ممکن است در طول دوران استفاده از خودرو شخصی، نام تسمه تایم را از تعمیرکاران یا مالکان شنیده باشید. یکی از نگرانی‌های مهم رانندگان هنگام رانندگی و مسافرت، پاره‌شدن تسمه تایم خودرو است و داشتن اطلاعاتی درباره این قطعه، می‌تواند نقش مهمی در کاهش نگرانی‌ها و پیشگیری از وقوع حوادث و کاهش هزینه‌ها ایفا کند. با زومیت همراه باشید تا در این مقاله تسمه تایم، تاریخچه، کاربرد و انواع آن، علائم خرابی، نحوه تعویض تسمه تایم و هزینه‌های تعویض آن در ایران را بررسی کنیم.
تسمه تایم به انگلیسی
تسمه تایم (Timing Belt) یا زنجیر تایمینگ (Timing Chain) یا کم‌بلت (CamBelt) بخشی از پیشرانه احتراق داخلی است که چرخش میللنگ و میل‌بادامک را هم‌زمان‌سازی می‌کند تا سوپاپ‌های پیشرانه در زمان‌های مناسب هنگام سیکل‌های ورودی و خروجی هر سیلندر باز و بسته شوند. در پیشرانه تداخلی، تسمه تایم یا زنجیر تایم برای جلوگیری از برخورد پیستون به سوپاپ‌ها نیز حیاتی است. تسمه تایمینگ معمولا تسمه‌ای دندانه‌دار است که دندانه‌هایی در سطح داخلی‌اش دارد.
زنجیر تایمینگ در قدیم برای هماهنگ‌سازی چرخش میللنگ و میل‌بادامک استفاده میشد؛ اما امروزه منسوخ شده است. زمانبندی پیشرانه‌ها در ابتدا ازطریق زنجیر بود و باعث میشد پیشرانه خودرو با سروصدا و اصطلاحا سنگین کار کند. به‌همین‌دلیل و نیز به‌دلیل سادگی استفاده، هزینه کمتر، بی‌نیازی به روغن‌کاری و بازدهی بیشتر، به‌تدریج زنجیر تایمینگ جایش را به تسمه تایم داد.
تسمه تایم خودرو چیست و چند نوع است؟
تسمه تایم یا تسمه تایمینگ قسمتی از پیشرانه احتراق داخلی است که زمانبندی سوپاپ‌های پیشرانه را کنترل می‌کند. در بعضی از پیشرانه‌ها، برای این کار به‌جای تسمه از چرخ‌دنده استفاده می‌شود. بسیاری از پیشرانه‌های پیشرفته خودروهای تولیدی از تسمه تایم برای همگام‌سازی میللنگ و میل‌بادامک استفاده میکنند. بعضی از پیشرانه‌ها، به‌ویژه پیشرانه‌های مجهز به بادامک در طرح‌های بلوک سیلندر، از چرخ‌دنده برای رانش میل‌بادامک استفاده می‌کردند؛ اما این برای طراحی‌های میل‌سوپاپ‌رو (OHC) نادر بود.
استفاده از تسمه یا زنجیر تایمینگ به‌جای سیستم محرک دنده‌ای، به طراحان پیشرانه کمک می‌کند میل‌بادامک را دورتر از میللنگ قرار دهند و در پیشرانه‌های دارای چند میل‌بادامک، یک تسمه یا زنجیر تایمینگ امکان قرارگیری میل‌بادامک را در فاصله بیشتر فراهم می‌کند.
زنجیر تایمینگ از دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ (زمانی که تسمه تایم به امری عادی تبدیل شد) در خودروهای تولیدی معمول بودند؛ اما زنجیرهای تایمینگ در سال‌های اخیر دوباره زنده شده‌اند. به‌طورکلی زنجیرهای تایمینگ بادوام‌تر از تسمه تایم هستند؛ گرچه هیچ‌کدام از آن‌ها به‌اندازه سیستم محرک دنده‌ای دوام ندارند، تسمههای تایمینگ سبک‌تر و ارزان‌تر هستند و بی سروصدا کار میکنند.
تاریخچه استفاده از تسمه تایم
اولین تسمه تایم شناخته شده سال ۱۹۴۵ استفاده شد و سال ۱۹۵۴، بیل دوین آمریکایی اولین پیشرانه مجهز به تسمه تایم را اختراع کرد. سال ۱۹۶۶، پیشرانه خطی شش سیلندر پونتیاک مجهز به تسمه تایم برای زمانبندی میل‌بادامک اولین بار در خودرویی تولید انبوه به‌کار رفت. اوایل دهه ۱۹۶۰، پیشرانه فیات ۱۲۴ مجهز به دو میل‌بادامک تولید شد و از تسمه تایم برای زمانبندی دقیق میل‌بادامک و میللنگ استفاده می‌کرد. سال ۱۹۶۶، واکسهال موتورز تولید پیشرانه چهار سیلندر میل‌بادامک مجهز به تسمه تایم را آغاز کرد. این پیکربندی تا امروز در خودروها استفاده می‌شود.
