حزام التوقيت (عمود الكامات)

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
يتم تركيب حزام التوقيت
سلسلة التوقيت (مثبتة حول تروس عمود الكامات الدائرية )

في محرك المكبس ، يُعدّ سير التوقيت (أو سير الكامات ) سيرًا مسننًا يُحرّك عمود الكامات ويُزامن دورانه مع دوران عمود المرفق . يضمن هذا التزامن فتح وإغلاق صمامات المحرك في الأوقات الصحيحة بالنسبة لموضع المكابس. يُعتبر سير التوقيت مكونًا شبه دائم: ففي كثير من الحالات، يدوم طوال عمر المحرك، وفي حالات أخرى ، يجب استبداله خلال عمر المحرك، من مرة إلى عدة مرات، وذلك حسب كيفية استخدام السيارة ومدة خدمتها.

تحتوي العديد من المحركات الحديثة على أحزمة توقيت؛ بينما تحتوي محركات أخرى على سلسلة توقيت (وهي سلسلة بكرات لها نفس الغرض) أو مجموعة من تروس التوقيت التي تتعشق مع بعضها البعض.

تصميم

في معظم محركات المكابس ، يرتبط عمود الكامات ميكانيكيًا بعمود المرفق . يقوم عمود المرفق بتدوير عمود الكامات (عبر سير التوقيت أو سلسلة التوقيت أو التروس)، والذي بدوره يُشغّل صمامات السحب والعادم . [ 1 ] تسمح هذه الصمامات للمحرك بسحب الهواء (أو خليط من الهواء والوقود) وإخراج غازات العادم. [ 2 ]

أكثر الوسائل شيوعاً لنقل الحركة هي الأحزمة المطاطية المسننة، وسلاسل التوقيت المعدنية، أو مجموعة من التروس. تتعشق أسنان الحزام/السلسلة/التروس مع كل من عمود المرفق وعمود الكامات، مما يؤدي إلى تزامن حركتهما.

في العديد من محركات الصمامات العلوية القديمة ، يقع عمود الكامات في كتلة المحرك بالقرب من عمود المرفق، ولذلك يُستخدم نظام تروس بسيط لتشغيله. تستخدم محركات عمود الكامات العلوي في الغالب أحزمة أو سلاسل التوقيت، لأنها أكثر ملاءمة لنقل الحركة لمسافات طويلة. كانت أحزمة التوقيت شائعة في سيارات الإنتاج الضخم حتى سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، ولكن منذ تسعينيات القرن الماضي، أصبحت سلاسل التوقيت أكثر شيوعًا نظرًا لفترات الاستبدال المطلوبة عند استخدام أحزمة التوقيت.

أحزمة مطاطية مسننة

صورة توضح حزام توقيت مطاطي بأسنان مطاطية متباعدة بشكل متزايد مصممة لتتوافق مع الأخاديد أو الوصلات الموجودة على بكرات عمود المرفق وعمود الكامات.
[ 3 ] يُعدّ حزام التوقيت المطاطي المسنن، المعروف أيضًا باسم الحزام المتزامن، عنصرًا أساسيًا في محرك الاحتراق الداخلي. وهو مصنوع من مطاط متين، ويحتوي على أسنان على سطحه الداخلي تتعشق مع أخاديد مقابلة على بكرات عمود المرفق وعمود الكامات. تضمن هذه الأسنان تزامنًا دقيقًا بين دوران عمود المرفق وعمود الكامات، وهو أمر ضروري لتوقيت صمامات المحرك بشكل صحيح بالنسبة لحركة المكابس.

يشير مصطلح "حزام التوقيت" عادةً إلى حزام مطاطي مسنن . من مزايا أحزمة التوقيت انخفاض تكلفتها، وتقليل فقد الطاقة الناتج عن الاحتكاك، وانخفاض مستوى الضوضاء، بالإضافة إلى أنها لا تحتاج عادةً إلى تزييت. [ 4 ] أما عيبها الرئيسي فهو تآكلها مع مرور الوقت، لذا يُنصح باستبدالها على فترات محددة. [ 5 ] [ 6 ] كما يُنصح غالبًا باستبدال مضخة الماء في المحرك في الوقت نفسه، نظرًا لأنها أيضًا عرضة للتآكل ويسهل الوصول إليها أثناء استبدال حزام التوقيت.

