Home / Ô Tô / Trục cam ô tô: cấu tạo, dẫn động, nguyên lý làm việc, lỗi hỏng

Trục cam ô tô: cấu tạo, dẫn động, nguyên lý làm việc, lỗi hỏng

/

Trục cam hay trục phân phối khí có nhiệm vụ điều khiển sự đóng, mở các xupap theo biểu đồ phân phối khí.

trục cam ô tô là gì

1. Trục cam ô tô là gì?

Trục cam hay trục phân phối khí có nhiệm vụ điều khiển sự đóng, mở các xupap theo biểu đồ phân phối khí. Ngoài ra trục phân phối khí còn làm nhiệm vụ truyền động cho một số bộ phận khác (bơm dầu, bơm nhiên liệu, bộ chia điện).

Cấu tạo trục cam ô tô
Cấu tạo trục cam ô tô

2. Cấu tạo trục cam ô tô

Phân chính của trục cam là các cổ trục và các vấu cam khi lắp vào động cơ cổ trục nằm trong các lỗ có ép bạc ở thân động cơ, để dễ lắp kích thước cổ trục lớn hơn kích thước các vấu cam. Vấu cam được chế tạo liền với trục có hai loại cam: cam hút và cam xả, các cam cùng loại có hình dạng kích thước như nhau nhưng đặt lệch nhau những góc nhất định theo trật tự làm việc của động cơ. Hình dạng của trục cam gồm phần cung tròn và phần lỗi căn cứ vào phân lôi có 3 dạng cam chính là cam thẳng, cam cung tròn và cam lõm.

Các dạng trục cam ô tô
Các dạng trục cam ô tô

Trục cam được gia công nhiệt luyện và mài bóng để nâng cao khả năng chịu mài mòn. 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 để đóng mở xupap, hoặc trục cam được đặt trên nắp máy thì dùng xích hay dây đai để dẫn động chuyển động quay từ trục khuỷu đến trục cam.

Đầu trục có rãnh then để lắp bánh răng truyền động có ốc hãm vặn ở đầu trục. Để hạn chế độ dịch dọc của trục cam khi làm việc, thường dùng mặt bích bằng đồng và vít hãm trên thân máy (nắp máy) ở phía đầu trục cam. Ngoài ra trên trục có thể có bánh răng truyền động cho bơm dầu, bộ chia diện, bánh lệch tâm truyền động cho bơm nhiên liệu.

Kết cấu trục cam ô tô
Kết cấu trục cam ô tô

Trục cam được chế tạo bằng thép ít các bon, thép các bạn trung bình hoặc thép hợp kim. Các bề mặt làm việc của cam và các cổ trục được thấm các bạn và tôi cũng với độ thấm tôi khoảng 0,7 – 2mm đạt độ cứng 52 – 65HRC, những bề mặt còn lại có độ cứng từ 30 – 40HRC.

Hệ bánh răng phân phối truyền động từ trục khuỷu đến trục cam thường dùng bánh răng nghiêng vì vậy khi hoạt động sẽ tạo ra lực đẩy dọc trục cam. Do đó cần có giải pháp hạn chế chuyển dịch dọc trục đối với trục cam.

Cơ cấu hạn chế dịch chuyển dọc trục thường lắp ở đầu trục cam dưới dạng một vòng tỳ hoặc một bulông tì. Vòng tỳ 9 được ép chặt giữa moay-ơ bánh răng 4 và cổ 1 của trục cam. Như vậy chuyển dịch dọc trục của vòng tỳ này, cũng là chuyển dịch dọc trục của trục cam được hạn chế 2 phía, một phía bởi mặt đầu của bạc đỡ 3, còn phía kia do mặt bích tì 12 bắt chặt vào đầu thân máy nhờ các bulông 13.

Chặn dịch dọc trục cam
Chặn dịch dọc trục cam

3. Nguyên lý vận hành của trục cam ô tô

Khi động cơ ô tô làm việc, trục cam được trục khuỷu dẫn động qua bánh răng hay xích hoặc dây đai. Bánh răng thường được chế tạo bằng thép, gang hoặc gỗ phíp. Bánh xích, bánh đai được chế tạo bằng thép. Xích cam thường được chế tạo bằng thép hợp kim.

