành cũng cao. Đòi hỏi dầu bôi trơn rất sạch, độ nhớt dầu bôi trơn ổn định.
f/ Đòn mở
Đòn mở Hình 3.21
Đòn mở là chi tiết trung gian dùng để truyền chuyển động từ cam hoặc đũa đẩy tới xupáp. Nhờ có đòn mở mà chuyển động của con đội và đũa đẩy sẽ ngƣợc chiều chuyển động của xupáp. Nghĩa là, khi con đội nâng đũa đẩy đi lên thì một đầu của đòn mở sẽ ấn xu páp đi xuống để mở cửa nạp hoặc cửa xả.
Trong quá trình làm việc đòn mở chịu va đập và ma sát ở hai đầu tiếp xúc của đũa đẩy với đuôi xupáp và lỗ quay vì vậy đòn mỏ đƣợc làm bằng thép dập hoặc thép rèn.
Đòn mở quay trên trục cố định đặt trên nắp máy. Hai cánh tay đòn mở thƣờng làm không bằng nhau, phía xupáp có cánh tay đòn dài hơn (khoảng 1,5 lần) để hành trình xupáp đƣợc dài hơn so với hành trình đũa đẩy và con đội. Một đầu của đòn mở
tiếp xúc hoặc nối bản lề với đũa đẩy, đầu kia tiếp xúc với đuôi xupáp (có lúc không tiếp xúc). Đầu tiếp xúc với đũa đẩy có khoan một lỗ ren để lắp vít và đai ốc điều chỉnh khe hở nhiệt giữa đầu đòn mở và đuôi xupáp. Nhờ có khe hở giữa đuôi xupáp với đầu đòn mở mà xupáp đóng kín hoàn toàn hoặc mở ra đúng lúc cửa nạp hoặc cửa xả. Đầu tiếp xúc của đòn mở với đuôi xupáp thƣờng có dạng hình trụ đáy bằng hoặc hình cầu và cũng đƣợc gia công nhiệt luyện để nâng cao khả năng chịu mòn.
g/ Trục cam
Trục cam Hình 3.22
Trục cam có nhiệm vụ điều khiển xupáp đóng, mở đúng lúc. Trục cam có các bộ phận chính là các cam và các cổ trục, nhƣng cũng có thêm bánh răng và bánh lệch tâm để dẩn động bơm nhiên liệu và bơm dầu hay bộ chia điện. Các cổ trục cam thƣờng có đƣờng kính lớn hơn cam và nhỏ dần từ phía đầu trục cam để lắp vào thân máy. Bánh răng cam đƣợc lắp ở đầu trục.
Trục cam làm việc trong điều kiện chịu xoắn và uốn và ma sát. Vì thế, trục cam thƣờng bị cong, xoắn và mòn các cổ trục và các mấu cam. Vì lý do đó nên trục cam thƣờng đƣợc làm bằng thép cac bon hoặc thép hợp kim.
h/ Móng hảm
Móng hãm cùng với đĩa chặn giữ cho lò xo tránh bị bật khỏi xupáp.
Móng hảm làm việc trong điều kiện mài mòn, chịu va đập và nhiệt độ cao. Vì thế móng hảm thƣờng đƣợc làm bằng thép cac bon.
Móng hảm Hình 3.23
1. Móng côn có vấu 2. Móng côn 3. Móng ngựa 4. Chốt dẹt