Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TĂI
2.4.1. Kết cấu cụm xupap
Xupâp lă chi tiết trực tiếp cho dịng khí nạp văo buồng đốt vă thải khí chây ra ngoăi với một thời gian ngắn trong một chu kì lăm việc của pittơng. Trong q trình lăm việc xupâp chịu tải trọng cơ học vă tải trọng nhiệt.
Về tải trọng cơ học: Nấm xupâp chịu âp suất khí thể từ 0,6 ¿ 1,5 MN/m2 vă
chịu tâc động của lực quân tính nín khi lăm việc ln bị va đập mạnh với đế xupâp nín rất dễ gđy biến dạng.
Về tải trọng nhiệt: Xupâp thải lăm việc trực tiếp với khí thải có nhiệt độ khoảng
1000 ¿ 1200 0C vă với tốc độ dịng khí văo cỡ 400 ¿ 600 (m/s), xupâp thải
thường quâ nóng vă bị xđm thực. Xupâp nạp nhờ dịng khí nạp lăm mât nín chịu nhiệt nhỏ hơn xupâp xả.
Do xupâp lăm việc trực tiếp với khí chây nín vật liệu chế tạo xupâp lă câc thĩp hợp kim chịu nhiệt tốt. Với lớp hợp kim năy lăm cho xupâp ít mịn vă chống được gỉ của mặt nấm xupâp thải.
Kết cấu của xupâp gồm 3 phần chính: Phần nấm xupâp, thđn xupâp vă phần đi.
Hình 2. 13 Kết cấu xupap nạp vă thải
* Phần nấm:
Kết cấu của nấm xupâp chẳng những có ảnh hưởng quyết định đến giâ thănh chế tạo xupâp mă cịn ảnh hưởng đến độ bền, trọng lượng vă tình trạng của dịng khí lưu động qua họng đế xupâp nữa. Nấm xupâp nạp vă xupâp xả của động cơ Duratec được sử dụng lă loại nấm bằng. Ưu điểm của loại năy lă đơn giản dễ chế tạo.
Mặt lăm việc quan trọng của phần nấm lă mặt cơn, có góc độ α= 450. Điều
năy vừa đảm bảo được độ bền của nấm, vừa đảm bảo tiết diện lưu thông khi mở xupâp
vă vừa đảm bảo dịng khí lưu động dễ dăng. Góc α năy căng nhỏ thì tiết diện lưu
thơng căng lớn. Tuy nhiín nếu α căng nhỏ thì mặt nấm căng mỏng, độ cứng vững
của mặt nấm căng kĩm do đó dễ bị cong vính, tiếp xúc khơng kín khít với đế xupâp. Đơi khi góc của mặt cơn trín nấm xupâp cịn lăm nhỏ hơn góc của mặt cơn trín
đế xupâp từ (0,5 ¿ 10) để xupâp có thể tiếp xúc với đế theo vòng tròn ở mĩp ngoăi
của mặt cơn. Lăm như vậy có thể đảm bảo tiếp xúc được kín khít dù mặt nấm có bị biến dạng nhỏ.
- Chiều rộng của mặt cơn trín nấm xupâp nạp vă thải b = 2 (mm).
- Đường kính của nấm xupâp thải xt = 30 (mm).
- Chiều dăy của nấm xupâp nạp bằng (0,08 ¿ 0,12). Xn = 0,114.35 = 4 (mm).
- Chiều dăy của nấm xupâp thải bằng (0,08 ¿ 0,12). Xt = 0,12.30 = 4 (mm).
* Phần thđn xupâp:
Thđn xupâp có đường kính thích đâng để dẫn hướng tốt, tản nhiệt tốt vă chịu được lực nghiíng khi xupâp đóng mở. Để giảm nhiệt độ cho xupâp người ta có xu hướng tăng đường kính của thđn xupâp vă kĩo dăi ống dẫn hướng đến gần nấm xupâp. Nhưng do phải đảm bảo tiết diện lưu thơng vă gọn nhẹ nín thđn xupâp cũng khơng thể lăm q lớn. Vì hệ thống phđn phối khí của động cơ đang khảo sât, xupâp được dẫn động trực tiếp từ cam do đó xupâp chịu lực ngang lớn nín đường kính thđn xupâp lớn.
Thđn xupâp nạp vă thải có dạng hình trụ dăi. Chỗ chuyển tiếp giữa thđn vă nấm có góc lượn
Đường kính thđn xupâp nạp: dtn = 5,5 (mm). Đường kính thđn xupâp xả: dtx = 5,5 (mm).
Chiều dăi của thđn xupâp tùy thuộc văo câch bố trí xupâp. Nó thường thay đổi
trong phạm vi khâ lớn lt = (2,5 ¿ 3,5). X. Chiều dăi của thđn xupâp cần lựa chọn đủ
để lắp ống dẫn hướng vă lò xo xupâp.
Chiều dăi thđn của xupâp nạp: ltn = 79,78 (mm). Chiều dăi thđn của xupâp thải: ltt = 81,72 (mm). * Đuôi xupâp:
Phần đuôi xupâp trực tiếp va đập với con đội do đó mặt trín của phần đuôi phải được tôi cứng. Ở phần đi xupâp có đoạn khoĩc rênh để lắp móng hêm.
Hình 2. 14 Kết cấu phần đi xupap
Đế chặn lị xo phía trín được lắp với xupâp bằng 2 móng hêm hình cơn lắp văo đoạn có đường kính nhỏ trín đi. Mặt phía ngoăi của móng hêm ăn khớp với mặt cơn của lỗ đĩa lị xo
Kiểu lắp dùng móng hêm có ưu điểm lớn lă khơng gđy nín ứng suất tập trung trín đi xupâp. Tuy vậy việc gia cơng móng hêm rất khó khăn.
* Đế xupâp:
Cơ cấu phđn phối khí của động cơ đang khảo sât dùng xupâp treo, đường thải vă đường nạp bố trí trong nắp xilanh. Để giảm hao mòn cho thđn mây vă nắp xi lanh khi chịu lực va đạp của xupâp, người ta dùng đế xupâp ĩp văo họng đường thải vă đường nạp. Vì thđn mây vă nắp xilanh được chế tạo bằng hợp kim nhơm nín đế xupâp được ĩp cho cả đường nạp vă đường thải.
Kết cấu của đế xupâp rất đơn giản. Mặt ngoăi của đế lă hình trụ trín có vât mặt cơn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupâp. Đế được chế tạo bằng thĩp hợp kim chịu măi mịn.
- Mặt cơn của đế xupâp nạp vă thải 450.
- Chiều cao đế xupâp nạp hn = 7,9 (mm).
- Chiều cao của đế xupâp thải ht = 7,4 (mm).
- Đường kính họng đế xupâp nạp dn = 35 (mm).
- Đường kính họng đế xupâp thải dt = 33,17 (mm).
Hình 2. 15 Kết cấu đế xupap
* Ống dẫn hướng xupâp:
Ống dẫn hướng xupâp lăm nhiệm vụ dẫn hướng thđn xupâp. Để đảm bảo độ chính xâc thẳng hăng giữa mặt xupâp vă bệ đỡ, lỗ dẫn hướng phải trùng tđm với đế xupâp. Để dẫn hướng được xupâp vă để dễ gia công sửa chữa, thay thế cũng như có thể dùng vật liệu tốt nhằm tăng tuổi thọ, ống dẫn hướng được chế tạo rời rồi lắp văo nắp xi lanh.
Ngoăi ra để dễ sữa chữa vă trânh hao mòn cho thđn mây hoặc nắp xilanh ở chỗ lắp xupâp người ta lắp ống dẫn hướng trín câc chi tiết năy. Xupâp được lắp văo ống
dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng. Khe hở giữa ống dẫn hướng vă thđn xupâp phụ thuộc văo đường kính thđn xupâp.
Hình 2. 16 Kết cấu ống dẫn hướng xupap
Khe hở giữa thđn xupâp nạp vă ống dẫn hướng (0,024 ¿ 0,069) (mm).
