Trục cam là gì? Cấu tạo và nguyên lý làm việc của trục cam

Trục cam ở trên mỗi loại động cơ của các thương hiệu đều ứng với mỗi Công Nghệ sản xuất khác nhau do đó sẽ được bố trí các vị trí lắp đặt khác nhau. Chính vì vậy, hãy cùng tìm hiểu đôi chút về trục cam là gì và cấu tạo cũng như nguyên lý làm việc của trục cam là như thế nào qua bài viết sau đây nhé.

Trục cam là gì ?

Trục cam là hệ thống thuộc phân phối khí trong động cơ đốt trong và cùng với sự phát triển của động cơ đốt trong thì trục cam cũng được phát triển để giúp cho việc tối ưu hiệu suất động cơ được tốt hơn. Hơn nữa, trục cam được gắn liền với nhiệm vụ là mở xupap để giúp nạp và xả khí cho động cơ. Hơn nữa, với các cấu tạo và kết cấu rất linh hoạt đã khiến cho nó có thể sở hữu một cường độ làm việc cao trong môi trường khắc nghiệt mà vẫn có thể đóng mở các xupap một cách chính xác hoàn hảo nhất.

Cấu tạo của trục cam

Cấu tạo của trục cam bao gồm có các vấu cam nạp, cam thải và các cổ trục. Đặc biệt, các vấu cam trên trục cam thường được bố trí sao cho phù hợp với thứ tự làm việc của các xy lanh. Biên dạng cam thường phụ thuộc vào thời điểm xupap và trị số đóng mở của tiết diện lưu thông qua dòng khí. Thông thường trục cam có biên dạng đối xứng và chiều cao vấu cam mang tính chất quyết định đến độ mở của xupap. Do đó, các cam sẽ có biên dạng thông dụng giống như cam lồi cung tròn, cung parabol hay cam tiếp tuyến, cam lõm,…

Vấu cam

Vấu cam là bộ phận được chế tạo liền với trục cam. Do đó, ở những động cơ tốc độ thấp thường có kích thước lớn và các vấu cam thường được làm rời rồi mới lắp lên các trục. Đặc biệt, các bề mặt làm việc của cam sẽ được gia công theo các yêu cầu kỹ thuật, do đó độ chính xác rất cao và được nhiệt luyện để có thể giảm ma sát và chống mài mòn.

Vật liệu chế tạo

Khi chế tạo các vấu cam rời, thì trục cam thường được dập bằng thép, còn khi chế tạo cam và trục liền khối thì trục cam có thể được dập bằng thép hoặc thậm chí là đúc bằng gang chuyên dùng.

Các cổ trục

Đây là một trong những bộ phận có thể lắp ráp ổ đỡ, thông thường ổ trượt với lớp hợp kim ba bít thường giúp chống mòn hoặc hợp kim đồng thanh. Nếu khi trục cam được lắp theo kiểu luồn vào các ổ đỡ thì lúc này các cổ trục sẽ được làm to, sao cho việc luồn trục qua các bạc lót của ổ đỡ được thuận lợi nhất. Hơn nữa, để định vị trục cam theo chiều trục thì người dùng có thể có vành chặn ở đầu trục hay dùng vít chặn,…

Nguyên lý làm việc của trục cam

Đối với mỗi kiểu bố trí thì trục cam sẽ được tương ứng với mỗi kiểu dẫn động khác nhau. Do đó, phổ biến nhất thường có 3 loại như sau: dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng, dẫn động bằng dây curoa ( bộ truyền đai) và dẫn động trục cam bằng bộ truyền xích.

Dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng

Bánh răng thường được thiết kế ở vị trí đầu hoặc đuôi của trục khuỷu động cơ. Đặc biệt, mỗi một vị trí đều có những ưu điểm cũng như nhược điểm riêng. Bánh răng ở vị trí đầu trục khuỷu thường là dạng kết cấu dẫn động đơn giản nhất và nó chịu tác động của hiện tượng dao động xoắn.

Hơn nữa, dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng được bao gồm 2 cặp bánh răng rất ăn khớp với nhau trực tiếp hoặc qua bánh trung gian. Ở động cơ 4 kỳ thì 2 vòng quay của trục khủy sẽ được tương ứng với 1 vòng quay của trục cam, có nghĩa là tỷ số truyền bằng 2 cùng với động cơ 2 kỳ thì có tỷ số truyền là 1.

Đối với việc dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng bao gồm rất nhiều ưu điểm như: kết cấu đơn giản, hiệu suất cao cùng độ bền và tuổi thọ rất cao. Tuy nhiên, bên cạnh ưu điểm thì cũng có nhiều hạn chế đó chính là rất khó bố trí dẫn động khi khoảng cách của trục lớn và gây ra tiếng ồn to. Do đó, để giảm tải tiếng ồn cũng như kích thước chiều trục thì các bánh răng sẽ được thiết kế với trụ răng nghiêng. Hơn nữa, cơ cấu dẫn động bánh răng thường được sử dụng với mục đích ở các động cơ cỡ lớn như xe tải, tàu thủy,..

Dẫn động trục cam ô tô bằng bộ truyền xích

Dẫn động trục cam ô tô bằng bộ truyền xích

Đối với kiểu dẫn động này thường được sử dụng cho các trục cam ở nắp hay thân máy. Hơn nữa, dẫn động trục cam bằng bộ truyền xích sẽ sở hữu một số ưu điểm như: kết cấu gọn nhẹ và truyền động dễ dàng ở khoảng cách trục lớn. Nhược điểm của kiểu dẫn động này chính là: gây ra tiếng ồn và dễ dàng bị rung động khi thay đổi tải.

Hơn nữa, bộ truyền xích sở hữu giá thành không hề thấp, sau một khoảng thời gian dài làm việc thì xích có thể dễ bị rão nguyên nhân do mòn chốt xích và con lăn do đó cần phải thay bộ truyền mới.

Để có thể đảm bảo quá trình hoạt động được ổn định thì bộ truyền xích cần được bôi trơn, giảm chấn cũng như sử dụng bộ phận dẫn hướng. Bên cạnh đó, cần phải có cơ cấu căng xích tự động hay phải điều chỉnh được.

Dẫn động trục cam bằng dây curoa (bộ truyền đai)

Đối với kiểu dẫn động trục cam bằng dây curoa thì thường được dùng cho xe các du lịch, xe tải nhỏ. Kiểu dẫn động này sẽ có ưu điểm nổi bật chính là: làm việc rất êm, không cần phải bôi trơn và đặc biệt là không cần điều chỉnh độ căng. Điểm đặc biệt chính là dây curoa sở hữu chi phí rất thấp, ít hơn nhiều so với các bánh răng hay dây xích. Tuy nhiên, độ bền và tuổi thọ sẽ kém hơn rất nhiều do đó cần phải được thay mới sau một thời gian dài vận hành.