Πολλά μέρη τουτα νέα γρανάζια μειωτήρα ενέργειαςκαιγρανάζια αυτοκινήτωνΤο έργο απαιτεί σφυρηλάτηση με σφαιρίδια μετά την λείανση των γραναζιών, η οποία θα υποβαθμίσει την ποιότητα της επιφάνειας του δοντιού και θα επηρεάσει ακόμη και την απόδοση του συστήματος NVH. Αυτή η εργασία μελετά την τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού σε διαφορετικές συνθήκες διεργασίας σφυρηλάτησης με σφαιρίδια και σε διαφορετικά μέρη πριν και μετά την σφυρηλάτηση με σφαιρίδια. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η σφυρηλασία με σφαιρίδια θα αυξήσει την τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού, η οποία επηρεάζεται από τα χαρακτηριστικά των εξαρτημάτων, τις παραμέτρους της διεργασίας σφυρηλάτησης με σφαιρίδια και άλλους παράγοντες. Υπό τις υπάρχουσες συνθήκες διεργασίας παραγωγής σε παρτίδες, η μέγιστη τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού μετά την σφυρηλασία με σφαιρίδια είναι 3,1 φορές μεγαλύτερη από αυτήν πριν από την σφυρηλασία. Συζητείται η επίδραση της τραχύτητας της επιφάνειας του δοντιού στην απόδοση NVH και προτείνονται μέτρα για τη βελτίωση της τραχύτητας μετά την σφυρηλασία με σφαιρίδια.

Υπό το πρίσμα των παραπάνω, η παρούσα εργασία εξετάζει τα ακόλουθα τρία σημεία:

Επίδραση των παραμέτρων της διαδικασίας σφαιροποίησης στην τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού.

Ο βαθμός ενίσχυσης της σφαιροποίησης στην τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού υπό τις υπάρχουσες συνθήκες της διαδικασίας παραγωγής σε παρτίδες.

Επίδραση της αυξημένης τραχύτητας της επιφάνειας των δοντιών στην απόδοση της NVH και μέτρα για τη βελτίωση της τραχύτητας μετά από σφυρηλάτηση με σφαιρίδια.

Η σφυρηλάτηση με σφαιρίδια αναφέρεται στη διαδικασία κατά την οποία πολλά μικρά βλήματα με υψηλή σκληρότητα και κίνηση υψηλής ταχύτητας χτυπούν την επιφάνεια των εξαρτημάτων. Υπό την κρούση του βλήματος με υψηλή ταχύτητα, η επιφάνεια του εξαρτήματος θα δημιουργήσει κοιλώματα και θα συμβεί πλαστική παραμόρφωση. Οι οργανισμοί γύρω από τα κοιλώματα θα αντισταθούν σε αυτήν την παραμόρφωση και θα δημιουργήσουν υπολειμματική θλιπτική τάση. Η επικάλυψη πολλών κοιλωμάτων θα σχηματίσει ένα ομοιόμορφο υπολειμματικό στρώμα θλιπτικής τάσης στην επιφάνεια του εξαρτήματος, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή στην κόπωση του εξαρτήματος. Ανάλογα με τον τρόπο επίτευξης υψηλής ταχύτητας με σφαιρίδια, η σφυρηλάτηση με σφαιρίδια διαιρείται γενικά σε σφυρηλάτηση με πεπιεσμένο αέρα και φυγοκεντρική σφυρηλάτηση με σφαιρίδια, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.

Η αμμοβολή με πεπιεσμένο αέρα χρησιμοποιεί πεπιεσμένο αέρα ως ισχύ για τον ψεκασμό του σκαγιού από το πιστόλι. Η φυγοκεντρική αμμοβολή χρησιμοποιεί έναν κινητήρα για να κινήσει την πτερωτή ώστε να περιστρέφεται με υψηλή ταχύτητα για να ρίξει το σκάγι. Οι βασικές παράμετροι της αμμοβολής με σφαιρίδια περιλαμβάνουν την αντοχή κορεσμού, την κάλυψη και τις ιδιότητες του μέσου αμμοβολής (υλικό, μέγεθος, σχήμα, σκληρότητα). Η αντοχή κορεσμού είναι μια παράμετρος που χαρακτηρίζει την αντοχή αμμοβολής, η οποία εκφράζεται από το ύψος του τόξου (δηλαδή τον βαθμό κάμψης του δοκιμίου Almen μετά την αμμοβολή). Ο ρυθμός κάλυψης αναφέρεται στην αναλογία της επιφάνειας που καλύπτεται από το λάκκο μετά την αμμοβολή προς τη συνολική επιφάνεια της επιφάνειας αμμοβολής. Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα μέσα αμμοβολής περιλαμβάνουν σκάγια κοπής από χαλύβδινο σύρμα, σκάγια από χυτό χάλυβα, σκάγια από κεραμικό, σκάγια από γυαλί κ.λπ. Το μέγεθος, το σχήμα και η σκληρότητα των μέσων αμμοβολής είναι διαφορετικών βαθμών. Οι γενικές απαιτήσεις της διαδικασίας για τα μέρη του άξονα του γραναζιού μετάδοσης φαίνονται στον Πίνακα 1.

