¿Qué es un árbol de levas en los autos?? Bien, Es un eje en un automóvil diseñado exactamente con levas (lóbulos) que están configurados para controlar el momento de la operación de la válvula en un motor. Estamos hablando de acero endurecido, aleación de hierro fundido, o acero de palanquilla, con estos materiales elegidos para resistir las temperaturas más extremas, arriba a 500 grados Fahrenheit. Las cámaras se mecanizan a una forma para maximizar el flujo de aire y la entrega de combustible, pero se perfilan a la velocidad del motor y los requisitos de rendimiento.
Un ejemplo es un motor de alto rendimiento con lóbulos de levas que se elevan 0.5 pulgadas para el flujo de aire. En motores de cuatro tiempos, El árbol de levas está vinculado al cigüeñal mediante una correa de distribución o cadena; Gire a la mitad de la velocidad del cigüeñal, por lo que las válvulas se abren y cierran a paso con los pistones. La sincronización ayuda a mantener ciclos de combustión precisos para obtener una potencia precisa, eficiencia, y emisiones.
El papel del árbol de levas en un motor
En un motor, El árbol de levas abre y cierra válvulas controladas por lóbulos de la leva empujando un levantador de válvulas o un balancín y permitiendo la acción por resortes para cerrar el cierre. Se sincroniza con el cigüeñal a través de una correa de distribución o cadena, manteniendo un 2:1 relación de velocidad en motores de cuatro tiempos, Entonces las válvulas se abren y cierran en el momento exacto. Por ejemplo, Mantiene la válvula abierta ligeramente más allá del centro muerto inferior durante la carrera de admisión para que a RPM más altas, Se utiliza el impulso de la mezcla de aire-combustible. Optimizar el tiempo de la válvula es fundamental para el rendimiento.
Esta es una conversión de movimiento de rotación en movimiento lineal de la válvula. La combustión ineficiente, que reduce la potencia de salida y aumenta el consumo de combustible, puede ser provocada por un árbol de levas mal cronometrado. Además, al final, Hay hidrocarburos no quemados que se disparan si la superposición de la válvula no se ejecuta muy bien en. De este modo, El diseño del árbol de levas afecta lo que es un árbol de levas en los automóviles que alcanza en términos de energía, eficiencia de combustible, y cumplimiento ambiental.
Componentes de un árbol de levas
- Cámaras (Lóbulos): Elevación de la válvula de control, duración, y superposición para el flujo de aire.
- Seguidor: Convierte el movimiento del lóbulo en fuerza lineal, disminución del desgaste de la superficie endurecida.
- Taller de transmisión: Para sincronizar la rotación del cigüeñal, Utiliza un cinturón o cadena dentado.
- Aspectos: Disminuye el movimiento axial y radial y la fricción bajo cargas altas.
- Paleta de cadena: Gobierna el tiempo de camión de camino, así como la expansión térmica y las vibraciones.
Tipos de árboles de levas
Tipos basados en levantadores
Un diseño más antiguo, Los árboles de levas de appetio plano son más tranquilos, más asequible, y más simple, Pero dependen de los levantadores hidráulicos y requieren cambios regulares de aceite de motor para ayudar a prevenir el desgaste. Por ejemplo, se deslizan un poco más, pero requieren un robo completo para evitar la falla del lóbulo de la cámara.. Por otro lado, Los árboles de levas de rodillo usan un seguidor rodante para disminuir el contacto de metal a metal. Levantar los perfiles de la cámara hace que los motores modernos de RPM sean posibles y permiten un mayor elevador de válvulas. Más notablemente, Los árboles de levas de rodillo mejoran la eficiencia en los motores de alto rendimiento.
Tipos basados en la forma
Barril (cilíndrico) Los árboles de levas proporcionan un movimiento rotativo constante y son excelentes dispositivos de automatización industrial. En sistemas de velocidad variable, Las rutas de seguidor de la leva dinámica emplean placas de contorno especiales para árboles de levas radiales que permiten una aceleración suave. Para árboles de levas conjugados, Sistema de rodillo dual ‘’ reduce la vibración y ayuda en aplicaciones sensatas de ruido. Los árboles de levas esféricos proporcionan una precisión inigualable cuando se necesita movimiento de ejes múltiples en los motores. Punta afilada, bases planas, Los árboles de levas de cuña son apropiados para el movimiento intermitente en la actuación de la válvula automotriz.
