L'albero a camme è una parte importante nel treno di valvole di un motore automobilistico. Il design strutturale e la qualità di lavorazione dell'albero a camme influiscono direttamente sulle prestazioni del motore. Negli ultimi anni, per esigenze di tutela ambientale, si stanno sviluppando motori a basso consumo di carburante e basso inquinamento. Al fine di risolvere il problema delle emissioni di scarico delle automobili non inquinanti e ottenere un regime motore elevato e un'elevata potenza di uscita, molti motori adottano strutture multi-valvola e fase valvola, alzata valvola variabile, che aumenta il carico delle molle delle valvole. Allo stesso tempo, al fine di ridurre il consumo di carburante e la perdita di attrito, viene utilizzata una struttura a rulli tra la camma e il bilanciere e la superficie di contatto tra la camma e il rullo forma un'area di alta pressione, che influisce sulla stabilità della movimento dell'albero a camme, equilibrio dinamico, resistenza all'usura e resistenza torsionale. proporre requisiti più elevati. Inoltre, al fine di raggiungere lo scopo della leggerezza e del basso costo delle automobili, senza intaccare i requisiti di prestazione di ciascuna parte, le parti dovrebbero essere semplificate il più possibile, il peso dovrebbe essere ridotto e l'uso dei materiali dovrebbe essere più ragionevole.
In generale, in un motore in linea, una camma corrisponde a una valvola. Un motore a V o un motore boxer condivide una camma ogni due valvole. Il motore rotativo e il motore senza valvole non necessitano di camme a causa della loro particolare struttura.
Per ottenere leggerezza, facilità di lavorazione e basso costo, oltre a un elevato regime del motore e un'elevata potenza di uscita, è necessario riconsiderare il design dei componenti del motore, in particolare gli alberi a camme, richiedendo che siano compatti nella struttura, altamente concentrati nelle funzioni, leggero e in grado di sopportare una maggiore pressione di contatto. Nell'attuale applicazione dell'albero a camme, il sistema di lubrificazione della testata del cilindro è stato concentrato sull'albero a camme cavo, i componenti di azionamento della pompa del carburante che realizzano l'iniezione diretta nel cilindro sono implementati sull'albero a camme e la VVT (valvola a fasatura variabile) è implementata sull'albero a camme . usato alla fine. Nel treno valvole, i requisiti di prestazione per ciascuna parte dell'albero a camme sono diversi. Per la camma e la ruota motrice della pompa del carburante, è necessario che sia resistente all'usura, all'adesione e alla vaiolatura; per il perno, richiede buone prestazioni di scorrimento; per l'albero, richiede buone prestazioni di rigidità, flessione e torsione.
Con lo sviluppo di automobili leggere, gli alberi a camme si stanno sviluppando nella direzione di funzioni leggere, altamente concentrate e a basso costo, e i vantaggi dell'assemblaggio degli alberi a camme vengono gradualmente riconosciuti e accettati dalle persone.
L'albero e la camma di un albero a camme fabbricato vengono prodotti separatamente e quindi assemblati insieme. La camma è generalmente realizzata in acciaio al carbonio o materiale di metallurgia delle polveri, il perno è realizzato con parti di metallurgia delle polveri o il tubo di acciaio concentrato sul mandrino e il mandrino è realizzato in tubo di acciaio senza saldatura trafilato a freddo a parete sottile. Le camme in acciaio al carbonio possono essere soggette a trattamento di tempra o cementazione ad alta frequenza e hanno un'elevata resistenza all'adesione e alla corrosione per vaiolatura.
In termini di design, l'albero a camme assemblato può essere progettato con una larghezza della camma stretta e un intervallo ridotto e la disposizione delle camme è molto compatta. Rispetto all'albero a camme tradizionale, presenta i vantaggi di leggerezza, basso costo di lavorazione e ragionevole utilizzo del materiale e il peso è ridotto fino al 45 percento rispetto all'albero a camme ad albero pieno.
La tecnologia chiave dell'albero a camme assemblato è il metodo di connessione e il processo di produzione e l'attrezzatura sono determinati dai diversi metodi di connessione. L'albero a camme assemblato iniziò negli anni '80 e il primo sviluppato fu l'albero a camme con collegamento saldato. A metà degli anni-1980 fu messo in uso l'albero a camme di collegamento sinterizzato e nello stesso periodo apparve l'albero a camme prodotto con il metodo di espansione. Alla fine degli anni '90 iniziò lo sviluppo degli alberi a camme zigrinati. Le tecniche di produzione degli alberi a camme fabbricati vengono costantemente aggiornate man mano che emergono nuovi metodi di connessione.
Gli alberi a camme collegati mediante saldatura sono soggetti a deformazione termica durante la saldatura, il che riduce la precisione dimensionale degli alberi a camme e anche i forti sbalzi termici sono soggetti a crepe nelle parti saldate, rendendo difficile garantire la qualità. , La camma deve essere collegata al tubo di acciaio per diffusione in fase liquida. Questo processo deve essere eseguito in un forno di sinterizzazione superiore a 1000 gradi C. Ad alta temperatura, l'albero è soggetto a flessione, con conseguenti errori di precisione dimensionale e durante la sinterizzazione ci sono restrizioni sulle prestazioni del materiale. , richiede un grande forno di sinterizzazione e l'efficienza termica non è elevata; il metodo di espansione prima fa cooperare la camma e il tubo d'acciaio, quindi aggiunge l'espansione idraulica o meccanica dall'interno del tubo. Per resistere alla pressione interna del tubo di espansione, la parete della camma deve avere un certo spessore. Il tubo è facile da eseguire e devono essere utilizzati tubi in acciaio a parete sottile e, a causa dei requisiti speciali delle operazioni ad alta pressione, l'attrezzatura è anche di grandi dimensioni; sebbene il metodo di connessione con interferenza del manicotto caldo e freddo sia ampiamente utilizzato nella produzione di parti meccaniche, potrebbe non essere adatto nella produzione di alberi a camme. , perché quando la camma è collegata al manicotto termico dell'albero, la camma si riscalda, provocando un ammorbidimento ed è difficile garantire la resistenza all'usura durante l'attrito. Molte camme condurranno il calore all'estremità dell'albero durante il lavoro, creando il collegamento tra l'inizio e la fine del lavoro. Se la quantità cambia, il grado del connettore non può essere mantenuto coerente; il metodo di godronatura presenta alcuni vantaggi in termini di affidabilità, precisione, attrezzatura, consumo energetico, ecc.
L'ulteriore sviluppo dell'albero a camme combinato si concentrerà sullo sviluppo dei materiali e sull'ottimizzazione delle tecniche di lavorazione. Il mercato sta attualmente sviluppando e applicando con vigore materiali compositi, come i materiali ceramici per la produzione di alberi a camme. MAHLE sta lavorando allo sviluppo di funzioni estese per l'albero a camme combinato. Ad esempio, anche l'integrazione dell'azionamento della pompa del carburante e dei componenti del sensore sta guadagnando terreno. La sincronizzazione dei segmenti delle camme di ingresso o uscita sugli alberi a camme SOHC si ottiene con gli alberi a camme annidati MAHLE CamInCam™.
Gli alberi a camme assemblati si stanno attualmente sviluppando a un ritmo rapido e sono utilizzati principalmente nei motori ad alte prestazioni. Con il miglioramento della tecnologia di produzione degli alberi a camme assemblati emergeranno alberi a camme assemblati con prestazioni migliori, costi inferiori e tecnologie diversificate.
