II. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO.

Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD& SC cơ cấu phân phối khí



Hình 3.2. Kết cấu của xu páp.

1-Đuôi; 2-Thân; 3-Nấm

b. Điều kiện làm việc

- Do tiếp xúc với khí cháy nên các xu páp chịu áp

lực rất lớn và nhiệt độ cao. Xu páp thải chịu nhiệt độ cao

hơn (700-9500C), xu páp nạp chịu nhiệt độ thấp hơn

(250-4500C).

- Xu páp còn bị ăn mòn hoá học do các hơi axít trong khi cháy, đặc biệt là đối

với xu páp thải.

- Khi đóng mở, nấm xu páp va đập với đế nên nấm dễ bị biến dạng cong vênh

và mòn rỗ bề mặt nấm.

- Tốc độ lưu thông của dòng môi chất qua xu páp là rất lớn. Đối với xu páp thải,

vận tốc này có thể đạt 400-600m/s gây ăn mòn cơ học bề mặt nấm.

c. Vật liệu chế tạo

- Xu páp thải: Dùng thép hợp kim chịu nhiệt có các thành phần như: Si, Cr, Mn.

Để tiết kiệm vật liệu có thể chỉ chế tạo nấm bằng hợp kim chịu nhiệt rồi hàn

với thân xu páp bằng thép thông thường. Để chống mòn, chống gỉ người ta mạ lên bề

mặt làm việc của xu páp một lớp mỏng hợp kim Co (coban).

- Xu páp nạp: Dùng thép hợp kim Cr, Mn hoặc hợp kim có thêm thành phần Si.

Tuy nhiên khả năng chịu nhiệt không cần cao như xu páp thải.

d. Phân loại

Dựa vào cấu tạo của đế xup páp người ta chia thành 4 loại.

- Xup páp bằng.

- Xúp páp lõm.

- Xúp páp lồi.

- Xúp páp chứa Na.



21



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD& SC cơ cấu phân phối khí



e. Cấu tạo

Xu páp gồm có 3 phần: đuôi xu páp, thân xu páp, nấm xu páp (hình 3.2).

*. Nấm xu páp:

Phần quan trọng nhất của nấm là bề mặt làm

việc với góc vát α (hình 3.3). Góc α càng nhỏ, tiết

diện lưu thông qua cửa xu páp càng lớn nhưng dòng

khí bị ngoặt làm tăng sức cản lưu động của dòng khí,

mặt khác khi đó chiều dầy của nấm nhỏ, ảnh hưởng

tới sức bền của nấm. Thông thường: đối với xu páp

thải: α = 450, đối với xu páp nạp: α=30÷450.

Chiều dầy của vành tiếp xúc nấm phụ thuộc

Hình 3.3. Kết cấu của

tương quan giữa độ cứng của đế xu páp và nấm xu

nấm xu páp.

páp. Để tránh hiện tượng nấm bị mòn nhanh và thuận

tiện trong quá trình sửa chữa, đế xu páp làm mềm

hơn. Khi đó chiều dầy của vành tiếp xúc lớn hơn bề

rộng của đế xu páp.

Các loại nấm xu páp:

- Nấm bằng: (hình 3.3) có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và có diện tích chịu

nhiệt nhỏ.

- Nấm lõm: (hình 3.4a) có bán

kính chuyển tiếp giữa nấm và thân rất

lớn nên được dùng làm xu páp nạp,

để cho dòng khí đỡ bị ngoặt. Phần

lõm làm giảm trọng lượng của xupáp.

a)



b)

c)

Hình 3.4. Các loại nấm xupáp



- Nấm lồi: (hình 3.4b) được dùng cho xu páp thải nhằm cải thiện quá trình thải,

làm giảm các vùng chết khi thải để thải sạch. Một số động cơ có xu páp thải rỗng với

50-60% thể tích chứa natri (hình 3.4c). Khi động cơ làm việc, natri nóng chảy

(tnc(Na)=970). Mặt khác xu páp chuyển động lên xuống liên tục nên natri lỏng sẽ bị

sóng sánh trong lỗ rỗng và do đó có tác dụng tải nhiệt từ tán nấm lên phần thân rồi

truyền qua ống dẫn hướng xu páp ra nước làm mát.

*. Thân xu páp:



22



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD& SC cơ cấu phân phối khí



Thân xu páp có nhiệm vụ dẫn hướng và tản nhiệt cho nấm xup páp, phần nối

tiếp giữa tán nấm và thân thường được làm nhỏ lại để dễ gia công và tránh bị kẹt xu

páp trong ống dẫn hướng vì phần dưới của thân có nhiệt độ cao hơn (hình 3.2).

*. Đuôi xu páp:

Đuôi xu páp phải có kết cấu để lắp đĩa lò xo xu páp. Thông thường đuôi xu páp

có mặt côn (hình 3.5a) hoặc rãnh vòng (hình 3.5b) để lắp móng hãm. Kết cấu đơn giản

nhất để lắp đĩa lò xo xu páp là dùng chốt (hình 3.5c), nhưng lại tập trung ứng suất. Để

đảm bảo an toàn chốt phải được chế tạo bằng vật liệu có độ bền cao.

Đối với xu páp được cam dẫn động trực tiếp, đuôi xu páp thường có ren để lắp

đĩa lò xo xu páp (hình 3.5d). Khe hở giữa đuôi xu páp và cam được điều chỉnh bằng

cách xoay đĩa phía trên. Sau khi được điều chỉnh do có kết cấu răng hãm nên đĩa trên

được ghép thành một khối với đĩa dưới.



Hình 3.5. Kết cấu đuôi xu páp.

Đối với cơ cấu phân phối khí dẫn động gián

tiếp, để tránh hiện tượng các chi tiết giãn nở làm kênh

xu páp, nên phải có khe hở nhiệt δ (hình 3.6).

Để tăng tuổi thọ và đảm bảo độ kín khít cho xu

páp khi đóng, ở một số động cơ người ta thiết kế xu

páp có thể tự xoay (hình 3.7).

Khi xu páp mở, lò xo 1 bị nén lại, làm cho lò

xo đĩa 4 tỳ lên viên bi 6. Lò xo đĩa 4 sẽ dần tách khỏi

đế 7, khi đó các viên bi 6 sẽ trượt trong rãnh 8 (từ vị

trí nông tới vị trí sâu. Dưới tác dụng của lực ma sát,

viên bi 6 chuyển động làm cho đĩa 4, vỏ bọc 5, lò xo 1

và xu páp xoay đi một góc. Đồng thời các lò xo 9 bị

nén lại. Khi xu páp đóng dần lực ép của lò xo 1 giảm

dần làm cho lò xo 4 dần dần được giải phóng trở về

trạng thái ban đầu, đầu tỳ của lò xo đĩa 4 sẽ tỳ lên đế

7 và lò xo 4 sẽ dần dần không tỳ lên các viên bi 6. Lò

xo 9, đẩy các viên bi về trạng thái ban đầu.



23



Hình 3.6. Khe hở nhiệt



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD& SC cơ cấu phân phối khí



Với nguyên tắc làm việc trên sau vài chục lần đóng mở, xu páp sẽ tự xoay được

một vòng. Do xu páp tự xoay làm cho thân xu páp sẽ lâu mòn và nấm xu páp được rà

khí với đế hơn, do đó ít bị cong vênh.



Hình 3.7. Kết cấu xu páp tự

xoay.

1-Lò xo xupáp;

2-Thân;

3-ống dẫn hướng; 4-Lò xo đĩa;

5-Vỏ bọc;

6-Bi trượt;

7-Đế; 8-Rãnh trượt; 9-Lò xo.



2.2.2. Đế xu páp:

a.Nhiệm vụ

Đế xu páp tiếp xúc với nấm xu páp khi xu páp đóng. Để tăng tuổi thọ, thuận

tiện khi sửa chữa, đế xu páp thường được chế tạo rời (bằng vật liệu chịu mòn), rồi

được lắp vào thân máy (cơ cấu phối khí xu páp đặt), nắp máy (cơ cấu phối khí xu páp

treo).Đế xupáp còn có nhiệm vụ truỳen nhiệt từ xupáp ra nắp hoặc thân máy.

b. Vật liệu

Đế xu páp thường làm bằng thép thép hợp kim hoặc gang trắng và được lắp

ghép có độ dôi vào thân máy, nắp xi lanh.

c. Kết cấu

Đối với thân máy, nắp máy làm bằng nhôm, đế xu páp nạp và thải đều được

làm rời. Còn đối với thân máy, nắp máy được làm bằng gang, thì chỉ làm đế rời cho xu

páp thải.

Đế xu páp được hãm trong thân máy hoặc nắp xi lanh nhờ các rãnh vòng và

kim loại biến dạng khi ép, nhờ tính tự hãm của bề mặt côn hoặc nhờ kết cấu do nong

ống sau khi lắp. Bề mặt tiếp xúc với nấm thường có 3 góc khác nhau, để đế và nấm xu

páp tiếp xúc tốt, trường hợp này ứng với nấm xu páp có góc α = 450.( Hình 3.8)



24



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD& SC cơ cấu phân phối khí



Hình 3.8. Kết cấu của đế xu páp.

2.2.3. Lò xo xu páp

a.Nhiệm vụ

Lò xo dùng để đóng kín xu páp trên đế xu páp.

Đảm bảo xu páp chuyển động theo đúng quy luật của cam phân phối khí.

b. Điều kiện làm việc

Lò xo xu páp ngoài sức căng ban đầu còn chịu tải trọng thay đổi đột ngột và

tuần hoàn trong quá trình xu páp đóng mở.

c. Vật liệu chế tạo



25



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD& SC cơ cấu phân phối khí



Lò xo xu páp thường được chế tạo bằng thép lò xo dây có đường kính d= 3÷5

mm.

d.Cấu tạo

Loại lò xo thường dùng là loại lò xo xoắn ốc hình trụ. Hai vòng ở hai đầu lò xo

quấn sít nhau và mài phẳng để lắp ghép.



Hình 3.9. Các loại lò xo.

Trong động cơ cường hoá và cao tốc, mỗi xu páp thường lắp từ 1÷3 lò xo lồng

vào nhau. Các lò xo này phải có chiều xoắn khác nhau để khi làm việc khỏi kẹt vào

nhau.

Dùng nhiều lò xo trên một xu páp có những ưu điểm sau:

- Ứng suất xoắn trên lò xo nhỏ xo với khi chỉ dùng 1 lò xo. Vì vậy ít khi gẫy lò

xo.

- Tránh được hiện tượng cộng hưởng do các vòng đều có tần số dao động tự do

khác nhau. Khi một lò xo gẫy động cơ vẫn làm việc an toàn trong một thời gian ngắn

vì xu páp không bị rơi tụt xuống xi lanh.

2.2.4. Ống dẫn hướng

a.Nhiệm vụ

Ống dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho chuyển động của thân xup páp.



26



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD& SC cơ cấu phân phối khí



Để dễ sửa chữa và tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp xi lanh, ở chỗ lắp xu

páp người ta lắp ống dẫn hướng xu páp

b. Vật liệu

Người ta thường dùng gang hợp kim, gang dẻo nhiệt luyện để chế tạo ống dẫn

hướng xu páp cho các động cơ thông thường. Đối với động cơ cao tốc, vật liệu dùng

để chế tạo là đồng thanh hoặc kim loại bột được tẩm dầu nhằm tăng khả năng chịu

nhiệt và dễ thích ứng với điều kiện bôi trơn khó khăn.

c.Cấu tạo

Về mặt kết cấu, ống dẫn hướng có kết cấu đơn giản hình trụ rỗng, có vát mặt

đầu để dễ lắp ghép.( Hình 3.10)Ống dẫn hướng được lắp ghép với thân máy hoặc nắp

máy có độ dôi. Để lắp ghép dễ dàng, bề mặt ngoài của ống có độ côn nhỏ ( 1/100). Bề

mặt ngoài của ống có vai là cữ khi khi lắp ghép vào thân máy hoặc nắp xi lanh. Đường

kính trong của ống được gia công chính xác sau khi lắp ghép. Khe hở giữa thân xu páp

và ống dẫn hướng ở xu páp thải là nhỏ hơn xu páp nạp do tải trọng nhiệt ở xu páp thải

lớn hơn nhiều



Hình 3.10. Kết cấu ống dẫn hướng xu páp.

Bôi trơn cho ống dẫn hướng bằng vung té, dầu từ giàn cò mổ là đơn giản nhất

để bôi trơn ống dẫn hướng xu páp. Trong trường hợp an toàn nhất, ống dẫn hướng

được bôi trơn cưỡng bức bằng dầu có áp suất cao từ hệ thống bôi trơn. Tuy nhiên trong

một số trường hợp người ta dùng mũ chụp trên thân xu páp hoặc đuôi xu páp (bằng

thép hoặc cao su) để hạn chế dầu bôi trơn vào ống dẫn hướng, nhằm tránh hiện tượng

dầu bị cháy và két muội gây kẹt xu páp và tiêu hao nhiều dầu bôi trơn.

III.HƯ HỎNG , PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA

3.1. Các hư hỏng của cụm xu páp

a. Xu páp

- Xu páp bị mòn bề mặt làm việc.

- Xu páp bị cháy rỗ, cào xước bề mặt.

- Đuôi xu páp tiếp xúc với con đội, đầu cần bẩy bị mòn, rãnh lắp móng hãm bị

mòn.

- Thân xu páp bị cong, bị mòn.



27



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD& SC cơ cấu phân phối khí



b. Đế xu páp

Đế xu páp làm việc trong điều kiện nặng nhọc vừa chịu va đập, chịu ma sát vừa

bị đốt nóng ở nhiệt độ cao, cho nên đế xu páp thường xảy ra một số hư hỏng sau:

- Mòn đế xu páp.

- Cháy rỗ bề mặt đế xu páp.

- Bị muội than bám vào.

c. Lò xo xu páp

- Lò xo bị nứt, gãy, mòn vẹt.

- Lò xo bị mất tính đàn hồi.

- Lò xo bị mòn, bị cong xoắn

d. Ống dẫn hướng

- Ống dẫn hướng bị mòn.

- Ống dẫn hướng bị muội than bám vào

3.2. Phương pháp kiểm tra và sửa chữa

3.2.1. Kiểm tra và thay ống dẫn hướng xu páp

a) Kiểm tra khe hở giưã thân xupáp và ống dẫn hướng

Dùng dưỡng có đồng hồ so để đo đường kính trong của ống dẫn hướng xupáp

và dùng panme để đo đường kính ngoài của thân xupáp và sau đó tính toán khe hở .

Khe hở chính là hiệu của hiệu của hai số đo trên. Khe hở tiêu chuẩn là:

- Xu páp nạp: 0,025 ÷ 0,06 mm. Tối đa: 0,08 mm.

- Xu páp xả: 0,03 ÷ 0,065 mm. Tối đa: 0,10 mm.



Hình 3.11. Kiểm tra khe hở giữa thân xupáp và ống dẫn hướng.

1-Dưỡng có đồng hồ so; 2-Panme; 3-Bạc dẫn hướng xupáp; 4-Xupáp.

Hoặc có thể dùng xu páp mới cắm vào ống dẫn hướng để tán cao khoảng 9 mm

so với đế xupáp, cho đầu đồng hồ so tiếp xúc với mép tán, dùng tay lắc tán xu páp

nhìn kim đồng hồ để xác định độ mòn của ống dẫn hướng. Nếu vượt qua tiêu chuẩn thì

phải đóng ống dẫn hướng ra và thay ống dẫn hướng mới vào.



28