Các phương pháp dẫn động trục cam ô tô
Các phương pháp dẫn động trục cam ô tô

Với động cơ bốn kỳ, quá trình làm việc gồm bốn hành trình: nạp, nén, nổ, xả, tương ứng với hai vòng quay của trục khuỷu, xupap nạp và xupap xả đều mở một lần, do đó khi trục khuỷu quay được hai vòng thì trục cam quay được một vòng. Vì vậy, đường kính bánh răng, bánh xích hoặc bánh đai của trục cam có kích thước lớn gấp hai lần so với bánh răng, bánh xích hay bánh đại của trục khuỷu.

Sơ đồ truyền động cho trục cam ô tô bằng bánh răng
Sơ đồ truyền động cho trục cam ô tô bằng bánh răng

Với động cơ hai kỳ có xupap, tốc độ quay của trục cam bằng tốc độ quay của trục khuỷu. Do đó đường của bánh răng trục khuỷu và đường kính của bánh răng trục cam bằng nhau.

Sơ đồ truyền động trục cam ô tô bằng xích
Sơ đồ truyền động trục cam ô tô bằng xích

Trên bánh răng trục cam và bánh răng trục khuỷu hoặc bánh xích, bánh đai của trục cam với bánh xích, bánh đại của trục khuỷu thường có dấu ăn khớp, chỉ mối quan hệ làm việc giữa trục khuỷu và trục cam. Do đó khi lắp ráp phải lắp đúng dấu để đảm bảo cho quá trình làm việc của động cơ.

Sơ đồ truyền động trục cam bằng đai
Sơ đồ truyền động trục cam bằng đai

4. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng của trục cam ô tô

4.1. Hiện tượng hư hỏng trục cam ô tô

Sau quá trình làm việc trục cam thường có các biểu hiện hư hỏng như là

– Trục cam bị cong và các vấu cam bị mòn. Mặt cam bị mòn làm tăng khe hở nhiệt xupap, do đó hoà khí hoặc không khí nạp vào không đầy đủ và khí cháy ra khỏi buồng đốt không hết, làm công suất động cơ giảm xuống, lượng tiêu hao nhiên liệu tăng lên.

– Trục cam có thể bị nứt gãy, mòn cam lệch tâm dẫn động bơm nhiên liệu, mòn gãy các răng của bánh răng dẫn động bơm dầu.

– Bạc lót đỡ trục cam bị mòn làm giảm áp suất mạch dầu chính và ảnh hưởng đến khả năng truyền động của trục cam cho các bộ phận khác. Bánh răng dẫn động trục cam, trong quá trình làm việc mặt tiếp xúc của răng có thể bị mòn, tróc rỗ, đôi khi răng của bánh răng còn bị gãy nhưng hiện tượng cơ bản hay gặp nhất là bề mặt tiếp xúc của răng bị mòn, dẫn đến khe hở ăn khớp của các bánh răng quá lớn, động cơ làm việc có tiếng kêu.

Trong quá trình làm việc, xích bị mòn đặc biệt là bạc và chốt xích, làm cho các bước xích tăng lên, nên không ăn khớp với bánh xích. Khi động cơ làm việc, nhất là khi thay đổi tốc độ động cơ hoặc tải trọng tăng lên thì xuất hiện tiếng kêu gõ.

4.2. Nguyên nhân hư hỏng trục cam ô tô

– Do quá trình làm việc lâu ngày bị mòn các chi tiết.

– Do các chi tiết chịu ma sát lớn trong quá trình làm việc, thiếu dầu bôi trơn, dầu bôi bẩn.

– Do quá trình lắp ghép không đúng yêu cầu kỹ thuật, bảo dưỡng không đúng định kỳ.

5. Phương pháp kiểm tra trục cam ô tô

– Quan sát bằng mắt để kiểm tra các vết nứt, xước các bộ phận của trục cam, bánh răng cam, xích cam hoặc dây đai dẫn động, có thể dùng kính phóng đại để phát hiện hư hỏng.

– Kiểm tra trục cam bị cong bằng cách đặt trục cam lên máy tiện hoặc giá chữ V, rồi đặt đồng hồ so vào cổ trục cam ở vị trí giữa trục, quay trục cam và quan sát đồng hồ, độ đảo hoặc độ lệch tâm chỉ ra trên đồng hồ là giá trị cong hoặc không thẳng tâm của trục cam.

Kiểm tra độ cong của trục cam ô tô
Kiểm tra độ cong của trục cam ô tô

– Kiểm tra chiều cao của vấu cam bằng panme đo ngoài.

Kiểm tra chiều cao vấu cam
Kiểm tra chiều cao vấu cam

– Kiểm tra khe hở lắp ghép giữa cổ trục cam và bạc lót bằng cách đo đường kính lỗ bạc trong thân động cơ đồng thời dùng pan me đo đường kính cổ trục cam sau đó so sánh kích thước đo được đó chính là khe hở lắp ghép.

Kiểm tra khe hở giữa trục cam và bạc cam
Kiểm tra khe hở giữa trục cam và bạc cam

– Trục cam nằm ở trên nắp máy có thể kiểm tra khe hở lắp ghép bằng cách Sử dụng tấm plastic đặt ngang qua mỗi cổ trục, lắp nắp đậy trục cam và xiết của chặt đến mô men quy định. Sau đó tháo các nắp ra sử dụng pan me đo độ dày của tấm plastic đã bị ép mỏng, kết quả đo được chính là khe hở lắp ghép giữa cổ trục và bạc lót.

Kiểm tra khe hở trục cam ô tô bằng tấm plastic
Kiểm tra khe hở trục cam bằng tấm plastic

– Kiểm tra độ mòn của bánh cam bằng cách kiểm tra khe hở ăn khớp giữa bánh răng cam với bánh răng trục khuỷu, dùng chì mềm có đường kính 1 – 2mm đặt vào giữa hai bánh răng ăn khớp rồi quay bánh răng, sau đó lấy ra dùng pan me đo chiều dày của dây chì, giá trị đo được chính là khe hở ăn khớp của cặp bánh răng, từ đó xác định được độ mòn của bánh răng cam.

– Dây đai dẫn động trục cam có thể kiểm tra bằng cách lộn mặt trong phần có các răng dây đai để kiểm tra vết nứt, hoặc căn cứ vào số Km vận hành của xe để xác định hư hỏng (tuổi thọ dây đai thông thường được quy định khoảng 12.000km vận hành)

6. Phương pháp sửa chữa lỗi trục cam hỏng

Trục cam được chế tạo bằng vật tương đối tốt và đã được xử lý mặt ngoài, hơn nữa điều kiện bôi trơn cũng khá tốt, nên nó bị mòn chậm, nói chung phải qua 2-3 lần sửa chữa lớn mới mài lại trục cam, các hư hỏng thường gặp là: vấu cam bị mòn chiều cao và hình dạng bên ngoài. 

Kết quả là chiều cao đi lên của xupap bị giảm và rút ngắn thời gian đóng mở của xupap. Do đó khí nạp vào xilanh không đủ, khí thải ra không sạch. Công suất động cơ giảm xuống và lượng tiêu hao nhiên liệu tăng lên. 

Trục cam bị cong cũng ảnh hưởng đến sự chính xác của thời gian phân phối khí và chiều cao đi lên của xupap, gây ảnh hưởng không nhỏ đến khả năng truyền động cho bơm nhiên liệu, bơm dầu và truyền động cho bộ chia điện, đồng thời làm cho cổ trục gối đỡ và bạc lót bị mòn vẹt, làm tăng khe hở lắp ghép gây giảm áp suất dầu mạch dầu chính.

Sơ đồ mài cam
Sơ đồ mài cam

Vấu cam được mài trên các thiết bị chuyên dùng, phần chủ yếu của thiết bị mài cam. Giá lắc 4 mang các ụ dẫn động để gà trục u cam cần mài hai vấu cam mẫu 1 lắp cùng chiều và đồng trục với cam cần mài. 

Lò xo 3 kéo giá lắc cho cam mẫu luôn ép vào bánh tì 7 quay lồng không trên một trục cố định, do đó khi cam mẫu quay, sẽ tựa vào bánh tì và đẩy giá lắc dao động quanh tâm quay 5. Đá mài 6 có hành trình tịnh tiến dọc trục để bao hết bề rộng cam và được điều chỉnh theo hướng kính để thực hiện việc mài.

Nhờ giá lắc dao động theo cam mẫu, nên cam cần mài sẽ được mài sửa chữa theo đúng biến dạng cam mẫu. Để mài hết trục cam, sẽ có một cặp cam mẫu nạp – thải bố trí theo đúng góc lệch công tác và cơ cấu phân độ cho phép xoay cặp cam mẫu theo vị trí của các cam thuộc các xilanh khác nhau. Cam chỉ cần mài hết vết lõm trên bề mặt là được.

