Aký účinok má návrh zubov časovacieho pásu na výkon prenosu

Ten načasovací pás je kritickou súčasťou valvetrain automobilového motora, ktorý je zodpovedný za presne synchronizáciu rotácie kľukového hriadeľa a vačkového hriadeľa. Jeho zubný profil nielen určuje zápalné vlastnosti pásu a časovacej kladky (ozubené koleso), ale priamo ovplyvňuje náklady na účinnosť, hluk, trvanlivosť a náklady na údržbu hnacieho ústrojenstva.

Základné ciele a výzvy návrhu profilu zubov

Ten core of a timing belt drive lies in achieving zero-slip synchronous transmission. Tooth profile design must balance the following key objectives:

Presnosť načasovania: Zaisťuje konštantný fázový rozdiel medzi kľukovým hriadeľom a vačkovým hriadeľom počas celého prevádzkového cyklu.

Zaťaženie: pás musí spoľahlivo prenášať krútiaci moment potrebný na pohon vačkového hriadeľa, najmä za podmienok vysokej rýchlosti a zaťaženia.

Zníženie hluku a vibrácií: Optimalizuje proces zamerania na zníženie hluku generovaného nárazom a trením.

Servisná životnosť: Maximalizuje opotrebenie a únavovú odolnosť opasku a kladky.

Analýza profilov bežných zubov a ich prenosové charakteristiky

Profily zubov na časovací pás sa vyvinuli primárne z lichobežníkových do zubov kruhového oblúka, pričom každý návrh predstavuje odlišné prenosové výhody a obmedzenia.

1. Trapezoidálny zub

Toto je najskorší synchrónny dizajn pásu.

Charakteristiky prevodovky: lichobežníkové zuby majú priame bočné steny a keď sa zapadá, zaťaženie je primárne prenášané bokmi a hornou časťou zubov.

Dopady:

Koncentrácia stresu: Koncentrácia stresu je hlavnou nevýhodou lichobežníkových zubov, ktorá sa vyskytuje pri koreňoch zubov a rohov zubov. Vysoké napätia môžu ľahko viesť k prasknutiu únavy pásu, najmä v aplikáciách s vysokým zaťažením alebo vysokorýchlostným, čím sa obmedzuje ich kapacita prenášania zaťaženia.

Pevnosť šmyku: Trapezoidné zuby majú relatívne slabý šmykový odpor, vďaka čomu sú náchylné na strihanie na svojej základni.

Prenosná presnosť: Z dôvodu veľkého odporu, hrania a nárazu sa ľahko generujú, keď spínače smeru načítania ovplyvňujú presnosť a stabilitu prenosu.

Aplikácie: So nárastom výkonu a zložitosti motora sa použitie lichobežných zubov v moderných automatických časových systémoch výrazne znížilo a stáva sa častejším v priemyselných aplikáciách s nízkym zaťažením.

2. Kvalitný zub

Kamerané zuby sú hlavným dizajnom pre moderné časovacie pásy vrátane variantov ako ** HTD (vysoký krútiaci moment) ** a ** STD (Super Torque Drive).

Charakteristiky prenosu: Hladký, kruhový profil zubov poskytuje rovnomernejšie rozdelenie zaťaženia. Počas zapaľovania sa profil zubov kladky úzko zhoduje s profilom zubov pásu.

Dopady:

Distribúcia napätia: Kvalifikované zuby distribuujú napätie z koncentrovaného napätia v zubnom rohu do celého povrchu zubov a koreňu zubov. To výrazne zlepšuje únavovú životnosť pásu a nosnosť krútiaceho momentu. Ich širší a hrubší konštrukcia koreňov zubov poskytuje výrazne vyššiu šmykovú pevnosť ako lichobežníky.

Hladkosť prevodovky: Kurilineárne zuby ponúkajú plynulejšie valcovanie dovnútra a von z mezhingu, čím účinne znižujú okrajený šok. To priamo znižuje vibrácie systému a prevádzkový hluk, zlepšuje výkon NVH (hluk, vibrácie a tvrdosť).

Presnosť umiestnenia: Kvôli ich zvýšenej radiálnej a axiálnej tuhosti počas mezhovania si zuby v tvare oblúka môžu udržiavať vynikajúcu presnosť synchronizácie pri prenose vysokého krútiaceho momentu.

Aplikácie: Široko používané v moderných systémoch načasovania automobilového motora, ktoré si vyžadujú vysokú presnosť, vysoký prenos krútiaceho momentu a nízky hluk.

3. Vylepšené zuby v tvare oblúka (ako sú parabolidové zuby a modifikované špirálové zuby)

Aby sa ďalej optimalizovala výkonnosť zubov v tvare oblúka, výrobcovia vyvinuli rôzne zlepšené profily zubov.

Charakteristiky prenosu: Tieto profily zubov typicky optimalizujú geometriu profilu zubov založenú na tvaru oblúka, aby sa ďalej znížilo polygonálne a prietokové účinky počas spekania.

Dopady:

Zníženie hluku: Navrhnuté na dosiahnutie tichšej prevádzky. Napríklad niektoré návrhy optimalizujú kompresiu a uvoľňovanie vzduchu medzi zubami zmenou uhla zábalu zubov, čím účinne znižujú vysokofrekvenčný hluk.

Tenrmal Management: Optimizing the tooth profile helps dissipate heat, reducing thermal aging of the belt during high-speed operation, and indirectly improving durability.

Vysokofrekvenčné vibrácie: Tieto pokročilé profily zubov lepšie absorbujú a rozptyľujú vysokofrekvenčné vibrácie generované valvetrainom za náročných prevádzkových podmienok motora.