Configuraciones del árbol de levas
Cámaras superiores (SOHC) Los diseños proporcionan un mejor uso del espacio colocando una cámara por cabeza en motores compactos de cuatro cilindros. Sin embargo, Muchos motores exceden 7,000 Rpm, requiriendo más entrada de aire, que significa 4+ válvulas por cilindro y, eventualmente, Use una cámara de doble outor (Dohc) configuración. Incluso mientras los motores de varilla de empuje usan árboles de levas en el bloque, Sus rutas de admisión más cortas proporcionan resultados de torque pesados, como los motores LS Series V8 de GM. Como consecuencia, Se centra en la diversidad de lo que es un árbol de levas en los automóviles y cómo afecta la ingeniería de rendimiento.
Características de rendimiento
- Duración: La duración aumenta la alta potencia de RPM pero corta el torque de gama baja debido a la superposición.
- Elevar: El elevador alto aumenta el flujo de aire pero necesita resortes de válvulas más fuertes para evitar flotación a velocidades.
- Momento: Tiempo avanzado para un par de gama baja, retrasar para una mayor potencia de rpm.
- Ángulo de separación del lóbulo (LSA): Un ángulo de separación del lóbulo más ancho mejora la estabilidad inactiva, pero estrecha la banda de potencia. Por otro lado, LSA más apretado Acarta el torque de rango medio.
Tiempo de válvula variable (VVT)
Eso significa que los sistemas VVT como el VTEC de Honda y los perfiles de CAM 3D de Ferrari cambian el sincronización de la válvula para que pueda optimizarse para el rendimiento del motor a través de los rangos de RPM. Con vtec, Las válvulas permanecen abiertas por más tiempo a altas velocidades para aumentar el flujo de aire, y hacerlo, Use lóbulos de cámara adicionales que se abran hidráulicamente, mientras que el árbol de levas de Ferrari cambia lateralmente en un perfil tridimensional para que coincida con las condiciones de carga para el cambio. Esta flexibilidad permite que el torque se tenga a bajas rpm y ayuda a crear caballos de fuerza a altas rpm., que no es posible con los árboles de levas fijos para reducir el rendimiento.
Libre de árboles de levas, Los motores sin levas con válvulas controladas por solenoides permiten una variabilidad de sincronización infinita y eliminan las pérdidas parásitas; actúan válvulas electrónicamente. Tales novedades confirman “¿Qué es un árbol de levas en los autos?” en una nueva forma: mucho más eficiente y poderoso que antes.
Fallas y síntomas comunes del árbol de levas
Signos de falla del árbol de levas
- Verifique que la luz del motor se ilumine.
- Backfiring o aparecer desde el tubo de escape o la admisión.
- Golpear o tocar ruido desde el extremo superior del motor.
- Incendio de cilindro muerto.
- Pérdida de potencia o rendimiento del motor.
- Áspero y estancamiento.
- Menor eficiencia de combustible.
- Cilíndrico Códigos de fallo de fuego.
- Aumento de las emisiones de gas.
- Partículas de metal en el aceite del motor.
Causas de falla del árbol de levas
- Lubricación insuficiente o niveles bajos de aceite.
- Desgaste en los lóbulos o diarios de los lóbulos de la cámara.
- Sobrecarga de resortes de válvula.
- Defectos de fabricación o material de baja calidad.
- Falla de la correa de distribución/cadena.
- Restos o contaminación extraños en el aceite del motor.
- Instalación o desalineación inadecuada.
- Deformación excesiva del calor que desencadena.
- Operación de rpm alta larga.
- Mantenimiento inadecuado y cambios de aceite.
Reparar o reemplazar un árbol de levas
Algunos problemas del árbol de levas se pueden reparar con soldadura o mediante mecanizado de precisión, como agregar un material endurecido a un lóbulo desgastado y molerlo a la especificación de fábrica. Es útil para pequeñas áreas de desgaste pero poco prácticas para árboles de levas doblados o profundamente calificados. P.EJ., Las tolerancias en los árboles de levas modernos a veces requieren acabados superficiales de menos de 0.02 micras, que es imposible de recuperar.
En el otro extremo del espectro, El reemplazo es la mejor solución final para daños como lóbulos fracturados o desgaste excesivo asociado con el hambre de aceite. ¿Qué es un árbol de levas en los automóviles sin operación precisa?? Una rota es una posibilidad para el contacto de la válvula de pistón desde el cual su motor nunca se recuperará. El Costo de un árbol de levas podría ser $200-$500, Sin embargo, puede exceder fácilmente $1,000 Debido a que el árbol de levas tiene que ser desmontado, cronometrado, y el tren de la válvula se vuelve a ensamblar por el parto.
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