Xe lu là gì: cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động | BOMTECH

Là thiết bị thuộc nhóm máy làm đất và mặt đường dùng trọng lượng và lực rung động để đầm chặt các kết cấu nền móng công trình đất, cát, đá, bê tông asphalt,… Cùng tìm hiểu những công dụng, cấu tạo chung và cách động cơ xe lu hoạt động.

1. Xe lu là gì, phân loại chi tiết

Là thiết bị thuộc nhóm máy làm đất và mặt đường dùng trọng lượng và lực rung động để đầm chặt các kết cấu nền móng công trình đất, cát, đá, bê tông asphalt …

1.1. Xe lu là gì? 

Là thiết bị thuộc nhóm máy làm đất và mặt đường dùng trọng lượng và lực rung động để đầm chặt các kết cấu nền móng công trình đất, cát, đá, bê tông asphalt…

1.2. Phân loại

Xe lu có nhiều cách phân loại khác nhau.

Phân loại theo đặc tính kỹ thuật: 

+ Xe lu tĩnh.

+ Xe lu rung.

Phân loại theo cơ cấu dẫn động:

+ Xe lu dẫn động cơ khí.

+ Xe lu dẫn động thủy lực.

Phân loại theo cơ cấu di chuyển:

+ Xe lu bánh lốp.

+ Xe lu bánh sắt.

+ Xe lu tự hành.

+ Xe lu kéo theo.

Phân loại theo công suất:

+ Xe lu cỡ lớn (lực đầm tĩnh > 13 tấn).

+ Xe lu trung bình (13 tấn > lực đầm tĩnh >5, 5 tấn).

+ Xe lu cỡ nhỏ (lực đầm < 5, 5 tấn).

Xe lu rung và xe lu tĩnh trong thực tế nguyên lý cấu tạo các bộ phận cơ bản giống nhau chỉ khác nhau hình dáng kích thước. xe lu rung chính là xe lu tĩnh được thiết kế thêm cơ cấu gây rung tại vị trí bánh lu. Khi làm việc nếu không bật cơ cấu rung thì xe lu rung làm việc hoàn toàn giống như lu tĩnh.

Vì vậy cấu tạo các cơ cấu xe lu được viết chung cho các loại xe lu, chỉ riêng có cơ cấu gây rung là chỉ có trên xe lu rung.

2. Cấu tạo và nhiệm vụ của các bộ phận xe lu

2.1. Cấu tạo xe lu

Cấu tạo chung xe lu rung

Cấu tạo chung xe lu: 1- Bình chứa nhiên liệu; 2- Hộp số phụ; 3- Hộp số chính; 4 – Ly hợp chính; 5 – Đáy cacte động cơ; 6 – Trục cắc đăng; 7-8- Cầu chủ động và moay ơ di chuyển; 9- Động cơ; 10-Khung sau; 11-Chốt xoay nối hai nửa khung máy (khớp chuyển hướng); 12-Bình chứa nước rửa bình; 13- Bánh ly; 14-Khung nước 

Ca bin điều khiển được chế tạo bằng thép có dạng hình khối, xung quanh được bố trí các ô kính rộng thoáng để tăng khả năng quan sát khi làm việc. Ca bin được lắp cố định vào sắt xi máy có nhiệm vụ che kín các cơ cấu điều khiển của máy. 

Ca bin có hai loại: đó là Ca bin kín và Ca bin hở. Ca bin kín được sử dụng phổ biến thuận lợi cho người vận hành. Ưu điểm có thể làm việc trong mọi điều kiện thời tiết, không bụi, có thể thiết kế điều hòa không khí, các cơ cấu quạt gió. Radio, Cassette… tuy nhiên chế tạo phức tạp giá thành cao.

2.2. Cần điều khiển, đồng hồ báo trong ca bin xe lu

Ca bin điều khiển máy lu

Cấu tạo ca bin điều khiển xe lu: 1- đồng hồ báo nhiệt độ nước động cơ; 2- đồng hồ báo nhiên liệu; 3- đồng hồ đếm giờ hoạt động; 4- đồng hồ báo vòng quay trục cơ; 5- đồng hồ báo áp suất khí nén; 6- đồng hồ báo áp suất dầu bôi trơn động cơ; 7- đồng hồ báo nạp ắc quy; 8- đèn báo xin rẽ phải; 9- đèn báo phanh tay; 10- đèn báo xin rẽ trái; 11- đèn báo ắc quy 12- ổ khóa điện; 13- công tắc bật chế độ rung mạnh; 14- công tắc quạt gió; 15- công tắc bật chế độ rung nhỏ; 16- công tắc còi điện; 7- công tắc bật gạt nước mưa; 18- công tắc bật đèn pha trước; 19, công tắc bật đèn trần; 20- bàn đạp côn; 21- cần phanh tay; 22- cần số chính; 23- cần số đảo chiều; 24- bàn đạp phanh chân; 25- bàn đạp ga chân.

