การออกแบบฟันของสายพานราวลิ้นมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการส่งกำลังอย่างไร

ที่ สายพานไทม์มิ่ง เป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบวาล์วเครื่องยนต์ของยานยนต์ ซึ่งทำหน้าที่ประสานการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงและเพลาลูกเบี้ยวอย่างแม่นยำ โปรไฟล์ฟันของมันไม่เพียงแต่กำหนดลักษณะการต่อกันของสายพานและรอกไทม์มิ่ง (เฟือง) เท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพ เสียง ความทนทาน และค่าบำรุงรักษาของระบบขับเคลื่อนอีกด้วย

วัตถุประสงค์หลักและความท้าทายของการออกแบบโปรไฟล์ฟัน

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

ความแม่นยำในการจับเวลา: รับประกันความแตกต่างของเฟสคงที่ระหว่างเพลาข้อเหวี่ยงและเพลาลูกเบี้ยวตลอดวงจรการทำงานทั้งหมด

ความสามารถในการรับน้ำหนัก: สายพานจะต้องส่งแรงบิดที่จำเป็นในการขับเคลื่อนเพลาลูกเบี้ยวได้อย่างน่าเชื่อถือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะความเร็วสูงและภาระ

การลดเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือน: ปรับกระบวนการตาข่ายให้เหมาะสมเพื่อลดเสียงรบกวนที่เกิดจากการกระแทกและแรงเสียดทาน

อายุการใช้งาน: เพิ่มความต้านทานการสึกหรอและความล้าของสายพานและลูกรอกให้สูงสุด

การวิเคราะห์ลักษณะฟันทั่วไปและลักษณะการส่งผ่านฟัน

โปรไฟล์ฟันของสายพานไทม์มิ่งมีวิวัฒนาการมาจากฟันสี่เหลี่ยมคางหมูไปจนถึงฟันโค้งวงกลม โดยแต่ละการออกแบบนำเสนอข้อดีและข้อจำกัดในการส่งผ่านที่แตกต่างกัน

1. ฟันรูปสี่เหลี่ยมคางหมู

นี่คือการออกแบบสายพานซิงโครนัสที่เก่าแก่ที่สุด

ลักษณะการส่งผ่าน: ฟันรูปสี่เหลี่ยมคางหมูมีผนังด้านข้างตรง และเมื่อทำการประกบ โหลดจะถูกรับไปที่ด้านข้างและด้านบนของฟันเป็นหลัก

ผลกระทบ:

ความเข้มข้นของความเครียด: ความเข้มข้นของความเครียดเป็นข้อเสียเปรียบที่สำคัญของฟันรูปสี่เหลี่ยมคางหมู ซึ่งเกิดขึ้นที่รากฟันและมุมฟัน ความเค้นสูงสามารถนำไปสู่การแตกร้าวเมื่อล้าของสายพานได้ง่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานหนักหรือความเร็วสูง ซึ่งจำกัดความสามารถในการรับน้ำหนัก

ความต้านทานแรงเฉือน: ฟันรูปสี่เหลี่ยมคางหมูมีความต้านทานแรงเฉือนค่อนข้างต่ำ ซึ่งทำให้ฟันซี่เหล่านี้ไวต่อแรงเฉือนที่ฐานของมัน

ความแม่นยำในการส่ง: เนื่องจากฟันเฟืองขนาดใหญ่ การเล่นและการกระแทกจึงเกิดขึ้นได้ง่ายเมื่อเปลี่ยนทิศทางโหลด ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำและเสถียรภาพในการส่ง

การใช้งาน: ด้วยกำลังเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้นและความซับซ้อน การใช้ฟันรูปสี่เหลี่ยมคางหมูในระบบจับเวลาของยานยนต์ยุคใหม่จึงลดลงอย่างมาก และกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นในการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่ความเร็วต่ำและมีโหลดต่ำ

2. ฟันโค้ง

ฟันโค้งคือการออกแบบที่นิยมสำหรับสายพานไทม์มิ่งยุคใหม่ ซึ่งรวมถึงรุ่นต่างๆ เช่น **HTD (ระบบขับเคลื่อนแรงบิดสูง)** และ **STD (ระบบขับเคลื่อนแรงบิดสูง)

ลักษณะการส่งผ่าน: โปรไฟล์ฟันทรงกลมที่เรียบช่วยให้กระจายน้ำหนักได้สม่ำเสมอมากขึ้น ในระหว่างการประกบ โปรไฟล์ฟันของรอกจะอยู่ในแนวเดียวกันกับโปรไฟล์ฟันของสายพาน

ผลกระทบ:

การกระจายแรงเค้น: ฟันโค้งกระจายแรงเค้นจากแรงเค้นที่เข้มข้นที่มุมฟันไปจนถึงผิวฟันทั้งหมดและรากฟัน ซึ่งช่วยปรับปรุงอายุการใช้งานความล้าของสายพานและความสามารถในการรับแรงบิดได้อย่างมาก การออกแบบรากฟันที่กว้างและหนาขึ้นทำให้มีความต้านทานแรงเฉือนสูงกว่าฟันสี่เหลี่ยมคางหมูอย่างมาก

ความนุ่มนวลในการส่งผ่าน: ฟันโค้งช่วยให้การกลิ้งเข้าและออกจากตาข่ายราบรื่นยิ่งขึ้น ช่วยลดแรงกระแทกของตาข่ายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยลดการสั่นสะเทือนของระบบและเสียงรบกวนในการทำงานได้โดยตรง และปรับปรุงประสิทธิภาพของ NVH (เสียงรบกวน การสั่นสะเทือน และความกระด้าง)

ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่ง: เนื่องจากความแข็งในแนวรัศมีและแนวแกนที่เพิ่มขึ้นในระหว่างการประกบ ฟันที่มีรูปทรงโค้งจึงสามารถรักษาความแม่นยำในการซิงโครไนซ์ได้ดีเยี่ยมในขณะที่ส่งแรงบิดสูง

การใช้งาน: ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบจับเวลาเครื่องยนต์ของยานยนต์สมัยใหม่ ซึ่งต้องการความแม่นยำสูง ส่งแรงบิดสูง และเสียงรบกวนต่ำ

3. ฟันโค้งที่ได้รับการปรับปรุง (เช่น ฟันพาราโบลาและฟันเกลียวดัดแปลง)

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของฟันรูปทรงโค้งให้ดียิ่งขึ้น ผู้ผลิตได้พัฒนาโปรไฟล์ฟันที่ได้รับการปรับปรุงหลายรูปแบบ

ลักษณะการส่งผ่าน: โดยทั่วไปโปรไฟล์ของฟันเหล่านี้มักจะปรับรูปทรงของโปรไฟล์ฟันให้เหมาะสมตามรูปร่างส่วนโค้ง เพื่อลดเอฟเฟกต์รูปหลายเหลี่ยมและการไหลระหว่างการประกบ

ผลกระทบ:

การลดเสียงรบกวน: ออกแบบมาเพื่อให้การทำงานเงียบยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น การออกแบบบางอย่างจะเพิ่มประสิทธิภาพการอัดและปล่อยอากาศระหว่างฟันโดยการเปลี่ยนมุมการพันฟัน ซึ่งช่วยลดเสียงรบกวนความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

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

การสั่นสะเทือนความถี่สูง: โปรไฟล์ฟันขั้นสูงเหล่านี้ดูดซับและกระจายการสั่นสะเทือนความถี่สูงที่เกิดจากระบบวาล์วได้ดีกว่าภายใต้สภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ที่มีความต้องการสูง