Tham dự Tech Lounge

Tham dự Tech Lounge


Những lý do nhà sản xuất xe hãm tua động cơ

Phúc Võ Hoàng
20/5/2019 18:54Phản hồi: 139
Những lý do nhà sản xuất xe hãm tua động cơ
Bất kể ai từng chạy xe hoặc có quan tâm tới xe cộ chắc đều biết đến cái gọi là đồng hồ tua máy, với đồng hồ dạng kim hoặc dạng điện tử chạy chạy lên xuống qua lại lúc vặn ga, nhìn rất là thú vị. Nhưng ngoài cái thú vị đó ra thì tua máy là một thông số quan trọng liên quan đến rất nhiều vấn đề trong thiết kế động cơ. Cái vụ hãm tua thì cũng nhiều nơi viết rồi, nhưng hôm nay mình sẽ nói lại, theo góc nhìn của mình và những cái mà mình thấy những bài viết khác không nói rõ.

1.png

Nhắc lại đã, tua máy là gì? Tua máy là con số đặc trưng cho số vòng quay của động cơ trên một đơn vị thời gian, thường có đơn vị là rpm, viết tắt của Round-Per-Minute hay Revolution-Per-Minute – số vòng quay của động cơ trong 1 phút. Số này càng cao thì động cơ quay càng nhanh. Nhiều người thì nói vì an toàn người lái hoặc luật nước sở tại mà người ta hãm tua thì… cũng đúng đó nhưng lí do đó không phải là lí do chính đâu, về mặt cơ khí thì hãm tua để giữ cho động cơ bền.

2.png

Động cơ thì cũng có động cơ this động cơ that, cái thì bị hãm tua ở this rpm cái thì bị hãm ở that rpm. Vì lí do tại sao có sự khác nhau này, chúng ta cùng phân tích dưới đây.


1. TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH LỚN NHẤT CỦA PISTON
4-Stroke-Engine-with-airflows.gif
Đây là con số đặc trưng cho tốc độ thụt trung bình lớn nhất của piston trong lòng xi lanh, thường tính ở dạng m/s. Khi tính ra thì chúng ta có con số trung bình của các động cơ performance nằm ở tầm 20-24m/s. Để mình ví dụ:

Xe nhỏ, Honda winner 150cc và Raider 150FI:
*Honda Winner có thông số hành trình piston là 57.8mm và bị hãm tua ở 10500rpm, vậy khi này tốc độ thụt của piston sẽ là
10500*2*57.8/60 = 20230mm/s = 20.23m/s.​
*Raider 150FI có thông số hành trình piston là 48.8mm và bị hãm tua ở 12700rpm (theo mình biết là 12700) vậy tốc độ piston sẽ là
12700*2*48.8/60 = 20658mm/s = 20.7m/s.​
*Tương tự tính cho R6 2017 sẽ là 22.6m/s, BMW s1000rr là 23.2m/s và Yamaha R1 là 23.75m/s

Từ trên có thể rút ra kết luận, xe có hành trình tay dên càng ngắn thì dễ thiết kế một động cơ có số vòng tua cao hơn (ở cùng một tốc độ thụt của piston). Lí do chính làm cho xe hút khí tự nhiên mạnh hơn hay yếu hơn là nằm ở số vòng tua lớn nhất mà động cơ có thể đạt được. Điển hình là động cơ F1 - cuộc chơi của mấy hãng nhà giàu - nơi mà động cơ từng được thiết kế để đạt 20000rpm.

4bdeb2f473cf2c8cbb28f82547cd9f175ae5653c.png

Có thể thấy, xe mạnh hay xe yếu cỡ nào thì với tay dên bằng thép và bài bền kiểu thương mại thì tốc độ thụt của piston sẽ nằm trong ngưỡng mình vừa nêu, vậy vì sao có ngưỡng này?