Động cơ xe lu hiện nay sử dụng phổ biến là động cơ điêzen 4 kỳ bố trí 4-6 xilanh. ngoài ra một số hãng thiết kế bố trí động cơ cummins có nhiều ưu điểm nhưng giá thành cao.

2.3. Khung máy

Được chia thành hai nửa (khung trước và khung sau) được nối với nhau bằng khớp xoay đồng thời là khớp chuyển hướng (khớp lái) của máy.

– Khung trước lắp với bánh lu đồng thời là bánh dẫn hướng thông qua bộ đệm khử rung bằng cao su. Khung máy được chế tạo bằng thép tấm chịu lực có độ dày lớn hơn 30mm và được hàn lại với nhau, trên đó được khoan nhiều lỗ khác nhau để lắp các bộ phận chi tiết.

 – Khung sau được nối với khung trước thông qua một khớp nối bởi một bạc và một trục dọc đồng thời là khớp chuyển hướng. Khung sau là vị trí lắp tất cả các bộ phận như: động cơ, hộp số, bơm thủy lực, hệ thống truyền lực, cơ cấu di chuyển, ca bin điều khiển, thùng nhiên liệu…

– Vị trí lắp khớp cao su liên kết bánh lu.

– Khớp nối với khung sau.

– Vị trí lắp xilanh lái.

– Thanh răng gạt đất. 

– Khung sau.

– Thùng chứa nhiên liệu.

2.4. Thùng nhiên liệu

Thùng nhiên liệu được thiết kế thành hai thùng thông nhau lắp phía sau cùng của máy, thùng nhiên liệu có dung tích chứa 250 – 300 lít. Thường các thùng chứa nhiên liệu có hình khối phức tạp tùy theo từng loại máy để tăng tính thẩm mỹ, bên ngoài được lắp thước ống kính để quan sát mức nhiên liệu.

2.5. Bánh sau chủ động

Bánh sau chủ động gồm hai bánh lốp đường kính 1550mm được lắp với cầu chủ động thông qua tăng bua máy, thông thường lốp xe lu là loại lốp không săm bên trong được đổ dung dịch tự làm kín.

Thang lên xuống được lắp ở hông máy vị trí cửa lên xuống của thợ vận hành, thang được lắp cố định vào khung máy.

2.6. Khớp nối chuyển hướng

Khớp nối chuyển hướng là khớp nối xoay theo mặt phẳng ngang. Có trục đứng nối hai phần khung của máy cho phép hai nửa khung của máy xoay tương đối trong mặt phẳng ngang một góc 90 độ chia đều cho hai bên tính từ đường tâm máy nhờ hai xã lạnh lái giúp máy quay vòng và chuyển hướng trong quá trình làm việc.

2.7. Động cơ thủy lực gây rung

Động cơ thủy lực gây rung được lắp trên khung trước của máy và dẫn động cho trục gây rung trong lòng bánh lu. Thường sử dụng loại động cơ pít-tông hướng trục, nhận dầu thủy lực áp lực cao từ bơm chính và biến thành mô men xoắn dẫn động quay cho trục lệch tâm.

2.8. Bánh lu

Bánh lu còn gọi là trống sắt lu, có dạng hình trụ tròn rỗng bên trong, hai đầu được lắp ổ đỡ để lắp trục gây rung và được liên kết với khung trước bằng bộ đệm cao su để khử rung động từ trục gây rung sang máy. 

Bánh lu có hai loại chính đó là bánh lu trống sắt trơn và bánh lu chân cừu. Bánh lu chân cừu chỉ sử dụng cho lu công trình đất (hiệu quả đầm chặt cao và tạo được độ nhám liên kết giữa hai lớp vật liệu đầm).

