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

W świetle powyższych rozważań w artykule tym omówiono trzy następujące aspekty:

Wpływ parametrów procesu śrutowania na chropowatość powierzchni zęba;

Stopień wzmocnienia śrutowania w celu uzyskania chropowatości powierzchni zęba w istniejących warunkach procesu produkcji seryjnej;

Wpływ zwiększonej chropowatości powierzchni zęba na parametry NVH (hałas, wibracje, drgania) oraz sposoby poprawy chropowatości po śrutowaniu.

Śrutowanie odnosi się do procesu, w którym liczne małe pociski o dużej twardości i szybkim ruchu uderzają w powierzchnię części. Pod wpływem uderzenia pocisku z dużą prędkością powierzchnia części będzie wytwarzać wżery i nastąpi odkształcenie plastyczne. Organizacje wokół wżerów będą opierać się temu odkształceniu i generować szczątkowe naprężenie ściskające. Nakładanie się licznych wżerów utworzy jednorodną warstwę szczątkowego naprężenia ściskającego na powierzchni części, poprawiając w ten sposób wytrzymałość zmęczeniową części. Zgodnie ze sposobem uzyskiwania dużej prędkości za pomocą śrutowania, śrutowanie jest ogólnie podzielone na śrutowanie sprężonym powietrzem i śrutowanie odśrodkowe, jak pokazano na rysunku 1.

Śrutowanie sprężonym powietrzem wykorzystuje sprężone powietrze jako siłę napędową do rozpylania śrutu z pistoletu; Śrutowanie odśrodkowe wykorzystuje silnik do napędzania wirnika, aby obracał się z dużą prędkością w celu wyrzucenia śrutu. Kluczowe parametry procesu śrutowania obejmują wytrzymałość nasycenia, pokrycie i właściwości medium śrutowania (materiał, rozmiar, kształt, twardość). Wytrzymałość nasycenia jest parametrem charakteryzującym wytrzymałość śrutowania, która jest wyrażana przez wysokość łuku (tj. stopień zgięcia próbki testowej Almena po śrutowaniu); Współczynnik pokrycia odnosi się do stosunku powierzchni pokrytej wgłębieniem po śrutowaniu do całkowitej powierzchni śrutowanego obszaru; Powszechnie stosowane media śrutowania obejmują śrut tnący z drutu stalowego, śrut staliwny, śrut ceramiczny, śrut szklany itp. Rozmiar, kształt i twardość mediów śrutowania są różnych klas. Ogólne wymagania procesowe dla części wału przekładni przedstawiono w Tabeli 1.

Część testowa to przekładnia wału pośredniego 1/6 projektu hybrydowego. Struktura przekładni jest pokazana na rysunku 2. Po szlifowaniu mikrostruktura powierzchni zęba jest klasy 2, twardość powierzchni wynosi 710HV30, a efektywna głębokość warstwy utwardzającej wynosi 0,65 mm, wszystko w ramach wymagań technicznych. Chropowatość powierzchni zęba przed śrutowaniem jest pokazana w tabeli 3, a dokładność profilu zęba jest pokazana 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 teście używana jest maszyna do śrutowania sprężonym powietrzem. Ze względu na warunki testu nie można zweryfikować wpływu właściwości medium do śrutowania (materiał, rozmiar, twardość). Dlatego właściwości medium do śrutowania są stałe w teście. Weryfikowany jest tylko wpływ wytrzymałości nasycenia i pokrycia na chropowatość powierzchni zęba po śrutowaniu. Schemat testu przedstawiono w tabeli 2. Szczegółowy proces określania parametrów testu jest następujący: narysuj krzywą nasycenia (rysunek 3) za pomocą testu kuponowego Almena, aby określić punkt nasycenia, tak aby zablokować ciśnienie sprężonego powietrza, przepływ śrutu stalowego, prędkość przesuwania 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 wypukła po śrutowaniu. Stosunek chropowatości po natryskiwaniu do chropowatości przed natryskiwaniem służy do scharakteryzowania powiększenia chropowatości (Tabela 3). Można zauważyć, że powiększenie chropowatości jest różne w czterech warunkach procesu.

Śledzenie partii powiększenia chropowatości powierzchni zęba poprzez śrutowanie

Wyniki testów w rozdziale 3 pokazują, że chropowatość powierzchni zęba wzrasta w różnym stopniu po śrutowaniu różnymi procesami. Aby w pełni zrozumieć wzmocnienie śrutowania na chropowatość powierzchni zęba i zwiększyć liczbę próbek, wybrano 5 elementów, 5 typów i łącznie 44 części, aby śledzić chropowatość przed i po śrutowaniu w warunkach procesu śrutowania produkcji seryjnej. Zobacz tabelę 5, aby uzyskać informacje fizyczne i chemiczne oraz informacje o procesie śrutowania śledzonych części po szlifowaniu kół zębatych. Dane dotyczące chropowatości i powiększenia przednich i tylnych powierzchni zębów przed śrutowaniem pokazano na rys. 4. Rysunek 4 pokazuje, że zakres chropowatości powierzchni zęba przed śrutowaniem wynosi Rz1,6 μ m-Rz4,3 μ m; Po śrutowaniu chropowatość wzrasta, a zakres rozkładu wynosi Rz2,3 μ m-Rz6,7 μ m; Maksymalna chropowatość może zostać wzmocniona do 3,1 razy przed śrutowaniem.

Czynniki wpływające na chropowatość powierzchni zęba po śrutowaniu

Z zasady śrutowania wynika, że ​​wysoka twardość i szybko poruszający się śrut pozostawia niezliczone wżery na powierzchni części, co jest źródłem resztkowego naprężenia ściskającego. Jednocześnie wżery te z pewnością zwiększą chropowatość powierzchni. Charakterystyka części przed śrutowaniem i parametry procesu śrutowania wpłyną na chropowatość po śrutowaniu, jak wymieniono w Tabeli 6. W Sekcji 3 tego dokumentu, w czterech warunkach procesu, chropowatość powierzchni zęba po śrutowaniu wzrasta w różnym stopniu. W tym teście występują dwie zmienne, a mianowicie chropowatość przed śrutowaniem i parametry procesu (siła nasycenia lub pokrycie), które nie mogą dokładnie określić związku między chropowatością po śrutowaniu a każdym pojedynczym czynnikiem wpływającym. Obecnie wielu naukowców przeprowadziło badania w tym zakresie i zaproponowało teoretyczny model prognozowania chropowatości powierzchni po śrutowaniu oparty na symulacji elementów skończonych, który jest używany do przewidywania odpowiadających wartości chropowatości różnych procesów śrutowania.

Na podstawie rzeczywistych doświadczeń i badań innych naukowców, można spekulować na temat sposobów wpływu różnych czynników, jak pokazano w Tabeli 6. Można zauważyć, że chropowatość po śrutowaniu jest kompleksowo dotknięta wieloma czynnikami, które są również kluczowymi czynnikami wpływającymi na szczątkowe naprężenie ściskające. Aby zmniejszyć chropowatość po śrutowaniu, zakładając zapewnienie 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 zęba wpływa na ich parametry NVH. Wyniki eksperymentów pokazują, że przy tym samym obciążeniu i prędkości, im większa chropowatość powierzchni, tym większe drgania i hałas układu; gdy obciążenie i prędkość wzrastają, drgania i hałas wzrastają bardziej wyraźnie.

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

Środki poprawiające chropowatość powierzchni zębów po śrutowaniu

Proces śrutowania po szlifowaniu kół zębatych może poprawić wytrzymałość zmęczeniową styku powierzchni zęba koła zębatego i wytrzymałość zmęczeniową zginania nasady zęba. Jeśli proces ten musi być stosowany ze względu na względy wytrzymałościowe w procesie projektowania kół zębatych, w celu uwzględnienia wydajności NVH systemu, chropowatość powierzchni zęba koła zębatego po śrutowaniu można poprawić z następujących powodów:

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

b. Zastosowano złożony proces śrutowania, tzn. po zakończeniu śrutowania o normalnej wytrzymałości dodawany jest kolejny śrut. Zwiększona wytrzymałość procesu śrutowania jest zwykle niewielka. Można dostosować rodzaj i rozmiar materiałów śrutowanych, takich jak śrut ceramiczny, śrut szklany lub śrut cięty drutem stalowym o mniejszym rozmiarze.

c. Po śrutowaniu dodawane są takie procesy jak polerowanie powierzchni zębów i honowanie swobodne.

W artykule tym zbadano chropowatość powierzchni zębów w różnych warunkach procesu śrutowania oraz różnych części przed i po śrutowaniu. Na podstawie literatury wyciągnięto następujące wnioski:

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

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

◆ Wzrost chropowatości powierzchni zęba zwiększy wibracje i hałas układu. 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, kompozytowe śrutowanie, dodanie polerowania lub honowania swobodnego po śrutowaniu itp. Oczekuje się, że optymalizacja parametrów procesu śrutowania pozwoli kontrolować wzmocnienie chropowatości do około 1,5 raza.