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多楔帶現狀與最新技術發展

Tags:多楔帶,汽車多楔帶人氣:發布: 2014年06月24日

現代汽車發動機前端附件傳動輪系日趨復雜。輪系設計直接影響整車的工作可靠性,因此受到世界各大汽車公司的高度重視。傳統的發動機附件傳動輪系一直采用V帶傳動,但由于其彎曲性能較差,已無法滿足現代汽車在較小空間內傳動多個附件的要求。多楔帶集平帶的高柔韌性和V帶的高功 率性于一體,不僅可用一條帶傳動多個附件,而且能雙面使用,例如采用背部張緊裝置,使許多原來用V帶傳動的設計困難迎刃而解。多楔帶的應用為發動機前端附 件傳動輪系設計開辟了新的途徑。目前歐美國家發動機前端附件傳動輪系已基本全部采用多楔帶;日本基于可靠性考慮,多采用一條多楔帶與V帶并用形式。

    但是,由于現代汽車發動機空間越來越小,帶傳的部件多和功率大,而使用多楔帶多為單根帶傳多個部件,因此對多楔帶的性能要求非常的高,一般要求能在 120℃高溫下使用壽命大于100 000km。傳統的CR材料已無法達到要求,目前多用HNBR。圖3為HNBR多楔帶與不同CR多楔帶在110℃和130℃下的疲勞壽命對比1[3],可以看出HNBR多楔帶的疲勞壽命比CR多楔帶高得多,尤其是在高溫條件下。

 

汽車多楔帶是汽車發動機重要的零部件,也是傳動帶重要的組成部分??梢哉f,傳動帶的許多技術進步和發明與汽車工業的發展息息相關,如V帶發明,切邊V帶、多楔帶和同步帶的快速發展,氫化丁腈橡膠(HNBR)在同步帶應用、三元乙丙橡膠(EPDM)在多楔帶應用等,都是為了適應汽車工業最新技術要求而獲得迅速發展的。汽車多楔帶發展趨勢主要往高性能、長壽命、節能、高精度、低排放和低噪音及集成化模塊式等方向發展。

 

近年來,由于全球氣候變暖、環境保護和對汽車舒適性要求,節能、排放和NVH(噪音、振動和平穩)是汽車工業主要話題。如何提高燃料利用率和減少廢氣排放、提高維修周期一直是汽車工業研究目標,這些技術包括多閥門(Multivalve Engines,MVES)和變閥門(Variable Valve Timing ,VVT)技術[1]、催化轉換器、42V發電/啟動集成電機(integrated starter alternator,ISA)[2]、直噴式柴油發動機和240 000 Km甚至300 000 Km維修周期[3]等。這些技術進步對汽車零部件的性能要求也相應提高和苛刻,汽車傳動帶也不例外。為了適應這些變化,國外一些著名傳動帶廠家對汽車多楔帶進行了許多改進和性能提高。

1.彈性多楔帶

彈性多楔帶最早用于白色家電如洗衣機、干洗機和健身器材等。原理是,帶的長度比輪系計算周長小,帶在裝配時,使用專用工具強制拉伸在固定的帶輪上,通過帶的彈性變形力使帶產生足夠的張力。在整個使用過程中無需調整張力,這樣可以省略張力調節機構。近幾年來,小型家用轎車為了簡化發動機前端附件傳動輪系結構也開始使用彈性多楔帶作為驅動用帶。彈性多楔帶一般使用扯斷伸長率大于20%的高捻度的尼龍纖維作為強力層線繩。

 

2.齒形多楔帶

齒形多楔帶類似于齒形切邊V帶,即在楔部切成齒形,以提高帶的曲撓性能及帶散熱性能,可明顯提高帶使用壽命。固特異公司研究表明,相同的氯丁橡膠(CR)材料多楔帶,高溫疲勞試驗普通多楔帶66h,有齒多楔帶可達167h[5]。有齒多楔帶還可降低對帶的裝配精度要求。但有齒多楔帶在使用時通過帶輪會帶進帶出空氣流,產生有節奏的氣流聲。固特異公司通過斜齒,DAYCO公司做成不規則齒來抵消這種聲音,可減少15dB左右的噪音。兩家公司分別以 “Gatorhark”和“POLY COG”標識推向市場。

 

3.EPDM多楔帶

近年來,多楔帶在汽車得到普遍應用,而發動機室的溫度越來越高,有的要求橡膠件能耐150℃,瞬間能耐170℃,傳統氯丁橡膠(CR)顯然達不到要求。由于HNBR過于昂貴,人們在研究發現小量的油污并不對發動機前端的皮帶造成損害[9],可使用較廉價耐熱性好多的三元乙丙橡膠(EPDM)作為多楔帶主體橡膠材料。但EPDM耐磨性、高溫抗撕裂和動態性能不理想,與其它材料粘合差,這些都需要通過改性如添加ZDA或ZDMA和與其它材料并用加以解決。

EPDM多楔帶耐高溫性能和高溫疲勞壽命明顯提高,如CR多楔帶107℃下疲勞壽命只有50h,而EPDM多楔帶在121℃下疲勞壽命可達125h[5]。CONTITECH開發的EPDM多楔帶使用壽命已達240 000Km,

 

4.植絨多楔帶

多楔帶傳動缺點之一是傳動噪音較大,在低速或角速度變化快使用時,以及一段時間后,楔面磨損、硬化和張力松弛,或在雨天沾到水后,傳動時會發出刺耳的尖叫聲,影響汽車的NVH性能。解決辦法之一是楔面留有0.1~1.0mm高強度短纖維(如芳綸、PBO纖維等)由于纖維摩擦系數穩定、具有吸音功能,因此大大降低多楔帶傳動噪音,植絨多楔帶一般用特殊的研磨工藝來實現。研磨時,先將楔快速磨成大致的楔形,然后低速濕磨,將橡膠磨掉,楔面露出一定長度的纖維。

 

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