3. Động cơ xe lu

3.1. Cấu tạo chung

Cấu tạo chung động cơ xe lu

Cấu tạo chung động cơ xe lu: 1- két làm mát dầu bôi trơn động cơ; 2- máy nén khí; 3- quạt gió; 4- cổ hút; 5- lọc gió; 6- ống xả; 7- nắp quy piter (nắp giàn cò); 8- mặt máy; 9- bầu lọc nhiên liệu; 10- vỏ chụp bánh đà; 11- bánh đà; 12- cửa thông hơi động cơ; 13- bơm cao áp; 14- thân động cơ; 15- đáy các te; 16- turbo tăng áp; 17- đường nước mát; 18- cổ xa; 19- máy khởi động: 20- bầu lọc dầu nhờn động cơ: 21- máy phát điện; 22- nắp đầu trục cơ; 23- bu ly đầu trục cơ; 24- bơm nước

3.2. Hệ thống bôi trơn xe lu

3.2.1. Nhiệm vụ

Cung cấp một lượng dầu bôi trơn đủ và sạch dưới áp suất nhất định đi bôi trơn cho các chi tiết của động cơ để giảm ma sát, mài mòn, làm kín, làm sạch, làm mát và chống gỉ. 

3.2.2. Cấu tạo

Hiện nay, trên các động cơ thường dùng phương pháp bôi trơn hỗn hợp gồm: bôi trơn cưỡng bức và bôi trơn theo cách vung té.

Hệ thống bôi trơn động cơ

Cấu tạo hệ thống bôi trơn động cơ xe lu: 1- các te; 2- bơm dầu; 3- van an toàn; 4- thước thăm dầu; 5- bánh răng trung gian; 6-bầu lọc ly tâm; 7- van hằng nhiệt; 8- két làm mát dầu; 9- van ổn áp; 10- trục cam; – đồng hồ đo áp suất dầu; 12- trục giàn đòn gánh xupáp; 13- đường dầu chính; 14- khoang chứa dầu; 15- trục khuỷu; 16- miệng đổ dầu

3.2.3. Nguyên lý làm việc

Khi động cơ làm việc, bơm dầu 2 hút dầu từ các te 1 qua lưới lọc để đưa dầu có áp suất cao tới bầu lọc 6 sau đó qua két làm mát dầu 8 đến đường dầu chính 13. Từ đường dầu chính, dầu có áp suất đi vào các lỗ khoan trên thân máy đến bôi trơn cho các cổ trục chính và các ổ đỡ trục cam. 

Từ các cổ trục chính dầu đi vào các lỗ xiên trên trục khuỷu để bôi trơn cho đầu to thanh truyền. Từ đường dầu chính còn có một đường dầu dẫn tới trục rỗng 12 của giàn đòn gánh xupáp, từ đó dầu đi bôi trơn cho các bạc của cần đẩy, mặt cầu của vít điều chỉnh khe hở xupáp, sau đó tự chảy dọc theo đũa đẩy xuống bôi trơn các con đội. 

Mặt gương xilanh, pít-tông, cam và con đội được bôi trơn bằng dầu vung té nhờ thanh truyền trục khuỷu.

3.3. Hệ thống làm mát

3.3.1. Nhiệm vụ, cấu tạo

Hệ thống làm mát tác dụng làm giảm nhiệt độ của các chi tiết máy bị nóng lên trong quá trình làm việc, giữ cho động cơ làm việc ở nhiệt độ ổn định. Nhanh trống  đưa nhiệt độ động cơ từ nhiệt độ môi trường lên nhiệt độ làm việc khi động cơ khởi động.

Hệ thống làm mát

Cấu tạo hệ thống làm mát xe lu: 1- ruột két nước; 2- quạt gió; 3- rèm chắn; 4- buồng nước trên; 5- nắp két nước; 6- ống xả hơi nước; 7- ống nước trên; 8- áo nước ở nắp máy; 10- ống nước dưới; 11- buồng nước dưới 12- nút xả; 13- ống xả hơi nước; 14- van hằng nhiệt; 15- đồng hồ nhiệt độ: 16- ống phân phối nước, 17- bơm nước 18- ống nước tuần hoàn nhỏ

3.3.2. Nguyên lý làm việc hệ thống làm mát xe lu

Khi mới khởi động động cơ, nước chưa nóng (< 75°C). Động cơ làm việc dẫn động trục bơm nước quay, bơm nước hút nước từ buồng nước dưới của két và đẩy nước vào đường nước trong thân máy để làm mát xilanh, buồng cháy, nắp máy và qua van phụ của van hằng nhiệt theo đường nước phụ về phía trước của bơm nước. Lúc này nước không ra két làm mát nên nhiệt độ của nước tăng lên nhanh để đạt đến nhiệt độ thích hợp (80 – 90 độ C)

Khi nhiệt độ của nước đạt trên 80°C van phụ đóng, van chính mở, để nước ra khoang trên của két làm mát. Nước từ khoang trên xuống khoang dưới sẽ toả nhiệt ra ngoài không khí nhờ các cánh tản nhiệt. Nước được làm mát lại tiếp tục theo đường ống vào bơm để làm mát cho động cơ.

