A árvore de cames é uma parte importante no trem de válvulas de um motor de automóvel. O design estrutural e a qualidade de processamento do eixo de comando afetam diretamente o desempenho do motor. Nos últimos anos, devido às necessidades de proteção ambiental, estão sendo desenvolvidos motores com baixo consumo de combustível e baixa poluição. A fim de resolver o problema de emissões de escape de automóveis não poluentes e alcançar alta velocidade do motor e alta potência de saída, muitos motores adotam várias válvulas e fases de válvulas, estruturas de elevação de válvulas variáveis, o que aumenta a carga das molas das válvulas. Ao mesmo tempo, para reduzir o consumo de combustível e a perda por atrito, é utilizada uma estrutura de roletes entre o came e o balancim, e a superfície de contato entre o came e o rolete forma uma área de alta pressão, o que afeta a estabilidade do movimento da árvore de cames, equilíbrio dinâmico, resistência ao desgaste e resistência à torção. apresentar requisitos mais elevados. Além disso, para atingir o objetivo de peso leve e baixo custo dos automóveis, sem afetar os requisitos de desempenho de cada peça, as peças devem ser simplificadas o máximo possível, o peso deve ser reduzido e o uso de materiais deve ser mais razoável.
De um modo geral, em um motor em linha, um came corresponde a uma válvula. Um motor V ou motor boxer compartilha um came para cada duas válvulas. O motor rotativo e o motor sem válvula não precisam de came devido à sua estrutura especial.
Para obter peso leve, fácil processamento e baixo custo, bem como alta rotação do motor e alta potência de saída, o projeto dos componentes do motor, especialmente os eixos de comando, deve ser reconsiderado, exigindo que sejam compactos em estrutura, altamente concentrados em funções, leve em peso e capaz de suportar maior pressão de contato. Na aplicação atual da árvore de cames, o sistema de lubrificação da cabeça do cilindro foi concentrado na árvore de cames oca, os componentes de acionamento da bomba de combustível que realizam injeção direta no cilindro são implementados na árvore de cames e a VVT (válvula de sincronização variável) é implementada na árvore de cames . usado no final. No trem de válvulas, os requisitos de desempenho para cada parte da árvore de cames são diferentes. Para a roda motriz do came e da bomba de combustível, é necessário que seja resistente ao desgaste, aderência e corrosão; para o munhão, requer bom desempenho de deslizamento; para o eixo, requer boa rigidez, flexão e desempenho de torção.
Com o desenvolvimento dos automóveis leves, as árvores de cames estão se desenvolvendo na direção de funções leves, altamente concentradas e de baixo custo, e as vantagens da montagem de árvores de cames são gradualmente reconhecidas e aceitas pelas pessoas.
O eixo e o came de um eixo de comando fabricado são fabricados separadamente e depois montados juntos. O came é geralmente feito de aço carbono ou material de metalurgia do pó, o diário é feito de peças de metalurgia do pó ou o tubo de aço concentrado no mandril, e o mandril é feito de tubo de aço sem costura de parede fina estirado a frio. Cames de aço carbono podem ser submetidos a tratamento de têmpera ou cementação de alta frequência e têm alta resistência à adesão e corrosão por pite.
Em termos de design, a árvore de cames montada pode ser projetada com uma largura de came estreita e um pequeno intervalo, e a disposição dos cames é muito compacta. Comparado com a árvore de cames tradicional, tem as vantagens de peso leve, baixo custo de processamento e utilização de material razoável, e o peso é reduzido em até 45 por cento em comparação com a árvore de cames de eixo sólido.
A tecnologia chave da árvore de cames montada é o método de ligação, e o processo de fabrico e o equipamento são determinados pelos diferentes métodos de ligação. A árvore de cames montada começou na década de 1980, e a primeira desenvolvida foi a árvore de cames de conexão soldada. Em meados-1980, a árvore de cames de conexão sinterizada foi colocada em uso, e a árvore de cames produzida pelo método de expansão apareceu no mesmo período. No final da década de 1990, começou o desenvolvimento de árvores de cames recartilhadas. As técnicas de fabricação de árvores de cames fabricadas estão sendo constantemente atualizadas à medida que surgem novos métodos de conexão.
Árvores de cames conectadas por soldagem são propensas a deformações térmicas durante a soldagem, o que reduz a precisão dimensional das árvores de cames, e mudanças térmicas severas também são propensas a trincas nas peças soldadas, dificultando a garantia da qualidade. , O came deve ser conectado ao tubo de aço por difusão na fase líquida. Este processo deve ser realizado em um forno de sinterização acima de 1000 graus C. Em alta temperatura, o eixo é propenso a flexão, resultando em erros de precisão dimensional e, durante a sinterização, há restrições quanto ao desempenho do material. , requer um grande forno de sinterização e a eficiência térmica não é alta; o método de expansão primeiro faz com que o came e o tubo de aço cooperem e, em seguida, adiciona a expansão hidráulica ou mecânica do interior do tubo. Para suportar a pressão interna do tubo de expansão, a parede do came deve ter uma certa espessura. O tubo é fácil de executar, e tubos de aço de paredes finas devem ser usados e, devido aos requisitos especiais de operações de alta pressão, o equipamento também é de grande escala; embora o método de conexão de interferência de manga quente e fria seja amplamente utilizado na produção de peças mecânicas, pode não ser adequado na produção de árvores de cames. , pois quando o came é conectado com a luva térmica do eixo, o came é aquecido, resultando em amolecimento, e é difícil garantir a resistência ao desgaste durante o atrito. Muitos cames conduzem calor para a ponta do eixo durante o trabalho, fazendo a conexão entre o início e o final do trabalho. Se a quantidade mudar, o grau do conector não pode ser mantido consistente; o método de recartilhamento tem certas vantagens em confiabilidade, precisão, equipamento, consumo de energia, etc.
O desenvolvimento adicional da árvore de cames combinada se concentrará no desenvolvimento de materiais e na otimização de técnicas de processamento. Atualmente, o mercado está desenvolvendo e aplicando materiais compósitos, como materiais cerâmicos, para a fabricação de árvores de cames. A MAHLE está trabalhando no desenvolvimento de funções estendidas para a árvore de cames combinada. Por exemplo, a integração da atuação da bomba de combustível e dos componentes do sensor também está ganhando força. A sincronização dos segmentos de cames de entrada ou saída nas árvores de cames SOHC é obtida com as árvores de cames aninhadas MAHLE CamInCam™.
As árvores de cames montadas estão actualmente a desenvolver-se a um ritmo acelerado e são utilizadas principalmente em motores de alto desempenho. Com o aprimoramento da tecnologia de produção das árvores de cames montadas, surgirão árvores de cames montadas com melhor desempenho, menor custo e tecnologias diversificadas.
