III. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ
c) Kết cấu supap
Về kết cấu, supap được chia ra 3 phần : nấm supap (đầu), thân supap và đuôi supap.
1) Nấm supap (đầu supap)
Mặt nấm supap tiếp xúc với đế supap, đây là bề mặt làm việc quan trọng nhất của supap có dạng mặt côn với có góc = 15 ÷ 450 (đa số supap đều dùng góc = 450). Nếu góc càng nhỏ thì tiết diện lưu thông càng lớn, tuy nhiên khi nhỏ thì phần nấm càng mỏng và độ cứng vững càng kém.
Góc của mặt côn trên nấm thường làm nhỏ hơn góc của mặt côn trên đế supap khoảng 0,5 ÷ 10 để đảm bảo kín khít, cho dù mặt nấm có bị biến dạng nhỏ. Kết cấu của nấm supap thường có ba loại:
- Nấm bằng: chế tạo đơn giản, có thể dùng cho cả supap nạp và supap thải. Đa số các động cơ hiện nay đều dùng loại này (hình 3.56).
- Nấm lõm: kết cấu này cải thiện tình trạng lưu thông của dòng khí nạp vào xylanh và tăng độ cừng vững cho phần nấm. Tuy nhiên, mặt chịu nhiệt của supap lớn nên dễ bị quá tải nhiệt và chế tạo khó khăn.
- Nấm lồi: kết cấu nấm lồi cải thiện tình trạng lưu động của dòng khí, tuy nhiên nấm lồi khó chế tạo và mặt chịu nhiệt lớn.
Nấm supap Thân supap Phốt supap Đuôi supap Ống dẫn hướng supap Lò xo supap Hình 3.56. Kết cấu supap.
Hình 3.57. Supap đỉnh lồi (a)
và đỉnh lõm (b)
Trong một số động cơ cường hoá công suất supap thải thường làm rỗng, bên trong chứa Na (50 60% thể tích). Tác dụng là để truyền nhiệt tốt, tránh cho supap thải bị quá nhiệt vì Na nóng chảy ở 970C nên khi thành thể lỏng, điều kiện truyền nhiệt sẽ nhanh và supap được giải nhiệt tốt hơn.
2) Thân supap
Thân supap có tác dụng dẫn huớng và tản nhiệt, vì vậy để phát huy vai trò này phần thân thường xu hướng làm tăng đường kính phần thân. Tuy nhiên phần thân cũng không được làm quá lớn vì supap có yêu cầu phải gọn nhẹ và dòng khí lưu thông dễ dàng.
- Khi supap được dẫn động bằng con đội, hệ thống đòn bẩy thường là lực điều khiển theo phương trục supap do đó không có lực nghiêng hoặc lực nghiêng nhỏ thì thân supap có đường kính: d = (0,16 0,25).dn với dn – đường kính của nấm supap.
- Khi trục cam trực tiếp dẫn động supap, lực nghiêng xuất hiện ở thân supap lớn nhất nên có thể tăng cường đường kính thân supap: d =(0,3 0,4) dn
- Chiều dài thân supap: lt = (2,5 3,5) dn
Để supap không kẹt trong ống dẫn hướng lúc nóng người ta thường thu nhỏ đường kính thân supap phần đầu nấm hoặc khoét rộng lỗ ống dẫn hướng một ít ở phần đầu nấm.
3) Đuôi supap
Đuôi supap thường có hình dạng đặc biệt để lắp ghép với đĩa lò xo. Khi dẫn động supap bằng cơ cấu con đội và đũa đẩy,
đĩa lò xo lắp với supap bằng hai móng hãm hình côn lắp vào phần đuôi supap. Mặt côn phía ngoài của móng hãm ăn khớp với mặt côn của lỗ đĩa lò xo (góc côn 10 ÷ 15o). Các rãnh hãm trên đuôi supap có thể là rãnh hình trụ, hình côn, một rãnh hoặc nhiều rãnh.
Kiểu lắp ghép dùng móng hãm được dùng rất rộng rãi hiện nay. Tuy gia công móng hãm có khó khăn nhưng có ưu điểm lớn là không gây ứng suất tập trung trên đuôi supap.
Để tăng tuổi thọ của supap và đảm bảo supap làm việc tốt có thể thiết kế cơ cấu xoay supap quanh đường tâm của nó. Supap vừa chuyển động tịnh tiến vừa xoay tròn quanh tâm, làm cho thân supap lâu mòn và nấm supap tiếp xúc tốt với đế. Tốc độ quay thường nhỏ, vài chục lần đóng mở, supap mới quay được một vòng.
Nguyên lý làm việc của cơ cấu xoay supap (hình 3.59)
Khi supap đóng (hình b), lực của lò xo (5) không quá lớn, mép ngoài của lò xo đĩa (8) cong lên và mép trong tựa lên vai của thân (1).
Khi supap mở (hình c), lực của lò xo (5) tăng lên, lò xo đĩa (8) thẳng ra và nằm tựa lên các viên bi (2), lực của lò xo (8) truyền tới viên bi (2), các viên bi này trong khi lăn theo rãnh vòng cung của thân sẽ làm quay lò xo và vòng tựa, do đó làm quay lò xo supap và thân supap.
Khi supap đóng, lực của lò xo supap giảm đi, lò xo đĩa (8) cong lên và tựa vào vai của thân, giải phóng các viên bi (2). Dưới tác dụng của lò xo trở về (9), các viên bi trở về vị trí ban đầu.
Đuôi supap Móng hãm Hình 3.58. Đuôi supap và móng hãm hình côn. Đĩa chặn trên lò xo
Hình 3.59. Cơ cấu xoay supap thải.
a) Supap thải ; b) Supap đóng ; c) Supap mở; d) Các chi tiết của cơ cấu. 1 – thân của cơ cấu xoay; 2 – viên bi; 3 – vòng tựa; 4 – vòng khoá; 5 – lò xo supap;
6 – vòng chặn lò xo; 7 – móng hãm; 8 – lò xo đĩa; 9 – lò xo hồi; 10 – ống kềm supap; 11 – natri kim loại.