Đối mặt với thách thức không ngừng của sự phát triển công nghệ và yêu cầu ngày càng cao về hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu, nghiên cứu và phát triển liên quan đến cụm piston, xéc măng, và thanh truyền trở nên càng trọng yếu. Các kỹ sư và nhà nghiên cứu đang tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế, chất liệu và công nghệ sản xuất của những thành phần này để đáp ứng những thách thức ngày càng lớn trong ngành công nghiệp ô tô. Vậy cụm Piston, xéc măng, thanh truyền động cơ ô tô là gì, cùng EAC tìm hiểu nó qua bài viết dưới đây nhé!
1. Pít tông và thanh truyền:
“Piston” (còn được gọi là pít tông) và “thanh truyền” (thường là thanh truyền động) là hai thành phần chính trong động cơ ô tô.
Piston là một thành phần chuyển động nằm trong xi lanh của động cơ. Thường được làm từ kim loại nhẹ như nhôm, piston di chuyển lên và xuống trong xi lanh, tạo ra áp suất và chuyển động cơ.
Thanh truyền là một thành phần nối giữa piston và trục khuỷu (hoặc trục cam tùy thuộc vào loại động cơ). Nhiệm vụ chính của thanh truyền là chuyển động từ piston đến các bộ phận khác của động cơ để đảm bảo rằng chuyển động của piston được chuyển đổi thành chuyển động quay của trục quay.
Cụm Piston và Thanh truyền
Pít tông có chức năng sau đây:
• Truyền áp lực đốt đến trục khuỷu thông qua các chốt pít tông và thanh truyền
• Làm kín buồng đốt với bệ trục khuỷu
• Truyền nhiệt đến thành xy lanh
Pít tông bao gồm đỉnh pít tông, phần thân trên của pít tông, khu vực cho xéc măng, lỗ ắc pistion và váy pít tông. Đỉnh pít tông phải chịu được áp lực và nhiệt độ cao, ví dụ trong một động cơ diesel lên đến 200kg cho mỗi cm² và 2000C°. Hình dạng của pít tông là phụ thuộc vào thiết kế buồng đốt và có ảnh hưởng đến đến chất lượng của sự cháy. Khu vực giữa đỉnh pít tông và xéc măng đầu tiên được gọi là phần thân trên của pít tông. Nó có chức năng để bảo vệ xéc măng đầu tiên không bị quá nhiệt. Khu vực xéc măng có chức năng làm kín buồng đốt với bệ trục khuỷu. Lỗ ắc pít tông sẽ chứa chốt pít tông.
Các váy pít tông có chức năng sau đây:
• Dẫn hướng pít tông
• Truyền lực ngang
• Phân phối lớp dầu mỏng tới thành xy lanh
• Giải nhiệt vào thành xy lanh và dầu động cơ
Pít tông phải đảm bảo các yêu cầu yêu cầu sau:
• Trọng lượng nhẹ, để giảm bớt lực quán tính do pít tông di chuyển tịnh tiến.
• Có khả năng chịu được áp lực đốt cháy và nhiệt độ cao.
Những yêu cầu được thoải mãn bằng cách sử dụng pít tông nhẹ làm bằng hợp kim nhôm và silizium. Cũng có các loại pít tông đúc hoặc rèn khác bên cạnh pít tông bằng hợp kim nhôm. Do nhiệt độ cực cao của sự cháy, đầu pít tông giãn nở và đường kính của nó trở nên lớn hơn. Lõi thép bên trong có vai trò như một một vòng thép đúc ngăn chặn sự giãn nở quá mức của pít tông. Thành pít tông theo hướng ắc pít tông là dày hơn so với hướng chịu lực ép. Do đó nó sẽ giãn nỡ nhiệt nhiều hơn theo hướng của ắc pít tông. Để bù đắp cho điều này, pít tông được hình thành một hình bầu dục với đường kính nhỏ hơn theo hướng ắc pít tông.
2. Thanh truyền và ắc pít tông
Các thanh truyền thường được làm bằng thép. Đầu to thanh truyền không cố định, do đó góc giữa thanh truyền và pít tông có thể thay đổi khi pít tông di chuyển lên xuống và hay khi thanh truyền xoay quanh các cổ trục khuỷu. Đầu nhỏ thanh truyền gắn vào chốt pít tông, thường thì ắc pít tông được ép chặt vào đầu nhỏ thanh truyền nhưng có thể xoay trong pít tông. Đầu to thanh truyền nối với các cổ bạc trên trục khuỷu, nó xoay trên các bạc có thể thay thế được và được giữ bằng nắp cổ bạc đầu to thanh truyền thông qua hai bu lông. Lỗ dầu được thiết kế giữa cổ bạc và đâu to thanh truyền để để dẫn dầu bôi trơn thành xy lanh cho chuyển động của pít tông và xéc măng.
Cấu tạo của thanh truyền
3. Xéc măng
Cấu tạo của xéc măng
Xéc măng là một vòng tròn hở hai đầu được găng vào rãnh trên đường kính ngoài của pít tông. Ba chức năng chính của vòng xéc măng trong động cơ đốt trong là:
• Bịt kính buồng đốt.
• Hỗ trợ truyền nhiệt từ pít tông tới thành xilanh.
• Kiểm soát việc tiêu thụ dầu động cơ.
Hầu hết xéc măng trên xe hơi có ba vòng: hai xéc măng khí và một xéc măng dầu. Các xéc măng khí thường có hình chủ nhật, vát côn hoặc vòm. Xéc măng dầu có nhiều hình dạng khác nhau với mục đích gạt dầu nên bề mặc thường được vát, đa số các xéc măng dầu hiện này thường có một cuộn dây lò xo ở giữa hai vòng kim loại. Xéc măng được thiết kế là chi tiết chịu mòn khi pít tông di chuyển lên hoặc xuống.
Để giảm thiểu mài mòn, chúng được làm bằng một loại vật liệu rất cứng – thường là thép đúc, xéc măng dầu được thiết kế để khi gạt chừa lại một lớp dầu khoảng vài micromet trên thành xy lanh khi pít tông đi xuống. Khi lắp vòng xéc măng mới, cần phải đo khe hở miệng xéc măng nhằm tránh khe hở này quá lớn cũng như quá nhỏ có thể dẫn đến gãy xéc măng. Sau khi lắp các vòng xéc măng, lắp pít tông vào xy lanh bằng thiết bị nén xéc măng, khe hở miệng phải nằm trong khoảng dung sai cho phép. Khe hở quá nhỏ trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ cao, có thể dẫn đến bó kẹt pít tông. Khe hở quá lớn sẽ gây mòn thành xy lanh và bị hiện tượng thổi khí cháy xuống đáy các-te.
Đối mặt với thách thức không ngừng của sự phát triển công nghệ và yêu cầu ngày càng cao về hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. Nghiên cứu về cụm piston, xéc măng, và thanh truyền trong động cơ ô tô đang trở thành một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, có thể đưa ra những đóng góp quan trọng để phát triển công nghệ xe hơi trong tương lai.