Các bạn cũng biết cây dên không di chuyển theo đường thẳng, và trong lúc piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới hay từ điểm chết dưới lên điểm chết trên dên sẽ lôi piston (hoặc piston đẩy dên) theo 1 hướng chéo, dĩ nhiên do trong lòng xi lanh nên piston sẽ thụt thẳng. Từ đó xuất hiện áp lực từ xéc măng lên thành xi lanh (gọi là sideway force) và sinh ra lực ma sát giữa xéc măng với thành xi lanh. Chưa kể ở kì sinh công thì piston sẽ nén một lực cực mạnh xuống tay dên nữa.

Quảng cáo



phantichluc.png

Ở tốc độ càng cao thì áp lực tác động vào thành xi lanh sẽ càng cao khiến lực ma sát này càng lúc càng lớn hơn, nếu tốc độ quá cao đến ngưỡng lớp nhớt ngăn cách không còn đủ dày sẽ khiến mau mòn xi lanh và xéc măng, vượt ngưỡng nữa có thể làm trầy trái và lòng dẫn đến lúp bê hỏng xe.

3.png

Ngoài ra, tốc độ máy cao cũng khiến cho áp lực làm việc của những vị trí tiếp xúc trong động cơ tăng lên, ví dụ như chốt ắc piston, nếu áp suất nhớt cấp không đủ thì cũng khiến lực ma sát làm mòn và phá hủy những chi tiết này.

4.png ádasd.png

Cái sideway force có thể giải quyết bằng việc thay đổi tỉ số rod to stroke ratio (độ dài tay dên/hành trình piston) nhưng lại làm cho tay dên quá nặng, quá hao năng lượng ở tốc độ cao và một lần nữa tua máy lại phải bị hãm để có được tỉ lệ sức mạnh/độ bền tối ưu nhất.

Quảng cáo



2. DAO ĐỘNG CON LẮC - TAY DÊN BỊ KÉO NÉN THEO CHU KÌ

AllGlitteringBoar-size_restricted.gif

Hãy tưởng tượng đến con lắc dao động, một bài toán vật lí phổ biến ở cấp 3, trong mỗi chu kì con lắc thay đổi giữa 2 trạng thái cơ năng và thế năng. Từ đó lực căng dây T cũng thay đổi theo.

Khi piston di chuyển lên hoặc xuống cũng giống như 1 chu kì của con lắc, và tay dên sẽ liên tục bị kéo nén trong mỗi chu kì, gọi là thay đổi ứng suất tác động lên tay dên. Và khi này thì mình nhắc quá trình phá hủy mỏi của vật liệu:

“Quá trình phá hủy mỏi xảy ra khi chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi. Quá trình phá hủy mỏi bắt đầu từ những vết nứt rất nhỏ (vết nứt tế vi) sinh ra từ vùng chi tiết máy (ở đây là tay dên) chịu ứng suất tương đối lớn. Khi số chu trình làm việc của chi tiết tăng lên thì các vết nứt này cũng mở rộng dần, chi tiết máy ngày càng bị yếu và cuối cùng xảy ra gãy hỏng chi tiết máy.
Hiện tượng phá hủy mỏi được phát hiện ra từ giữa thế kỷ 19giới hạn mỏi được coi là một trong những chỉ tiêu tính toán chủ yếu để xác định kích thước chi tiết máy. Thực tiễn sử dụng máy cho thấy khoảng 90% các tổn thất của chi tiết do các vết nứt mỏi gây ra” - theo Wikipedia.

Duong_cong_moi.png

Hình mình vừa để phía bên trên là đường cong mỏi: Đường cong mỏi thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất (ứng suất trung bình hoặc ứng suất lớn nhất) và số chu kỳ thay đổi ứng suất N của chi tiết máy tới khi hỏng hoàn toàn.

Từ đồ thị ta thấy ứng suất càng cao thì tuổi thọ càng giảm. Khi ứng suất vượt qua giá trị σk số chu kỳ ứng suất giảm mạnh. Trị số σk gọi là giới hạn mỏi ngắn hạn của vật liệu.

