Connecting Rod – Thanh truyền là một bộ phận của động cơ piston có nhiệm vụ nối piston với trục khuỷu. Nó thường được làm bằng thép hoặc nhôm và có chiều dài và hình dạng cụ thể cho phép nó truyền chuyển động của piston đến trục khuỷu. Trong động cơ, thanh truyền có nhiệm vụ biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
Thanh truyền đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của động cơ piston. Nó phải đủ mạnh để chịu được lực do piston tác dụng nhưng cũng đủ nhẹ để tránh tạo thêm trọng lượng quá lớn cho động cơ. Nó cũng phải được cân bằng cẩn thận để đảm bảo vận hành êm ái và tránh mài mòn quá mức trên các bộ phận khác của động cơ.
Thanh truyền là gì?
Thanh truyền, hay còn gọi là biên, tay biên (từ tiếng Pháp: bielle), là một bộ phận của động cơ piston, có nhiệm vụ kết nối piston với trục khuỷu. Thanh truyền kết hợp cùng với tay khuỷu biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Thanh truyền chịu lực nén và lực kéo từ piston và quay ở hai đầu.
Tiền thân của thanh truyền là cơ cấu liên hợp cơ học dùng trong các cối xay nước. Cơ cấu liên hợp này biến đổi chuyển động quay của bánh xe nước thành chuyển động tịnh tiến. Thanh truyền được dùng chủ yếu trong các động cơ đốt trong hoặc động cơ hơi nước.
Các thành phần của Thanh truyền
Thanh truyền là một bộ phận cơ khí kết nối hai bộ phận cơ khí khác với nhau như piston và trục khuỷu. Nó thường bao gồm một số phần khác nhau, bao gồm:
- Thân thanh truyền: Đây là bộ phận chính của thanh truyền và thường được làm từ thép chắc chắn, bền bỉ. Nó có dạng dẹt với mặt cắt ngang thường dạng chữ I hay chữ H với các đầu tròn và được thiết kế để chịu được ứng suất và lực tác dụng lên nó trong quá trình vận hành.
- Đầu to và đầu nhỏ: Đầu to được gắn vào trục khuỷu. Đầu nhỏ được gắn vào piston. Thân thanh truyền nối hai đầu to và nhỏ, được thiết kế để xoay và xoay tương đối với nhau.
- Chốt khuỷu: Chốt khuỷu là bộ phận hình trụ gắn vào trục khuỷu và kéo dài vào đầu to của thanh truyền. Chốt trục khuỷu cho phép thanh truyền quay và quay tương ứng với trục khuỷu khi piston di chuyển lên xuống trong xi lanh.
- Chốt gudgeon: Chốt gudgeon hay còn gọi là chốt cổ tay hoặc chốt piston, là một bộ phận hình trụ nhỏ gắn vào piston và kéo dài vào đầu nhỏ của thanh truyền. Chốt gudgeon cho phép thanh truyền quay và quay tương đối với piston khi trục khuỷu quay.
- Vòng bi hoặc bạc: Các thanh truyền thường có vòng bi hoặc bạc trượt ở cả đầu to và đầu nhỏ, giúp chúng có thể xoay và xoay trơn tru. Những vòng bi/bạc trượt này có thể được làm từ nhiều vật liệu khác nhau, chẳng hạn như đồng hoặc polyme tổng hợp có độ ma sát thấp.
- Bu lông và đai ốc: Các thanh truyền thường được giữ cùng với nhau bằng bu lông và đai ốc, giúp chúng dễ dàng tháo rời và lắp lại để bảo trì hoặc sửa chữa. Những bu lông và đai ốc này có thể được làm từ nhiều vật liệu khác nhau, chẳng hạn như thép hoặc hợp kim.
Các loại thanh truyền
Một số loại thanh truyền khác nhau được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của hệ thống mà chúng được sử dụng. Một số loại thanh truyền phổ biến bao gồm:
- Thanh truyền dầm chữ H: Thanh truyền dầm chữ H là loại thanh truyền phổ biến nhất được sử dụng trong nhiều động cơ đốt trong. Chúng được đặt tên theo mặt cắt ngang hình chữ H đặc biệt, mang lại cấu trúc chắc chắn và cứng cáp, có thể chịu được ứng suất và lực cao tác dụng lên thanh trong quá trình vận hành.
- Thanh truyền dầm chữ I: Thanh truyền dầm chữ I tương tự như thanh truyền dầm chữ H nhưng có tiết diện chữ I thay vì chữ H. Điều này mang lại sự cân bằng về độ bền và trọng lượng hơi khác một chút, và thanh truyền dầm chữ I thường được sử dụng trong các động cơ hiệu suất cao yêu cầu thanh truyền nhẹ và chắc chắn.
- Thanh truyền thép rèn: Thanh truyền thép rèn được làm từ một miếng thép duy nhất được nung nóng và tạo hình dưới áp lực để tạo ra thanh truyền hoàn thiện. Quá trình này tạo ra một thanh truyền chắc chắn và bền bỉ, rất phù hợp cho các ứng dụng có ứng suất cao.
- Thanh truyền nhôm: Thanh truyền nhôm được làm từ nhôm, một loại vật liệu nhẹ và chắc chắn. Chúng thường được sử dụng trong các động cơ yêu cầu thanh truyền nhẹ, chẳng hạn như động cơ xe đua hoặc động cơ nhỏ.
- Thanh truyền titan: Thanh truyền titan được làm từ titan, một vật liệu bền, nhẹ và chống ăn mòn. Chúng thường được sử dụng trong các động cơ hiệu suất cao đòi hỏi thanh truyền nhẹ, chắc chắn.
- Thanh truyền bột kim loại thiêu kết: Thanh truyền bột kim loại được làm từ hỗn hợp bột kim loại được nén và nung nóng để tạo thành thanh truyền hoàn thiện. Quá trình này cho phép tạo ra các hình dạng và thiết kế phức tạp, đồng thời các thanh truyền bằng kim loại dạng bột thiêu kết thường được sử dụng trong các động cơ hiệu suất cao.
Chức năng của thanh truyền
Thanh truyền là một bộ phận quan trọng trong động cơ, vì nó kết nối piston với trục khuỷu và truyền chuyển động của piston sang trục khuỷu. Chuyển động này là thứ điều khiển động cơ và cho phép nó tạo ra năng lượng. Có một số chức năng chính của thanh truyền trong động cơ, bao gồm:
- Truyền chuyển động của piston sang trục khuỷu: Thanh truyền biến chuyển động lên xuống của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
- Hỗ trợ trọng lượng của piston: Thanh truyền phải đủ chắc chắn để chịu được trọng lượng của piston và mọi tải trọng khác đặt lên nó, chẳng hạn như áp suất của khí đốt trong xi lanh.
- Cho piston chuyển động tự do: Thanh truyền phải có khả năng chuyển động tự do trong xi lanh để piston có thể di chuyển lên xuống mà không bị cản trở.
- Hấp thụ các lực do piston sinh ra: Thanh truyền phải có khả năng chịu được các lực do piston sinh ra khi di chuyển lên xuống như áp suất của khí đốt, các lực ngang, quán tính,…
Thanh truyền đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của động cơ bằng cách truyền chuyển động, hỗ trợ trọng lượng và hấp thụ lực.
Các dấu hiệu hư hỏng của thanh truyền
Thanh truyền bị hỏng thường là hậu quả của một số loại sự cố động cơ khác chứ không phải nguyên nhân. Các thanh truyền thường không tự hỏng mà có xu hướng bị trục trặc do không được bảo trì thích hợp hoặc do bộ phận khác bị hỏng. Có một số triệu chứng của thanh truyền bị hỏng:
- Tiếng gõ phát ra từ động cơ: Âm thanh được gọi là “tiếng gõ thanh truyền” thường là do thiếu chất bôi trơn, xảy ra ở các ổ trục nơi chuyển động thẳng đứng của thanh truyền được sử dụng để quay trục khuỷu. Thay vì có một màng dầu thông thường bao phủ các bộ phận chuyển động này và cho phép chúng di chuyển trơn tru với nhau, vật liệu ổ trục không được bôi trơn sẽ bị mòn, gây ra sự tiếp xúc kim loại với kim loại giữa thanh kết nối và trục khuỷu. Tiếng gõ của thanh truyền dễ nhận thấy nhất khi động cơ của bạn đang chạy ở tốc độ ổn định và tốc độ sẽ tăng lên khi tốc độ động cơ tăng.
- Áp suất dầu thấp/lưu lượng dầu kém: Đây là một dấu hiệu khác cho thấy động cơ của bạn không được bôi trơn đủ. Nếu dầu bẩn, đầy bùn làm tắc đường dẫn dầu của động cơ, dầu sẽ gặp khó khăn lớn trong việc lưu thông qua chúng. Áp suất dầu thấp có thể khiến đèn cảnh báo dầu trên bảng điều khiển của bạn sáng lên hoặc có thể tạo ra chỉ số thấp trên đồng hồ đo áp suất dầu, nếu xe của bạn có. Nếu bạn nhìn thấy đèn dầu hoặc chỉ số áp suất dầu thấp, hãy dừng xe ngay lập tức, tắt máy và gọi thợ máy để được hướng dẫn. Động cơ của bạn có thể đang gặp nguy hiểm nghiêm trọng.
- Mức dầu thấp/mức tiêu thụ dầu quá mức: Đây có thể là kết quả của các vấn đề được mô tả ở trên. Bôi trơn kém có thể trực tiếp dẫn đến tiêu thụ dầu quá mức, làm giảm lượng dầu trong động cơ của bạn.
- Động cơ quá nóng: Nếu vấn đề bôi trơn thanh truyền của bạn đủ nghiêm trọng, lượng nhiệt sinh ra quá mức có thể áp đảo hệ thống làm mát ô tô của bạn và gây ra hiện tượng quá nhiệt.
Ứng dụng của thanh truyền
- Động cơ đốt trong: Ở động cơ sử dụng cụm piston và thanh truyền, thanh truyền nối piston với trục khuỷu. Khi piston di chuyển lên xuống trong xi lanh, thanh truyền sẽ truyền chuyển động của piston đến trục khuỷu, biến chuyển động thẳng của piston thành chuyển động quay.
- Hệ thống thủy lực: Thanh truyền thường được sử dụng trong hệ thống thủy lực để truyền chuyển động tuyến tính của piston thủy lực đến bộ phận cơ khí, chẳng hạn như tay quay hoặc đòn bẩy.
- Robot: Trong nhiều hệ thống robot, các thanh truyền liên kết các bộ phận cơ khí khác nhau và truyền chuyển động từ bộ phận này sang bộ phận khác của robot.
- Đồng hồ cơ: Trong đồng hồ cơ và các hệ thống đồng hồ khác, thanh truyền thường được sử dụng để truyền chuyển động từ cơ cấu dẫn động tới các kim đồng hồ.
- Nhạc cụ: Thanh truyền đôi khi được sử dụng trong các nhạc cụ, chẳng hạn như đàn piano và đàn harpsichord, để truyền chuyển động của phím hoặc bàn đạp tới bộ phận cơ khí tạo ra âm thanh.