3.2.3. Các loại dung môi của nước làm mát

Làm mát bằng nước ở xứ lạnh nước trong hệ thống làm mát có hiện tượng bị đóng băng để khắc phục hiện tượng này người ta pha thêm vào nước làm mát của hệ thống dung môi trống  đóng băng. 

Chất trống đóng băng được sử dụng thông thường nhất là ethylene glycol. Được pha trộn với tỉ lệ một nửa nước một nửa ethylene glycol là nước làm mát được giới thiệu dùng cho quanh năm dùng ở hầu hết các động cơ. Hỗn hợp một nửa nước – một nửa ethylene glycol có ưu điểm sau:

+ Nó hạ thấp nhiệt độ đóng băng của nước làm mát động cơ xuống dưới -37°C (-34°F) 

+ Nó nâng nhiệt độ sôi của nước làm mát động cơ 108°C (226°F)

+ Nó giúp bảo vệ những kim loại trong hệ thống làm mát không bị đóng cặn và bị ăn mòn.

Có hai loại chất trống  đóng băng ethylene glycol là silicate cao và silicate thấp. Hầu hết động cơ cần chất trống  đóng băng silicate cao. Nó bảo vệ những phần nhôm. Nếu không có sự bảo vệ này, nhôm tróc ra từng mảnh từ áo nước của các nắp máy chế tạo bằng nhôm và có thể gây cản trở bộ tản nhiệt.

3.4. Thân động cơ

3.4.1. Nhiệm vụ

Thân động cơ là bộ phận đỡ toàn bộ trọng lượng các chi tiết của động cơ và các bộ phận lắp trên nó.

3.4.2. Cấu tạo của thân động cơ

Thân động cơ (thân máy) liền thường có khoang rỗng để chứa và cho nước làm mát tuần hoàn, khoang rỗng này gọi là áo nước làm mát.

Áo nước làm mát bao quanh xilanh và được thông lên nắp máy.

Trên thân máy còn có các đường dẫn dầu bôi trơn để bôi trơn cho các bề mặt ma sát như trục khuỷu, trục cam và dẫn lên nắp máy để bôi trơn cho dàn cò mổ, đuôi xupáp.

Trong thân máy (thân động cơ) còn có các vách làm tăng độ cứng vững của thân máy. Trên thân động cơ có các mặt phẳng và các lỗ ren để lắp ghép với nắp máy, đáy dầu và các chi tiết khác. 

Thân động cơ còn có các ổ đỡ trục khuỷu, trục cam, giữa thân máy với các cổ trục có bạc lót trống  mài mòn thân máy. Các xe lu hiện nay không còn sử dụng động cơ hình chữ V.

3.5. Nắp máy

3.5.1. Nhiệm vụ

– Nắp máy đậy kín một đầu xilanh, (cùng với pít-tông và xilanh tạo thành buồng cháy). 

– Làm giá đỡ cho một số bộ phận của động cơ như : Buzi, vòi phun, cụm xupáp… 

– Nắp máy còn bố trí các đường nạp, đường thải, đường nước làm mát…

3.5.2. Điều kiện làm việc

– Nắp xilanh làm việc rất khắc nghiệt như: chịu nhiệt độ cao, áp suất khi thể rất lớn. Bị ăn mòn hoá học bởi các chất ăn mòn trong sản vật cháy, nước làm mát (động cơ làm mát bằng nước).

– Chịu lực xiết ban đầu, chịu va đập trong quá trình làm việc. 

3.5.3. Cấu tạo nắp máy

Nắp máy là chi tiết rất phức tạp nên kết cấu rất đa dạng. Tuy nhiên, tùy theo loại động cơ nắp xilanh có một số đặc điểm riêng.

Cấu tạo nắp máy

Cấu tạo nắp máy xe lu: 1- đường thai hoặc nạp; 2- khoang nước làm mát; 3- lỗ thông nước làm mát; 4- lỗ gudông; 5- khoang nắp đũa đẩy; 6- lỗ lắp vòi phun; 7- buồng cháy

– Buồng cháy động cơ điêzen được ngăn thành hai phần. Buồng cháy chính và buồng cháy phụ Vk. Hai buồng cháy có một hoặc vài lỗ nhỏ nối thông. Hình thức cấu tạo buồng cháy phụ rất phức tạp và đa dạng. Buồng cháy tạo xoáy lốc mạnh để quá trình hình thành hòa khí hỗn hợp hòa khí được tốt thì:

+ Kết cấu buồng cháy phải gọn hợp lý để tránh tổn thất nhiệt và tổn thất lưu động của dòng khí trong quá trình cháy.

