Chương 6 : TRỤC CAM
6.6. Cấu tạo trục cam
- Cấu tạo của trục cam bao gồm có các cam nạp, cam thải. Hình dạng và vị trí của cam phân khối khí quyết định bởi thứ tự làm việc, góc độ phân khối khí và số kỳ của động cơ.
- Trục cam gồm hai bộ phận chính: cổ trục và mấu cam nạp và mấu cam thải. Ngoài ra, trên trục cam của một số động cơ còn có bánh răng dẫn động bơm dầu, bộ chia điện, có cam lệch tâm dẫn động bơm xăng. Hình dạng và vị trí của cam phân khối khí quyết định bởi thứ tự làm việc, góc độ phân khối khí và số kỳ của động cơ.
Hình 6.4: Trục cam
- Mặt cam và cổ trục đều được gia công nhiệt luyện và mài bóng để nâng cao khả năng chịu mòn. Đường kính các cổ trục lớn hơn chiều cao của các mấu cam để giúp cho việc tháo, lắp được dễ dàng.
- Mỗi xi lanh của động cơ có hai mấu cam trên trục cam, mỗi mấu cam điều khiển đóng mở một xu páp.
- Cấu tạo của của mấu cam gồm: gót cam, sườn cam và đỉnh cam.
- Dạng cam có hình ôvan, loại này xu páp mở từ từ, êm nhưng thời gian mở xu páp quá ngắn làm cho việc nạp hoà khí hoặc không khí vào xi lanh không được tốt, nhất là khi động cơ làm việc với tốc độ cao.
- Dạng sườn cam thẳng và đỉnh rộng, loại này có ưu điểm là mở xu páp nhanh, thời gian mở khá lâu, nhưng khi làm việc có tiếng kêu và cam thường bị mòn nhanh.
- Hình dáng mấu cam được chế tạo thích hợp với loại động cơ và công suất động cơ.
- Trục cam có thể đặt trong thân máy và dùng bánh răng để dẫn động thông qua một số chi tiết trung gian như đũa đẩy và con đội hoặc đặt trên nắp máy và dùng xích hay dây đai để dẫn động. Khi trục cam đặt trên nắp máy, không cần đũa đẩy và con đội.
- Ổ đỡ trục cam có thể dùng bạc thép liền hoặc cắt đôi, mặt trong có tráng một lớp hợp kim chịu mòn (thiếc – chì) hoặc dùng bạc đồng hay ổ bi.
- Để giữ cho trục cam không dịch chuyển dọc trục khi làm việc, thường dùng mặt bích bằng đồng và vít hãm trên thân máy ở đầu trục cam.
6.6.1. Cam thải và cam nạp
- Trong động cơ ô tô máy kéo trục cam thường không phân đoạn, các cam làm liền với trục. Hình dạng và vị trí của cam phân khối khí quyết định bởi thứ tự làm việc, góc độ phân khối khí và số kỳ của động cơ. Đối với động cơ 4 kỳ, cam thải và cam nạp có thể bố trí trên cùng một trục và theo vị trí của các xu páp, nhưng cũng có thể bố trí các cam cùng trên một trục (một trục toàn cam thải và một trục toàn cam nạp). Động cơ 2 kỳ, cam phân phối đều là cam thải.
- Kích thước của các cam chế tạo liền trục thường nhỏ hơn đường kính trục vì loại trục cam này thường lắp theo kiểu đút luồn qua các ổ trục trên thân máy.
6.6.2. Mấu cam
- Mấu cam có nhiệm vụ đẩy cò mổ hoặc đũa đẩy thủy lực theo một pha làm việc của xilanh. Mục đích là để mở các xu páp nạp và hút khí. Có 2 dạng chế tạo mấu cam:
+ Dạng liền khối với trục, loại này thường được sử dụng ở các dòng xe cao cấp có tốc độ cao
+ Dạng thứ hai là dạng chế tạo riêng rẽ rồi sử dụng công cụ để lắp trên trục cam. Loại này thường sử dụng cho các xe có tốc độ thấp hơn.
- Vật liệu chế tạo mấu cam phải đảm bảo là loại vật liệu cứng, có khả năng chịu được các áp lực. Bởi mấu cam phải làm việc trong môi trường rất khắc nghiệt, độ tỳ cọ cao, liên tục.
- Vật liệu chế tạo mấu cam thường được đúc hoặc tôi luyện bằng thép đặc biệt. Mấu cam có thể có dạng liền khối, dập bằng thép, đúc bằng gang chuyên dụng áp dụng công nghệ CNC.
Hình 6.5: Mấu cam
6.6.3. Cổ trục cam
- Đây là nơi lắp ráp ổ đỡ, thông thường là ổ trượt với lớp hợp kim chống mòn.. Khi trục cam được lắp theo kiểu luồn vào các ổ đỡ thì các cổ trục được làm to, sao cho có thể luồn trục qua các bạc lót của ổ đỡ. Để định vị trục cam theo chiều trục, có thể có vành chặn ở đầu trục hoặc dùng vít chặn.
- Trục cam của động cơ phân khối khí dẫn động gián tiếp thường lắp ổ trục trên thân máy. Số cổ trục là:
Z= i + 1 hoặc Z = i + 1
2
Trong đó: i là số xi lanh
- Loại động cơ xăng hay dùng trục cam ít cổ trục còn động cơ Diesel hay dùng trục cam nhiều cổ trục (so với số xi lanh động cơ).
- Kích thước và kết cấu của cổ trục và ổ trục cam tùy vào phương pháp lắp trục cam.
- Trục cam của động cơ ô tô máy kéo thường lắp kiểu đút luồn từ phía đầu đến phía cuối thân máy vì vậy đường kính của cổ trục phải lớn hơn bất kì bộ phận nào trên trục (cam, bánh răng dẫn động bơm xăng hoặc bộ chia điện, cam lệch tâm dẫn động bơm xăng,….) để khí lắp trục cam không bị vướng các bộ phận ấy
- Trong một vài kết cấu, để lắp trục cam, các cổ trục có đường kính nhỏ dần kể từ đầu đến phía cuối trục cam. Tuy vậy, do kích thước các cổ trục khác nhau nên ổ trục cũng khác nhau khiến cho việc sửa chữa, chế tạo và thay thế trục cam và ổ trục thành phức tạp.
6.6.4. Ổ chắn dọc trục cam
- Để trục cam không bị dịch chuyển theo chiều trục (khi trục cam, thân máy hoặc nắp xi lanh giãn nỡ) khiến cho khe hở ăn khớp của bánh răng côn và bánh răng nghiêng dẫn động trục cam thay đổi làm ảnh hưởng đến pha phân khối khí, người ta dùng ổ chắn dọc trục.
- Trong trường hợp bánh răng dẫn động trục cam là bánh răng côn hoặc bánh răng nghiêng, ổ chắn phải bố trí ngay phía sau bánh răng dẫn động.
- Còn khi dùng bánh răng thẳng, ổ chắn có thể đặt bất kì ví trí nào trên trục cam ví trong trường hợp này, trục cam không chịu lực dọc trục và dù trục cam hoặc nắp thân máy có giãn nỡ khác nhau cũng không làm ảnh hưởng đến pha phối khí như trường hợp bánh răng nghiêng và bánh răng côn.