Wiele częścinowe przekładnie redukcyjne energiiIprzekładnie samochodoweprojekt wymaga śrutowania po szlifowaniu kół zębatych, co pogorszy jakość powierzchni zęba, a nawet wpłynie na wydajność systemu NVH. W artykule zbadano chropowatość powierzchni zębów w różnych warunkach procesu śrutowania i różnych części przed i po śrutowaniu. Wyniki pokazują, że śrutowanie zwiększa chropowatość powierzchni zębów, na co mają wpływ charakterystyka części, parametry procesu śrutowania i inne czynniki; W istniejących warunkach procesu produkcji seryjnej maksymalna chropowatość powierzchni zęba po śrutowaniu jest 3,1 razy większa niż przed śrutowaniem. Omówiono wpływ chropowatości powierzchni zęba na właściwości użytkowe NVH oraz zaproponowano środki mające na celu poprawę chropowatości po śrutowaniu.

Na powyższym tle w niniejszym artykule omówiono następujące trzy aspekty:

Wpływ parametrów procesu śrutowania na chropowatość powierzchni zębów;

Stopień wzmocnienia śrutowania na chropowatość powierzchni zębów w istniejących warunkach procesu produkcji seryjnej;

Wpływ zwiększonej chropowatości powierzchni zębów na parametry użytkowe NVH oraz środki mające na celu poprawę chropowatości po śrutowaniu.

Śrutowanie odnosi się do procesu, w którym wiele małych pocisków o dużej twardości i szybkim ruchu uderza w powierzchnię części. Pod wpływem uderzenia pocisku z dużą prędkością na powierzchni części powstaną wgłębienia i nastąpi odkształcenie plastyczne. Organizacje wokół wgłębień będą przeciwstawiały się tej deformacji i wytwarzają szczątkowe naprężenia ściskające. Nakładanie się licznych wżerów utworzy jednolitą warstwę szczątkowych naprężeń ściskających na powierzchni części, poprawiając w ten sposób wytrzymałość zmęczeniową części. Ze względu na sposób uzyskiwania dużej prędkości przez śrutowanie, śrutowanie ogólnie dzieli się na śrutowanie sprężonym powietrzem i śrutowanie odśrodkowe, jak pokazano na rysunku 1.

Śrutowanie sprężonym powietrzem wykorzystuje sprężone powietrze jako energię do rozpylenia śrutu z pistoletu; Śrutowanie odśrodkowe wykorzystuje silnik do napędzania wirnika, który obraca się z dużą prędkością w celu wyrzucenia śrutu. Do kluczowych parametrów procesu śrutowania zalicza się siłę nasycenia, krycie oraz właściwości ośrodka śrutowania (materiał, rozmiar, kształt, twardość). Wytrzymałość nasycenia jest parametrem charakteryzującym wytrzymałość na śrutowanie, która wyraża się wysokością łuku (tj. stopniem zgięcia próbki Almen po śrutowaniu); Stopień krycia odnosi się do stosunku powierzchni pokrytej wgłębieniem po śrutowaniu do całkowitej powierzchni powierzchni śrutowanej; Powszechnie stosowane media do śrutowania obejmują śrut do cięcia drutu stalowego, śrut ze staliwa, śrut ceramiczny, śrut szklany itp. Rozmiar, kształt i twardość mediów do śrutowania są różnej klasy. Ogólne wymagania technologiczne dotyczące części wału przekładni przedstawiono w tabeli 1.

Częścią testową jest koło zębate wału pośredniego 1/6 projektu hybrydowego. Konstrukcję przekładni przedstawiono na rysunku 2. Po szlifowaniu mikrostruktura powierzchni zęba osiąga stopień 2, twardość powierzchni wynosi 710HV30, a efektywna głębokość warstwy utwardzającej wynosi 0,65 mm, a wszystko to mieści się w wymaganiach technicznych. Chropowatość powierzchni zęba przed śrutowaniem przedstawiono w tabeli 3, a dokładność profilu zęba przedstawiono w tabeli 4. Można zauważyć, że chropowatość powierzchni zęba przed śrutowaniem jest dobra, a krzywa profilu zęba jest gładka.

Plan testów i parametry testów

W badaniu wykorzystuje się maszynę do śrutowania sprężonym powietrzem. Ze względu na warunki badania nie ma możliwości sprawdzenia wpływu właściwości medium śrutowanego (materiał, rozmiar, twardość). Zatem właściwości ośrodka śrutującego są w badaniu stałe. Sprawdzany jest jedynie wpływ siły nasycenia i pokrycia na chropowatość powierzchni zęba po śrutowaniu. Schemat testu można znaleźć w Tabeli 2. Specyficzny proces określania parametrów testu jest następujący: narysuj krzywą nasycenia (rysunek 3) za pomocą testu kuponowego Almena w celu określenia punktu nasycenia, aby zablokować ciśnienie sprężonego powietrza, przepływ śrutu stalowego, prędkość ruchu dyszy, odległość dyszy od części i inne parametry sprzętu.

wynik testu

Dane dotyczące chropowatości powierzchni zęba po śrutowaniu przedstawiono w tabeli 3, a dokładność profilu zęba przedstawiono w tabeli 4. Można zauważyć, że w czterech warunkach śrutowania chropowatość powierzchni zęba wzrasta, a krzywa profilu zęba staje się wklęsła i wypukły po śrutowaniu. Do scharakteryzowania powiększenia chropowatości wykorzystuje się stosunek chropowatości po natryskiwaniu do chropowatości przed natryskiem (tab. 3). Można zauważyć, że powiększenie chropowatości jest różne w czterech warunkach procesu.

Wsadowe śledzenie powiększenia chropowatości powierzchni zębów metodą śrutowania

Wyniki badań w rozdziale 3 pokazują, że chropowatość powierzchni zęba wzrasta w różnym stopniu po śrutowaniu różnymi procesami. Aby w pełni zrozumieć wpływ śrutowania na chropowatość powierzchni zęba i zwiększyć liczbę próbek, wybrano 5 elementów, 5 typów i łącznie 44 części w celu śledzenia chropowatości przed i po śrutowaniu w warunkach śrutowania seryjnego proces śrutowania. Informacje fizyczne i chemiczne oraz informacje dotyczące procesu śrutowania części gąsienicowych po szlifowaniu kół zębatych znajdują się w Tabeli 5. Dane dotyczące chropowatości i powiększenia powierzchni zębów przednich i tylnych przed śrutowaniem przedstawiono na ryc. 4. Na ryc. 4 pokazano, że zakres chropowatości powierzchni zębów przed śrutowaniem wynosi Rz1,6 μm-Rz4,3 μm; Po śrutowaniu, szorstkość wzrasta, a zakres dystrybucji wynosi Rz2,3 μm-Rz6,7 μm; Maksymalną szorstkość można zwiększyć 3,1 razy przed strzałem śrutowanie.

Czynniki wpływające na chropowatość powierzchni zębów po śrutowaniu

Z zasady śrutowania wynika, że ​​wysoka twardość i duża prędkość śrutu pozostawiają na powierzchni części niezliczone wgłębienia, które są źródłem szczątkowych naprężeń ściskających. Jednocześnie wżery te zwiększają chropowatość powierzchni. Charakterystyka części przed śrutowaniem oraz parametry procesu śrutowania będą miały wpływ na chropowatość po śrutowaniu, jak przedstawiono w tabeli 6. W rozdziale 3 tej pracy, w czterech warunkach procesu, chropowatość powierzchni zęba po śrutowaniu wzrasta do różne stopnie. W tym teście występują dwie zmienne, mianowicie chropowatość przed śrutowaniem i parametry procesu (siła nasycenia lub pokrycie), które nie pozwalają dokładnie określić związku pomiędzy chropowatością po śrutowaniu i każdym pojedynczym czynnikiem wpływającym. Obecnie wielu naukowców przeprowadziło badania w tym zakresie i zaproponowało teoretyczny model predykcyjny chropowatości powierzchni po śrutowaniu, oparty na symulacji elementów skończonych, który służy do przewidywania odpowiednich wartości chropowatości w różnych procesach śrutowania.

Na podstawie rzeczywistych doświadczeń i badań innych badaczy można spekulować na temat sposobu oddziaływania różnych czynników, co przedstawiono w tabeli 6. Można zauważyć, że na chropowatość po śrutowaniu kompleksowo wpływa wiele czynników, które są jednocześnie czynnikami kluczowymi wpływające na szczątkowe naprężenia ściskające. Aby zmniejszyć chropowatość po śrutowaniu przy założeniu zapewnienia szczątkowego naprężenia ściskającego, wymagana jest duża liczba testów procesowych w celu ciągłej optymalizacji kombinacji parametrów.

Wpływ chropowatości powierzchni zęba na parametry NVH systemu

Części przekładni znajdują się w dynamicznym układzie przeniesienia napędu, a chropowatość powierzchni zębów będzie miała wpływ na ich działanie NVH. Wyniki eksperymentów pokazują, że przy tym samym obciążeniu i prędkości, im większa chropowatość powierzchni, tym większe wibracje i hałas systemu; Gdy wzrasta obciążenie i prędkość, wibracje i hałas zwiększają się bardziej wyraźnie.

W ostatnich latach liczba projektów nowych reduktorów energii gwałtownie wzrosła i wykazują tendencję rozwojową dużych prędkości i dużego momentu obrotowego. Obecnie maksymalny moment obrotowy naszego nowego reduktora energii wynosi 354N·m, a maksymalna prędkość to 16000r/min, która w przyszłości zostanie zwiększona do ponad 20000r/min. W takich warunkach pracy należy wziąć pod uwagę wpływ wzrostu chropowatości powierzchni zębów na parametry NVH systemu.

Środki poprawiające chropowatość powierzchni zębów po śrutowaniu

Proces śrutowania po szlifowaniu przekładni może poprawić kontaktową wytrzymałość zmęczeniową powierzchni zęba przekładni i wytrzymałość zmęczeniową na zginanie nasady zęba. Jeśli proces ten musi zostać zastosowany ze względów wytrzymałościowych w procesie projektowania przekładni, aby uwzględnić działanie NVH układu, chropowatość powierzchni zębów przekładni po śrutowaniu można poprawić w następujących aspektach:

A. Optymalizuj parametry procesu śrutowania i kontroluj wzmocnienie chropowatości powierzchni zęba po śrutowaniu, zakładając, że zapewnione zostanie szczątkowe naprężenie ściskające. Wymaga to wielu testów procesowych, a wszechstronność procesu nie jest duża.

B. Przyjmuje się proces śrutowania kompozytowego, to znaczy po zakończeniu śrutowania o normalnej wytrzymałości, dodaje się kolejne śrutowanie. Zwiększona wytrzymałość procesu śrutowania jest zwykle niewielka. Można dostosować rodzaj i wielkość materiałów śrutowych, np. śrut ceramiczny, śrut szklany lub śrut cięty drutem stalowym o mniejszym rozmiarze.

C. Po śrutowaniu dodaje się takie procesy jak polerowanie powierzchni zębów i honowanie swobodne.

W artykule zbadano chropowatość powierzchni zębów w różnych warunkach procesu śrutowania oraz różnych części przed i po śrutowaniu, a na podstawie literatury wyciągnięto następujące wnioski:

◆ Śrutowanie zwiększa chropowatość powierzchni zęba, na którą wpływają właściwości części przed śrutowaniem, parametry procesu śrutowania i inne czynniki, przy czym te czynniki są również kluczowymi czynnikami wpływającymi na szczątkowe naprężenia ściskające;

◆ W istniejących warunkach procesu produkcji seryjnej maksymalna chropowatość powierzchni zęba po śrutowaniu jest 3,1 razy większa niż przed śrutowaniem;

◆ Zwiększenie chropowatości powierzchni zęba spowoduje wzrost wibracji i hałasu systemu. Im większy moment obrotowy i prędkość, tym bardziej oczywisty jest wzrost wibracji i hałasu;

◆ Chropowatość powierzchni zęba po śrutowaniu można poprawić poprzez optymalizację parametrów procesu śrutowania, śrutowania kompozytowego, dodanie polerowania lub honowania swobodnego po śrutowaniu itp. Oczekuje się, że optymalizacja parametrów procesu śrutowania umożliwi kontrolę wzmocnienia chropowatości do około 1,5 razy.