Багато частиннові енергетичні редукториіавтомобільні шестерніпісля шліфування зубчастого колеса потрібно виконати дробеструйну обробку, що погіршить якість поверхні зубів і навіть вплине на ефективність NVH системи. У цьому документі вивчається шорсткість поверхні зубів за різних умов процесу дробеструйної обробки та різних деталей до та після дробеструйної обробки. Результати показують, що дробеструйна обробка збільшить шорсткість поверхні зуба, на яку впливають характеристики деталей, параметри процесу дробеструйної обробки та інші фактори; За існуючих умов процесу серійного виробництва максимальна шорсткість поверхні зуба після дробеструйної обробки в 3,1 рази перевищує показник до дробеструйної обробки. Обговорюється вплив шорсткості поверхні зуба на продуктивність NVH та запропоновані заходи щодо покращення шорсткості після дробеструйної обробки.

У цьому документі розглядаються такі три аспекти:

Вплив параметрів процесу дробеструйної обробки на шорсткість поверхні зуба;

Ступінь посилення дробеструйної обробки на шорсткість поверхні зуба за існуючих умов серійного виробництва;

Вплив підвищеної шорсткості поверхні зуба на продуктивність NVH та заходи щодо покращення шорсткості після дробеструйної обробки.

Дробеструйне очищення відноситься до процесу, під час якого численні дрібні снаряди з високою твердістю та швидкісним рухом потрапляють на поверхню деталей. При високошвидкісному ударі снаряда на поверхні деталі утворюються ямки і відбувається пластична деформація. Організації навколо ям будуть протистояти цій деформації та створюватиме залишкову напругу стиску. Перекриття численних ямок утворює рівномірний залишковий шар напруги стиску на поверхні деталі, тим самим покращуючи втомну міцність деталі. Відповідно до способу отримання високої швидкості за допомогою дробу, дробеструйне ущільнення зазвичай поділяється на дробове ущільнення стисненим повітрям і відцентрове дробове ущільнення, як показано на малюнку 1.

Дробеструйне розпилення стисненим повітрям використовує стиснене повітря для розпилення дробу з пістолета; Відцентрова дробеструйна очистка використовує двигун, який приводить в дію робоче колесо, яке обертається з високою швидкістю, щоб викинути дроб. Основні технологічні параметри дробеструйної обробки включають міцність насичення, покриття та властивості середовища дробеструйної обробки (матеріал, розмір, форма, твердість). Міцність насичення є параметром для характеристики міцності дробеструйної обробки, яка виражається висотою дуги (тобто ступенем вигину пробного зразка Альмена після дробеструйної обробки); Коефіцієнт покриття стосується відношення площі, покритої ямою після дробеструйної обробки, до загальної площі дробеструйної обробки; До загальноприйнятих матеріалів для дробеструйної обробки належать дроби зі сталевого дроту, литої сталевої дроби, керамічної дроби, скляної дроби тощо. Розмір, форма та твердість матеріалів для дробеструйної обробки мають різний клас. Загальні технологічні вимоги до деталей вала трансмісії наведено в таблиці 1.

Тестовою частиною є шестерня проміжного вала 1/6 гібридного проекту. Конструкція зубчастого колеса показана на малюнку 2. Після шліфування мікроструктура поверхні зуба має клас 2, твердість поверхні становить 710HV30, а ефективна глибина зміцнюючого шару становить 0,65 мм, усе в межах технічних вимог. Шорсткість поверхні зуба перед дробеструйним обробленням наведена в таблиці 3, а точність профілю зуба наведена в таблиці 4. Можна побачити, що шорсткість поверхні зуба перед дробеструйним обробленням хороша, а крива профілю зуба гладка.

План випробувань і параметри випробувань

У тесті використовується машина для дробеструйної обробки стисненим повітрям. Через умови випробування неможливо перевірити вплив властивостей дробеструйного середовища (матеріал, розмір, твердість). Таким чином, властивості середовища дробеструйної обробки постійні в тесті. Перевіряється лише вплив міцності насичення та покриття на шорсткість поверхні зуба після дробеструйної обробки. Дивіться таблицю 2 для схеми тестування. Конкретний процес визначення параметрів випробування виглядає наступним чином: намалюйте криву насичення (рис. 3) через випробування зразка Альмена, щоб визначити точку насичення, щоб зафіксувати тиск стисненого повітря, потік сталевого дробу, швидкість руху сопла, відстань сопла від частин та інші параметри обладнання.

результат тесту

Дані щодо шорсткості поверхні зуба після дробеструйної обробки наведено в таблиці 3, а точність профілю зуба – у таблиці 4. Можна побачити, що за чотирьох умов дробеструйної обробки шорсткість поверхні зуба збільшується, а крива профілю зуба стає увігнутою і опуклий після дробеструйної обробки. Для характеристики збільшення шорсткості використовується відношення шорсткості після напилення до шорсткості до напилення (табл. 3). Можна побачити, що збільшення шорсткості різне за чотирьох умов процесу.

Пакетне відстеження збільшення шорсткості поверхні зуба шляхом дробеструйної обробки

Результати випробувань у Розділі 3 показують, що шорсткість поверхні зуба збільшується різним ступенем після дробеструйної обробки різними процесами. Щоб повністю зрозуміти посилення дробеструйної обробки на шорсткість поверхні зуба та збільшити кількість зразків, було відібрано 5 предметів, 5 типів і загалом 44 деталі для відстеження шорсткості до та після дробеструйної обробки в умовах серійного виробництва. процес пілінгу. Див. Таблицю 5 для інформації про фізико-хімічні властивості та інформацію про процес дробеструйної обробки гусеничних деталей після зубошліфування. Дані про шорсткість і збільшення передніх і задніх поверхонь зубів до дробеструйної обробки показано на рис. 4. На рисунку 4 показано, що діапазон шорсткості поверхні зубів до дробеструйної обробки становить Rz1,6 мкм-Rz4,3 мкм； Після дробеструйної обробки, шорсткість збільшується, а діапазон розподілу становить Rz2,3 мкм-Rz6,7 мкм； Максимальна шорсткість може бути збільшена в 3,1 рази до дробеструйної обробки.