توجد أحزمة التوقيت عادةً في مقدمة المحرك، وغالبًا ما تكون خلف غطاء لحمايتها من الغبار والحطام. مع ذلك، استخدمت بعض المحركات منذ عام 2008 "أحزمة توقيت رطبة"، حيث يتم تزييت الحزام بزيت المحرك لتقليل فقد الاحتكاك بنسبة 30%، وبالتالي تقليل استهلاك الوقود بنسبة 1%. [ 7 ] في بعض تصميمات المحركات، قد يُستخدم حزام التوقيت أيضًا لتشغيل مكونات أخرى، مثل مضخة الماء ومضخة الزيت .

بناء

يُصنع حزام التوقيت عادةً من المطاط، مع أن بعض الأحزمة تُصنع من البولي يوريثان أو النيوبرين. [ 8 ] [ 9 ] يُعزز هيكل الحزام بألياف مضفرة (تعمل كعناصر شد ) [ 10 ] ويُعزز سطحه المسنن بغطاء من القماش. [ 11 ]

يتلف المطاط مع ارتفاع درجات الحرارة، وعند ملامسته لزيت المحرك . لذا، ينخفض ​​العمر الافتراضي لحزام التوقيت في المحركات الساخنة أو التي تعاني من تسريبات. كما يتأثر عمر أسلاك التقوية بالماء ومضاد التجمد، لذلك من المهم أن يكون الحزام المعرض للماء قادرًا على تصريف الماء بسرعة.

تتميز الأحزمة القديمة بأسنان شبه منحرفة الشكل، مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات تآكل الأسنان. أما تقنيات التصنيع الحديثة فتتيح استخدام أسنان منحنية أكثر هدوءًا وتدوم لفترة أطول.

قد تتمدد أحزمة التوقيت المصممة وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة عند دورات المحرك العالية، مما يؤدي إلى تأخير عمود الكامات وبالتالي تأخير الإشعال. [ 12 ] أما الأحزمة البديلة الأقوى فلا تتمدد، وبالتالي يبقى التوقيت مضبوطًا. [ 13 ] عند تصميم حزام التوقيت، يزيد الحزام الأعرض من قوته، بينما يقلل الحزام الأضيق من وزنه واحتكاكه. [ 14 ]

تتمثل أنماط التلف الشائعة لأحزمة التوقيت إما في تآكل الأسنان (مما يترك جزءًا أملسًا من الحزام ينزلق عليه ترس القيادة) أو في انفصال وتفكك ألياف الحزام. أما انقطاع الحزام، نظرًا لطبيعة أليافه عالية الشد، فهو أمر غير شائع. [ 15 ] غالبًا ما يتم إغفال الحطام والأوساخ التي تختلط بالزيت والشحم، والتي يمكن أن تتسبب في تآكل الحزام والمواد ببطء، مما يؤدي إلى تسريع عملية التآكل، وبالتالي تلف الحزام قبل الأوان. [ 16 ]

تاريخ

اخترعت الأحزمة المسننة في أوائل أربعينيات القرن العشرين لاستخدامها في مصانع النسيج. [ 17 ] أول محرك سيارة معروف يستخدم حزام التوقيت كان سيارة السباق الأمريكية ديفين-بانارد عام 1954 ، والتي استخدمت محركًا تم تحويله من قضبان دفع إلى أعمدة كامات علوية باستخدام حزام مسنن من صنع شركة جيلمر. [ 18 ] [ 19 ] فازت هذه السيارة ببطولة نادي السيارات الرياضية الأمريكية (SCCA) الوطنية عام 1956. [ 18 ]