+ Vị trí của vòi phun, xupáp và đường nạp thải phải hợp lý có lợi cho quá trình tạo thành hỗn hợp và thay khí.

– Điều kiện làm việc của nắp máy động cơ điêzen rất nặng nề, vì vậy đối với động cơ nhiều xilanh nắp xilanh có thể làm rời cho nhiều xilanh hoặc chung cho một vài xilanh để tăng độ cứng vững.

Nắp máy được đúc bằng gang xám có pha thêm hợp kim. Đường nạp và đường thải được bố trí về hai phía. Đường nạp có dạng xoắn ốc để tạo xoáy tiếp tuyến trong xilanh. Bao xung quanh các đường nạp. Bao xung quanh buồng đốt là các khoang chứa nước làm mát. Lỗ vòi phun bố trí nghiêng một góc 30° với trục xilanh.

Ngày nay hầu như tất cả các loại động cơ nổ dùng loại nắp máy tháo rời được. Nắp máy được gắn cứng trên thân máy nhờ gu dông. Loại động cơ làm mát bằng nước, trên nắp máy có đúc bọng chứa nước.

3.5.4. Kết cấu của nắp máy 

Nắp máy dạng L: Trường hợp này nắp máy mỏng chỉ đóng vai trò buồng cháy cho động cơ. Các xupáp và bệ cấu của nó đều được bố trí một phía trên thân máy (hình 1.13) mô tả nắp máy của động cơ 6 xilanh đầu L.

Nắp máy động cơ đầu L: còn gọi là động cơ xupáp treo, cả xupáp và bệ của nó bố trí trên nắp máy. Nên nó có cấu tạo phức tạp. Gồm có lỗ lắp vòi phun các khoang chứa nước làm mát, đường dầu bôi trơn, khoang luồn đũa đẩy, ổ đặt xupáp, lỗ dẫn hướng xupáp, ổ đặt dàn đòn gánh, có cửa xả và cửa nạp, buồng đốt động cơ. Lỗ lắp gu giông lắp nắp máy với thân máy.

Để lắp ghép nắp máy kín khít với thân máy người ta dùng đệm gọi là đệm nắp máy. Đệm nắp máy được bố trí giữa bề mặt nắp máy với thân máy.

Đệm nắp máy bao kín buồng đốt không cho lọt khí và rò nước vào động cơ trong quá trình làm việc nắp máy chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn. 

Chịu lực nén ban đầu do lực ép giữa thân máy và nắp máy. Đệm nắp máy làm bằng Amiăng bọc đồng lá hoặc Amiăng lion mép kim loại. Trên bề mặt đệm nắp máy có nhiều lỗ tương đương với các lỗ trên thân máy chiều dày của đệm nắp máy phụ thuộc vào tỉ số nén của động cơ.

3.6. Các te động cơ

3.6.1.Nhiệm vụ

Chứa dầu bôi trơn, bảo vệ phía dưới thân máy, bảo vệ trục khuỷu và làm mát động cơ. Đảm bảo cung cấp đủ dầu trong quá trình tăng tốc hoặc phát hành. 

3.6.2. Điều kiện làm việc

Chịu trọng lượng và va đập của dầu bôi trơn trong quá trình làm việc. Bị ăn mòn do tiếp xúc với môi trường bên ngoài và do dầu bôi trơn có có tạp chất ăn mòn. 

3.6.3. Cấu tạo cacte

Đáy dầu ở động cơ thường làm bằng thép cán, một số đúc bằng gang hoặc nhôm. Đáy dầu lắp với thân máy bằng bu lông, đệm đáy dầu làm bằng lie hoặc giấy nệm. Đệm đáy dầu đặt giữa đáy dầu và thân máy. 

Ngoài ra ở hai đầu của đáy dầu cũng được lắp các phớt ngăn chảy dầu. Đáy dầu có tác dụng làm mát động cơ khi vận hành. Đáy dầu có cấu tạo để dầu không bị tạo sóng hoặc bị thổi khí bơm trong lúc động cơ tăng tốc hoặc dừng. Những tấm chắn sóng trong đáy dầu đặt ở một hoặc hai phía của bơm dầu để chắn sóng.

