Cụm xu páp là một nhóm chi tiết bao gồm: xu páp, đế xu páp, ống dẫn hướng và lò xo xu páp. Đây là một trong những chi tiết quan trọng trong cơ cấu phối khí, có ảnh hưởng lớn đến mức tiêu hao nhiên liệu, hệ số nạp và công suất của động cơ.
 |
| Cấu tạo cụm xupap |
I. CÁC CHI TIẾT CỦA CỤM XU PÁP
1. Xu páp
a. Công dụng xupap:
Các xu páp có công dụng đóng mở các cửa nạp, cửa xả của động cơ và để thực hiện quá trình thay đổi khí.b. Điều kiện làm việc
Trong quá trình động cơ làm việc, điều kiện làm việc của xu páp là:Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các xu páp chịu áp lực rất lớn và nhiệt độ cao, nhất là đối với xu páp xả. Ví dụ ở động cơ xăng, nhiệt độ xu páp xả có thể 800 – 8500C, còn ở động cơ diesel có thể 500 – 6000.
Khi xu páp đóng, đầu xu páp va đập mạnh với đế nên nấm dễ bị biến dạng, cong vênh;
Điều kiện bôi trơn xu páp khó khăn;
Xu páp bị ăn mòn hoá học do các hơi axít trong khí cháy;
Do tốc độ lưu động của dòng khí qua xu páp rất lớn nên xu páp còn bị ăn mòn cơ học, đặc biệt là xu páp xả.
c. Vật liệu chế tạo
Do điều kiện làm việc của xu páp phức tạp, vì vậy, yêu cầu vật liệu chế tạo xu páp phải bền, dẻo và chịu được nhiệt độ cao. Xu páp thường làm bằng thép crôm hoặc thép ni ken và có gia công nhiệt luyện.d. Cấu tạo
Trong động cơ có công suất nhỏ và trung bình, mỗi xi lanh có một xu páp nạp và một xu páp xả. Trong động cơ có công suất lớn, thì mỗi xi lanh có thể có hai xu páp nạp và hai xu páp xả.Cấu tạo chung của xu páp được chia làm 3 phần: nấm, thân và đuôi.
e. Nấm xu páp (đầu xu páp)
Đầu xu páp có dạng hình nấm có mặt nghiêng hay côn 300 hoặc 450. Ở một số động cơ, đầu xu páp nạp có đường kính lớn hơn đường kính của xu páp xả để nạp hoà khí hoặc không khí vào xi lanh được tốt hơn.Mặt đầu xu páp thường làm bằng, đôi khi làm lồi hoặc lõm.
Nấm bằng dễ gia công chế tạo, thường dùng cho cả xu páp nạp và xu páp xả.
Nấm lõm: giảm được trọng lượng, cải thiện được sự lưu động của dòng khí và tăng được độ cứng vững nhưng chế tạo khó, bề mặt chịu nhiệt độ cao, phần lớn dễ đóng muội than. Vì vậy, loại này chỉ dùng cho xu páp nạp.
 |
| Cấu tạo xu páp |
Nấm lồi: Cải thiện được tình trạng lưu động của dòng khí xả. để giảm trọng luơợng người ta khoét phía trên của nấm. Loại nấm lồi khó chế tạo, bề mặt chịu nhiệt lớn, thường dùng cho xu páp xả.
 |
| Cấu tạo đầu xu páp |
· Thân xu páp
Thân xu páp dịch chuyển trong ống dẫn hướng, điều kiện bôi trơn khó khăn, nhưng lại làm vịêc ở nhiêt độ cao, chóng bị mài mòn. Để thân xu páp truyền nhiệt tốt và không bị bó kẹt trong ống dẫn hướng, người ta thường lắp ống dẫn hướng cao lên gần sát đầu xu páp và làm nhỏ đường kính thân xu páp ở gần đầu xu páp. Một số động cơ, thân xu páp xả được khoan rỗng để chứa dung dịch natri thu nhiệt làm cho xu páp nguội nhanh.
Đường kính thân xu páp thường là : dt = (0,12 - 0,15) Dn
Chiều dài thân xu páp lt = (2,5 - 3,5) Dn
Trong đó: Dn là đường kính nấm xu páp.
Thân xu páp thường được bôI trơn bằng phương pháp văng dầu. Tuy vậy, cũng có loại không dùng dầu nhờn mà dùng dầu mazút để bôi trơn vì bôi trơn bằng dầu nhờn có nhược điểm là khi dầu cháy sẽ tạo thành muội than làm cho xu páp dễ bị bó kẹt trong ống dẫn hướng.
· Đuôi xu páp
Đuôi xu páp là phần cuối của xu páp, có loại cắt rãnh, có loại hình côn hoặc khoan lỗ nhỏ để lắp móng hãm hai nửa hoặc chốt để giữ đĩa lò xo làm cho xu páp luôn bị lò xo kéo ép vào cửa nạp hoặc cửa xả.
Đuôi xu páp nhận lực từ đòn mở hoặc con đội truyền đến, do đó, đòi hỏi phải có độ cứng để lâu mòn. Một số động cơ, đuôi xu páp còn lót thêm chụp bảo vệ ở bên ngoài.
 |
| Cấu tạo đuôi xu páp |
f. Kỹ thuật làm xoay xu páp
Khi động cơ làm việc, muội than thường bám vào phần đầu xu páp làm cho xu páp đóng không kín hoặc bị kẹt treo, có nghĩa là mở mãi không đóng do muội than lọt vào ống dẫn hướng. Các trường hợp trên làm cháy xu páp và làm giảm công suất của động cơ.
Vì vậy, trong quá trình làm việc của động cơ, nếu mỗi lần xu páp xả mở, xu páp được xoay một góc quanh đường tâm của nó để làm bay muội than bám trên mặt nấm hoặc mặt côn đế xu páp và ống dẫn hướng thì sẽ tránh được tình trạng kẹt treo, ống dẫn hướng ít bị mòn hơn.
Sau đây là một số biện pháp kỹ thuật làm cho xu páp xoay mỗi khi mở.
· Xu páp xoay tự do
Hình (21- 10a) trình bày kết cấu của cơ cấu xoay tự do. Đuôi xu páp được giữ trong đĩa lò xo nhờ móng hãm tựa vào vai đuôi xu páp, chén chận chụp vào dưới đuôi xu páp và tỳ vào vít điều chỉnh của con đội.
Khi con đội đi lên đẩy chén chận, chén chận này sẽ nâng toàn bộ móng hãm và đĩa lò xo chịu lực nén xuống của lò xo. Lúc này đuôi xu páp không còn bị kẹt cứng trong đĩa lò xo nữa và đứng tự do trong chén chận nên nó sẽ tự do xoay theo chấn động khi động cơ nổ.
 |
| Các biện pháp làm xoay xu páp |
· Cơ cấu xoay xu páp cưỡng bức
Hình (21- 10b) trình bày cấu tạo cơ cấu xoay xu páp cưỡng bức. Vành bọc bao quanh bệ lò xo, lò xo xu páp tựa lên vành, đệm đàn hồi nằm trong vành bọc và tựa lên các viên bi và các lò xo hồi vi. Bi và lò xo nhỏ được bố trí trong khoang đáy dốc nghiêng của bệ.
Khi con đội đi lên, vít nâng xu páp và tác động một lực lên vành bọc làm cho đệm ấn các viên bi lăn xuống đáy nghiêng của khoang chứa. Chính nhờ tác dụng này của các viên bi buộc xu páp phải xoay một góc độ. Sau khi xu páp đóng, các lò xo hồi vị lại đẩy các viên bi về vị trí cũ chuẩn bị xoay xu páp cho lần mở tiếp theo.
2. Đế xu páp
a. Công dụng
Đế hay bệ xu páp đặt chỗ tiếp xúc với đầu xu páp ở cửa nạp hoặc cửa xả, có công dụng tiết kiệm kim loại tốt và tiện cho việc sửa chữa.
b. Điều kiện làm việc
Trong quá trình làm việc, đế xu páp tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên chịu áp lực rất lớn và nhiệt độ cao, nhất là đối với đế xu páp xả.
Va đập mạnh với đầu xu páp
Bị ăn mòn hoá học và mài mòn do tốc độ lưu động của dòng khí qua .
c. Vật liệu chế tạo
Đế xu páp thường được chế tạo bằng thép hợp kim hoặc gang trắng.
d. Cấu tạo
Đế xu páp có cấu tạo hình trụ rỗng và ngắn, có miệng hình côn được mài nhẵn bóng và tiếp xúc mặt côn ở đầu xu páp.
Bề mặt tiếp xúc của đế xu páp thường có ba góc khác nhau (hình 21- 11d) để cho đế và đầu tiếp xúc tốt. Mặt côn của đế xu páp thường là 450 và lớn hơn mặt côn ở đầu xu páp khoảng 0,5 – 10 với hai mục đích:
Cho đế và đầu tiếp xúc ở vòng mép ngoài để mặt côn không bị tác dụng của dòng khí.
Trường hợp đầu xu páp bị bến dạng thì đế và đầu xu páp vẫn tiếp xúc tốt.
Đế xu páp có thể làm liền với thân máy hoặc nắp máy, nhưng phổ biến nhất là đế xu páp làm rời sau đó lắp vào thân máy, hoặc nắp máy.
 |
| Cấu tạo đế xu páp |
Đối với thân máy hoặc nắp máy bằng hợp kim nhôm, đế xu páp nạp và đế xu páp xả đều được làm rời thân máy. Còn đối với thân máy và nắp máy làm bằng gang thì chỉ làm đế rời cho xu páp xả. Đế xu páp làm rời được hãm vào trong thân máy hoặc nắp máy có thể bằng các biện pháp sau:
- Nhờ có các rãnh vòng và kim loại biến dạng khi ép (hình 21- 11 a ).
- Nhờ tính tự hãm của bề mặt côn (hình 21- 11 b).
- Nhờ kết cấu khoá do nung nóng ống sau khi lắp (hình 21- 11c).