كانت سيارة جلاس 1004 موديل 1962 أول سيارة تُنتج بكميات كبيرة وتستخدم حزام التوقيت. وكان محرك بونتياك OHC ذو الست أسطوانات موديل 1966 أول محرك يُنتج بكميات كبيرة في الولايات المتحدة الأمريكية ويستخدم حزام التوقيت، [ 20 ] [ 21 ] بينما كان محرك فيات ذو الكامات المزدوجة موديل 1966 أول محرك يُنتج بكميات كبيرة ويستخدم حزام التوقيت مع عمودَي كامة. بدأت شركات صناعة السيارات في اعتماد أحزمة التوقيت في سبعينيات القرن الماضي، وهي، مقارنةً بسلاسل التوقيت، أقل تكلفةً وأصغر حجمًا وأخف وزنًا وأقل ضجيجًا، كما أنها تعزل التوافقيات الناتجة عن عمود المرفق عن نظام الصمامات، وتتطلب طاقةً أقل من السلاسل، ويمكنها العمل دون تزييت. تُصنع أحزمة التوقيت عادةً من النيوبرين أو HNBR . [ 22 ] [ 7 ]

سلاسل التوقيت

سلسلة توقيت نموذجية متعددة الوصلات

أصبحت سلاسل التوقيت المعدنية أكثر شيوعًا في محركات السيارات المصنعة منذ تسعينيات القرن الماضي، وذلك لتجنب الحاجة إلى استبدال حزام التوقيت المطاطي بشكل دوري. ورغم أن السلاسل نفسها تتعرض لتآكل طفيف، إلا أن تشحيمها أو تلف الشداد وموجهات السلسلة قد يؤدي إلى تآكل مفرط أو تلف مبكر. وعلى عكس أحزمة التوقيت المطاطية المقواة بالمعدن، التي لا تُظهر أي مؤشر على قرب تلفها، فإن نظام سلسلة التوقيت المتآكل يُصدر صوت طقطقة مميز من مقدمة المحرك. [ 23 ]

تستخدم معظم محركات الدفع ذات القضيب ، حيث يكون عمود المرفق وعمود الكامات متقاربين جدًا، سلسلة قصيرة بدلاً من نظام التروس المباشر لمنع انعكاس عزم الدوران المتكرر حيث "ترتد" ملامح الكامة عكس اتجاه الدفع من عمود المرفق، مما يؤدي إلى ضوضاء وتآكل مفرطين.

تروس التوقيت

بعض تروس التوقيت النموذجية

تُستخدم تروس التوقيت في محركات الصمامات العلوية المختلفة ، وذلك بسبب قرب عمود الكامات من عمود المرفق.

تُستخدم التروس المغطاة بالألياف أو النايلون، لما تتمتع به من متانة أكبر، بدلاً من التروس الفولاذية في أنظمة الدفع المباشر. مع ذلك، تستخدم المحركات التجارية ومحركات الطائرات التروس الفولاذية فقط، لأن المواد الأخرى قد تتعطل فجأة ودون سابق إنذار. [ 24 ]

آثار الفشل

انحنى صمامان بسبب انقطاع سير التوقيت

سيؤدي تعطل نظام التوقيت إلى توقف المحرك عن العمل. تستخدم العديد من السيارات الحديثة محركات ذات تداخل ، والتي قد تتعرض لأضرار جسيمة في حالة تعطل نظام التوقيت، [ 25 ] حيث أن فقدان التزامن بين عمود المرفق وعمود الكامات سيؤدي إلى اصطدام الصمامات بالمكابس.

تشمل العلامات التحذيرية التي تشير إلى ضرورة استبدال سلسلة التوقيت ما يلي: [ 26 ]

  • ستُصدر تطبيقات VVT في الطرازات الأحدث رموز أعطال المحرك وستضيء مؤشرات فحص المحرك قبل حدوث صوت خشخشة المحرك.
  • ستؤدي التطبيقات القديمة التي سبقت تقنية توقيت الصمامات المتغير (VVT) إلى توليد صوت خشخشة في المحرك.

