TẤT TẦN TẬT VỀ CÂN BẰNG DÊN ĐỘNG CƠ 1 XI-LANH: HỆ SỐ CÂN BẰNG LÀ GÌ?

TẤT TẦN TẬT VỀ CÂN BẰNG DÊN ĐỘNG CƠ 1 XI-LANH: HỆ SỐ CÂN BẰNG LÀ GÌ?

12 lượt xem
Anh em chơi xe, độ máy chắc chắn đã từng nghe qua cụm từ "cân bằng dên". Nhưng thực tế, nguyên lý của nó ra sao, tại sao phải làm và hệ số cân bằng (Balance Factor) ảnh hưởng thế nào đến độ êm của xe? Hãy cùng mổ xẻ chi tiết trong bài viết này nhé!


Cân bằng dên động cơ 1 xi-lanh hệ số cân bằng là gì


1. Bản chất của việc cân bằng dên là gì?



Trước tiên, cần thống nhất với nhau một chút về thuật ngữ: ở đây tụi mình gọi là cân bằng dên (crankshaft balancing) chứ ko gọi là "cân bằng động", bởi vì trong kỹ thuật cơ khí, cân bằng động mang một ý nghĩa hoàn toàn khác.

Động cơ đốt trong 4 thì gồm piston, tay dên (thanh truyền) và trục khuỷu. Khi vận hành, chi tiết khổ nhất chính là piston vì nó phải chuyển động tịnh tiến lên xuống với tốc độ thay đổi cực đoan liên tục: từ 0 lên cực đại rồi từ cực đại về 0 chỉ trong một chu kỳ ngắn ngủi. Sự thay đổi vận tốc đột ngột này sinh ra lực quán tính, khiến động cơ bị rung động dữ dội nếu ko kịp thích ứng.

Mục đích của việc cân bằng dên chính là tìm cách triệt tiêu bớt lực quán tính này để máy móc hoạt động êm ái hơn, bền bỉ hơn. Khi làm dên chuẩn, anh em sẽ nhận thấy các lợi ích rõ rệt sau:
  • ⋆ Giảm thiểu tối đa độ rung lắc truyền lên ghi-đông và gác chân ở tua máy cao.
  • ⋆ Hạn chế việc mài mòn, lỏng ổ bi (bạc đạn) dên và các chi tiết lân cận.
  • ⋆ Giúp động cơ bốc hơn, mượt mà hơn và không bị "gào máy" khi thốc ga sâu.
  • ---

    2. Lực quán tính và bài toán "Hệ số cân bằng" (Balance Factor)



    Theo tính toán cơ học, lực quán tính tác động lên piston chia làm 2 thành phần chính:
  • ⋆ P1 (Lực quán tính cấp 1): Chiếm phần lớn, có tần số dao động bằng với vòng tua máy. Loại này dễ xử lý và dễ triệt tiêu vì cùng pha với chuyển động trục khuỷu.
  • ⋆ P2 (Lực quán tính cấp 2): Có tần số dao động nhanh gấp đôi vòng tua máy. Do cấu trúc phức tạp và khó triệt tiêu, thợ máy thường bỏ qua thành phần này và chấp nhận một khoảng dung sai nhất định.
  • Để triệt tiêu lực P1 theo phương ngang của piston, ng ta dùng lực quán tính ly tâm sinh ra từ cục búa dên (phần tạ quay). Vấn đề nằm ở chỗ:
  • ⋆ Nếu muốn triệt tiêu 100% lực theo phương ngang, xe sẽ hết rung ngang nhưng lại sinh ra rung dọc (lên/xuống). Điều này là vô nghĩa và gây phản tác dụng!
  • ⋆ Chính vì vậy, các kỹ sư phải tính toán để cân bằng một phần, tạo ra sự hài hòa nhất cho toàn bộ thân xe. Đó chính là nguồn gốc của Hệ số cân bằng (Balance Factor) – đơn giản là tỷ lệ giữa thành phần lực ly tâm nằm ngang so với lực quán tính piston ($F_{ngang} / P1$).
  • ---

    3. Hướng dẫn cách tính và thực hành thực tế (Lấy ví dụ xe Honda Winner)



    Công thức tính hệ số cân bằng thực ra rất gọn sau khi rút gọn các thông số trùng nhau:
    $$\text{Hệ số cân bằng} = \frac{m_{nhỏ} + m_{treo}}{m_{nhỏ} + m_{piston}}$$

    Trong đó, các thông số chi tiết bao gồm:
  • ⋆ $m_{nhỏ}$: Khối lượng đầu nhỏ tay dên (có thể cân trực tiếp, chia đôi qua khối tâm, hoặc lấy khoảng 1/3 tổng trọng lượng tay dên). Ở ví dụ xe Winner, thợ đo ra khoảng $50g$.
  • ⋆ $m_{piston}$: Trọng lượng của cả cụm piston + bạc + ắc + phe cài (cân chuẩn được $117g$).
  • ⋆ $m_{treo}$: Khối lượng tạ treo thêm vào búa dên trong phương pháp cân bằng tĩnh để tìm điểm cân bằng (trong bài đo được $34g$).
  • Lắp các con số vào công thức:
    $$\frac{34 + 50}{117 + 50} \approx \frac{84}{167} \approx 50.3\%$$

    Như vậy, hệ số cân bằng dên zin của dòng xe Honda Winner rơi vào khoảng 50%.

    ---

    Việc xác định hệ số cân bằng zin giúp anh em thợ máy có cơ sở chuẩn xác khi tiến hành làm máy, lên trái lớn, độ dên đôn,... để tính toán lại trọng lượng tạ cho phù hợp, giúp xe lực hơn nhưng vẫn giữ đc độ mượt mà, ko bị dội máy khó chịu.

    Hẹn gặp lại anh em ở các bài chia sẻ kỹ thuật tiếp theo nhé!