Trục Cam Là Gì? Cấu tạo, đặc điểm và Nguyên lý hoạt động

Trục cam là gì? Vị trí cấu tạo và vai trò của trục cam đối với hoạt động của các dòng phương tiện, máy móc công trình ra sao? Trong bài viết này Xe Chính Hãng sẽ cùng các bạn tìm hiểu và giải đáp các thắc mắc này một cách đầy đủ và chi tiết nhất.

I. THÔNG TIN CƠ BẢN VỀ TRỤC CAM

1.1 Trục cam là gì?

Trục cam? Trục cam là một thành phần cơ học quan trọng trong động cơ đốt trong, chịu trách nhiệm phân phối khí vào và ra khỏi xi lanh. Nó nhận năng lượng từ trục khuỷu thông qua bánh răng, dây đai cam hoặc xích cam để tạo ra chuyển động quay, mở và đóng các xupap nạp và xả thông qua các vấu cam được thiết kế trên bề mặt của nó.

Nhiệm vụ chính của trục cam là điều chỉnh hoạt động của xupap nạp và xả, tối ưu hóa hiệu suất của động cơ. Thông thường, trục cam được sản xuất từ hai vật liệu chính là đúc gang trắng và thép phôi thanh. Nó thường đặt ở đỉnh xi lanh và được bảo vệ bên trong nắp hộp chứa trục cam.

Trục cam hoạt động nhờ sự trợ giúp của trục khuỷu, với tốc độ khoảng một nửa so với tốc độ của trục khuỷu. Cấu tạo của trục cam bao gồm các vấu cam nạp, cam thải và các cổ trục. Vấu cam thường được sắp xếp để phù hợp với chu trình làm việc của các xi lanh và chiều cao của chúng quyết định độ mở của xupap. Đặc tính biên dạng của cam thường có đối xứng để đảm bảo hoạt động mượt mà và chính xác của xupap.

Như vậy có thể hiểu một cách đơn giản rằng: Trục cam làmột trục dài được làm từ gang trắng, thép phôi với các mấu cam được thiết kế đặc biệt làm nhiệm vụ hỗ trợ đóng và mở xupap bên trong động cơ đốt trong. Khi hoạt động, trục cam sẽ quay nhờ sự kết nối với trục khuỷu qua dây đai hoặc bánh răng. Khi trục cam quay, chúng sẽ thực hiện đóng và mở các xupap cho phép hỗn hợp hòa khí đi vào xilanh (kì nạp) và khí thải đi ra khỏi xi lanh động cơ đốt trong (ở kỳ xả).

Trục cam là gì
Trục cam là gì

1.2 Vật liệu chế tạo trục cam

Trục cam, một thành phần quan trọng trong động cơ, thường được chế tạo từ hai loại vật liệu chính:

Đúc gang trắng: Vật liệu này thường được ưa chuộng trong sản xuất quy mô lớn. Quá trình chế tạo đúc gang trắng tạo ra trục cam với độ cứng cao, nâng cao khả năng chịu mài mòn. Đặc tính này cùng với khả năng tùy chỉnh thông qua việc thêm các yếu tố gang phù hợp đã làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Thép phôi thanh: Trong trường hợp cần một trục cam có chất lượng cao hoặc yêu cầu sản xuất đơn chiếc, thép phôi thanh thường được ưu tiên. Quá trình chế tạo từ thép phôi thanh đòi hỏi nhiều thời gian và chi phí hơn, nhưng kết quả là sản phẩm có chất lượng vượt trội. Tính linh hoạt và khả năng tạo hình tốt của thép phôi thanh cùng với quy trình chế tạo cẩn thận đã tạo ra trục cam có độ chính xác và hiệu suất cao trong các ứng dụng đặc biệt.

1.3 Vị trí của trục cam trong động cơ

Vị trí của trục cam trong các xe ô tô không cố định, thay đổi tuỳ thuộc vào từng loại xe và cấu trúc động cơ. Cảm biến vị trí trục cam được đặt ở nhiều vị trí khác nhau, có thể là gần dàn cò hoặc trên nắp dàn cò. Trong các động cơ xăng hiện đại, thường thấy trục cam được lắp đặt ở đỉnh xi lanh và nằm trong nắp hộp chứa.

Vị trí lắp đặt này ảnh hưởng đến cách mà trục cam vận hành các van, có thể trực tiếp hoặc thông qua cơ chế liên kết giữa cần đẩy và thanh lắc. Mặc dù cung cấp sự dễ dàng và ít sự cố hơn trong quá trình vận hành, điều kiện lý tưởng là trục cam cần phải nằm ở phía đỉnh của các xi lanh để cơ chế này hoạt động tốt nhất.