Το δοκιμαστικό μέρος είναι το ενδιάμεσο γρανάζι άξονα 1/6 ενός υβριδικού έργου. Η δομή του γραναζιού φαίνεται στο Σχήμα 2. Μετά την λείανση, η μικροδομή της επιφάνειας του δοντιού είναι Βαθμού 2, η σκληρότητα της επιφάνειας είναι 710HV30 και το αποτελεσματικό βάθος στρώματος σκλήρυνσης είναι 0,65 mm, όλα εντός των τεχνικών απαιτήσεων. Η τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού πριν από την σφυρηλάτηση φαίνεται στον Πίνακα 3 και η ακρίβεια του προφίλ του δοντιού φαίνεται στον Πίνακα 4. Μπορεί να φανεί ότι η τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού πριν από την σφυρηλάτηση είναι καλή και η καμπύλη του προφίλ του δοντιού είναι ομαλή.

Σχέδιο δοκιμής και παράμετροι δοκιμής

Στη δοκιμή χρησιμοποιείται μηχανή σφαιροποίησης πεπιεσμένου αέρα. Λόγω των συνθηκών δοκιμής, είναι αδύνατο να επαληθευτεί η επίδραση των ιδιοτήτων του μέσου σφαιροποίησης (υλικό, μέγεθος, σκληρότητα). Επομένως, οι ιδιότητες του μέσου σφαιροποίησης είναι σταθερές στη δοκιμή. Επαληθεύεται μόνο η επίδραση της αντοχής κορεσμού και της κάλυψης στην τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού μετά την σφαιροποίηση. Δείτε τον Πίνακα 2 για το σχήμα δοκιμής. Η συγκεκριμένη διαδικασία προσδιορισμού των παραμέτρων δοκιμής έχει ως εξής: σχεδιάστε την καμπύλη κορεσμού (Σχήμα 3) μέσω της δοκιμής κουπονιού Almen για να προσδιορίσετε το σημείο κορεσμού, έτσι ώστε να κλειδώσετε την πίεση του πεπιεσμένου αέρα, τη ροή των χαλύβδινων βλημάτων, την ταχύτητα κίνησης του ακροφυσίου, την απόσταση του ακροφυσίου από τα εξαρτήματα και άλλες παραμέτρους του εξοπλισμού.

αποτέλεσμα δοκιμής

Τα δεδομένα τραχύτητας της επιφάνειας του δοντιού μετά την σφαιροτρύπηση παρουσιάζονται στον Πίνακα 3, και η ακρίβεια του προφίλ του δοντιού παρουσιάζεται στον Πίνακα 4. Μπορεί να φανεί ότι υπό τις τέσσερις συνθήκες σφαιροτρύπησης, η τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού αυξάνεται και η καμπύλη του προφίλ του δοντιού γίνεται κοίλη και κυρτή μετά την σφαιροτρύπηση. Η αναλογία της τραχύτητας μετά τον ψεκασμό προς την τραχύτητα πριν από τον ψεκασμό χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό της μεγέθυνσης της τραχύτητας (Πίνακας 3). Μπορεί να φανεί ότι η μεγέθυνση της τραχύτητας είναι διαφορετική υπό τις τέσσερις συνθήκες διεργασίας.

Παρακολούθηση παρτίδας μεγέθυνσης της τραχύτητας της επιφάνειας του δοντιού με σφυρηλάτηση

Τα αποτελέσματα των δοκιμών στην Ενότητα 3 δείχνουν ότι η τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού αυξάνεται σε ποικίλους βαθμούς μετά την σφαιροτρύπηση με διαφορετικές διαδικασίες. Προκειμένου να κατανοηθεί πλήρως η ενίσχυση της σφαιροτρύπησης στην τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού και να αυξηθεί ο αριθμός των δειγμάτων, επιλέχθηκαν 5 αντικείμενα, 5 τύποι και συνολικά 44 μέρη, για την παρακολούθηση της τραχύτητας πριν και μετά την σφαιροτρύπηση υπό τις συνθήκες της διαδικασίας σφαιροτρύπησης σε παρτίδες. Δείτε τον Πίνακα 5 για τις φυσικές και χημικές πληροφορίες και τις πληροφορίες της διαδικασίας σφαιροτρύπησης των ερπυστριοφόρων μερών μετά την λείανση με γρανάζια. Τα δεδομένα τραχύτητας και μεγέθυνσης των μπροστινών και πίσω επιφανειών των δοντιών πριν από την σφαιροτρύπηση φαίνονται στο Σχήμα 4. Το Σχήμα 4 δείχνει ότι το εύρος της τραχύτητας της επιφάνειας του δοντιού πριν από την σφαιροτρύπηση είναι Rz1,6 μ m-Rz4,3 μ m. Μετά την σφαιροτρύπηση, η τραχύτητα αυξάνεται και το εύρος κατανομής είναι Rz2,3 μ m-Rz6,7 μ m. Η μέγιστη τραχύτητα μπορεί να ενισχυθεί έως και 3,1 φορές πριν από την σφαιροτρύπηση.

