Nhiệm vụ cấu tạo cụm xu páp động cơ đốt trong

GIỚI THIỆU
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