Trong các hệ thống động cơ xăng hiện đại, việc đặt trục cam trên đỉnh – nơi nó nằm phía trên dãy xi lanh – trở thành một chuẩn mực phổ biến. Đây là vị trí tối ưu đối với trục cam trong động cơ xăng hiện đại, cung cấp hiệu suất và điều chỉnh tốt cho quá trình vận hành.

Vị trí của trục cam
Vị trí của trục cam

1.3 Cấu tạo của trục cam động cơ

Trục cam, tùy theo loại động cơ, được thiết kế với cấu trúc và tính chất kỹ thuật riêng để đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu suất tốt. Tuy nhiên hầu hết các loại trung cam hiện nay đều có cấu tạo gồm một số chi tiết bao gồm: Trục lái (trục truyền động), Vòng bi, Vấu cam, Tấm đẩy, Xích chuỗi, Thùy,… Cụ thể như sau:

  1. Trục lái: Đây là thành phần quan trọng nhất của trục cam, đôi khi được kết nối độc lập hoặc thông qua dây đai với trục khuỷu, chịu trách nhiệm cung cấp chuyển động cho cả cụm trục cam. Trục này hỗ trợ tải mỏi cao trong quá trình động cơ hoạt động trong thời gian dài.
  2. Vòng bi: Vòng bi chơi vai trò quan trọng trong việc giữ trục cam ở vị trí chính xác và giảm ma sát trong quá trình hoạt động. Dầu thường được cung cấp vào một đầu của vòng bi để bôi trơn liên tục cho trục cam.
  3. Thùy, Cam hay vấu cam: Là thành phần chính, điều khiển thời điểm mở và đóng các van xupap trong quá trình động cơ đốt trong hoạt động. Thùy, có vai trò đóng mở các van nạp và thải khí, việc đóng mở này được phối hợp nhịp nhàng với hoạt động theo tốc độ của động cơ.
  4. Tấm đẩy: Được gắn giữa cam và bánh răng thời gian, đóng vai trò quan trọng trong việc định vị và điều chỉnh đúng vị trí theo khe hở chiều.
  5. Xích chuỗi: Là một phần của hệ thống truyền động, gắn vào một đầu của trục cam. Cùng với các thành phần khác như đai định thời và đĩa xích trục khuỷu, xích chuỗi đảm bảo duy trì thời gian chính xác giữa trục cam và trục khuỷu, đóng vai trò quan trọng trong hoạt động đồng bộ và chính xác của các thành phần trong động cơ đốt trong.

Với cấu tạo đặc biệt, trục cam giúp điều khiển xupap từ đó kiểm soát lưu lượng hỗn hợp nhiên liệu và khí được nạp và loại bỏ khí thải. Thêm vào đó, gối đỡ trên trục cam cung cấp lỗ thông dầu để bôi trơn, giúp duy trì hoạt động mượt mà và gia tăng tuổi thọ cho trục cam và các bộ phận liên quan. Điều này làm cho trục cam trở thành trung tâm điều khiển quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và hoạt động của động cơ đốt trong.

Cấu tạo của Trục Cam
Cấu tạo của Trục Cam

II. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TRỤC CAM

Về cơ bản nguyên lý hoạt động của trụng cam là: Khi động cơ làm việc, trục khuỷu sẽ quay, kéo theo trục cam quay với tốc độ bằng 1/2 tốc độ quay của trục khuỷu. Trục cam quay được nhờ kết nối với trục khuỷu thông qua một hệ thống phức tạp các bánh răng, dây dai hoặc dây xích. Khi trục Cam quay, các vấu cam với thiết kế đặc biệt sẽ quét qua một đầu của xupap. Việc này sẽ giúp các xupap bên trong động cơ đóng mở một cách nhịp nhàng, đúng lúc với các kỳ hoạt động của động cơ

2.2 Nguyên lý hoạt động của trục cam bánh răng

Khi trục cam và trục khuỷu được thiết kế với khoảng cách đặt quá gần nhau. Lúc này người ta sử dụng phương án kết nối trục cam và trục khủy thông qua một bộ truyền động bánh răng để dẫn động trục cam. Khi trục khủy quay, chúng sẽ truyền chuyển dộng tới các bánh răng, các bánh răng sẽ biến đổi tỉ số truyền và truyền động tới trục cam. Đôi khi, chiều quay của trục cam thường ngược lại với chiều quay của trục khuỷu. Khi trục cam quay, các vấu cam sẽ chuyển động  và quét qua xupap từ đó hỗ trợ đóng mở xupap khi cần thiết.

