Много части отновите енергийни редукторииавтомобилни зъбни колелаПроектът изисква дробеструйно обработване след шлифоване на зъбни колела, което ще влоши качеството на повърхността на зъба и дори ще повлияе на NVH характеристиките на системата. В тази статия е изследвана грапавостта на повърхността на зъба при различни условия на процеса на дробеструйно обработване и различни части преди и след дробеструйно обработване. Резултатите показват, че дробеструйното обработване ще увеличи грапавостта на повърхността на зъба, което се влияе от характеристиките на частите, параметрите на процеса на дробеструйно обработване и други фактори; При съществуващите условия на серийно производство, максималната грапавост на повърхността на зъба след дробеструйно обработване е 3,1 пъти по-голяма от тази преди дробеструйно обработване. Обсъжда се влиянието на грапавостта на повърхността на зъба върху NVH характеристиките и се предлагат мерки за подобряване на грапавостта след дробеструйно обработване.

В съответствие с гореизложеното, настоящият документ разглежда следните три аспекта:

Влияние на параметрите на процеса на дробеструйно зъбоструйно обработване върху грапавостта на повърхността на зъба;

Степента на усилване на грапавостта на повърхността на зъба чрез дробеструйно обработване при съществуващите условия на серийния производствен процес;

Влияние на повишената грапавост на повърхността на зъба върху NVH характеристиките и мерки за подобряване на грапавостта след дробеструйна обработка.

Дробеструйното обработване се отнася до процеса, при който множество малки предмети с висока твърдост и високоскоростно движение удрят повърхността на детайлите. Под въздействието на предмета с висока скорост, повърхността на детайла образува вдлъбнатини и се получава пластична деформация. Образците около вдлъбнатините устояват на тази деформация и генерират остатъчно компресивно напрежение. Припокриването на множество вдлъбнатини образува равномерен слой остатъчно компресивно напрежение върху повърхността на детайла, като по този начин подобрява якостта на умора на детайла. Според начина на получаване на висока скорост чрез дробеструйно обработване, дробеструйното обработване обикновено се разделя на дробеструйно обработване със сгъстен въздух и центробежно дробеструйно обработване, както е показано на Фигура 1.

Дробеструйното почистване със сгъстен въздух използва сгъстен въздух като захранване за пръскане на дробината от пистолета; центробежното дробеструйно почистване използва двигател за задвижване на работното колело, което се върти с висока скорост, за да изхвърли дробината. Ключовите параметри на процеса на дробеструйното почистване включват якост на насищане, покритие и свойства на дробеструйната среда (материал, размер, форма, твърдост). Якостта на насищане е параметър, който характеризира якостта на дробеструйното почистване, изразяващ се чрез височината на дъгата (т.е. степента на огъване на тестовия образец по Алмен след дробеструйно почистване); Степента на покритие се отнася до съотношението на площта, покрита от вдлъбнатината след дробеструйно почистване, към общата площ на дробеструйната зона; Често използваните дробеструйни среди включват дробеструйно рязане на стоманена тел, дробеструйно рязане на лята стомана, керамични дробеструйни материали, стъклени дробеструйни материали и др. Размерът, формата и твърдостта на дробеструйните среди са от различен клас. Общите изисквания за процеса за частите на вала на трансмисионното зъбно колело са показани в Таблица 1.

Тестовата част е междинно зъбно колело 1/6 от хибриден проект. Структурата на зъбното колело е показана на Фигура 2. След шлайфане, микроструктурата на повърхността на зъба е от степен 2, твърдостта на повърхността е 710HV30, а ефективната дълбочина на втвърдяващия слой е 0,65 мм, всичко това в рамките на техническите изисквания. Грапавостта на повърхността на зъба преди дробеструйно обработване е показана в Таблица 3, а точността на профила на зъба е показана в Таблица 4. Вижда се, че грапавостта на повърхността на зъба преди дробеструйно обработване е добра, а кривата на профила на зъба е гладка.