Đáy dầu dùng để chứa dầu thường có hai bậc. Bậc trên ở ngay phía điểm thấp nhất của hành trình của biên, làm bằng thép cán hoặc bằng những tấm mắt lưới mỏng. 

Bậc trên trải dài khắp đáy dầu có một lỗ được lắp bơm hoặc được phân chia ở khu vực gần tấm đáy dầu cho phép dầu trở về rơi xuống đáy dầu ở bậc dưới. Toàn bộ dầu trở về đáy dầu qua lưới trước khi rơi vào chỗ chứa ở bậc dưới. 

Cácte được chia làm ba ngăn, ngăn giữa sâu hơn hai ngăn bên, giữa các ngăn có các vách ngăn để khi làm việc tại những vị trí đường dốc, nghiêng dầu không dồn về một phía.

3.7. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

3.7.1 Nhiệm vụ

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là cơ cấu chính của động cơ đốt trong kiểu piston. 

Nó có những chức năng sau:

– Nhận và truyền áp lực của chất khí được đốt cháy trong xilanh biến chuyển động thẳng của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu và truyền công suất ra ngoài.

– Dẫn động cho các cơ cấu và hệ thống khác của động cơ.

– Tạo thành hình dáng bên ngoài của động cơ, làm chỗ dựa để bắt các chi tiết của hệ thống khác và cho chúng dựa vào đó để làm việc.

3.7.2. Cấu tạo chung

Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Cấu tạo trục khuỷu thanh truyền xe lu: 1-chốt pít-tông; 2. thanh truyền; 3. đầu to thanh truyền; 4, đối trọng; 5. bu lông thanh truyền;6, piston; 7. xéc măng 8, má khuỷu. 9. bạc đầu to thanh truyền; 10, bánh đà.

– Nhóm pít-tông gồm : Pít-tông, xéc-măng, chốt pít-tông. 

– Thanh truyền.

– Trục khuỷu.

– Bánh đà. 

3.7.3. Lực và mô men tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm 

Các lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền gồm: 

– Ngoài ra còn có thành phần lực quán tính ly tâm Pk của các khối lượng lệch tâm khi quay sinh ra.

Như vậy từ sự phân tích lực như trên ta có thể rút ra kết luận về lực và mô men tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền gồm có:

– Lực tác dụng của khí thể hoặc áp suất khí thể lên nắp xilanh, thân máy và pít-tông đẩy cho pít-tông đi xuống phía dưới.

– Hợp lực của lực quán tính Pj và lực khí thể Pkt tác dụng lên chốt pít-tông bị phân tích thành hai thành phần đó là:

Thành phần lực N tác dụng vuông góc với đường tâm xilanh ép pít-tông vào thành xilanh, đồng thời gây ra mô men lực ngang động cơ Mn:

Mn=N.A với A là khoảng cách từ chốt pít-tông tới tâm trục khuỷu.

 – Thành phần lực Pu tác dụng lên đường tâm thanh truyền gây mô men quay và mô men uốn trục khuỷu.

– Thành phần lực quán tính ly tâm pk do các khối lượng lệch tâm khi quay gây ra.

3.8. Cơ cấu phân phối khí

3.8.1. Nhiệm vụ

Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí trong xilanh bằng cách đóng mở cửa nạp cửa xả đúng lúc để nạp đầy không khí vào xilanh động cơ và xả sạch khí thải từ trong động cơ ra ngoài. 

Ngoài ra, cơ cấu phân phối khí có chức năng đảm bảo đóng kín các cửa nạp, cửa xả trong quá trình nén, quá trình cháy giãn nở. Cơ cấu phân phối khí còn có chức năng phân phối kịp thời, đều đặn không khí theo đúng thứ tự làm việc của động cơ.

3.8.2. Cơ cấu phân phối khí xupáp đặt

Cơ cấu phân phối khí có trục cam được bố trí trong thân máy thường dùng cho động cơ chữ L. Ở loại này các xupáp, trục cam, con đội được bố trí trong thân máy cho nên chiều cao của động cơ không lớn.

Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt chỉ dùng trong động cơ cháy cưỡng bức, các xupáp được đặt ở thân máy cùng toàn bộ các chi tiết của cơ cấu phân phối khí. 