  • Ưu điểm: Ưu điểm lớn nhất của trục cam bánh răng là cấu đơn giản, hoặt động bền bỉ, ít phải bảo dưỡng giúp việc hoạt động trở nên dễ dàng và tiết kiệm chi phí. Đồng thời, nó cũng đem lại hiệu suất cao và độ bền lâu dài cho hệ thống.
  • Nhược điểm: Cùng với những lợi ích đó, phương pháp này cũng đi kèm với một số hạn chế. Trong đó vấn đề về tiếng ồn là một trong những nhược điểm lớn nhất của cơ cấu trục cam này.
Ảnh thực tế của trục cam
Ảnh thực tế của trục cam

2.3 Nguyên lý hoạt động của trục cam truyền xích

Phương pháp truyền động trục cam bằng xích là giải pháp thông minh khi có khoảng cách lớn giữa trục cam và trục khuỷu. Trong trường hợp này, trục cam được vận hành thông qua một bộ truyền bằng dây xích kết nối giữa trục cam và trục khuỷu. Cả hai quay cùng chiều để thực hiện chuyển động.

Tuy nhiên, việc sử dụng phương pháp truyền động bằng dây xích này cũng đồng nghĩa với việc phải có bộ căng xích để đảm bảo xích luôn được giữ chặt. Khi xích lỏng lẻo, năng lượng truyền từ trục khuỷu sang trục cam sẽ bị giảm, ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ.

Ưu điểm của việc này là cấu trúc gọn nhẹ và dễ dàng áp dụng trong trường hợp có khoảng cách lớn giữa các trục. Điều này giúp tiết kiệm không gian và cải thiện hiệu suất. Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng phương pháp này dễ bị rung động và tạo ra tiếng ồn lớn khi đối diện với thay đổi tải hoặc áp lực khác nhau trong quá trình vận hành.

2.3 Nguyên lý hoạt động của trục cam dây đai

Cơ cấu dẫn động trục cam bằng dây đai cam, cũng giống như các loại trục cam động cơ khá. Thay vì dùng đĩa xích hoặc dùng dây xích người ta dùng một bộ truyền đai. Trục cam dây đai thường được áp dụng trong trường hợp trục cam được lắp đặt ở vị trí cao hoặc xa hơn đáng kể so với trục khuỷ của đông cơ.

Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm đáng chú ý như: hoạt động rất êm ái, giúp giảm tiếng ồn và rung động trong quá trình vận hành. Đặc biệt, không yêu cầu việc điều chỉnh độ căng của dây đai, dẫn tới việc ít phải bảo trì bảo dưỡng, tiết kiệm thời gian và công sức. Ngoài ra loại trục cam này cũng không cần thực hiện các hoạt động bảo dưỡng thường xuyên như bôi trơn cho dây đai giúp giảm tối thiểu công đoạn bảo dưỡng và chi phí.

Tuy nhiên, phương pháp này cũng đi kèm với một số hạn chế. Độ bền và tuổi thọ của dây đai không cao, có thể dẫn đến việc cần thay thế hoặc bảo trì định kỳ, gây ra chi phí phụ và mất thời gian. Tuy giảm thiểu được tiếng ồn và độ rung động, nhưng khả năng bền của cơ cấu này có thể không đáp ứng được các yêu cầu đòi hỏi về độ bền cao trong môi trường hoạt động đặc biệt khắc nghiệt.

Trục cam dây xích
Trục cam dây xích

TẠM KẾT TRỤC CAM

Như vậy Xe chính Hãng vừa cùng quý độc giả tìm hiểu một cách đầy đủ và chi tiết về trục cam là gì. Theo đó trục cam là một bộ phận quan trọng đối với động cơ đốt trong, chúng có cấu tạo đặc biệt với các vấu cam với nhiệm vụ chính là đóng mở các xupap khi động cơ hoạt động. Tốc dộ quay của trục cam bằng 1.2 tốc độ quay của trục khuỷ. Vị trí của trục cam có thể được đặt ở gần hoặc xa trục khuỷu, kéo theo đó là bộ phận truyền động của  chúng cũng khác nhau và gồm 2 loại chính gồm: Bánh răng, dây dai hoặc dây xích. Hiện nay tất cả các loại động cơ đốt trong 4 kỳ đều sử dụng các trục cam.

Tại Xe Chính Hãng, chúng tôi cung cấp các loại trục cam, phụ tùng động cơ đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng đặc biệt là phụ tùng cho các loại xe nâng dầu, xe nâng điện, xe xúc lật, xe xúc đào, xe nâng người,… Khi có nhu cầu mua xe, phụ tùng hoặc sử dụng các dịch vụ của chúng tôi vui lòng liên hệ trực tiếp với hotline: 0368085093 để được tư vấn chọn sản phẩm và nhận báo giá tốt nhất.

Trả lời

OH!.... XIN LỖI VÌ SỰ BẤT TIỆN NÀY