Jaký účinek má design zubu rozvodového pásu na přenosový výkon

The rozvodový pás je kritickou součástí ve valvetrainu automobilového motoru, odpovědná za přesně synchronizaci rotace klikového hřídele a vačkového hřídele. Jeho profil zubů určuje nejen charakteristiky meshingu pásu a časovací kladky (řetězové kolo), ale také přímo ovlivňuje účinnost, hluk, trvanlivost a náklady na údržbu hnacího ústrojí.

Základní cíle a výzvy designu profilu zubů

Jádro pohonu rozvodového pásu spočívá v dosažení synchronního přenosu s nulovým skluzem. Návrh profilu zubů musí vyvážit následující klíčové cíle:

Přesnost načasování: Zajišťuje rozdíl v konstantní fázi mezi klikovým hřídelem a vačkovým hřídelem v průběhu celého provozního cyklu.

Zátěžová kapacita: Pás musí spolehlivě přenášet točivý moment potřebný k řízení vačkového hřídele, zejména za podmínek vysoké rychlosti a zatížení.

Snížení hluku a vibrací: Optimalizuje proces zatížení ke snížení šumu generovaného dopadem a třením.

Životnost služeb: Maximalizuje odolnost proti opotřebení a únavě pásu a kladky.

Analýza běžných profilů zubů a jejich přenosových charakteristik

Profily zubů rozvodových pásů se vyvinuly především z lichoběžníků na zuby kruhového oblouku, přičemž každá konstrukce představovala odlišné výhody a omezení přenosu.

1. lichoběžníkového zubu

Toto je nejčasnější synchronní konstrukce pásu.

Charakteristiky přenosu: lichoběžníky mají rovné boční stěny a při meshingu je zátěž přenášena primárně po stranách a horní části zubů.

Dopady:

Koncentrace napětí: Koncentrace napětí je hlavní nevýhodou lichoběžníkových zubů, které se vyskytují v kořenech zubů a rohů zubů. Vysoká napětí může snadno vést k praskání únavy pásů, zejména v těžkých nebo vysokorychlostních aplikacích, což omezuje jejich kapacitu zatížení.

Smyková síla: Trapezoidální zuby mají relativně slabý odolnost na smyku, což je činí náchylné k stříhání na jejich základně.

Přesnost přenosu: Vzhledem k velkému vůli se při přepínačích směru zátěže snadno generuje hra a dopad, což ovlivňuje přesnost a stabilitu přenosu.

Aplikace: Se zvýšením výkonu a složitosti motoru se používání lichoběžníků v moderních systémech časování automobilů výrazně snížilo a stává se běžnější v nízkorychlostní průmyslové průmyslové aplikace.

2. křivočarý zub

Křivijární zuby jsou hlavním designem pro moderní časovací pásy, včetně variant, jako je ** HTD (vysoký pohon točivého momentu) ** a ** STD (pohon super točivého momentu).

Charakteristiky přenosu: Hladký, kruhový profil zubu poskytuje rovnoměrnější rozdělení zatížení. Během meshingu se profil zubů kladky úzce vyrovná s profilem zubu pásů.

Dopady:

Rozložení napětí: Křivočaré zuby distribuují napětí z koncentrovaného napětí v rohu zubu k celému povrchu zubu a kořene zubu. To významně zlepšuje únavovou životnost pásu a nosnost točivého momentu. Jejich širší a silnější konstrukce kořene zubů poskytuje výrazně vyšší pevnost smyku než lichoběžníky.

Přenosová hladkost: Křivokinové zuby nabízejí plynulejší válcování dovnitř a ven z meshingu, což účinně snižuje šokované šoky. To přímo snižuje vibrace systému a provozní šum a zlepšuje výkon NVH (hluk, vibrace a tvrdost).

Přesnost polohování: Vzhledem ke zvýšené radiální a axiální tuhosti během sítě si zuby ve tvaru oblouku mohou udržovat vynikající přesnost synchronizace při přenášení vysokého točivého momentu.

Aplikace: Obecně se používají v moderních systémech časování automobilového motoru, které vyžadují vysokou přesnost, přenos s vysokým točivým momentem a nízký hluk.

3. vylepšené zuby ve tvaru oblouku (jako jsou parabolidové zuby a modifikované spirálové zuby)

Pro další optimalizaci výkonu zubů ve tvaru oblouku vyvinuli výrobci řadu vylepšených profilů zubů.

Charakteristiky přenosu: Tyto profily zubů obvykle optimalizují geometrii profilu zubů na základě tvaru oblouku, aby se během sítě dále snižovaly polygonální a průtokové účinky.

Dopady:

Snížení hluku: Navrženo tak, aby bylo dosaženo tiššího provozu. Například některé návrhy optimalizují kompresi a uvolňování vzduchu mezi zuby změnou úhlu obalu zubů, což účinně snižuje vysokofrekvenční šum.

Tepelná správa: Optimalizace profilu zubu pomáhá rozptýlit teplo, snižuje tepelné stárnutí pásu během vysokorychlostního provozu a nepřímo zlepšuje trvanlivost.

Vysokofrekvenční vibrace: Tyto pokročilé profily zubů lépe absorbují a rozptýlí vysokofrekvenční vibrace generované valvetrain za náročných provozních podmínek motoru.