Ứng suất càng giảm thì số chu kỳ ứng suất càng tăng. Khi ứng suất giảm đến giá trị σo thì đường cong mỏi gần như nằm ngang tức là số chu kỳ ứng suất có thể tăng lên rất lớn mà chi tiết không bị gãy hỏng. Trị số σo gọi là độ bền dài hạn của chi tiết máy. Ứng với σosố chu kỳ cơ sở No. Số này sẽ được dùng để chọn rpm để động cơ bền nhất có thể, và sau một hệ số an toàn của nhà sản xuất, con số này lại một lần nữa bị giảm lại.


Lí thuyết nhì nhằng là thế, tóm gọn là nếu chúng ta tăng lớn hơn con số tua máy hãm sẽ khiến ứng suất tăng lên, khi đó số chu kì ứng suất giảm, tay dên mau bị hư hỏng hơn. Nếu tăng quá mức, ứng suất lọt vào giới hạn mỏi ngắn của vật liệu (vòng tua quá cao) thì dên sẽ đứt ngay sau vài giây và cục máy nát bét luôn.

D833D072-5B85-49B0-9A2C-3BF2FBCC2ED5-229-000000103C8319E2.jpg

Kết
Trên đây mình vừa nêu 2 lí do để người ta phải hãm tua cho động cơ. Có thể các bạn độ xe (theo kiểu mở tua vẫn sử dụng tay dên zin) thấy rằng mở tua máy vẫn bền thì lí do thứ nhất là bạn ít khi chạy đến cái tua máy đó và bạn không ngâm ở đó đủ lâu để biết được sự khác biệt theo thời gian sử dụng. Lí do thứ 2 là với xe phổ thông mấy anh Nhật Bổn sản xuất thì lòng trái dên nó có thể bền lên đến 100000 miles lận tức là 160000 km, nếu vận hành đúng kĩ thuật. Thường thì chả ai xài xe tới đó cả và ví lí do vận hành bảo dưỡng kém lòng trái ắc dên ắc piston blablabla nó đi đời nhà ma phải thay cả bộ rồi.
Nguồn: ACCEL Motorsports
139 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

Mở tua thì thay dên độ dên zin đi luôn máy, ngoài ra còn thay lốp, thắng
@Đu Máy Bay chấm com Con PCX của mình cũng hơn 100.000km rồi. Dự là được 50k km nữa là hỏng theo tiêu chuẨn .
@phamhuan2512 Dựa vào sơ đồ nếu chạy chậm thì sẽ không bao giờ hỏng
vn_soft
CAO CẤP
5 năm
@Đu Máy Bay chấm com RPM = Revolution per minute. NOT ROUND...
huong04x3c
ĐẠI BÀNG
5 năm
@Đu Máy Bay chấm com Có bác nào hiểu về động cơ thông não hộ em cái này với.
Cùng có công suất đầu ra là 100hp mà có động cơ thì vòng tua tối đa là 3600rpm, lại có động cơ khác vòng tua tối đa là 1800rpm.
Và động cơ có tua thấp luôn to và cồng kềnh hơn tua cao. Và đương nhiên giá cũng rẻ hơn.
Vậy cái gì quyết định vòng tua tối đa nhỉ.
@huong04x3c Tua nhỏ hơn nhưng bù lại lực kéo mạnh hơn. Lực kéo lớn nên vật liệu phải to. Dựa vào sức bền vật liệu người ta khống chế vòng tua tối đa.
wildhorse_bt
ĐẠI BÀNG
5 năm
Trái nhỏ thì dễ đạt số RPM cao thôi. Mấy con 125 hay 250 mà 4 piston thì RPM dễ dàng đạt trên 20.000 ví dụ CBR250RR 199x, Yamaha FZR250,... vòng tua đạt ngưỡng ~20k rpm, hoặc như Honda RC116 50cc, 4 thì, 2 xilanh vòng tua hơn 21k rpm ( 16 bhp at 21,500 rpm. => 320bhp/L)