Παράγοντες που επηρεάζουν την τραχύτητα της επιφάνειας των δοντιών μετά από σφυρηλάτηση με σφαιρίδια

Από την αρχή της σφαιροτρυπάνωσης μπορεί να φανεί ότι η υψηλή σκληρότητα και η υψηλής ταχύτητας κίνηση των βλημάτων αφήνει αμέτρητες κοιλότητες στην επιφάνεια του εξαρτήματος, οι οποίες αποτελούν την πηγή υπολειμματικής θλιπτικής τάσης. Ταυτόχρονα, αυτές οι κοιλότητες είναι αναπόφευκτο να αυξήσουν την τραχύτητα της επιφάνειας. Τα χαρακτηριστικά των εξαρτημάτων πριν από την σφαιροτρυπάνιση και οι παράμετροι της διαδικασίας σφαιροτρυπάνωσης θα επηρεάσουν την τραχύτητα μετά την σφαιροτρυπάνιση, όπως παρατίθεται στον Πίνακα 6. Στην Ενότητα 3 αυτής της εργασίας, υπό τις τέσσερις συνθήκες διεργασίας, η τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού μετά την σφαιροτρυπάνιση αυξάνεται σε διαφορετικούς βαθμούς. Σε αυτή τη δοκιμή, υπάρχουν δύο μεταβλητές, δηλαδή η τραχύτητα πριν από την σφαιροτρυπάνιση και οι παράμετροι της διεργασίας (αντοχή κορεσμού ή κάλυψη), οι οποίες δεν μπορούν να προσδιορίσουν με ακρίβεια τη σχέση μεταξύ της τραχύτητας μετά την σφαιροτρυπάνιση και κάθε μεμονωμένου παράγοντα επιρροής. Προς το παρόν, πολλοί μελετητές έχουν κάνει έρευνα πάνω σε αυτό και έχουν προτείνει ένα θεωρητικό μοντέλο πρόβλεψης της τραχύτητας της επιφάνειας μετά την σφαιροτρυπάνιση βασισμένο σε προσομοίωση πεπερασμένων στοιχείων, το οποίο χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη των αντίστοιχων τιμών τραχύτητας διαφορετικών διεργασιών σφαιροτρυπάνωσης.

Με βάση την πραγματική εμπειρία και την έρευνα άλλων μελετητών, οι τρόποι επιρροής διαφόρων παραγόντων μπορούν να υπολογιστούν όπως φαίνεται στον Πίνακα 6. Μπορεί να φανεί ότι η τραχύτητα μετά την σφαιροτρύπηση επηρεάζεται συνολικά από πολλούς παράγοντες, οι οποίοι είναι επίσης οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την υπολειμματική θλιπτική τάση. Προκειμένου να μειωθεί η τραχύτητα μετά την σφαιροτρύπηση με την προϋπόθεση της διασφάλισης της υπολειμματικής θλιπτικής τάσης, απαιτείται ένας μεγάλος αριθμός δοκιμών διεργασίας για τη συνεχή βελτιστοποίηση του συνδυασμού παραμέτρων.

Επίδραση της τραχύτητας της επιφάνειας των δοντιών στην απόδοση NVH του συστήματος

Τα μέρη των γραναζιών βρίσκονται στο δυναμικό σύστημα μετάδοσης και η τραχύτητα της επιφάνειας των δοντιών επηρεάζει την απόδοση NVH τους. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι υπό το ίδιο φορτίο και ταχύτητα, όσο μεγαλύτερη είναι η τραχύτητα της επιφάνειας, τόσο μεγαλύτεροι είναι οι κραδασμοί και ο θόρυβος του συστήματος. Όταν το φορτίο και η ταχύτητα αυξάνονται, οι κραδασμοί και ο θόρυβος αυξάνονται πιο εμφανώς.

Τα τελευταία χρόνια, τα έργα νέων μειωτήρων ενέργειας έχουν αυξηθεί ραγδαία και δείχνουν την τάση ανάπτυξης υψηλής ταχύτητας και μεγάλης ροπής. Προς το παρόν, η μέγιστη ροπή του νέου μειωτήρα ενέργειας είναι 354N · m και η μέγιστη ταχύτητα είναι 16000r/min, η οποία θα αυξηθεί σε περισσότερες από 20000r/min στο μέλλον. Υπό αυτές τις συνθήκες λειτουργίας, πρέπει να ληφθεί υπόψη η επίδραση της αύξησης της τραχύτητας της επιφάνειας των δοντιών στην απόδοση NVH του συστήματος.

Μέτρα βελτίωσης της τραχύτητας της επιφάνειας των δοντιών μετά από σφυρηλάτηση με σφαιρίδια

Η διαδικασία σφαιροτρίβησης μετά την λείανση του γραναζιού μπορεί να βελτιώσει την αντοχή στην κόπωση επαφής της επιφάνειας του δοντιού του γραναζιού και την αντοχή στην κόπωση κάμψης της ρίζας του δοντιού. Εάν αυτή η διαδικασία πρέπει να χρησιμοποιηθεί για λόγους αντοχής στη διαδικασία σχεδιασμού του γραναζιού, προκειμένου να ληφθεί υπόψη η απόδοση NVH του συστήματος, η τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού του γραναζιού μετά την σφαιροτρίβηση μπορεί να βελτιωθεί από τις ακόλουθες απόψεις:

α. Βελτιστοποιήστε τις παραμέτρους της διαδικασίας σφυρηλάτησης με σφαιρίδια και ελέγξτε την ενίσχυση της τραχύτητας της επιφάνειας του δοντιού μετά την σφυρηλασία με σφαιρίδια, με βάση την προϋπόθεση ότι θα διασφαλιστεί η υπολειμματική θλιπτική τάση. Αυτό απαιτεί πολλές δοκιμές διαδικασίας και η ευελιξία της διαδικασίας δεν είναι ισχυρή.

β. Υιοθετείται η διαδικασία σφαιροποίησης με σύνθετα υλικά, δηλαδή, αφού ολοκληρωθεί η σφαιροποίηση κανονικής αντοχής, προστίθεται μια άλλη σφαιροποίηση. Η αυξημένη αντοχή της διαδικασίας σφαιροποίησης είναι συνήθως μικρή. Ο τύπος και το μέγεθος των υλικών των σφαιριδίων μπορούν να ρυθμιστούν, όπως κεραμικά σφαιρίδια, γυάλινα σφαιρίδια ή σφαιρίδια από χαλύβδινο σύρμα με μικρότερο μέγεθος.

γ. Μετά την σφαιροβολή, προστίθενται διαδικασίες όπως η στίλβωση της επιφάνειας του δοντιού και η ελεύθερη λείανση.

Σε αυτή την εργασία, μελετάται η τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού σε διαφορετικές συνθήκες διεργασίας σφυρηλάτησης με σφαιρίδια και σε διαφορετικά μέρη πριν και μετά την σφυρηλασία, και εξάγονται τα ακόλουθα συμπεράσματα με βάση τη βιβλιογραφία:

◆ Η σφαιροτρίβηση αυξάνει την τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού, η οποία επηρεάζεται από τα χαρακτηριστικά των εξαρτημάτων πριν από την σφαιροτρίβηση, τις παραμέτρους της διαδικασίας σφαιροτρίβησης και άλλους παράγοντες, και αυτοί οι παράγοντες είναι επίσης οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την υπολειμματική θλιπτική τάση.

◆ Υπό τις υπάρχουσες συνθήκες της διαδικασίας παραγωγής σε παρτίδες, η μέγιστη τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού μετά την σφυρηλάτηση με σφαιρίδια είναι 3,1 φορές μεγαλύτερη από αυτήν πριν από την σφυρηλάτηση με σφαιρίδια.

◆ Η αύξηση της τραχύτητας της επιφάνειας των δοντιών θα αυξήσει τους κραδασμούς και τον θόρυβο του συστήματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η ροπή και η ταχύτητα, τόσο πιο εμφανής είναι η αύξηση των κραδασμών και του θορύβου.

◆ Η τραχύτητα της επιφάνειας του δοντιού μετά την σφαιροτρίβηση μπορεί να βελτιωθεί βελτιστοποιώντας τις παραμέτρους της διαδικασίας σφαιροτρίβησης, την σφαιροτρίβηση σύνθετων υλικών, την προσθήκη στίλβωσης ή ελεύθερης λείανσης μετά την σφαιροτρίβηση, κ.λπ. Η βελτιστοποίηση των παραμέτρων της διαδικασίας σφαιροτρίβησης αναμένεται να ελέγξει την ενίσχυση της τραχύτητας σε περίπου 1,5 φορά.