План за тестване и параметри на теста

В теста е използвана машина за дробеструйно почистване със сгъстен въздух. Поради условията на теста е невъзможно да се провери влиянието на свойствата на дробеструйната среда (материал, размер, твърдост). Следователно, свойствата на дробеструйната среда са постоянни в теста. Проверява се само влиянието на якостта на насищане и покритието върху грапавостта на повърхността на зъба след дробеструйно почистване. Вижте Таблица 2 за схемата на теста. Специфичният процес на определяне на параметрите на теста е следният: начертайте кривата на насищане (Фигура 3) чрез теста на Алмен, за да определите точката на насищане, така че да се фиксират налягането на сгъстения въздух, потокът на стоманената дроб, скоростта на движение на дюзата, разстоянието между дюзата и частите и други параметри на оборудването.

резултат от теста

Данните за грапавостта на повърхността на зъба след дробеструйно обработване са показани в Таблица 3, а точността на профила на зъба е показана в Таблица 4. Вижда се, че при четирите условия на дробеструйно обработване, грапавостта на повърхността на зъба се увеличава и кривата на профила на зъба става вдлъбната и изпъкнала след дробеструйно обработване. Съотношението на грапавостта след пръскане към грапавостта преди пръскане се използва за характеризиране на увеличението на грапавостта (Таблица 3). Вижда се, че увеличението на грапавостта е различно при четирите условия на процеса.

Проследяване на партиди за увеличаване на грапавостта на повърхността на зъба чрез дробеструйно обработване

Резултатите от тестовете в Раздел 3 показват, че грапавостта на повърхността на зъба се увеличава в различна степен след дробеструйно обработване с различни процеси. За да се разбере напълно усилването на дробеструйното обработване върху грапавостта на повърхността на зъба и да се увеличи броят на пробите, бяха избрани 5 артикула, 5 вида и общо 44 части, за да се проследи грапавостта преди и след дробеструйно обработване при условията на процес на дробеструйно обработване в серийно производство. Вижте Таблица 5 за физико-химичната информация и информацията за процеса на дробеструйно обработване на проследяваните части след шлифоване на зъбни колела. Данните за грапавостта и увеличението на предната и задната повърхност на зъба преди дробеструйно обработване са показани на Фиг. 4. Фигура 4 показва, че диапазонът на грапавост на повърхността на зъба преди дробеструйно обработване е Rz1.6 μm-Rz4.3 μm; След дробеструйно обработване грапавостта се увеличава и диапазонът на разпределение е Rz2.3 μm-Rz6.7 μm; Максималната грапавост може да се увеличи до 3.1 пъти преди дробеструйно обработване.

Фактори, влияещи върху грапавостта на повърхността на зъба след дробеструйна обработка

От принципа на дробеструйното обработване може да се види, че високата твърдост и високоскоростното движение на сачмата оставят безброй вдлъбнатини по повърхността на детайла, което е източник на остатъчно напрежение на натиск. В същото време тези вдлъбнатини несъмнено увеличават грапавостта на повърхността. Характеристиките на детайлите преди дробеструйното обработване и параметрите на процеса на дробеструйно обработване ще повлияят на грапавостта след дробеструйното обработване, както е посочено в Таблица 6. В раздел 3 на тази статия, при четирите условия на процеса, грапавостта на повърхността на зъба след дробеструйно обработване се увеличава в различна степен. В този тест има две променливи, а именно грапавостта преди дробеструйното обработване и параметрите на процеса (якост на насищане или покритие), които не могат точно да определят връзката между грапавостта след дробеструйното обработване и всеки отделен влияещ фактор. В момента много учени са направили изследвания по този въпрос и са предложили теоретичен модел за прогнозиране на грапавостта на повърхността след дробеструйно обработване, базиран на симулация с крайни елементи, който се използва за прогнозиране на съответните стойности на грапавостта при различните процеси на дробеструйно обработване.

