El árbol de levas es una parte importante en el tren de válvulas de un motor de automóvil. El diseño estructural y la calidad de procesamiento del árbol de levas afectan directamente el rendimiento del motor. En los últimos años, debido a las necesidades de protección del medio ambiente, se están desarrollando motores con bajo consumo de combustible y baja contaminación. Con el fin de resolver el problema de las emisiones de escape de los automóviles no contaminantes y lograr una alta velocidad del motor y una alta potencia de salida, muchos motores adoptan estructuras de elevación de válvula variable de fase de válvula y multiválvula, lo que aumenta la carga de los resortes de válvula. Al mismo tiempo, para reducir el consumo de combustible y la pérdida por fricción, se utiliza una estructura de rodillos entre la leva y el balancín, y la superficie de contacto entre la leva y el rodillo forma un área de alta presión que afecta la estabilidad del movimiento del árbol de levas, equilibrio dinámico, resistencia al desgaste y resistencia a la torsión. proponer requisitos más altos. Además, para lograr el propósito de que los automóviles sean livianos y de bajo costo, sin afectar los requisitos de rendimiento de cada parte, las partes deben simplificarse tanto como sea posible, el peso debe reducirse y el uso de materiales debe ser más razonable.
En términos generales, en un motor en línea, una leva corresponde a una válvula. Un motor V-engine o boxer comparte una leva por cada dos válvulas. El motor rotativo y el motor sin válvulas no necesitan leva debido a su estructura especial.
Para lograr un peso ligero, fácil procesamiento y bajo costo, así como una alta velocidad del motor y una alta potencia de salida, se debe reconsiderar el diseño de los componentes del motor, especialmente los árboles de levas, requiriendo que sean compactos en estructura, altamente concentrados en funciones, de peso ligero y capaz de soportar una mayor presión de contacto. En la aplicación actual del árbol de levas, el sistema de lubricación de la culata se ha concentrado en el árbol de levas hueco, los componentes de accionamiento de la bomba de combustible que realizan la inyección directa en el cilindro se implementan en el árbol de levas y la VVT (válvula de sincronización variable) se implementa en el árbol de levas. . usado al final. En el tren de válvulas, los requisitos de desempeño para cada parte del árbol de levas son diferentes. Para la rueda motriz de leva y bomba de combustible, se requiere que sea resistente al desgaste, adherencia y picaduras; para el diario, requiere un buen rendimiento de deslizamiento; para el eje, requiere buena rigidez, flexión y rendimiento de torsión.
Con el desarrollo de automóviles livianos, los árboles de levas se están desarrollando en la dirección de funciones livianas, altamente concentradas y de bajo costo, y las personas reconocen y aceptan gradualmente las ventajas de ensamblar árboles de levas.
El eje y la leva de un árbol de levas fabricado se fabrican por separado y luego se ensamblan juntos. La leva generalmente está hecha de acero al carbono o material pulvimetalúrgico, el muñón está hecho de piezas pulvimetalúrgicas o la tubería de acero concentrada en el mandril, y el mandril está hecho de tubería de acero sin costura de pared delgada estirada en frío. Las levas de acero al carbono pueden someterse a un tratamiento de templado o cementación de alta frecuencia y tienen una alta resistencia a la adhesión y la corrosión por picaduras.
En términos de diseño, el árbol de levas ensamblado se puede diseñar con un ancho de leva estrecho y un intervalo pequeño, y la disposición de las levas es muy compacta. Comparado con el árbol de levas tradicional, tiene las ventajas de peso ligero, bajo costo de procesamiento y utilización razonable del material, y el peso se reduce hasta en un 45 por ciento en comparación con el árbol de levas de eje sólido.
La tecnología clave del árbol de levas ensamblado es el método de conexión, y el proceso de fabricación y el equipo están determinados por los diferentes métodos de conexión. El árbol de levas ensamblado comenzó en la década de 1980, y el primero desarrollado fue el árbol de levas de conexión soldada. A mediados-1980s, se puso en uso el árbol de levas de conexión sinterizada, y el árbol de levas producido por el método de expansión apareció en el mismo período. A fines de la década de 1990, comenzó el desarrollo de árboles de levas moleteados. Las técnicas de fabricación de árboles de levas fabricados se actualizan constantemente a medida que surgen nuevos métodos de conexión.
Los árboles de levas conectados por soldadura son propensos a la deformación térmica durante la soldadura, lo que reduce la precisión dimensional de los árboles de levas, y los cambios térmicos severos también son propensos a las grietas en las partes soldadas, lo que dificulta garantizar la calidad. , La leva debe estar conectada a la tubería de acero por difusión en fase líquida. Este proceso debe llevarse a cabo en un horno de sinterización a más de 1000 grados C. A alta temperatura, el eje tiende a doblarse, lo que genera errores de precisión dimensional y, durante la sinterización, existen restricciones en el rendimiento del material. , requiere un gran horno de sinterización y la eficiencia térmica no es alta; el método de expansión primero hace que la leva y la tubería de acero cooperen, y luego agrega expansión hidráulica o mecánica desde el interior de la tubería. Para soportar la presión interna del tubo de expansión, la pared de la leva debe tener un cierto espesor. La tubería es fácil de llevar a cabo y se deben usar tuberías de acero de paredes delgadas y, debido a los requisitos especiales de las operaciones de alta presión, el equipo también es a gran escala; aunque el método de conexión de interferencia de manguito caliente y frío se usa ampliamente en la producción de piezas mecánicas, puede no ser adecuado en la producción de árboles de levas. , porque cuando la leva está conectada con el manguito térmico del eje, la leva se calienta, lo que provoca que se ablande y es difícil garantizar la resistencia al desgaste durante la fricción. Muchas levas conducirán calor al extremo del eje cuando se trabaja, haciendo la conexión entre el inicio y el final del trabajo. Si la cantidad cambia, el grado del conector no se puede mantener constante; el método de moleteado tiene ciertas ventajas en confiabilidad, precisión, equipamiento, consumo de energía, etc.
El desarrollo posterior del árbol de levas combinado se centrará en desarrollar materiales y optimizar las técnicas de procesamiento. Actualmente, el mercado está desarrollando y aplicando vigorosamente materiales compuestos, como materiales cerámicos para fabricar árboles de levas. MAHLE está trabajando en el desarrollo de funciones extendidas para el árbol de levas combinado. Por ejemplo, la integración de la activación de la bomba de combustible y los componentes del sensor también está ganando terreno. La sincronización de los segmentos de levas de entrada o salida en los árboles de levas SOHC se logra con los árboles de levas anidados MAHLE CamInCam™.
Los árboles de levas ensamblados se están desarrollando actualmente a un ritmo acelerado y se utilizan principalmente en motores de alto rendimiento. Con la mejora de la tecnología de producción de árboles de levas ensamblados, surgirán árboles de levas ensamblados con mejor rendimiento, menor costo y tecnologías diversificadas.
