Trục khuỷu là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động trong động cơ

Trục khuỷu là bộ phận then chốt trong động cơ, có nhiệm vụ chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay. Hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vai trò của Trục Khuỷu sẽ giúp bạn nắm vững nền tảng kỹ thuật quan trọng trong hệ thống truyền động ô tô.

Trục Khuỷu Là Gì? Vai Trò Trung Tâm Của Động Cơ

Trục Khuỷu (Crankshaft) là một bộ phận cơ khí có nhiệm vụ chuyển đổi chuyển động tịnh tiến lên xuống của piston thành chuyển động quay tròn, cung cấp mô-men xoắn cho bánh đà và sau đó truyền tới hệ thống truyền động để xe di chuyển. Có thể hình dung, nếu động cơ là trái tim của chiếc xe, thì chính là mạch máu chính, nơi mọi năng lượng được sinh ra và chuyển hóa thành động năng.

Vai trò không chỉ dừng lại ở việc chuyển đổi chuyển động. Nó còn là nơi gắn kết các bộ phận khác như bánh đà, puly trục khuỷu, và các chi tiết phụ trợ khác, tạo thành một hệ thống đồng bộ để động cơ hoạt động nhịp nhàng.

Cấu Tạo Chi Tiết Của Trục Khuỷu

Tuy nhìn có vẻ đơn giản nhưng lại bao gồm nhiều bộ phận được thiết kế tinh xảo để chịu được áp lực và tốc độ quay cực lớn:

• Cổ trục chính (Main Journals): Là phần trục đỡ, nơi trục được gắn vào thân máy thông qua các bạc lót chính. Các cổ trục này phải được gia công cực kỳ chính xác và có độ cứng vững cao để đảm bảo sự ổn định khi quay.
• Cổ biên (Crankpin Journals): Đây là nơi thanh truyền (connecting rod) được gắn vào. Mỗi cổ biên sẽ có một piston tương ứng, nhận lực đẩy từ quá trình cháy nổ. Các cổ biên được bố trí lệch tâm so với trục chính, tạo ra “cánh tay đòn” để biến chuyển động tịnh tiến thành quay tròn.
• Má khuỷu (Crank Webs/Cheeks): Là phần nối giữa cổ trục chính và cổ biên. Má khuỷu có nhiệm vụ truyền lực từ cổ biên sang cổ trục chính và ngược lại.
• Đối trọng (Counterweights): Là các khối kim loại được đúc liền hoặc gắn thêm vào má khuỷu, đối diện với cổ biên. Chức năng chính của đối trọng là cân bằng động cho trục khuỷu, giảm rung động và tiếng ồn khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao.
• Đường dầu (Oil Holes/Galleries): Các lỗ và đường dẫn dầu được khoan bên trong trục để đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt ma sát như cổ trục chính và cổ biên, giảm thiểu mài mòn và tản nhiệt.

Nguyên Lý Hoạt Động Của Trục Khuỷu Trong Động Cơ

Hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản của cơ cấu tay quay con trượt. Khi nhiên liệu cháy nổ trong xi lanh là gì, tạo ra áp suất cực lớn đẩy piston đi xuống. Chuyển động tịnh tiến này được truyền qua thanh truyền đến cổ biên của trục khuỷu. Do cổ biên được bố trí lệch tâm, lực đẩy từ piston sẽ tạo ra một mô-men xoắn, khiến trục khuỷu quay tròn.

Sự quay tròn của không chỉ cung cấp động lực cho xe mà còn điều khiển chu trình hoạt động của động cơ. Chẳng hạn, nó dẫn động hệ thống phân phối khí thông qua bánh răng hoặc xích cam là gì, giúp mở và đóng các van nạp, xả đúng thời điểm. Đồng thời, cũng kết nối với bánh đà để tích trữ năng lượng và giảm thiểu sự dao động về tốc độ quay, đảm bảo động cơ hoạt động liên tục và ổn định.

Các Dấu Hiệu Trục Khuỷu Gặp Vấn Đề Và Cách Khắc Phục

Dù được chế tạo từ vật liệu siêu bền, trục khuỷu vẫn có thể gặp phải các vấn đề sau một thời gian dài sử dụng hoặc do thiếu bảo dưỡng:

• Tiếng gõ lạ từ động cơ: Đây là dấu hiệu phổ biến nhất của bạc lót trục khuỷu bị mòn hoặc trục khuỷu bị cong vênh. Tiếng gõ thường rõ ràng hơn khi khởi động lạnh hoặc khi tăng tốc.
• Đèn báo áp suất dầu bật sáng: Mòn bạc lót trục khuỷu có thể làm giảm áp suất dầu bôi trơn, gây nguy hiểm cho toàn bộ động cơ.
• Rung động bất thường: Trục khuỷu bị mất cân bằng (do hư hỏng đối trọng hoặc cong vênh) sẽ gây ra rung động mạnh, đặc biệt ở tốc độ cao.
• Động cơ yếu, giảm công suất: Nếu trục khuỷu gặp vấn đề nghiêm trọng, khả năng chuyển hóa năng lượng bị suy giảm, dẫn đến động cơ hoạt động kém hiệu quả.

Khi phát hiện các dấu hiệu này, việc đưa xe đến các trung tâm sửa chữa uy tín là điều cần thiết. Việc sửa chữa thường đòi hỏi chuyên môn cao và thiết bị chuyên dụng như máy mài, máy cân bằng động.

Những Câu Hỏi Thường Gặp Về Trục Khuỷu

Trục khuỷu làm bằng vật liệu gì?
Trục khuỷu thường được chế tạo từ thép hợp kim chịu lực cao, chẳng hạn như thép carbon crom (Chrome-Nickel-Molybdenum steel) hoặc thép đúc, đảm bảo độ bền, độ cứng và khả năng chịu mài mòn tối ưu dưới điều kiện làm việc khắc nghiệt của động cơ.

Dấu hiệu trục khuỷu bị hỏng là gì?
Các dấu hiệu phổ biến bao gồm tiếng gõ lạ từ phía động cơ (đặc biệt khi khởi động hoặc tăng tốc), đèn báo áp suất dầu bật sáng, động cơ rung giật bất thường, hoặc giảm công suất rõ rệt.

Chi phí sửa chữa trục khuỷu có cao không?
Chi phí sửa chữa thường khá cao do tính phức tạp của công việc (đòi hỏi tháo dỡ động cơ, gia công chính xác) và giá thành của các linh kiện thay thế (như bạc lót). Đây là một trong những hạng mục sửa chữa tốn kém nhất trong động cơ.

Trục khuỷu có cần bảo dưỡng định kỳ không?
Bản thân trục khuỷu không cần bảo dưỡng riêng biệt, nhưng việc thay dầu động cơ đúng định kỳ và sử dụng loại dầu phù hợp là cực kỳ quan trọng để đảm bảo trục khuỷu luôn được bôi trơn đầy đủ và hoạt động trơn tru. Áp suất dầu ổn định cũng là yếu tố then chốt.

Trục khuỷu là một thành phần không thể thiếu, là trái tim cơ khí giúp động cơ ô tô vận hành mạnh mẽ và ổn định. Việc hiểu rõ về trục khuỷu không chỉ giúp bạn sử dụng và bảo dưỡng xe hiệu quả hơn mà còn mở ra cánh cửa đến với sự nghiệp sửa chữa ô tô chuyên nghiệp. Hãy liên hệ qua số điện tho trình chinh phục ngành công nghệ kỹ thuật ô tô.ại 090 119 26 99 hoặc truy cập Trung tâm VCE để khám phá các khóa học phù hợp với đam mê của bạn và bắt đầu hành