Cơ cấu phối khí xu páp đặt

Cấu tạo khí xu páp đặt: 1-trục cam; 2- con đội; 3- lò xo xupáp; 4-xupáp; 5-nắp máy; 6-thân máy

Nguyên lý làm việc:

Bánh răng trục khuỷu được ăn khớp với bánh răng trục cam. Khi động cơ hoạt động trục khuỷu thông qua cặp bánh răng ăn khớp làm trục cam quay theo. Lúc các cam chưa tác động vào con đội thì do lực đàn hồi của lò xo đẩy xupáp đi xuống đóng kín cửa nạp và cửa xả.

Động cơ lúc này đang ở quá trình nén hoặc cháy giãn nở. Khi các cam bắt đầu tác động vào đuôi con đội đẩy con đội đi lên, lực đẩy thắng được sức căng của lò xo xupáp làm nén lò xo lại đưa xupáp đi lên, mở lỗ cửa nạp hoặc cửa xả thông với xilanh để thực hiện hút hỗn hợp nhiên liệu hoặc khí sạch vào trong xilanh hay thải khí thải đã cháy ra khỏi xilanh

3.8.3. Cơ cấu phân phối khí xupáp treo

Có 2 cách bố trí trục cam:

Cách 1: Loại xupáp treo có trục cam trong thân máy

Cụm xupáp dàn đòn gánh nằm trên nắp xilanh, đũa đẩy, trục cam, con đội nằm trên thân máy. Loại này sử dụng động cơ chữ I. Các loại động cơ thẳng hàng thường có xupap theo một dãy. Trong các loại động cơ kiểu chữ V các xupáp có thể là một hàng ứng với một dãy xilanh hoặc hai hàng cho từng dãy xilanh. Trong đó một hàng cho xupáp nạp và một hàng cho xupáp xả.

Cách 2: Loại xupap treo có trục cam đặt trên nắp xilanh. 

Tất cả các chi tiết: Trục cam, cơ cấu dẫn động , dàn đòn gánh (loại động cơ dùng đòn gánh), cốc trượt, đĩa đệm (với loại động cơ dùng cốc trượt), cụm xupáp được bố trí ngay trên nắp xilanh.

Các chi tiết của cơ cấu được bố trí cả ở thân máy và nắp máy. Cơ cấu xupáp treo gồm:

Cơ cấu phối khí xu páp treo

Cấu tạo xu páp: 1 – trục cam; 2 – con đội; 3 – lò xo xupap; 4 – xupap; 5 – nắp máy; 6 – thân máy; 7 – đũa đẩy; 8 – trục đòn gánh; 9 – cò mổ.

Nguyên lý làm việc:

Trường hợp trục cam đặt trên thân máy. Nó nhận truyền động trực tiếp từ trục khuỷu qua cặp bánh răng cơ ở 2 đầu trục khuỷu và bánh răng trục cam.

Do cặp bánh răng này có tỷ số truyền là i=1/2 nên tốc độ quay của trục cam chỉ bằng 1/2 so với trục khuỷu. Khi cam phối khí chưa tác động vào con đội thì nhờ lực đàn hồi của lò xo giãn ra kéo xupáp đóng kín cửa nạp, cửa thải trong động cơ. 

Lúc này các chi tiết: con đội, đũa đẩy, dàn đòn gánh, cò mổ ở vị trí không làm việc. Khi cam phối khí bắt đầu tác động vào con đội làm cho con đội chuyển động đi lên đẩy đũa đẩy đi lên tác động vào đòn gánh làm nó quay quanh trục đòn gánh. 

Đầu cò mổ tác động vào đuôi xupáp thắng được sức căng của lò xo làm cho xupáp chuyển động xuống phía dưới mở cửa nạp hoặc cửa thải. Để cho động cơ thực hiện quá trình nạp hoặc thải khí lò xo xupáp bị nén lại.

Trường hợp trục cam đặt tại nắp máy thì dẫn động cho trục cam thông qua xich, đai răng hoặc hệ thống bánh răng ăn khớp. ở trường hợp này cam có thể tác động trực tiếp vào đuôi xupáp hoặc tác động vào cò mổ của dàn đòn gánh để thực hiện sự đóng mở xupáp.

3.8.4. So sánh ưu nhược điểm giữa cơ cấu phân phối khi xupáp treo và xupáp đặt 

Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt:

Ưu điểm: Toàn bộ cơ cấu phân phối khí được bố trí ở thân máy do đó chiều cao động cơ không lớn, thuận lợi khi bố trí trên các phương tiện vận tải. Số cơ cấu ít, không lớn, thuận lợi khi bố trí trên các phương tiện vận tải. Số chi tiết của cơ cấu ít nên lực quán tính của cơ cấu nhỏ, bề mặt cam và con đội ít bị mòn hơn.