ساخت و طراحی تسمه تایم
تسمه تایم معمولا لاستیکی با الیاف دارای حالت کششی زیاد (به‌عنوان مثال فایبرگلاس، کولار و توارون) است که طول تسمه را به‌عنوان اعضای کششی می‌پوشاند. تسمه تایم خود از مواد محکمی مانند پلی‌اورتان یا نئوپرن یا اورتان با استانداردهای مختلف ساخته شده است. فاصله بین مراکز دو دندانه مجاور روی تسمه تایمینگ به‌عنوان گام تعریف می‌شود.
لاستیک با افزایش دما و در تماس با روغن پیشرانه تخریب می‌شود؛ بنابراین، عمر مفید تسمه تایم در پیشرانه‌های گرم یا دارای نشتی کاهش می‌یابد. تسمههای جدید که معمولا گران‌قیمت نیز هستند، از مواد مقاوم دربرابر گرما مانند نیتریل فوق اشباع (HSN) ساخته میشوند. عمر الیاف داخلی تقویت‌کننده تسمه تایم نیز به‌شدت تحت‌تأثیر آب و ضدیخ قرار دارد. این یعنی باید اقدامات احتیاطی ویژه‌ای برای کاربردهای آف‌رود انجام شود تا آب تخلیه یا از تماس با تسمه تایم دور نگه داشته شود.
تسمههای قدیمی دندانه ذوزنقه‌ای‌شکل دارند که به سایش فراوان دندانه‌ها منجر می‌شود. با تکنیک‌های جدیدتر تولید، تسمه تایم‌ها از دندانه‌های خمیده بهره می‌برند که کم‌صداتر و ماندگارتر هستند. تسمه تایم ساخت شرکت‌های قطعه‌سازی غیرمعتبر ممکن است عملکرد پیشرانه را تحت‌تأثیر قرار دهد. چنین تسمه‌هایی احتمال دارد در دورهای بالا کشیده شود و عقب بماند و درنتیجه با تأخیر جرقه زده شود. تسمههای محکم‌تر در دورهای بالا کشیده نخواهند شد و زمانبندی پیشرانه را حفظ میکنند. ازنظر طراحی پیشرانه، کوتاه‌شدن عرض تسمه تایم باعث کاهش وزن و اصطکاک می‌شود.
کاربرد تسمه تایم خودرو چیست؟
در پیشرانه احتراق داخلی، از تسمه تایم یا زنجیر تایم برای انتقال نیروی میللنگ به میل‌بادامک استفاده می‌شود، که به‌نوبه خود باز و بسته شدن سوپاپ‌های پیشرانه را کنترل می‌کند. پیشرانه چهارزمانه به باز و بسته شدن سوپاپ‌ها نیاز دارد که باید با هر بار چرخش میللنگ باز و بسته شوند و تسمه تایم این کار را به‌آسانی انجام می‌دهد. تسمه تایم دندانه‌هایی برای چرخاندن میل‌بادامک به‌وسیله میللنگ دارد و به‌طور خاص برای =پیشرانه خاصی طراحی می‌شود. در بعضی از طراحی‌های پیشرانه، ممکن است از تسمه تایم برای چرخاندن سایر اجزای پیشرانه مانند پمپ آب و پمپ روغن نیز استفاده شود.
انواع تسمه تایم کدام است؟
سیستم‌های دنده‌ای یا زنجیری نیز برای انتقال نیروی میللنگ به میل‌بادامک و زمانبندی صحیح پاشش و جرقه استفاده میشوند. باوجوداین، چرخ‌دنده‌ها و شافت‌ها موقعیت نسبی میللنگ و میل‌بادامک را محدود میکنند. حتی در پیشرانه‌های سوپاپ‌رو که میللنگ و میل‌بادامک بسیار به‌هم نزدیک هستند، اکثر طراحان پیشرانه به‌جای استفاده از دنده محرک مستقیم از زنجیر کوتاهی استفاده میکنند.
استفاده از این طرح بدین‌دلیل است که سیستم‌های انتقال قدرت دنده‌ای به‌دلیل اصطکاک و تماس مستقیم فلز با فلز، سروصدای زیادی تولید میکنند و به سایش بیش‌از‌حد قطعات منجر میشوند. چرخ‌دنده‌های پوشیده از فیبر (الیاف) یا نایلون با انعطاف‌پذیری بیشتر اغلب به‌جای چرخ‌دنده‌های فولادی استفاده میشوند. پیشرانه‌های تجاری و پیشرانه‌های هواپیماها فقط از چرخ‌دنده‌های فولادی استفاده میکنند؛ زیرا دنده دارای روکش فیبر یا نایلون ممکن است به‌طور ناگهانی و بدون هشدار خراب شود.
گرچه زنجیرها و چرخ‌دنده‌ها بادوام‌‌ترند، تسمههای کامپوزیتی لاستیکی در عملکرد خود درمقایسهبا سیستم دنده‌ای یا زنجیری کم‌صداتر، سبک‌تر، ارزان‌تر و کارآتر هستند. همچنین، تسمههای تایمینگ به روغن‌کاری نیازی ندارند که این امر با داشتن زنجیر تایم یا چرخ‌دنده ضروری است. تسمه تایمینگ کاربرد خاصی از تسمه همگام‌کننده است که برای انتقال هم‌زمان قدرت دورانی استفاده می‌شود.
تسمه یا زنجیر تایمینگ امکان انعطاف‌پذیری بسیار بیشتری در مکان‌‌های نسبی میللنگ و میل‌بادامک فراهم می‌کند
تسمههای تایمینگ معمولا با روکش فلزی یا پلیمری پوشانده میشوند که برای بازرسی یا تعویض به برداشتن نیاز دارند. سازندگان پیشرانه توصیه میکنند تسمه تایم خودرو در فواصل زمانی مشخص تعویض شود. همچنین، سازنده ممکن است هنگام تعویض تسمه تایم، تعویض قطعات دیگر مانند پمپ آب را نیز توصیه کند؛ زیرا هزینه اضافی تعویض پمپ آب درمقایسهبا هزینه دسترسی به تسمه تایم بسیار ناچیز است.
در پیشرانه‌های تداخلی یا پیشرانه‌هایی که مسیر حرکت سوپاپ‌ها با پیستون تداخل دارد، ازکارافتادن تسمه تایم (یا زنجیر تایمینگ) به آسیب‌دیدگی شدید پیشرانه و در برخی مواقع ایجاد خسارت جبران‌ناپذیر منجر می‌شود؛ زیرا بعضی از سوپاپ‌ها در زمان اشتباهی باز می‌مانند؛ بنابراین، پیستون به آن‌ها ضربه می‌زند.
تسمه تایم خودرو چگونه عمل می‌کند؟
چرخه کارکردی پیشرانه احتراق داخلی چهارزمانه شامل چهار مرحله است: ۱. مرحله مکش: پیستون در داخل سیلندر به پایین می‌رود و سوپاپ هوا باز می‌شود و مکش ایجادشده به‌وسیله حرکت رو به پایین سیلندر، باعث مکیدن مخلوط سوخت و هوا به داخل سیلندر می‌شود؛ ۲. مرحله تراکم: پیستون در داخل سیلندر بالا می‌رود و سوپاپ هوا بسته و مخلوط سوخت و هوا فشرده می‌شود؛ ۳. مرحله قدرت یا کار: شمع جرقه می‌زند و مخلوط سوخت و هوا منفجر و پیستون به‌سمت پایین رانده و هم‌زمان سوپاپ دود باز می‌شود؛ ۴. مرحله تخلیه: پیستون به‌سمت بالا می‌آید و دود از محل سوپاپ دود خارج می‌شود.
در این چهار مرحله کارکردی پیشرانه، زمانبندی باز و بسته شدن سوپاپ هوا و سوپاپ دود برعهده تسمه تایم است. در‌واقع، حرکت میللنگ ازطریق تسمه تایم به میل‌بادامک یا میلسوپاپ انتقال می‌یابد و میلسوپاپ هم سوپاپ‌ها را بالا و پایین می‌کند. اگر بخواهیم چگونگی عملکرد تسمه تایم خودرو را توضیح دهیم، باید بگوییم این قطعه با هماهنگ‌کردن سرعت چرخش میللنگ با میل‌بادامک، زمان باز و بسته شدن سوپاپ‌ها را تنظیم می‌کند. میل بادامک معمولا در سرسیلندر قرار دارد؛ اما ممکن است در برخی از خودروها، طراحان جای دیگری از پیشرانه را به آن اختصاص داده باشند.
مقاله‌های مرتبط:
- آنچه در مورد تسمه تایم باید بدانید
- علائم تسمه دینام خراب چیست؟
- راهنمای جامع مراقبت از خودرو
با‌توجه‌به اینکه کار تسمه تایم تنظیم زمانبندی باز و بسته شدن سوپاپ‌ها است، هرگونه لغزش تسمه روی پولی متصل به میللنگ یا میل‌بادامک باعث اشکال در عملکرد پیشرانه می‌شود. به‌همین‌دلیل، روی تسمه تایم دندانه‌هایی وجود دارد که این دندانه‌ها روی پولی‌های دندانه‌دار قرار می‌گیرد و از این طریق هیچ لغزشی صورت نمی‌گیرد. وجود همین دندانه‌ها باعث شده است نصب تسمه تایم به‌سادگی تسمههای دیگر ازجمله تسمه دینام نباشد.
کافی است تسمه تایم چند دندانه جابه‌جا نصب شود یا این دندانه‌ها در محلی اشتباه قرار گیرند که در این صورت، آسیب جدی به پیشرانه وارد خواهد شد. ازاین‌رو، مکانیک و تعمیرکار حرفه‌ای خودرو تسمه تایم را باید تعویض کند و انجام این کار را نباید به هر کسی سپرد. در پیشرانه‌های چهارزمانه، به‌ازای هر دو دور چرخش میللنگ، میل بادامک یک دور خواهد چرخید که این هماهنگی به‌واسطه تسمه تایم انجام می‌شود.