Nguyên tắc vật lý cơ bản: Piston nhỏ thì trọng lượng nhẹ, động năng ít (quán tính thấp) khi thu hồi piston về.
@Mr_Shock Vào group racing boy đọc 1 tuần là hiểu hết nhé, tuy bọn nó trẻ trâu thật nhưng cũng có nhiều tay to rất hiểu biết về máy móc
bornlove
TÍCH CỰC
5 năm
@wildhorse_bt Phải coi tỷ lệ giữa đường kính và hành trình piston nữa. Nếu chung phân khối thì trái to hành trình ngắn sẽ đạt tua máy cao hơn trái nhỏ hành trình dài
@wildhorse_bt Mấy con cbr250 hurricane hồi đó 4 máy, trái nhỏ, hành trình ngắn tua cực cao topspeed ngoài 180 giờ thì mấy con 250 yếu sl vl
wildhorse_bt
ĐẠI BÀNG
5 năm
@black_moon240 Thời đó xăng dầu rẻ + tiêu chuẩn môi trường không khắt khe, tăng RPM quá cao thì hiệu suất đốt cháy cũng thấp. Ngoài ra chi phí sản xuất cũng là vấn đề, càng nhiều máy thì chi phí sản xuất/bảo trì/bão dưỡng/sữa chữa cũng cao hơn.
Hiểu
@vn_ninja Bậy,
- lúc đứng và chạy chậm rề rề là dên dùng nhiều lực nhất . Khi có trớn rồi dên rất nhẹ
- bức rút lên đẩy xuống thì lực bằng nhau
- chỉ có bánh đà đẩy lên làm rối loạn lực gay rung máy . Rung nhiều gây gãy dên khi lực cộng hưởng đánh vang dội lại gặp đánh tới . Giải quyét là dùng bánh đà tròn luôn sẽ giảm rung
Vậy mới có động cơ nghiêng hay động cơ thẳng góc 45 nhỉ hổng biết có liên quan ko
@alibaba1978 Có liên quan nhé bác...
anhloc2810
ĐẠI BÀNG
5 năm
@alibaba1978 Nó đó bác
@alibaba1978 Động cơ lệch tâm sẽ giảm lực hao phí giộng thẳng hàng
Ai dốt vật lý như t ko, ko hiểu gì 😔
@Hybrid Gs lên ĐH có môn sức bền vật liệu có nhắc tới
LINH120612
TÍCH CỰC
5 năm
@changtraicodon16062000 MÔN ÁM ẢNH CÁC ANH KỸ THUẬT, KO RỚT SỨC BỀN KO PHẢI SV KT MÀ
@LINH120612 Học qua, điểm ổn cũng ko ăn thua bác à. Sức lz vật lộn, ứng suất, lực cắt
LINH120612
TÍCH CỰC
5 năm
@pro744 nó như mớ bòng bong, đau hết cả đầu
Kall4Me
TÍCH CỰC
5 năm
Xưa chạy xe mở tua bằng ic mà max số nó gõ cạch cạch xót cả xe nên là bỏ, 1 thời độ đú
Hèn gì Ex chạy bền quá
@mankichi0688 đúng r bác,chính xác là piston đúc nguyên khối Diasil
@zozolozozove Thay trái lớn buộc phải xoáy nên mất lớp men dial seal . Lò độ không có biết tráng lớp chống mÀi mòn nên kêu xài nhớt xịn để giảm mòn . Chạy tốc độ cao được 100km là về sẽ bị nhão . 100km đầu vặn hết được 180kmh . 100km kế vặn hết còn 165kmh . 100 km kế vặn hết còn 140
@mankichi0688 Lòng Diasil bạn, mấy cha độ xe cứ thấy lớp bóng bóng là lòng kiếng nhưng mấy loại lòng kiếng của mấy hãng độ phủ lớp crom hay ceramic gì đó thôi còn lòng Ex do yamaha phát triển lâu đời cho độ bền cao hơn rất nhiều trên mấy con PKL của yamaha đều có, nên mua Ex thì cứ để zin mà chạy là ok 😁
upload_2019-5-25_8-45-34.png
bornlove
TÍCH CỰC
5 năm
@changtraicodon16062000 Piston nhôm nén, lòng đúc công nghệ diasil, kiểu trộn chung nhôm với silicon sau đó mài bớt lớp nhôm để lộ các hạt silicon, piston sẽ trượt lên lớp silicon này, giữa sẽ có màng nhớt
3H&L
TÍCH CỰC
5 năm
Thớt đi xe tàu à mà bảo không ai đi đến 16 vạn 😆
@3H&L "thường thì" bác ơiiiiiiiii
Đọc chứ ko hiểu 😁
optiinu
ĐẠI BÀNG
5 năm
@#JK Em cũng thế, haha
Nếu độ bền xe máy phổ thông là 160.000 km như bài viết nói thì mấy xe chạy đến 300.000km (đồng hồ quay 3 vòng) mà chưa làm máy thì sao 😆
wildhorse_bt
ĐẠI BÀNG
5 năm
@dearboy2015 Thì xe quá bền, thực ra nếu 300k KM mà chưa làm máy thì công suất/momen xoắn chỉ còn đạt tầm 70-80% lúc mới là cao(xe máy nhé, chứ oto nó chạy có 2-3k RPM là cao nên chạy lâu lắm)
Vậy theo chủ thớt lý do tại sao cùng phân khúc 600cc thì R6 có max rpm cao hơn CBR600? Do vật liệu của Yamaha ngon hơn CBR600 ạ?

