บทนำเพลาลูกเบี้ยว

บทนำเพลาลูกเบี้ยว

เพลาลูกเบี้ยวเป็นส่วนประกอบของเครื่องยนต์ลูกสูบ หน้าที่ของมันคือควบคุมการเปิดปิดวาล์ว แม้ว่าความเร็วของเพลาลูกเบี้ยวในเครื่องยนต์สี่จังหวะจะน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของเพลาข้อเหวี่ยง (ในเครื่องยนต์สองจังหวะ ความเร็วของเพลาลูกเบี้ยวจะเท่ากันกับความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยง) โดยปกติแล้วความเร็วจะยังคงสูงมาก และ ต้องรับแรงบิดมาก ดังนั้นการออกแบบจึงมีความต้องการสูงสำหรับความแข็งแรงและการรองรับของเพลาลูกเบี้ยว ซึ่งโดยทั่วไปทำจากเหล็กกล้าผสมหรือโลหะผสมคุณภาพสูง เนื่องจากกฎของการเคลื่อนที่ของวาล์วเกี่ยวข้องกับกำลังและลักษณะการทำงานของเครื่องยนต์ การออกแบบเพลาลูกเบี้ยวจึงมีบทบาทสำคัญมากในกระบวนการออกแบบของเครื่องยนต์

 

สภาพการทำงานและวัสดุของเพลาลูกเบี้ยว

เพลาลูกเบี้ยวรองรับแรงกระแทกเป็นระยะ ความเค้นสัมผัสระหว่างลูกเบี้ยวและลูกเบี้ยวมีขนาดใหญ่มาก และความเร็วการเลื่อนสัมพัทธ์ก็สูงมากเช่นกัน ดังนั้นพื้นผิวการทำงานของลูกเบี้ยวจึงสึกหรออย่างมาก ในมุมมองของสถานการณ์นี้ วารสารเพลาลูกเบี้ยวและพื้นผิวการทำงานของลูกเบี้ยวควรมีความแม่นยำของมิติสูง มีความขรุขระของพื้นผิวเล็กน้อย และมีความแข็งแรงเพียงพอ รวมทั้งมีความทนทานต่อการสึกหรอสูงและการหล่อลื่นที่ดี

 

เพลาลูกเบี้ยวมักจะหล่อขึ้นจากเหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กกล้าผสมคุณภาพสูง และยังสามารถหล่อจากเหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อเป็นก้อนกลม พื้นผิวการทำงานของวารสารและลูกเบี้ยวได้รับการขัดเงาหลังการอบชุบด้วยความร้อน

 

โครงสร้าง

ตัวถังหลักของเพลาลูกเบี้ยวคือแกนทรงกระบอกที่มีความยาวใกล้เคียงกับกระบอกสูบ มีลูกเบี้ยวหลายตัวติดไว้เพื่อขับเคลื่อนวาล์ว เพลาลูกเบี้ยวได้รับการรองรับในรูแบริ่งเพลาลูกเบี้ยวผ่านวารสารเพลาลูกเบี้ยว ดังนั้นจำนวนของเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาลูกเบี้ยวจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความแข็งในการรองรับเพลาลูกเบี้ยว หากความแข็งของเพลาลูกเบี้ยวไม่เพียงพอ การเสียรูปการดัดจะเกิดขึ้นระหว่างการทำงาน ซึ่งส่งผลต่อเวลาของวาล์ว

 

แคมข้างเป็นรูปไข่ ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่ากระบอกสูบมีไอดีและไอเสียเพียงพอ นอกจากนี้ เมื่อพิจารณาถึงความทนทานและความนุ่มนวลของเครื่องยนต์แล้ว วาล์วไม่ควรมีแรงกระแทกมากเกินไปเนื่องจากการเร่งและชะลอความเร็วระหว่างการเปิดและปิด มิฉะนั้นจะทำให้วาล์วสึกหรออย่างรุนแรง เสียงดังขึ้น หรือร้ายแรงอื่นๆ ผลที่ตามมา. ดังนั้นลูกเบี้ยวจึงเกี่ยวข้องโดยตรงกับกำลัง แรงบิดที่ส่งออก และความเสถียรในการทำงานของเครื่องยนต์

 

ตำแหน่งเพลาลูกเบี้ยว

ตำแหน่งเพลาลูกเบี้ยวมีสามประเภท: ล่าง กลาง และบน เพลาลูกเบี้ยวของรถไฟวาล์วล่างอยู่ในข้อเหวี่ยง เพลาลูกเบี้ยวของรถไฟวาล์วกลางอยู่ที่ส่วนบนของตัวเครื่องยนต์ และเพลาลูกเบี้ยวของรถไฟวาล์วบนจะอยู่ที่หัวถัง

 

ในปัจจุบัน เครื่องยนต์ของรถยนต์ที่ผลิตจำนวนมากส่วนใหญ่ติดตั้งเพลาลูกเบี้ยวเหนือศีรษะ ข้อได้เปรียบหลักของโครงสร้างเพลาลูกเบี้ยวเหนือศีรษะคือชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่น้อยลง โซ่ส่งกำลังสั้น และกลไกทั้งหมดมีความแข็งมาก ซึ่งทำให้เพลาลูกเบี้ยวเข้าใกล้วาล์วมากขึ้น ลดการสูญเสียพลังงานจลน์แบบไปกลับที่เกิดจากระยะห่างระหว่างเพลาลูกเบี้ยวและ วาล์ว เครื่องยนต์ที่มีเพลาลูกเบี้ยวเหนือสูบมีความเร็วสูงขึ้นและมีเสถียรภาพในการทำงานดีขึ้น เนื่องจากการเปิดและปิดวาล์วที่รวดเร็ว

 

การแพร่เชื้อ

โหมดการส่งผ่านทั่วไประหว่างเพลาลูกเบี้ยวและเพลาข้อเหวี่ยง ได้แก่ การส่งผ่านเกียร์ การส่งผ่านโซ่ และการส่งผ่านสายพานแบบฟันเฟือง การส่งผ่านระหว่างเพลาลูกเบี้ยวด้านล่างกับเพลาลูกเบี้ยวกลางและเพลาข้อเหวี่ยงนั้นขับเคลื่อนด้วยเกียร์ไทม์มิ่งทรงกระบอกเป็นหลัก โดยทั่วไปต้องใช้เกียร์เพียงคู่เดียวจากเพลาข้อเหวี่ยงถึงเพลาลูกเบี้ยว หากเส้นผ่านศูนย์กลางของเฟืองส่งกำลังใหญ่เกินไป สามารถเพิ่มเฟืองเดินเบาตัวกลางอีกอันได้ เพื่อให้ตาข่ายเรียบและลดเสียงรบกวนในการทำงาน เฟืองไทม์มิ่งส่วนใหญ่เป็นเฟืองเกลียว

 

ระบบขับเคลื่อนแบบโซ่เป็นเรื่องปกติระหว่างโอเวอร์เฮดแคมชาฟท์และเพลาข้อเหวี่ยง แต่ความน่าเชื่อถือและความทนทานนั้นไม่ดีเท่าระบบขับเคลื่อนเฟือง สายพานแบบฟันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อแทนที่โซ่ขับเคลื่อนของเครื่องยนต์ความเร็วสูง แต่ยังคงใช้สายพานแบบโซ่กับเครื่องยนต์กำลังสูงบางรุ่น สายพานฟันมีลักษณะของเสียงรบกวนต่ำ การทำงานที่เชื่อถือได้ และต้นทุนต่ำ สำหรับ DOHC เพลาลูกเบี้ยวไอเสียมักจะขับเคลื่อนโดยเพลาข้อเหวี่ยงผ่านสายพานหรือโซ่เวลา เพลาลูกเบี้ยวขาเข้าจะถูกขับเคลื่อนโดยเพลาลูกเบี้ยวไอเสียผ่านโซ่โลหะ หรือทั้งเพลาลูกเบี้ยวขาเข้าและเพลาลูกเบี้ยวไอเสียถูกขับเคลื่อนโดยเพลาข้อเหวี่ยงผ่านสายพานหรือ โซ่.

 

ความผิดพลาด

ข้อบกพร่องทั่วไปของเพลาลูกเบี้ยว ได้แก่ การสึกหรอผิดปกติ เสียงผิดปกติ และการแตกหัก การสึกหรอที่ผิดปกติมักเกิดขึ้นก่อนที่จะมีเสียงผิดปกติและการแตกหัก

(1) เพลาลูกเบี้ยวอยู่เกือบสุดของระบบหล่อลื่นเครื่องยนต์ ดังนั้นสภาพการหล่อลื่นจึงไม่ดี หากแรงดันจ่ายน้ำมันของปั๊มน้ำมันไม่เพียงพอ หรือทางเดินของน้ำมันหล่อลื่นถูกปิดกั้น น้ำมันหล่อลื่นไม่สามารถเข้าถึงเพลาลูกเบี้ยว หรือแรงบิดในการขันของสลักเกลียวยึดของฝาครอบแบริ่งมากเกินไป และน้ำมันหล่อลื่นไม่สามารถเข้าไปได้ ระยะห่างเพลาลูกเบี้ยว เพลาลูกเบี้ยวจะสึกหรอผิดปกติ

(2) การสึกหรอที่ผิดปกติของเพลาลูกเบี้ยวจะทำให้ช่องว่างระหว่างเพลาลูกเบี้ยวและเบาะนั่งแบริ่งเพิ่มขึ้น และการเคลื่อนตัวของแกนจะเกิดขึ้นเมื่อเพลาลูกเบี้ยวเคลื่อนที่ ทำให้เกิดเสียงดังผิดปกติ การสึกหรอที่ผิดปกติจะทำให้ช่องว่างระหว่างลูกเบี้ยวขับเคลื่อนและก้านสูบไฮดรอลิกเพิ่มขึ้น และลูกเบี้ยวจะชนกับก้านสูบไฮดรอลิกระหว่างการประกอบ ทำให้เกิดเสียงดังผิดปกติ

(3)เพลาลูกเบี้ยวแตกในบางครั้งและความผิดปกติร้ายแรงอื่นๆ สาเหตุทั่วไปคือการแตกหักของแกนไฮดรอลิกหรือการสึกหรออย่างรุนแรง การหล่อลื่นที่ไม่ดีอย่างร้ายแรง คุณภาพของเพลาลูกเบี้ยวไม่ดี และการแตกหักของเฟืองไทม์มิ่งเพลาลูกเบี้ยว

(4)ในบางกรณี ความล้มเหลวของเพลาลูกเบี้ยวเกิดจากปัจจัยของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อไม่ได้ถอดเพลาลูกเบี้ยวอย่างถูกต้องในระหว่างการบำรุงรักษาเครื่องยนต์ ตัวอย่างเช่น เมื่อถอดฝาครอบตลับลูกปืนเพลาลูกเบี้ยวออก ให้ใช้ค้อนเคาะแรงๆ หรือใช้ไขควงงัดออก หรือติดตั้งฝาครอบตลับลูกปืนผิดตำแหน่ง ส่งผลให้ฝาครอบตลับลูกปืนกับตลับลูกปืนไม่ตรงกัน หรือ แรงบิดในการขันสลักเกลียวยึดฝาครอบตลับลูกปืนใหญ่เกินไป เมื่อติดตั้งฝาครอบตลับลูกปืน ให้สังเกตลูกศรทิศทางและหมายเลขตำแหน่งบนพื้นผิวฝาครอบตลับลูกปืน และขันสลักเกลียวยึดฝาครอบตลับลูกปืนให้แน่นด้วยประแจวัดแรงบิดตามแรงบิดที่ระบุอย่างเคร่งครัด