3. Ống dẫn hướng xu páp
a. Công dụng
Ống dẫn hướng hay còn gọi là ghít xu páp, có công dụng dẫn hướng cho xu páp chuyển động lên xuống để thực hiện quá trình đóng mở cửa nạp, cửa xả của động cơ.
b. Điều kiện làm việc
Ống dẫn hướng làm việc trong điều kiện chịu nhiệt độ cao, ma sát lớn, bôi trơn và làm mát khó khăn.
c. Vật liệu chế tạo
Ống dẫn hướng thường được chế tạo bằng gang, bằng đồng hoặc hợp kim nhôm.
d. Cấu tạo
Để dễ gia công, sửa chữa và thay thế cũng như có thể dùng vật liệu tốt nhằm tăng tuổi thọ, ống dẫn hướng xu páp thường được chế tạo rời và được ép chặt vào lỗ ở nắp máy (cơ cấu phân phối khí xu páp đặt) hoặc thân máy (cơ cấu phân phối khí xu páp treo).
Ống dẫn hướng xu páp có cấu tạo đơn giản là hình trụ rỗng, mặt trong được gia công nhẵn bóng. Để dễ lắp ghép ống dẫn hướng có vát mặt đầu (hình 21 - 12 a) hoặc có độ côn nhỏ khoảng 1/100 mm. Bề mặt ngoài của ống có gờ định vị khi lắp ép vào thân máy hoặc nắp máy (hình 21 - 12 b).
Mặt trong ống dẫn hướng được gia công chính xác, sau khi lắp ghép khe hở giữa xu páp và ống dẫn hướng rất nhỏ, khoảng 0,10 mm đối với xu páp nạp và 0,12 mm đối với xu páp xả.
Chiều dày ống dẫn hướng vào khoảng (2,5 – 4 mm).
Chiều dài ống dẫn hướng phụ thuộc vào đường kính nấm hay chiều dài của xu páp và thường vào khoảng (1,75 - 2,5 mm) dn. Trong đó: dn là đường kính nấm xu páp.
 |
| Ống dẫn hướng xu páp |
Ống dẫn hướng xu páp được bôi trơn bằng phương pháp té dầu từ giàn đòn mở. Hoặc được bôi trơn bằng cuỡng bức bằng dầu có áp suất cao từ hệ thống bôi trơn. Để hạn chế dầu bôi trơn vào ống dẫn hướng tránh hiện tượng dầu bị cháy tạo thành muội than làm kẹt xu páp trong ống dẫn hướng và giảm tiêu hao dầu bôi trơn, ở một số động cơ đuôi xu páp có chụp đậy bằng thép hay chụp cao su.
4. Lò xo xu páp
a. Công dụng
Lò xo xu páp có công dụng giữ cho xu páp ở trạng thái đóng cửa nạp, cửa xả.
b. Điều kiện làm việc
Trong quá trình làm việc, lò xo xu páp chịu lực căng, lực xoắn ban đầu còn chịu tải trọng thay đổi đột ngột có tính chất chu kỳ trong quá trình xu páp đóng mở.
c. Vật liệu chế tạo
Lò xo thường được chế tạo bằng thép cácbon, thép hợp kim và qua gia công nhiệt luyện.
d. Cấu tạo
Lò xo có dạng hình xoắn ốc hình trụ, hai vòng đầu quấn sát nhau và được mài phẳng để dễ lắp ghép. Số vòng lò xo từ 4 - 10 vòng. Bước xoắn có thể quấn giống nhau trên toàn bộ chiều dài.
Lò xo có tính đàn hồi cao, cùng với các yếu tố khác tạo nên dao động . Khi biên độ dao động quá lớn sẽ gây ra các hậu quả nghiêm trọng như thay đổi quy luật làm việc của cơ cấu phân phối khí, va đập và gãy lỗ xu páp. Vì vậy, để tránh hiện tượng cộng hưởng khi lò xo xu páp làm việc tức là làm cho hệ dao động có nhiều tần số khác nhau, thường có các biện pháp sau:
- Dùng lò xo hình trụ có bước xoắn thay đổi, bước xoắn giảm dần về phía mặt tựa cố định lò xo.
- Lò xo xoắn ốc hình côn (hình 21- 13b).
- Dùng nhiều lò xo có bước xoắn khác nhau lắp lồng vào nhau lò xo 1 lắp lồng trong lò xo 2. trong thực tế có thể dùng ba lò xo đồng thời cho một xu páp, chiều xoắn ốc của các lò xo thường ngược nhau để tránh bị kẹt khi làm việc. Dùng nhiều lò xo còn có ưu điểm là: ứng suất trên từng vòng lò xo nhỏ nên ít bị gãy. Mặt khác, khi một lò xo bị gãy, động cơ vẫn có thể làm việc được trong một thời gian ngắn mà xu páp không bị rơi xuống xi lanh (đối với cơ cấu phân phối khí xu páp treo) gây ra hư hỏng lớn cho động cơ.
 |
| Các dạng lò xo xu páp |
0 Comments