Chiều dăy ống thường văo khoảng 3 (mm). Chiều dăi ống dẫn hướng phụ thuộc
văo đường kính vă chiều dăi thđn xupâp vă có trị số văo khoảng (1,75 ¿ 2,5). X với
X lă đường kính nấm xupâp.
Chiều dăi ống dẫn hướng đối với xupâp nạp: ln = 2,05.35 = 72 (mm). Chiều dăi ống dẫn hướng đối với xupâp thải: lt = 2,4.30 = 72 (mm). Đường kính trong của ống dẫn hướng: d = 5,509 (mm).
Để bôi trơn ống dẫn hướng vă thđn xupâp dùng phương phâp hứng dầu từ phía trục cam. Tuy nhiín cũng khơng cần bơi trơn nhiều vì dầu có thể văo buồng chây dọc theo đường thđn xupâp xuống nấm gđy hiện tượng kết muội.
Một đầu của ống dẫn hướng được vât côn để việc lắp ghĩp được dễ dăng.
* Lị xo xupâp:
Lị xo xupâp dùng để đóng kín xupâp trín đế xupâp vă đảm bảo xupâp chuyển động theo đúng qui luật của cam phđn phối khí, do đó trong q trình mở đóng xupâp khơng có hiện tượng va đập trín mặt cam.
Kết cấu lị xo dạng hình trụ. Bước xoắn trín cùng của lị xo có đường kính nhỏ hơn so với câc vịng cịn lại của lị xo. Sự chính lệch năy có kích thướt A = 1,95 (mm).
Hình 2. 17 Kết cấu lị xo xupap
Kết cấu lò xo của xupâp nạp vă thải trong động cơ lă giống nhau. Có chiều dăi lớn nhất lă llx = 48,89(mm). Lị xo có tổng cộng 8 vịng. Số vịng cơng tâc lă 6 (khơng kể 2 vịng đầu của lị xo). Nếu số vịng cơng tâc của lă xo căng ít thì mỗi vịng của lị xo biến dạng căng nhiều vì vậy lị xo chịu ứng suất xoắn căng lớn. Ngược lại, nếu số vịng cơng tâc nhiều q, lị xo quâ dăi, độ cứng của lò xo giảm, tần số dao động tự do thấp dễ bị cộng hưởng, sinh va đập với mặt cam.
Bước xoắn của lò xo được quấn giống nhau trín toăn bộ chiều dăi của lị xo.
Lò xo xupâp lăm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vì vậy vật liệu chế tạo lị xo thường dùng dđy thĩp có đường kính 4 (mm).
Đường kính lớn nhất của lị xo dl = 18,5 (mm).
* Kết cấu cò mổ:
Cò mổ: Cò mổ loại con lăn dùng 1 vòng bi kim giúp giảm ma sât, do đó cải thiện
Hình 2. 18 Kết cấu cị mổ 8- Ổ bi kim; 7 – Chốt Cò mổ.
* Kết cấu con đội:
Động cơ 1TR-FE sử dụng loại con đội thuỷ lục.
Cơ cấu điều chỉnh khe hở thủy lực: duy trì khe hở xu pâp ln bằng “0” nhờ
âp lực của dầu vă lực lị xo.
Hình 2. 19 Kết cấu con đội thuỷ lực
1- Piston đẩy; 2- Buồng âp suất thấp; 3- Đường dầu; 4- Lò xo; 5- Buồng dầu âp suất cao; 6- Lò xo van bi; 7- Van bi.
– Cam quay sẽ nĩn bộ pitton đẩy vă dầu trong buồng âp suất cao.
– Khi đó cị mổ sẽ ĩp tới xu pâp bằng câch dùng bộ điều chỉnh khe hở thủy lực lăm
– Lò xo đẩy piston đẩy đi lín, van 1 chiều sẽ mở ra vă dầu sẽ điền đầy văo từ buồng âp suất thấp
– Do piston được đẩy lín, vă khe hở xu pâp sẽ được duy trì khơng đổi bằng
khơng.