Và những xe nhỏ như CBR250 có max rpm lên tới 20.000 là do vật liệu tốt?
@Đạt Phít Một Hình như mà quote nhầm người vì reply của bác có vẻ không liên quan đến cmt của mình?!
@dearboy2015 Cái đó bạn đúng vs 1 xi lanh còn bác trên là cbr250 4 máy khác vs 250 giờ 1 đến 2 máy.
wildhorse_bt
ĐẠI BÀNG
5 năm
@dearboy2015 Ý mình là chia nhỏ ra nhiều xi lanh đó bạn. Ví dụ cùng phân khuc 600 thì Duke 690 1 xilanh giới hạn ở 9k, Ninja 650 2xi-lanh giới hạn ở 10-12k, R6 4 xilanh giới hạn ở 16-17k. Còn nếu cùng số xi lanh thì trái lớn, hành trình ngắn sẽ dễ cho số RPM cao hơn.
@wildhorse_bt Ok bác 😁
Đọc cái này mà nhớ đến môn cơ học lí thuyết, sức bền vật liệu- 2 môn học có tỉ lệ thi lại cao nhất ở lớp mình
Em đọc mà không hiểu đoạn này lắm
SmartSelect_20190524-181001_Samsung Internet.jpg
@HLG114 Động cơ thì có động cơ "này" động cơ "kia". Ý chắc là vậy, cực ghét cái kiểu viết như thế này.
@HLG114 Mình thích viểt kiểu this, viết kiểu that cũng ok number quan luôn.
Kin_92
TÍCH CỰC
5 năm
@Lil Nguyễn Vozer hay viết vậy
choen
ĐẠI BÀNG
5 năm
Nói chuyện mà nữa tây nữa ta thì mình thấy nhiều, cũng k khó chịu. Mà kiểu này thì đầu tiên mình thấy
61CAFC9D-D784-4DE8-A761-70214CD17E8E.png
@choen Mình định funny tí thôi bác 😁:D:D
@Phúc Võ Hoàng ad Tinh tế mà viết văn phong vozer thế này coi chừng trừ lương đấy nhé
caoanh666
ĐẠI BÀNG
5 năm
động cơ mới của nissan teana có thêm 1 điểm trung gian giữa tay dên và trục, làm cho góc dao động của tay dên rất nhỏ, nó gần như chuyển động thẳng
Bài viết chất lượng. Mình hiểu thêm về động cơ. Cám ơn bạn thớt !
Hãm tua để anh em ta độ đó mà, không hãm thì anh em ta độ nữa thì anh em ta chết sớm hô hô
Cám ơn, bài viết có hàm lượng kỹ thuật
Chiếc xe máy Honda của mình đạt đến 100.000 miles rồi. Chay bền bỉ từ năm 2007 đến nay. Theo số liệu của mod nói là xe Nhật bổn độ bền xy-lanh là như thế.

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019