7. Các yêu cầu kỹ thuật về kiểm tra sửa chữa cổ trục cam và bạc trục cam ô tô

– Dùng hai đầu nhọn của máy tiện hoặc giá đỡ chữ v, bàn máp và đồng hồ V so để kiểm tra độ cong của trục cam, nếu quá 0,025mm thì phải nắm lại bằng cách ép nguội hoặc mài lại.

– Cổ trục cam nếu mòn quá 0,05 – 0,1mm thì phải mài, nếu quá cốt thì phải mạ crôm xong mới tiến hành mài.

– Chiều rộng của rãnh then hoa mòn quá 0,055mm thì phải sửa chữa. 

– Độ côn và ôvan của cổ trục cam cho phép không quá 0,02mm

– Sau khi sửa chữa độ bóng của cổ trục cam và vấu cam phải đạt 18 – 19mm. Chỗ tróc riêng lẻ trên mép cổ và vấu cam dài 3mm thì được phép tẩy gờ sắc và bavia rồi dùng tiếp.

– Độ côn và ôvan cho phép 0,05mm. Độ đồng trục với bánh răng trục khuỷu và cam không quá 0,03mm độ cong má cổ giữa so với hai cổ đầu được kiểm tra bằng khối v, bàn máp và đồng hồ so, cho phép tối đa là 0,010mm. Độ dơ dọc trục cam 0,06 – 0,10mm. Độ thẳng góc của đường tâm trục cam với đường tâm lỗ lắp con đội sai lệch cho phép không quá 0,05/10 mm (khi cần thiết mới kiểm tra). Bạc cam ép vào thân máy phải có độ dốc 0,10 – 0,19mm. Sau khi lắp bạc vào thân máy rồi thì lỗ dẫn dầu ở thân máy và lỗ dầu ở bạc phải đồng tâm.

– Khe hở giữa bánh răng trục cam và bánh răng trục khuỷu trong phạm vi 0,02 – 0,04mm, đối với bánh răng cũ là 0,07 – 0,07mm (kiểm tra bằng căn lá hoặc díp chì).

Khi khe hở lắp ghép giữa cổ trục cam và bạc lót lớn hơn 0,2mm thì phải thay bạc mới. Độ dôi lắp ghép giữa bạc lót và gối đỡ thường bằng 0,01 – 0,08mm. Để thay thế bạc lót trục cam bị mòn hoặc hư hỏng, bằng cách sử dụng dụng cụ lắp bạc bằng ren.

Thay bạc lót trục cam ô tô bằng dụng cụ ren
Thay bạc lót trục cam ô tô bằng dụng cụ ren

Thay bạc lót trục cam ô tô bằng dầu đóng.

Thay bạc lót trục cam ô tô bằng dụng cụ đóng
Thay bạc lót trục cam ô tô bằng dụng cụ đóng

Sau khí lắp trục cam ô tô vào với bạc lót trục cam, trục cam phải quay được nhẹ nhàng đảm bảo độ dịch dọc của trục cam.

8. Yêu cầu kỹ thuật đối với bánh răng trục cam ô tô

Bánh răng trục cam cho phép tróc bề mặt làm việc của bánh răng không quá 5% trên mặt các răng phải nhẵn bóng, không được để mòn thành hình thang, vết lõm không quá 1/3 bề mặt làm việc của răng. 

Sửa chữa bộ truyền động xích dây đai răng:

Nếu xích dẫn động bị rão quá thì phải thay mới, tuỳ theo từng trường hợp mà thay cả bánh xích cho phù hợp, nếu bánh xích mòn ít có thể hàn đắp phần răng bị mòn rồi gia công lại theo kích thước ban đầu.

Kiểm tra bộ truyền động dây xích đai răng
Kiểm tra bộ truyền động dây xích đai răng

Nếu dây đai có hiện tượng rạn nứt hoặc bánh tỳ đại đã ép hết mà vẫn trùng đai thì cần được thay thế ngay để tránh đứt dây đai gây hỏng hóc các bộ phận khác.

This div height required for enabling the sticky sidebar
error: Content is protected !!
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :