(News.oto-hui.com) – Lò xo xupap là một chi tiết nhỏ, có cấu tạo đơn giản nhưng vô cùng quan trọng trong động cơ đốt trong. Khi ở trạng thái cộng hưởng lò xo xupap, biên độ dao động quá lớn sẽ làm sai lệch khoảng thời gian đóng mở xupap, điều này sẽ ảnh hưởng rất lớn tới sự vận hành của động cơ. Vì vậy, việc có các biện pháp tránh cộng hưởng lò xo xupap là cực kỳ quan trọng.
1. Khái quát chung về lò xo xupap:
a. Điều kiện làm việc:
Lò xo xupap ngoài sức căng ban đầu còn chịu tài trọng thay đổi đột ngột và tuần hoàn trong quá trình xupap đóng mở.
b. Vật liệu chế tạo:
Lò xo xupap thường được chế tạo bằng thép lò xo dây có đường kính 3 -5 mm.
c. Kết cấu:
Lò xo xupap thường là lò xo trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa xupap và đế lò xo (hình 4 14). Số vòng của lò xo thường từ 4 đến 10 vòng.
d. Nguyên nhân gây cộng hưởng lò xo xupap:
Cộng hưởng xảy ra khi lò xo rung lên và xuống ở tần số cao, chuyển động này độc lập với chuyển động của toàn cơ cấu xupap.
Nguyên nhân là do tần số dao động riêng của lò xo trùng với tốc độ quay (đặc biệt) của động cơ, lúc này dao động của lò xo vượt trên mức bình thường và vượt qua giới hạn mỏi của vật liệu làm lò xo, lò xo có thể bị gãy! Nó tương tự như việc đu võng vậy, khi võng chuyển động ổn định bạn chỉ cần tác động lực nhỏ đúng thời điểm thì có thể làm võng đu đưa rất mạnh.
2. Vấn đề tránh cộng hưởng lò xo xupap?
Lò xo xupap có tính đàn hồi cao, cùng với các yếu tố khác tạo thành hệ dao động. Khi biên độ dao động của xupap quá lớn, đặc biệt ở chế độ công hưởng, sẽ gây ra các hậu quả nghiêm trọng như sai lệch qui luật làm việc của cơ cấu phối khí, và đập, gẫy lò xo xupap.
Vì thế, vấn đề tránh cộng hưởng được quan lâm khi thiết kế lò xo xupap nói riêng hay cơ cấu phối khi nói chung.
Những biện pháp tác động đến cấu trúc của hệ dao động tức là làm cho hệ dao động có nhiều lần số riêng khác nhau gồm có :
- Dùng lò xo có bước sóng khác nhau (thông thường là 2 bước): đây là biện pháp đơn giản nhất. Khi bước xoắn thay đổi sẽ làm độ cứng thay đổi, từ đó làm tần số dao động riêng của lò xo không ổn định và hiện tượng cộng hưởng sẽ được hạn chế rất nhiều. (Hình a).
- Dùng lò xo côn: bản thân lò xo côn đã có tần số riêng khác nhau. (Hình b).
- Dùng nhiều lò xo có chiều xoắn khác nhau lắp lồng vào nhau (hình c), lò xo 1 láp lồng trong lò xo 2.
Trong thực tế có động cơ dùng tới ba lò xo đồng thời cho một xupap. Các lò xo có chiều xoắn khác nhau nên không bị kẹt vào nhau trong quá trình làm việc. Phương pháp chống cộng hưởng lò xo xupap này còn có ưu điểm là ứng suất trên các lò xo nhỏ. Mặt khác, khi một lò xo bị gẫy do một lý do nào đó, các lò xo còn lại vẫn làm việc, tránh tình trạng xupap bị rơi vào trong xylanh (đối với cơ cấu phối khí xupap treo) gây ra hỏng hóc lớn cho động cơ.
Ngoài ra người ta còn áp dụng những biện pháp giảm chấn như dùng cốc trượt (hình a) và dùng vành giảm rung (hình b). Bản chất của các phương pháp này là lợi dụng ma sát giữa lò xo với vành giảm rung hoặc ma sát giữa cốc trượt với lỗ trượt và sức cản không khí đối với cốc để tiêu hao năng lượng dao động, từ đó làm giảm khả năng xảy ra hiện tượng cộng hưởng lò xo xupap. Dùng cốc trượt còn có ưu điểm là tránh cho đuôi xupap chịu lực ngang là lực có xu hướng uốn thân xupap.
Bài viết liên quan:
