경주용 자동차에 맞는 밸브 스프링을 선택하는 방법

밸브 스프링은 마력의 숨은 영웅이라고 할 수 있습니다. 밸브 트레인을 제어하는 ​​중요한 작업을 맡은 밸브 스프링은 가혹한 환경에서 작동합니다. 그들은 큰 힘, 마찰, 열을 받으면서 빠르게 순환됩니다. 모든 레이싱 응용 분야에서 고성능 밸브 스프링이 필수라는 것은 말할 필요도 없으며 올바른 코일을 선택하는 것이 안정적인 마력을 만드는 것과 결승선에 도달하지 못하는 것 사이의 차이가 될 수 있습니다.

PAC Racing Springs의 제품 엔지니어링 관리자인 Chris Osborn은 "밸브 스프링은 밸브트레인 시스템의 한 구성 요소일 뿐입니다."라고 말했습니다. "스프링은 밸브 개방, 피크 리프트, 흡기 및 배기 사이클의 폐쇄 이벤트 중에 밸브가 짝을 이루는 구성 요소와 접촉을 유지하는 힘을 제공합니다. 스프링은 초당 거의 100배의 속도로 해당 힘을 유지해야 합니다. , 부하 손실이나 실행 실패 없이 실행됩니다. 많은 경우 엔진 속도는 이 힘을 유지하는 스프링의 능력에 의해 제한되므로 스프링은 모든 엔진에서 매우 중요한 구성 요소가 됩니다."

드래그 레이서가 고품질 밸브 스프링을 작동하는 데 필요한 몇 가지 요소가 있습니다. 증가된 rpm, 고양력 캠샤프트 및 향상된 내구성은 몇 가지 이유에 불과합니다. 밸브 스프링에도 다양한 변형이 있으므로 응용 분야에 가장 적합한 코일을 선택하는 것이 중요합니다.

Pro Stock 차량은 리프트가 1인치를 초과하는 캠축을 사용합니다. 이렇게 하면 밸브 스프링에 큰 문제가 발생하여 통과할 때마다 점검됩니다.

일반적인 스프링 모양은 원통형, 벌집형, 원추형입니다. 또한 일부 응용 분야에서는 이중 및 삼중 스프링을 찾을 수 있으며 몇 가지 일반적인 스프링 재료와 다양한 크기 및 모양의 와이어도 있습니다.

"밸브 스프링은 전체 엔진에서 가장 높은 응력을 받는 것은 아니지만 극도로 높은 응력을 받는 구성 요소입니다."라고 Osborn은 덧붙였습니다. "그들이 받는 리프트와 rpm을 견딜 수 있으려면 특정 합금과 제조 방법이 필요합니다. 거의 모든 고성능 밸브 스프링은 재료 표준 ASTM A877에 지정된 크롬-실리콘 강철 합금으로 생산됩니다. 밸브- 스프링 와이어는 강철 내부의 청결도를 유지하고 높은 인장 강도와 높은 연성을 유지하기 위해 광범위한 검사 및 제어를 거칩니다. 이 합금에는 다양한 양의 실리콘, 바나듐, 니켈, 몰리브덴, 탄소가 포함되어 있어 다양한 수준의 인장 성능을 제공합니다. 300ksi 이상의 강도 PAC Racing Springs는 수년간 'PACaloy'로 알려진 자체 합금을 개발했습니다. 이는 최소한의 하중 손실로 탁월한 피로 수명을 제공하기 위해 기계적 특성을 갖춘 합금을 최적화하는 레이싱 산업을 위한 특수 스프링 소재입니다."

이어 “티타늄의 경량성은 밸브트레인 부품에 적합하지만 지난 10년간 크롬-실리콘강 합금의 급속한 발전으로 인해 사용량이 크게 감소했다”며 “티타늄은 수명이 제한되어 가격이 비싸고 이중 - 지난 10년 동안 PAC Racing이 개척한 스프링 디자인은 훨씬 더 유리한 비용/실행 요소와 우수한 수명을 갖춘 티타늄의 무게 이점에 필적합니다."

올바른 스프링을 선택하는 것은 어려운 작업이 될 수 있습니다. 스프링 선택은 종종 캠축 구성, 클래스 규칙, 예산 및 실린더 헤드의 물리적 공간(가공이 허용되지 않는 경우)에 따라 결정됩니다. Performance Springs, Inc의 엔지니어인 Jeff Villemure는 "첫 번째 단계는 일반적으로 캠 설계자와 필요한 힘을 논의하는 것입니다. 그들은 캠 로브의 가속도, 최대 엔진 rpm 및 밸브트레인의 무게를 고려할 것입니다."라고 말했습니다. .밸브트레인을 제어하는 ​​데 필요한 힘을 결정하는 데 몇 가지 계산이 필요하지만 많은 것은 역사 및 경험과 관련이 있습니다. 또한 가장 적합한 스프링을 결정하려면 실린더 헤드 패키지 크기(및 리테이너)를 고려하십시오."

Osborn은 "스프링 선택은 간단한 과정이 아닙니다. 실린더 헤드에 맞는 스프링 크기, 설치된 높이, 밸브 리프트를 아는 것부터 시작해야 합니다. 부하와 속도를 결정하는 것은 대답하기 더 어려운 질문입니다. Newton's F는 스프링 힘이고, M은 구성 요소(밸브, 리테이너, 로커, 푸시로드 등)의 질량이고, A는 주어진 조건에서의 캠/밸브 가속도이므로 두 번째 운동 법칙인 F=MA가 적용됩니다. 엔진 속도. 스프링 하중을 결정하는 가장 좋은 출발점은 특정 엔진에 들어가는 모든 구성 요소에 대한 경험이 있는 캠 공급업체, 스프링 공급업체 또는 엔진 제조업체로부터 시작됩니다. PAC Racing Springs와 같은 회사는 정교한 소프트웨어, Spintron 테스트 장비, 최적의 스프링 선택을 결정하는 데 도움이 되는 경험입니다."