Жану қозғалтқышындағы тимержол (timing belt/chain) – коленвал мен газ тарату білігін синхронды жұмыс істеуін қамтамасыз ететін маңызды бөлік. Жөндеу, ауыстыру туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ішкі жанатын қозғалтқыштың бөлігі
Part of an internal combustion engine
Пистондық қозғалтқышта, уақыт белбеуі (кембелт деп те аталады) немесе уақыт тізбегі немесе уақыт тісті доңғалақтары жиынтығы – бұл коленвал мен тарату валының айналуын синхрондауға қолданылатын тозуға шалынатын компонент. Бұл синхронизация қозғалтқыш клапандарының поршеньдердің орнына қатысты дұрыс уақытта ашылып-жабылуын қамтамасыз етеді.
In a piston engine, either a timing belt (also called a cambelt) or timing chain or set of timing gears is a perishable component used to synchronize the rotation of the crankshaft and the camshaft. This synchronisation ensures that the engine's valves open and close at the correct times in relation to the position of the pistons.
Дизайн
Көптеген поршенді қозғалтқыштарда, білік (кремнік) валы коленвалға механикалық түрде жалғанады. Коленвал білікті (уақыт белбеуі, уақыт тізбегі немесе тісті дөңгелектер арқылы) қозғалтады, ол өз кезегінде кіріс және шығарыс клапандарын іске қосады. Бұл клапандар қозғалтқыштың ауа (немесе ауа-отын қоспасын) тартуына және газды шығаруына мүмкіндік береді. Қозғалтқыш қуатын беруге арналған ең көп қолданылатын құрылғылар – тісті резеңке белбеулер, металл уақыт тізбектері немесе тісті дөңгелектер жиынтығы. Белбеудің/тізбектің/дөңгелектердің тістері коленвал мен білікпен байланысып, олардың қозғалысын синхрондастырады. Көптеген ескі жоғары клапанды қозғалтқыштарда білік коленвалға жақын блок ішінде орналасқан, сондықтан білікті қозғау үшін қарапайым тісті беріліс жүйесі жиі қолданылады. Жоғары білікті қозғалтқыштар көбінесе уақыт белбеулерін немесе уақыт тізбектерін пайдаланады, себебі олар қуатты үлкен қашықтыққа беруге қолайлырақ. Уақыт белбеулері 1970 және 1980 жылдарға дейін жаппай өндірілетін автомобильдерде кең таралған, бірақ 1990 жылдан бері уақыт тізбектері уақыт белбеулерін пайдаланғанда қажетті ауыстыру аралықтарына байланысты көбірек таралды.
In most piston engines, the camshaft(s) are mechanically connected to the crankshaft. The crankshaft drives the camshaft (via a timing belt, timing chain or gears), which in turn actuates the intake and exhaust valves. These valves allow the engine to inhale air (or an air/fuel mixture) and exhale the exhaust gasses. The most common devices to transfer the drive are toothed rubber belts, metal timing chains or a set of gears. The teeth of the belt/chain/gears mesh with both the crankshaft and camshaft(s), thereby synchronising their motion. In many older overhead valve engines, the camshaft is located in the block near the crankshaft, therefore a simple gear system is often used to drive the camshaft. Overhead camshaft engines mostly use timing belts or timing chains, since these are better suited to transferring drive over larger distances. Timing belts were common on mass production cars until the 1970s and 1980s, however since the 1990s timing chains have become more common due to the replacement intervals required when using timing belts.
Түйірлі резеңке белбеулер
"Тайм белдеуі" деген сөз көбінесе резеңке тісті белдеуді білдіреді. Тайм белдеулерінің артықшылықтары әдетте төмен құн, сүрткілуден туындайтын шығындардың азаюы, аз шу және белдеулер дәстүрлі түрде майлауды қажет етпейді. Басты кемшілігі – белдеулер уақыт өте тозып, сондықтан белгілі бір интервалдарда белдеуді ауыстыру ұсынылады. Қозғалтқыштың су насосын бір уақытта ауыстыру жиі ұсынылады, себебі су насосы да тозуға бейім және тайм белдеуін ауыстыру кезінде оған қол жеткізу оңай. Тайм белдеулері әдетте қозғалтқыштың алдында орналасқан және көбінесе шаң мен қоқыстан қорғау үшін қақпақтың артында болады. Дегенмен, 2008 жылдан бері кейбір қозғалтқыштарда "маймен жуылған тайм белдеулері" қолданылады, онда белдеудің сүрткілуін азайту үшін қозғалтқыш майымен майланады. Кейбір қозғалтқыш конструкцияларында тайм белдеуі басқа компоненттерді, мысалы су насосын және май насосын іске қосу үшін де пайдаланылуы мүмкін.
The phrase "timing belt" usually refers to a rubber toothed belt. The advantages of timing belts are typically a lower cost, reduced friction losses, less noise and that belts traditionally do not require lubrication. The main disadvantage is that belts wear over time, therefore belt replacement is recommended at specific intervals. Replacement of the engine's water pump at the same time is often recommended, since the water pump is also subject to wear and easily accessed during the replacement of the timing belt. Timing belts are typically located in front of the engine and are often behind a cover for protection against dust and debris. However a few engines since 2008 have used "wet timing belts", whereby the belt is lubricated by engine oil to reduce friction. In some engine designs the timing belt may also be used to drive other components, such as the water pump and oil pump.
Құрылыс
Уақыт белбеуі әдетте резеңкеден жасалады, бірақ кейбір белбеулер полиуретаннан немесе неопреннен жасалуы мүмкін. Белбеудің құрылымы жіп тәрізді талшықтармен (кернеу мүшелері ретінде жұмыс істейді) күшейтілген, ал тісті беті матамен жабылады. Резеңке жоғары температурада және мотор майымен жанасқанда тозады. Сондықтан, ыстық немесе майы ағып тұратын қозғалтқыштарда уақыт белбеуінің қызмет ету мерзімі қысқарады. Сонымен қатар, күшейткіш арқандардың өміріне су мен антифриз теріс әсер етеді, сондықтан суға ұшырауы мүмкін белбеудің суды жылдам кетіруі маңызды. Ескі белбеулерде трапеция пішіндес тістер болады, бұл тістердің тез тозуына себеп болады. Жаңа өндіріс технологиялары иісті, ұзақ қызмет ететін қисық тістер жасауға мүмкіндік береді. Өндірушінің техникалық талаптарына сәйкес уақыт белбеулері жоғары айналымдарда созылуы мүмкін, бұл камера тізбегін және, демек, тұтандыруды кешіктіреді. Күшейтілген, қалпына келтірілген белбеулер созылмайды және уақыт сақталады. Уақыт белбеуін жобалау кезінде, ені кең белбеу оның беріктігін арттырады, ал ені тар белбеу салмағын және үйкелісін азайтады. Уақыт белбеулерінің әдеттегі зақымдану түрлері – тістердің тозуы (бұл белбеудің тегіс бөлігін қалдырады, онда жетек доңғалағы сырғанады) немесе талшықтық ядроның қабаттасуы мен жарылуы. Жоғары керілуге төзімді талшықтардың қасиетіне байланысты белбеудің жыртылуы сирек кездеседі. Көбінесе назардан тыс қалған қалдықтар мен кірлер май мен майға араласып, белбеуді баяу тозуына себеп болып, тозу процесін жеделдетеді, нәтижесінде белбеудің мерзімінен бұрын бұзылуына әкеледі.
A timing belt is typically made from rubber, although some belts are instead made from polyurethane or neoprene. The structure of the belt is reinforced with corded fibres (acting as tension members) and the toothed surface is reinforced with a fabric covering. Rubber degrades with higher temperatures, and with contact with motor oil. Thus the life expectancy of a timing belt is lowered in hot or leaky engines. Also, the life of the reinforcing cords is also affected by water and antifreeze, so it is important that belt that can be exposed to water is able to drain the water away quickly. Older belts have trapezoid shaped teeth leading to high rates of tooth wear. Newer manufacturing techniques allow for curved teeth that are quieter and last longer. Manufacturer specification timing belts may stretch at high rpm, retarding the cam and therefore the ignition. Stronger aftermarket belts will not stretch and the timing is preserved. When designing the timing belt, a wider belt increases its strength however a narrower belt reduces weight and friction. The usual failure modes of timing belts are either stripped teeth (which leaves a smooth section of belt where the drive cog will slip) or delamination and unraveling of the fiber cores. Breakage of the belt, because of the nature of the high tensile fibers, is uncommon. Often overlooked, debris and dirt that mix with oil and grease can slowly wear at the belt and materials advancing the wear process, causing premature belt failure.
Тарих
Тісті белбеулер 1940 жылдардың басында тоқыма фабрикаларында қолдану үшін ойлап табылды. Уақыт белбеуін пайдаланған алғашқы белгілі автомобиль қозғалтқышы – 1954 жылғы американдық Devin Panhard жарыс машинасы. Ол Гилмер компаниясы жасаған тісті белбеуді пайдалану арқылы итергіш штангалардан жоғары орналасқан кәмшағаттарға айналдырылған қозғалтқышты қолданды. Бұл автомобиль 1956 жылы Америка спорттық автомобиль клубының (SCCA) ұлттық чемпионатында жеңіске жетті. 1962 жылы шығарылған Glas 1004 – уақыт белбеуін пайдаланған алғашқы сериялық автомобиль. 1966 жылғы Pontiac OHC Six қозғалтқышы – АҚШ-та сериялық өндірістегі алғашқы автомобиль болса, 1966 жылғы Fiat Twin Cam қозғалтқышы – екі кәмшағатты уақыт белбеуін пайдаланған алғашқы сериялық қозғалтқыш болды.
Toothed belts were invented in the early 1940s, for use in textile mills. The first known automobile engine to use a timing belt was the American 1954 Devin Panhard racing car, used an engine converted from pushrods to overhead camshafts through the use of a toothed belt made by the Gilmer Company. This car won the Sports Car Club of America (SCCA) National Championship in 1956. The 1962 Glas 1004 was the first mass produced vehicle to use a timing belt. The 1966 Pontiac OHC Six engine was the first US mass produced vehicle to use a timing belt, while the 1966 Fiat Twin Cam engine was the first mass produced engine to use a timing belt with twin camshafts.
Уақыт тізбектері
Металл уақыт тізбектері 1990 жылдардан бері шығарылатын автомобильдердің қозғалтқыштарында резеңке уақыт белбеуін ауыстыру қажеттігінің жоқтығынан кеңінен қолданыла бастады. Тізбектердің өзі минимал тозуға ұшырайды, бірақ тізбектің майлауы жеткіліксіз болса немесе кергіштер мен тізбек бағыттағыштары бұзылса, техникалық қызмет көрсетуге қатысты мәселелер туындауы мүмкін. Резеңке уақыт белбеулері жүргізу кезінде ешқандай дабылсыз жыртылып кетсе, ал уақыт тізбектері тозудың бастапқы белгілерін көрсетеді, олардың бірі – қозғалтқыштың алдыңғы бөлігінен шығатын дірілдеу. Кранвал мен тарату валы өте жақын орналасқан көптеген штангалы қозғалтқыштарда тікелей жетек орнына қысқа тізбекті жетек қолданылады. Бұл себебі, тікелей жетектерде кулак профильдері кранвалдан "кері соққы" беретін болғандықтан, жиі моменттің кері өзгеруінен зардап шегеді, бұл артық шу мен тозуға әкеледі.
Metal timing chains have become more widespread in car engines produced since the 1990s, due to the lack of the regular maintenance task of replacing a rubber timing belt. While the chains themselves are subject to minimal wear, lubrication of the chain or failure of the tensioner and chain guides can cause maintenance issues. By contrast to rubber based timing belts which give no indication of snapping while one is driving, early symptoms of a timing chain system becoming worn exist, and these include a rattling noise from the front of the engine. Most pushrod engines, where the crankshaft and camshaft are very close together, use a short chain drive rather than a direct gear drive. This is because gear drives suffer from frequent torque reversal as the cam profiles "kick back" against the drive from the crank, leading to excessive noise and wear.
Уақыт тетіктері
Сроктық тісті шегерлер түрлі жоғарғы клапанды қозғалтқыштарда қолданылады, себебі кембұрықтың коленвалға жақын орналасуына байланысты. Тікелей жетекті қолданғанда, болат тісті шегерлердің орнына көбірек серпімділігі бар талшықты немесе нейлон қаптамалы тісті шегерлер жиі қолданылады. Дегенмен, коммерциялық және авиациялық қозғалтқыштарда тек болат тісті шегерлер ғана қолданылады, себебі басқа материалдар кенеттен және ескертусіз бұзылуы мүмкін.
Timing gears are used in various overhead valve engines, due to the close proximity of the camshaft to the crankshaft. Fiber or nylon covered gears, with more resilience, are often used instead of steel gears where direct drive is used. However, commercial engines and aircraft engines use steel gears only, as these other materials can fail suddenly and without warning.