ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ
3.5.LÒ XO XUPAP:
3.5.1. Vai trò
Lò xo xupap giúp xupap trở về vị trí khi không chịu tác dụng lực từ con đội hoặc cò mổ, đồng thời giúp xupap đóng kín các cửa nạp và cửa thải.
3.5.2. Điều kiện làm việc
Lò xo xupap ngoài sức căng ban đầu còn chịu tải trọng thay đổi đột ngột và tuần hoàn trong quá trình xupap đóng mở.
3.5.3. Vật liệu
Lò xo xupap thường được chế tạo bằng thép lò xo dây có đường kính 3 ÷
5 mm.
Lò xo xupap thường là lò xo trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa xupap và đế lò xo. Số vòng của lò xo thường từ 4 đến 10.
Hình 3.18. Kết cấu lò xo hình trụ
1 – lò xo có bước không đều( đối xứng), 2 – lò xo có bước không đều ( đối xứng), 3 – lò xo kép, 4 – lò xo bên trong, 5 – lò xo bên ngoài.
3.5.5. Vấn đề tránh cộng hưởng trong cơ cấu phối khí
Lò xo xupap có tính đàn hồi cao, cùng với các yếu tố khác tạo thành hệ dao động. Khi biên độ dao động của xupap quá lớn, đặc biệt ở chế độ cộng hưởng, sẽ gây ra các hậu quả nghiêm trọng như sai lệch qui luật làm việc của cơ cấu phối khí, va đập, gẫy lò xo xupap. Vì thế, vấn đề tránh cộng hưởng được quan tâm khi thiết kế lò xo xupap nói riêng hay cơ cấu phối khí nói chung.
Những biện pháp tác động đến cấu trúc của hệ dao động tức là làm cho hệ dao động có nhiều tấn số riêng khác nhau gồm có:
- Dùng lò xo có bước xoắn khác nhau (hình 3.18 – 1, 2)
- Dùng lò xo côn. Bản thân lò xo côn có các tần số riêng khác nhau
- Dùng nhiều lò xo có chiều xoắn khác nhau lắp lồng vào nhau ( hình 3.18 – 3), lò xo 1 lắp lồng trong lò xo 2. Trong thực tế có động cơ dùng tới ba lò xo đồng thời cho một xupap. Các lò xo có chiều xoắn khác nhau nên không bị kẹt vào nhau trong quá trình làm việc. Phương pháp này còn có ưu điểm là ứng suất trên các lò xo nhỏ.
Mặt khác, khi một lò xo bị gẫy do một lý do nào đó, các lò xo còn lại vẫn làm việc, tránh tình trạng xupap bị rơi vào trong xylanh (đối với cơ cấu phối khi xupap treo) gây ra hỏng hóc lớn cho động cơ.
Ngoài ra người ta còn áp dụng những biện pháp giảm chấn như dùng cốc trượt và dùng vành giảm rung. Bản chất của các phương pháp này là lợi dụng ma sát giữa lò xo với vành giảm rung hoặc ma sat giữa cốc trượt với lỗ trượt và sức cản không khí đối với cốc để tiêu hao năng lượng dao động. Dùng cốc trượt còn có ưu điểm là tránh cho đuôi xupap chịu lực ngang là lực có xu hướng uốn thân xupap.
Ở động cơ chạy chậm, người ta thường dùng 1 lò xo xupap. Ở động cơ chạy nhanh, người ta bố trí hai lò xo có đường kính vòng khác nhau, độ cứng khác nhau và chiều quay khác nhau. Khi một lò xo bị gãy, động cơ vẫn có thể làm việc an toàn trong một thơi gian ngắn vì xupap không rơi tụt xuống xilanh. Nhờ vậy tránh được sự gãy hỏng do cộng hưởng gây ra.
Hình 3.19. Bố trí hai lò xo xupap.
Để giảm kích thước của cơ cấu phân phối khí, người ta còn thường dùng loại lò xo chịu xoắn hoặc dùng thanh đàn hồi như trên hình 3.20. khi dùng những kết cấu này, người ta có thể giảm chiều dài của thân xupap.
Hình 3.20. Cơ cấu phối khí dùng lò xo chịu xoắn.