Въз основа на действителния опит и изследванията на други учени, могат да се предположат начините на влияние на различни фактори, както е показано в Таблица 6. Вижда се, че грапавостта след дробеструйно обработване е всеобхватно повлияна от много фактори, които са и ключовите фактори, влияещи върху остатъчното напрежение на натиск. За да се намали грапавостта след дробеструйно обработване, при условие че се осигури остатъчното напрежение на натиск, са необходими голям брой технологични тестове, за да се оптимизира непрекъснато комбинацията от параметри.

Влияние на грапавостта на повърхността на зъба върху NVH характеристиките на системата

Зъбните части са част от динамичната трансмисионна система и грапавостта на повърхността на зъбите ще повлияе на техните NVH характеристики. Експерименталните резултати показват, че при едно и също натоварване и скорост, колкото по-голяма е грапавостта на повърхността, толкова по-големи са вибрациите и шумът на системата; когато натоварването и скоростта се увеличат, вибрациите и шумът се увеличават по-очевидно.

През последните години проектите за нови енергийни редуктори се увеличиха бързо и показват тенденция на развитие на висока скорост и голям въртящ момент. В момента максималният въртящ момент на нашия нов енергиен редуктор е 354 N·m, а максималната скорост е 16000 об/мин, като в бъдеще ще се увеличи до над 20000 об/мин. При такива работни условия трябва да се вземе предвид влиянието на увеличаването на грапавостта на повърхността на зъбите върху NVH характеристиките на системата.

Мерки за подобряване на грапавостта на повърхността на зъба след дробеструйна обработка

Процесът на дробеструйно обработване след шлифоване на зъбни колела може да подобри якостта на контактна умора на повърхността на зъба на зъбното колело и якостта на умора при огъване на основата на зъба. Ако този процес трябва да се използва поради съображения, свързани със здравината, в процеса на проектиране на зъбното колело, за да се вземат предвид характеристиките на системата по отношение на шум, вибрации и вибрации, грапавостта на повърхността на зъба на зъбното колело след дробеструйно обработване може да се подобри от следните гледни точки:

а. Оптимизиране на параметрите на процеса на дробеструйно почистване и контрол на усилването на грапавостта на повърхността на зъба след дробеструйно почистване, като се има предвид, че се осигурява остатъчно напрежение на натиск. Това изисква много технологични тестове и гъвкавостта на процеса не е голяма.

б. Приема се процес на композитно дробеструйно обработване, т.е. след завършване на дробеструйното обработване с нормална якост се добавя още едно дробеструйно обработване. Увеличението на якостта при процеса на дробеструйно обработване обикновено е малко. Видът и размерът на материалите за дробеструйване могат да се регулират, като например керамични дробеструйни, стъклени дробеструйни или стоманени телчета с по-малък размер.

в. След дробеструйната обработка се добавят процеси като полиране на повърхността на зъба и свободно хонинговане.

В тази статия е изследвана грапавостта на повърхността на зъба при различни условия на процеса на дробеструйно обработване и различни части преди и след дробеструйно обработване и са направени следните заключения въз основа на литературата:

◆ Дробеструйната обработка ще увеличи грапавостта на повърхността на зъба, която се влияе от характеристиките на частите преди дробеструйната обработка, параметрите на процеса на дробеструйната обработка и други фактори, като тези фактори са и ключовите фактори, влияещи върху остатъчното напрежение на натиск;

◆ При съществуващите условия на серийния производствен процес, максималната грапавост на повърхността на зъба след дробеструйно обработване е 3,1 пъти по-голяма от тази преди дробеструйно обработване;

◆ Увеличаването на грапавостта на повърхността на зъба ще увеличи вибрациите и шума на системата. Колкото по-голям е въртящият момент и скоростта, толкова по-очевидно е увеличението на вибрациите и шума;

◆ Грапавостта на повърхността на зъба след дробеструйно обработване може да се подобри чрез оптимизиране на параметрите на процеса на дробеструйно обработване, композитно дробеструйно обработване, добавяне на полиране или свободно хонинговане след дробеструйно обработване и др. Очаква се оптимизирането на параметрите на процеса на дробеструйно обработване да контролира увеличаването на грапавостта до около 1,5 пъти.