Nhược điểm: Việc bố trí buồng cháy khó khăn. Buồng cháy lớn sẽ làm giảm tỷ số nén, tổn thất nhiệt tăng, ngoài ra còn dễ gây kích nổ (động cơ xăng). Dòng khí nạp và thải phải ngoặt khi lưu thông nên hệ số nạp đầy, thải sạch không cao. Tăng bề rộng của động cơ.

Cơ cấu phân phối khí xupáp treo:

Ưu điểm: Đảm bảo buồng cháy gọn nhẹ nên diện tích bề mặt buồng cháy nhỏ làm giảm tổn thất nhiệt. Do buồng chảy nhỏ nên quãng đường lan truyền màng lửa ngắn. Yếu tố này làm tăng khả năng trống kích nổ (động cơ xăng), tăng tỷ số nén.

Các đường ống nạp, thải thanh thoát nên sức cản động học đối với dòng khí giảm, làm tăng khả năng nạp đầy, thải sạch của động cơ.

Ngoài ra động cơ dùng cơ cấu phân phối khí loại xupáp treo có các thông số kỹ thuật tốt hơn so với dùng cơ cấu phân phối khí loại xupáp đặt. Động cơ dễ khởi động, độ độc hại khi thải thấp.

Nhược điểm: Cơ cấu thường phức tạp, có nhiều chi tiết dẫn động trung gian. Điều đó sẽ ảnh hưởng tới sự đóng mở chính xác của các xupáp tuy nhiên nhược điểm này hiện nay đã được khắc phục.

Nắp máy thường có cơ cấu phức tạp, khó đúc, giá thành chế tạo cao, công việc sửa chữa nhiều, làm tăng chiều cao của động cơ.

Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt:

Đối với loại cơ cấu phân phối khí dùng van trượt có ưu điểm là tiết diện thông qua lớn đảm bảo chất lượng nạp đầy và thải sạch cao nhất nhưng khó chế tạo, bảo dưỡng khó khăn.

3.9. Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel dùng bơm cao áp tập trung PE

3.9.1. Nhiệm vụ

Cung cấp nhiên liệu điêzen có áp suất cao dưới dạng sương mù vào buồng cháy của xilanh đúng thời điểm, phù hợp với từng chế độ tải trọng và tốc độ của động cơ. 

3.9.2. Yêu cầu

– Dầu Điêzen cung cấp cho động cơ phải sạch.

– Thời điểm bắt đầu phun phải chính xác, thời điểm kết thúc phải dứt khoát không bị

– Lượng cung cấp nhiên liệu phải đồng đều giữa các xilanh của động cơ.

– Áp suất phun phải bảo đảm để nhiên liệu phun ra dưới dạng sương mù.

– Lượng cung cấp phải phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ. 

3.9.3. Phân loại

– Hệ thống nhiên liệu động cơ điêzen dùng bơm cao áp tập trung PE điều khiển bằng cơ khí.

– Hệ thống nhiên liệu động cơ điêzen dùng bơm cao áp tập trung PE điều khiển bằng điện tử. 

3.9.4. Cấu tạo và hoạt động của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel dùng bơm cao áp tập trung PE

Sơ đồ cấu tạo:

Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezeel xe lu

Cấu tạo hệ thống nhiên liệu xe lu: 1- vòi phun: 2, 3, 6, 8, 11- ống dẫn nhiên liệu; 4 – bơm cao áp; 5 – bộ điều tốc; 7 – bơm thấp áp; 9. bầu lọc tinh; 10 – bầu lọc thô, 12, 14- ống dẫn nhiên liệu hồi; 13 – thùng nhiên liệu.

Nguyên tắc hoạt động:

Khi động cơ làm việc, bơm áp lực thấp hút nhiên liệu từ thùng, qua bầu lọc thô đẩy bầu lọc tinh. Sau khi nhiên liệu được lọc sạch tới ngăn chứa của bơm cao áp, ở đây nhiên liệu được nén đến áp suất cao khoảng 160 – 210 kg/cm3. Sau đó theo ống dẫn cao áp tới vòi phun, phun vào buồng cháy của động cơ ở dạng sương mù theo thứ tự nổ.

Do nhiệt độ và áp suất cao nhiên liệu tự bốc cháy, giãn nở sinh công. Sau đó khí thải được thải ra ngoài qua đường ống xả, còn dầu thừa ở vòi phun bơm cao áp trở về bầu lọc hay về thùng.

Xem thêm: