Vačkový hriadeľ je dôležitou súčasťou ventilového rozvodu automobilového motora. Konštrukčné riešenie a kvalita spracovania vačkového hriadeľa priamo ovplyvňujú výkon motora. V posledných rokoch sa kvôli potrebám ochrany životného prostredia vyvíjajú motory s nízkou spotrebou paliva a nízkym znečistením. Aby sa vyriešil problém neznečisťujúcich výfukových emisií automobilov a dosiahli sa vysoké otáčky motora a vysoký výstupný výkon, mnohé motory využívajú viacventilovú a ventilovú fázu, variabilné zdvihové štruktúry ventilov, čo zvyšuje zaťaženie ventilových pružín. Zároveň, aby sa znížila spotreba paliva a straty trením, medzi vačkou a vahadlem je použitá valčeková konštrukcia a styčná plocha medzi vačkou a valčekom tvorí oblasť s vysokým tlakom, ktorá ovplyvňuje stabilitu valčeka. pohyb vačkového hriadeľa, dynamická rovnováha, odolnosť proti opotrebovaniu a torzná pevnosť. klásť vyššie požiadavky. Okrem toho, aby sa dosiahol účel nízkej hmotnosti a nízkych nákladov na automobily, bez ovplyvnenia požiadaviek na výkon každej časti, diely by sa mali čo najviac zjednodušiť, mala by sa znížiť hmotnosť a malo by sa použiť materiály. rozumnejšie.
Všeobecne povedané, v radovom motore jedna vačka zodpovedá jednému ventilu. V-motor alebo boxer motor zdieľajú vačku pre každé dva ventily. Rotačný motor a bezventilový motor nepotrebujú vďaka svojej špeciálnej konštrukcii vačku.
Aby sa dosiahla nízka hmotnosť, ľahké spracovanie a nízke náklady, ako aj vysoké otáčky motora a vysoký výstupný výkon, je potrebné prehodnotiť konštrukciu komponentov motora, najmä vačkových hriadeľov, vyžadujúcich kompaktnú konštrukciu, vysokú koncentráciu funkcií, nízka hmotnosť a schopná vydržať vyšší kontaktný tlak. V súčasnej aplikácii vačkového hriadeľa sa systém mazania hlavy valcov sústredil na dutý vačkový hriadeľ, komponenty pohonu palivového čerpadla, ktoré realizujú priame vstrekovanie do valca, sú implementované na vačkovom hriadeli a VVT (ventil s variabilným časovaním) je implementovaný na vačkovom hriadeli. . použité na konci. Vo ventilovom rozvode sú výkonnostné požiadavky pre každú časť vačkového hriadeľa odlišné. V prípade hnacieho kolesa vačky a palivového čerpadla sa vyžaduje, aby boli odolné voči opotrebovaniu, priľnavosti a jamkovej korózii; v prípade čapu to vyžaduje dobrý posuvný výkon; pre hriadeľ vyžaduje dobrú tuhosť, ohyb a torzný výkon.
S vývojom ľahkých automobilov sa vačkové hriadele vyvíjajú smerom k ľahkým, vysoko koncentrovaným funkciám a nízkym nákladom a ľudia postupne spoznávajú a prijímajú výhody montáže vačkových hriadeľov.
Hriadeľ a vačka vyrobeného vačkového hriadeľa sa vyrábajú oddelene a potom sa zostavujú dohromady. Vačka je vo všeobecnosti vyrobená z uhlíkovej ocele alebo materiálu práškovej metalurgie, čap je vyrobený z dielov práškovej metalurgie alebo oceľovej rúry sústredenej na tŕni a tŕň je vyrobený z tenkostennej bezšvíkovej oceľovej rúry ťahanej za studena. Vačky z uhlíkovej ocele môžu byť podrobené vysokofrekvenčnému kaleniu alebo nauhličovaniu a majú vysokú odolnosť voči adhézii a bodovej korózii.