Фактори впливу на шорсткість поверхні зуба після дробеструйної обробки

З принципу дробеструйної обробки видно, що висока твердість і швидкісний рух дробу залишає численні ямки на поверхні деталі, що є джерелом залишкової напруги стиску. У той же час ці ямки обов'язково збільшують шорсткість поверхні. Характеристики деталей до дробеструйної обробки та параметри процесу дробеструйної обробки впливатимуть на шорсткість після дробеструйної обробки, як зазначено в таблиці 6. У розділі 3 цього документу за чотирьох умов процесу шорсткість поверхні зуба після дробеструйної обробки збільшується до різні ступені. У цьому тесті є дві змінні, а саме шорсткість перед дробом і параметри процесу (сила насичення або покриття), які не можуть точно визначити зв’язок між шорсткістю після дробеструйної обробки та кожним окремим фактором впливу. На даний момент багато вчених провели дослідження з цього приводу та висунули теоретичну модель прогнозування шорсткості поверхні після дробеструйної обробки на основі моделювання кінцевих елементів, яка використовується для прогнозування відповідних значень шорсткості різних процесів дробеструйної обробки.

Ґрунтуючись на фактичному досвіді та дослідженнях інших вчених, можна зробити припущення про режими впливу різних факторів, як показано в таблиці 6. Можна побачити, що на шорсткість після дробеструйної обробки комплексно впливає багато факторів, які також є ключовими факторами що впливає на залишкову напругу стиску. Щоб зменшити шорсткість після дробеструйної обробки за умови забезпечення залишкової напруги стиску, потрібна велика кількість випробувань процесу для постійної оптимізації комбінації параметрів.

Вплив шорсткості поверхні зуба на продуктивність NVH системи

Деталі шестерні знаходяться в динамічній системі передачі, і шорсткість поверхні зубів впливає на їх продуктивність NVH. Експериментальні результати показують, що за однакового навантаження та швидкості, чим більша шорсткість поверхні, тим більша вібрація та шум системи; Коли навантаження та швидкість збільшуються, вібрація та шум зростають більш очевидно.

В останні роки проекти нових енергетичних редукторів швидко зросли та демонструють тенденцію розвитку високої швидкості та великого крутного моменту. Наразі максимальний крутний момент нашого нового енергетичного редуктора становить 354 Н·м, а максимальна швидкість становить 16000 об/хв, яка в майбутньому буде збільшена до понад 20 000 об/хв. За таких робочих умов слід враховувати вплив збільшення шорсткості поверхні зуба на продуктивність NVH системи.

Заходи з усунення шорсткості поверхні зуба після дробеструйної обробки

Процес дробеструйної обробки після шліфування зубчастого колеса може покращити контактну втомну міцність поверхні зуба шестерні та втомну міцність на вигин кореня зуба. Якщо цей процес необхідно використовувати з міркувань міцності в процесі проектування зубчастого колеса, щоб врахувати продуктивність системи NVH, шорсткість поверхні зуба шестерні після дробеструйної обробки може бути покращена з таких аспектів:

a. Оптимізуйте параметри процесу дробеструйної обробки та контролюйте посилення шорсткості поверхні зуба після дробеструйної обробки з урахуванням забезпечення залишкової напруги стиску. Для цього потрібно багато випробувань процесу, а універсальність процесу невисока.

b. Застосовується композитний процес дробеструйної обробки, тобто після завершення дробеструйної обробки з нормальною міцністю додається ще одна дробеструйна обробки. Підвищена міцність процесу дробеструйного ущільнення зазвичай невелика. Тип і розмір матеріалів пострілу можна регулювати, наприклад, постріл із кераміки, скла або постріл із сталевим дротом меншого розміру.

в. Після дробеструйної обробки додаються такі процеси, як полірування поверхні зубів і вільне хонінгування.

У цій статті досліджено шорсткість поверхні зуба в різних умовах процесу дробеструйного ущільнення та різних частин до та після дробеструйного ущільнення, а також зроблено наступні висновки на основі літератури:

◆ Дробеструйне оброблення збільшить шорсткість поверхні зуба, на що впливають характеристики деталей до дробеструйного оброблення, параметри процесу дробеструйного оброблення та інші фактори, і ці фактори також є ключовими факторами, що впливають на залишкову напругу стиску;

◆ За існуючих умов процесу серійного виробництва максимальна шорсткість поверхні зуба після дробеструйної обробки в 3,1 рази перевищує показник до дробеструйної обробки;

◆ Збільшення шорсткості поверхні зуба збільшить вібрацію та шум системи. Чим більше крутний момент і швидкість, тим очевидніше збільшення вібрації та шуму;

◆ Шорсткість поверхні зуба після дробеструйної обробки можна покращити шляхом оптимізації параметрів процесу дробеструйної обробки, композиційної дробеструйної обробки, додавання полірування або вільного хонінгування після дробеструйної обробки тощо. Очікується, що оптимізація параметрів процесу дробеструйної обробки контролюватиме посилення шорсткості до приблизно в 1,5 рази.