Trục cam là gì? Cấu tạo, nguyên lý, những dấu hiệu hư hỏng

Trục cam là gì? Đây là một bộ phận quan trọng đóng vai trò tối ưu hóa hiệu suất vận hành của động cơ, nhận nhiệm vụ đóng, mở xupap xả và tối ưu hóa hiệu năng của động cơ. Trong quá trình vận hành liên tục, lâu dài, nó có thể bị hư hỏng đòi hỏi bạn cần kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ thường xuyên. Dưới đây, cùng xe nâng toàn quốc tìm hiểu chi tiết về trục cam là gì, vị trí, vật liệu chế tạo, cấu tạo, nguyên lý vận hành, nguyên nhân hư hỏng và cách khắc phục ngay trong bài viết sau.

I. Tổng quan về trục cam ô tô 

Trục cam là gì? Vị trí của nó đặt ở đâu? Chất liệu chế tạo là gì? Dưới đây cùng chúng tôi giải đáp từng câu hỏi chi tiết.

1. Trục cam là gì?

Trục cam là gì? Nó là một thành phần cơ học quan trọng trong động cơ đốt trong, có chức năng quản lý quá trình phân phối khí. Nó đóng vai trò trong việc chuyển động quay để đóng và mở các xupap nạp, xả. Trục cam nhận năng lượng từ trục khuỷu thông qua cơ cấu truyền động như bánh răng, dây đai cam hoặc xích cam, trên bề mặt của nó được thiết kế các răng cưa hoặc vấu cam. Những vấu cam này định hình quá trình mở, đóng xupap, quyết định lúc nào và trong thời gian bao lâu xupap sẽ mở, đóng.

Một số công dụng của trục cam như sau:

• Tăng khả năng tối ưu hóa hiệu suất của động cơ thông qua việc mở xupap nạp trong kỳ hút.
• Mở xunap xả trong kỳ xả.
• Đóng cả hai xunap trong thời gian còn lại.

2. Vị trí của trục cam ở đâu?

Vị trí đặt trục cam trong động cơ ô tô không cố định và thay đổi tùy thuộc vào thiết kế cụ thể của từng mẫu xe. Cảm biến vị trí trục cam, một thành phần quan trọng để đảm bảo độ chính xác trong quá trình điều khiển động cơ, có thể được đặt ngay cạnh dàn cò hoặc trên nắp dàn cò.

Trong các động cơ xăng hiện đại, trục cam thường được đặt ở đỉnh xi lanh và nắp hộp chứa. Tùy thuộc vào vị trí lắp đặt, trục cam có thể trực tiếp vận hành các van hoặc thông qua liên kết giữa cần đẩy và thanh lắc. Cơ chế vận hành này mang lại sự thuận tiện và ít sự cố hơn cho người dùng, nhưng yêu cầu trục cam phải nằm ở đầu của các xi lanh. Hiện nay, trong các động cơ xăng hiện đại, hệ thống cam trên đỉnh, nơi trục cam nằm trên đỉnh dãy xi lanh, khá phổ biến.

3. Vật liệu để chế tạo trục cam là gì?

Trục cam thường được chế tạo bằng hai vật liệu chính là:

Đúc ngang trắng: Thường được sử dụng trong sản xuất quy mô lớn do quá trình đúc cho ra độ cứng tốt. Có khả năng chống mài mòn cao, giúp trục cam duy trì sự ổn định và độ bền cao trong điều kiện làm việc khắc nghiệt. Có thể điều chỉnh thành phẩm bằng cách thêm vào các yếu tố gang phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Tuy nhiên vật liệu này có giới hạn trong việc đáp ứng yêu cầu chính xác cao do quá trình đúc có thể tạo ra độ chính xác không cao bằng so với phương pháp chế tạo khác.

Thép phôi thanh: Vật liệu này thường được ưu tiên sử dụng khi cần một trục cam chất lượng cao hoặc sản xuất đơn chiếc. Quá trình chế tạo từ thép phôi thanh sẽ mất rất nhiều thời gian và chi phí hơn. Tuy nhiên, sản phẩm làm ra lại có chất lượng cao.

II. Cấu tạo của trục cam là gì?

Ngoài thông tin trục cam là gì thì cấu tạo của nó là điều mà rất nhiều bạn đọc quan tâm. Trong các động cơ đốt trong có piston, trục cam được sử dụng để vận hành xunap. Bộ phận này gồm có một thanh dạng hình trụ chạy theo chiều dài của dãy xi lanh với một số thùy (vấu) hình thuôn nhô ra (vấu cam). Ngoài ra, trên trục cam còn có một số gối đỡ thân trục cam có lỗ thông với đường dầu bôi trơn, gối đỡ này để đỡ thân trục cam nằm trên nắp máy thông qua các miếng bạc có lỗ đầu (bạc trục cam).

Dưới đây là mô tả chi tiết về các bộ phận cấu tạo của nó:

• Trục lái (trục truyền động): Đây là bộ phận cung cấp chuyển động cho cả cụm. Nó có thể vận hành độc lập nhưng thường được nối với trục khuỷu bằng dây đai.
• Trục: Là bộ phận đầu nối chịu trách nhiệm giữ tất cả các thành phần khác, có khả năng chịu tải lớn khi động cơ đang chạy.
• Vòng bi: Đây là yếu tố quan trọng trong việc giữ trục ở vị trí chính xác, làm giảm tổn thất ma sát trong suốt quá trình vận hành. Một đầu của vòng bi sẽ được cung cấp dầu để thay liên tục cho trục cam.
• Cam: Là bộ phận chính của lắp ráp, được điều khiển để đóng và mở van vào đúng thời điểm.
• Thùy: Chịu trách nhiệm đóng, mở các van nạp, thải khí. Tốc độ của thùy phụ thuộc vào tốc độ động cơ hiện tại.
• Tấm đẩy: Nằm ở phía bên phải, được gắn giữa cam và bánh răng thời gian. Tấm đẩy được gắn trên nắp trước để chuẩn xác theo khe hở chiều.
• Xích chuỗi: Được gắn vào một đầu của trục cam trong động cơ đốt trong. Cùng với đai định thời và đĩa xích trục khuỷu, xích chuỗi có chức năng duy trì thời gian giữa trục cam và trục khuỷu.

III. Nguyên lý hoạt động của trục cam là gì?

Đối với mỗi kiểu bố trí thì trục cam sẽ tương ứng với mỗi kiểu dẫn động khác nhau. Sau đây là 2 loại dẫn động cùng nguyên lý hoạt động của nó.

1. Dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng 

Dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng là một phương pháp thông dụng khi giữa trục cam và trục khuỷu có khoảng cách. Trong trường hợp này, bộ truyền động này được sử dụng để chuyển động từ trục khuỷu sang trục cam. Điều đặc biệt là chiều quay của trục cam thường ngược lại với chiều quay của trục khuỷu.

• Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, hiệu suất, độ bền cao, tuổi thọ lâu dài.
• Hạn chế: Cách bố trí truyền động và gây tiếng ồn lớn.

2. Dẫn động trục cam bằng bộ truyền xích 

Dẫn động trục cam bằng bộ truyền xích là một phương pháp phổ biến khi giữa trục cam và trục khuỷu có một khoảng cách đáng kể. Trong cấu trúc này, trục cam được dẫn động thông qua một bộ truyền xích, trong đó một đích xích truyền lực từ trục khuỷu sang trục cam và cả hai quay cùng chiều. Để giữ xích đủ chặt và tránh tình trạng lỏng lẻo, cần có bộ căng xích.

• Ưu điểm: Gọn nhẹ, dễ dàng truyền động ở khoảng cách trục lớn.
• Hạn chế: Dễ bị rung động và tạo tiếng ồn lớn khi thay tải.

3. Dẫn động trục cam bằng dây đai cam (bộ truyền đai) 

Dẫn động trục cam bằng dây đai cam, hay còn được gọi là bộ truyền đai, thường được sử dụng trong trường hợp trục cam được lắp đặt ở vị trí cao, cần có bộ căng dây để đảm bảo dây luôn giữ độ căng khi sử dụng.

• Ưu điểm: Vận hành êm ái, không cần điều chỉnh độ căng, không cần bôi trơn, chi phí thấp.
• Hạn chế: Độ bền và tuổi thọ không cao.

IV. Dấu hiệu, nguyên nhân hư hỏng trục cam là gì? Phương pháp giải quyết

Trên đây là thông tin trục cam là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó. Tuy nhiên trong quá trình vận hành lâu dài, trục cam sẽ có dấu hiệu hư hỏng, mài mòn theo thời gian. Dưới đây là một số dấu hiệu thường gặp phổ biến và phương pháp xử lý như sau:

1. Dấu hiệu hư hỏng trục cam 

Sau đây là một số dấu hiệu hư hỏng trục cam mà người sử dụng dễ dàng nhận thấy:

Trục cam bị cong, các cam bị mòn: 

Mặt cam bị mòn làm cho khe hở xunap tăng lên, chính vì vậy hòa khí hay không khí nạp vào không đủ, khí cháy ra khỏi xi lanh không hết, công suất động cơ giảm xuống khiến nhiên liệu bị tiêu hao nhiều hơn. Hơn thế nữa, trục cam có thể bị đứt gãy, mòn cam lệch tâm dẫn động bơm nhiên liệu, mòn gãy các răng dẫn động bơm dầu, chảy hỏng ren và rãnh then.

Bạc lót bị mòn, cháy:

Trong quá trình làm việc, mạt tiếp xúc của răng có thể trải qua hiện tượng mòn, tróc rỗ, dính. Biểu hiện của vấn đề này thường là các vết mòn và tróc rỗ trên mặt tiếp xúc của răng, tạo ra sự không đều trong mặt tiếp xúc. Kết quả là, khe hở ăn khớp giữa các bánh răng tăng lên, gây ra tiếng kêu đặc trưng khi động cơ hoạt động.

Hiện tượng mòn nhiều, đặc biệt là ở các bác và chốt của xích, có thể dẫn đến bước xích tăng lên. Khi xích không còn khớp chặt với đĩa xích, xuất hiện không ăn khớp và lỏng lẻo. Trong quá trình hoạt động, đặc biệt là khi tốc độ thay đổi hoặc tải trọng tăng, có thể xảy ra tình trạng tuột xích và gây ra tiếng kêu đáng kể.

2. Nguyên nhân gây hư hỏng trục cam là gì?

Những nguyên nhân chính gây hư hỏng trục cam là gì?

• Do các chi tiết bị ma sát lớn trong quá trình vận hành, thiếu dầu bôi trơn, dầu lâu ngày chưa được thay thế bám dính nhiều cặn bẩn.
• Do quá trình lắp ghép không đạt yêu cầu kỹ thuật, không kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ, thường xuyên.

3. Cách giải quyết trục cam gặp vấn đề

Để trục cam luôn vận hành êm ái, bạn nên kiểm tra thường xuyên. Dưới đây là một số công việc cần tiến hành để kiểm tra:

Kiểm tra vết nứt, xước các bộ phận của trục cam, bánh răng ca, hoặc xích, dây đai dẫn động: Dùng kính phóng đại hoặc mắt thường để kiểm tra, phát hiện hư hỏng.

• Kiểm tra trục cam bị cong: Đặt trục cam giữa hai mũi chống tâm của máy tiệm và khối v.
• Kiểm tra khe hở lắp ghép giữa ổ trục và bạc lót: Người dùng có thể dùng miếng plastic hoặc dây chì để kiểm tra. Sau đó tiến hành làm sạch bề mặt lót, đặt một miếng plastic ngang qua mỗi ổ trục, lắp nắp đậy trục cam và xiết chặt đến momen quy định. Sau đó tháo các nắp ra dùng dụng cụ đo và đo độ dày của mảng plastic đã bị dát mỏng, giá trị đo chính là khe hở lắp ghép giữa cổ trục và bạc lót.

Khi trục cam bị hỏng, bạn có thể tiến hành sửa chữa bằng những cách sau:

• Mài lại trục cam: Trục cam thường được làm bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim, có khả năng chống mài mòn. Do đó, mài lại trục cam thường chỉ cần thực hiện 2-3 lần sửa chữa lớn. Quá trình này bao gồm gia công nhiệt luyện và mài bóng để khôi phục chức năng ban đầu của trục cam.
• Thay thế bạc lót trục cam: Để thay thế bạc lót trục cam bị mòn hoặc hỏng, sử dụng dụng cụ đo lắp bạc bằng ren hoặc một đầu đóng. Sau khi lắp bạc vào gối đỡ trục cam, đảm bảo các lỗ dầu trong bạc trùng khớp với các lỗ dầu trong nắp máy hoặc thân máy. Kiểm tra độ dịch dọc của trục cam để đảm bảo chính xác, sử dụng căn lá hoặc đồng hồ đo.
• Thay thế bánh răng dẫn động trục cam: Nếu bánh răng dẫn động trục cam bị mòn quá nhiều, cần phải thay mới hoặc thực hiện quy trình hàn đắp và gia công lại bánh răng.
• Thay thế xích dẫn động: Nếu xích dẫn động bị rảo, cần thay mới và tùy thuộc vào từng trường hợp mà quyết định thay cả đĩa xích hay không. Trong một số trường hợp, có thể lộn xích lại bằng cách tháo rời các mắt xích rồi xoay chốt và bạc một góc theo đường tâm để khôi phục lại bước xích ban đầu.
• Thay thế dây đai: Nếu phát hiện bất kỳ hiện tượng hỏng hóc nào ở dây đai, cần thay thế dây đai mới để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.

Trên đây là thông tin trục cam là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, nguyên nhân hư hỏng và cách khắc phục. Trong quá trình làm việc lâu dài, quý khách hàng nên kiểm tra định kỳ, thường xuyên nhằm đảm bảo thiết bị vận hành ổn định, êm ái, hiệu quả. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào hoặc có nhu cầu tìm hiểu mua xe nâng, hãy liên hệ ngay với xe nâng toàn quốc qua hotline 0869 981 388 để được tư vấn và hỗ trợ nhanh nhất.