Konštrukčne môže byť zostavený vačkový hriadeľ navrhnutý s úzkou šírkou vačky a malým intervalom a usporiadanie vačiek je veľmi kompaktné. V porovnaní s tradičným vačkovým hriadeľom má výhody nízkej hmotnosti, nízkych nákladov na spracovanie a rozumného využitia materiálu a v porovnaní s vačkovým hriadeľom s pevným hriadeľom je hmotnosť znížená až o 45 percent.
Kľúčovou technológiou zmontovaného vačkového hriadeľa je spôsob pripojenia a výrobný proces a vybavenie sú určené rôznymi spôsobmi pripojenia. Montáž vačkového hriadeľa sa začala v 80. rokoch 20. storočia a prvým vyvinutým bol vačkový hriadeľ so zváraným spojom. V polovici-1980 rokov bol uvedený do prevádzky vačkový hriadeľ zo spekaných spojov a v tom istom období sa objavil aj vačkový hriadeľ vyrábaný expanznou metódou. Koncom 90. rokov sa začal vývoj ryhovaných vačkových hriadeľov. Techniky výroby vačkových hriadeľov sa neustále aktualizujú, pretože sa objavujú nové spôsoby pripojenia.
Vačkové hriadele spojené zváraním sú náchylné na tepelnú deformáciu pri zváraní, čo znižuje rozmerovú presnosť vačkových hriadeľov a prudké tepelné zmeny sú tiež náchylné na praskliny vo zváraných častiach, čo sťažuje zaručenie kvality. , Vačka musí byť spojená s oceľovou rúrou difúziou v kvapalnej fáze. Tento proces sa musí vykonávať v spekacej peci pri teplote vyššej ako 1000 °C. Pri vysokej teplote je hriadeľ náchylný na ohýbanie, čo vedie k chybám v rozmerovej presnosti a počas spekania existujú obmedzenia týkajúce sa výkonu materiálu. , vyžaduje veľkú spekaciu pec a tepelná účinnosť nie je vysoká; spôsob expanzie najprv prinúti vačku a oceľovú rúrku spolupracovať a potom pridá hydraulickú alebo mechanickú expanziu zvnútra rúrky. Aby stena vačky odolala vnútornému tlaku expanznej rúrky, musí mať určitú hrúbku. Potrubie je ľahko realizovateľné a musia sa použiť tenkostenné oceľové rúry a vzhľadom na špeciálne požiadavky vysokotlakových operácií je zariadenie aj veľkorozmerné; aj keď je metóda interferenčného spojenia s horúcou a studenou objímkou široko používaná pri výrobe mechanických častí, nemusí byť vhodná pri výrobe vačkových hriadeľov. , pretože keď je vačka spojená s tepelnou objímkou hriadeľa, vačka sa zahrieva, čo vedie k zmäknutiu a je ťažké zabezpečiť odolnosť proti opotrebeniu počas trenia. Mnoho vačiek bude pri práci viesť teplo na koniec hriadeľa, čím sa vytvorí spojenie medzi začiatkom a koncom práce. Ak sa množstvo zmení, stupeň konektora sa nedá udržať konzistentný; metóda vrúbkovania má určité výhody v spoľahlivosti, presnosti, výbave, spotrebe energie atď.
Ďalší vývoj kombinovaného vačkového hriadeľa sa zameria na vývoj materiálov a optimalizáciu techník spracovania. Trh sa v súčasnosti intenzívne rozvíja a používa kompozitné materiály, ako sú keramické materiály na výrobu vačkových hriadeľov. MAHLE pracuje na vývoji rozšírených funkcií pre kombinovaný vačkový hriadeľ. Napríklad integrácia ovládania palivového čerpadla a komponentov snímača tiež získava na trakcii. Synchronizácia vstupných alebo výstupných vačkových segmentov na vačkových hriadeľoch SOHC je dosiahnutá pomocou vložených vačkových hriadeľov MAHLE CamInCam™.
Zmontované vačkové hriadele sa v súčasnosti vyvíjajú rýchlym tempom a používajú sa hlavne vo vysokovýkonných motoroch. So zlepšením technológie výroby montovaných vačkových hriadeľov vzniknú montované vačkové hriadele s lepším výkonom, nižšími nákladmi a diverzifikovanými technológiami.