إلى جانب تلف الحزام/السلسلة نفسه، من الشائع أيضًا تعطل الشداد، و/أو محامل التروس والبكرات الوسيطة، مما يؤدي إلى خروج الحزام/السلسلة عن مساره. علاوة على ذلك، في المحركات التي يُشغّل فيها حزام التوقيت مضخة الماء، قد يؤدي تعطل مضخة الماء إلى توقفها عن العمل، مما قد يتسبب في انقطاع حزام أو سلسلة التوقيت. لهذا السبب، غالبًا ما تُباع أحزمة وسلاسل التوقيت ضمن مجموعة تشمل مضخة الماء، والشداد، وبكرات الشد، بحيث يمكن استبدال هذه الأجزاء لمنع تلف حزام أو سلسلة التوقيت نتيجةً لتلف هذه الأجزاء.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "حزام التوقيت: المشاكل، الشداد، ماذا يحدث في حالة انقطاعه، متى يجب استبداله" . www.samarins.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2022 .
  2. ↑ "نظام توقيت المحرك" . www.grc.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2022 .
  3. ↑ "خدمات السيارات في مورهيد سيتي، كارولاينا الشمالية | خدمة بيتشفيو للسيارات" . www.beachviewautoservice.com . تاريخ الوصول: 29 أغسطس 2024 .
  4. ↑ "كل ما يتعلق بحزام التوقيت في سيارتك" . www.carparts.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2022 .
  5. ↑ "دليل غيتس لاستبدال سير التوقيت مع رسم توضيحي لتركيب سير التوقيت لمحركات V6 وقائمة بالمحركات وتوصيات الاستبدال" . شركة غيتس. مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أكتوبر 2010 .
  6. ↑ "الأمر كله يتعلق بالتوقيت" . مجلس العناية بالسيارات. 2008. مؤرشف من الأصل بتاريخ 30-10-2010 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-10-2010 .
  7. 1 2 دايتون، توماس (29 مايو 2018). "محركات التوقيت المغمورة بالزيت: علامة على العصر في صناعة السيارات" . مجلة كاونترمان . تم الاسترجاع في 31 أكتوبر 2021 .
  8. ↑ "أحزمة التوقيت - GT2، T5، XL وغيرها | شركة بيلت كوربوريشن أوف أمريكا" . شركة بيلت كوربوريشن أوف أمريكا . مؤرشف من الأصل بتاريخ 19 أغسطس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2017 .
  9. ↑ "دليل أحزمة وبكرات التوقيت" (ملف PDF) . منتجات ستوك درايف / ستيرلينغ إنسترومنت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2017 .
  10. ↑ كارلي، لاري (2005). "سلاسل التوقيت، والتروس، والأحزمة" . مكتبة كارلي الإلكترونية للمقالات التقنية في مجال السيارات . مساعدة AA1Car في تشخيص وإصلاح أعطال السيارات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يونيو 2006 .- "على عكس ما قد تظن، فإن أحزمة التوقيت المطاطية لا تتمدد مع تراكم الأميال والتآكل. فهي مُدعمة بخيوط من الألياف الزجاجية، مما يجعلها غير قابلة للتمدد عمليًا. بعد أن تُكمل دورة نقل الحركة من عمود المرفق إلى عمود الكامات ملايين المرات، قد تُصبح هذه الخيوط هشة وتبدأ في التكسر. وفي النهاية، تنقطع الخيوط المُدعمة، وينقطع الحزام، ويتوقف المحرك عن العمل."
  11. ↑ دليل ربط المطاط . برايان كروثر، شركة رابرا للتكنولوجيا المحدودة. شروزبري، شروبشاير [إنجلترا]: شركة رابرا للتكنولوجيا المحدودة. 2001. ISBN 1-85957-167-0. OCLC 46713394 . {{cite book}}صيانة CS1: أخرى ( رابط )
  12. ↑ سيمونز، كيث (فبراير 2009). "التوقيت للفوز: توقيت الإشعال لتحقيق أقصى أداء" . مجلة سيركل تراك. مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 أغسطس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أكتوبر 2010 .
  13. ↑ "جوديير تُطوّر حزامًا جديدًا لمحرك كامة ناسكار" . جمعية بي آر نيوزواير. 2006. مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-10-2012 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-10-2010 .
  14. ↑ "نظرة عامة على سيارة ميتسوبيشي جالانت 2005" . قناة السيارات. 24 أكتوبر 2004. تاريخ الاسترجاع: 23 أكتوبر 2010 .
  15. ↑ "أساسيات التصميم: الموضوع رقم 5 - عناصر نقل الطاقة 1" (ملف PDF) . معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2017 .
  16. ↑ "أهم 6 أسباب لعطل سير التوقيت - نظرة معمقة - خدمات أكورن الصناعية" . www.acorn-ind.co.uk . أغسطس 2016. تاريخ الاطلاع: 20 أبريل 2017 .
  17. ↑ "أحزمة التوقيت" (ملف PDF) . training.bsc.com.au .
  18. ريتش ، أوسي (مايو 1957). "قطر صغير... قوة سحب هائلة!" . مجلة السيارات الرياضية المصورة . مؤرشف من الأصل في 8 أبريل 2014. تم الاطلاع عليه في 9 أبريل 2008 .
  19. ↑ تيمبل، ستيف (2004). " انظر إلى حزام التوقيت: الحفاظ على تزامن عمود الكامات وعمود المرفق" . المعرفة العملية . قطع غيار السيارات المتقدمة. مؤرشف من الأصل في 13 أبريل 2006. تم الاسترجاع في 9 يونيو 2006. في المحركات القديمة، كان عمود الكامات يُدار غالبًا بواسطة تروس من عمود المرفق. لاحقًا، طور مصممو المحركات أنظمة نقل الحركة بالسلاسل في تكوينات الصمامات العلوية (OHV) التي سمحت ببعض المرونة في موضع عمود الكامات بحيث يمكن استخدام قضبان دفع أقصر، لتحسين الأداء والكفاءة. كانت تلك المحركات ذات السلاسل الطويلة تميل أحيانًا إلى الاهتزاز والتسبب في مشاكل. كان البديل الوحيد هو نظام تروس متعدد معقد وصاخب حتى تم اختراع حزام التوقيت المطاطي المسنن المتزامن في عام 1945. اليوم، يُستخدم نظام نقل الحركة بحزام التوقيت في سيارات مميزة مثل فيراري، ومرسيدس، وكاديلاك، وكورفيت، وبي إم دبليو، وألفا روميو، وبورش، وغيرها.
  20. ↑ "داخل سيارة بونتياك OHC 6 موديل 1966" . www.macsmotorcitygarage.com . 12 نوفمبر 2020. تاريخ الاطلاع: 14 مارس 2022 .
  21. ↑ نوربي ، جان ب. (1984). "التوسع في التميز: الفئة الخامسة والفئة الثالثة" . بي إم دبليو - سيارات القيادة البافارية . سكوكاي، إلينوي: منشورات إنترناشونال. ص 191. ISBN  0-517-42464-9.
  22. ↑ المجلات، هيرست (3 يونيو 1993). "الميكانيكا الشعبية" . مجلات هيرست - عبر كتب جوجل.
  23. ↑ سيجل، إيرا (5 أبريل 2007). "قد يكون صوت الطقطقة ناتجًا عن تآكل سلسلة التوقيت" . شيكاغو صن تايمز . مؤرشف من الأصل في 1 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أكتوبر 2010 .
  24. ↑ سكوت، جورج. "أحزمة وسلاسل التوقيت" . Econofix.com . جورج سكوت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 مايو 2012 .
  25. ↑ بينيكوم، فريد فان (2005). "جودة سير التوقيت في سيارة أودي A4" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أكتوبر 2010. مثال على سير توقيت سيارة أودي انقطع قبل الفترة الموصى بها للاستبدال.
  26. ↑ "الأسئلة الشائعة حول نظام سلسلة التوقيت" . كلويز. 11 نوفمبر 2019.