Mnoho částínové reduktory energieaautomobilové převodyProjekt vyžaduje zpevňování zubů kuličkováním po broušení ozubených kol, což zhorší kvalitu povrchu zubu a dokonce ovlivní výkon systému z hlediska vibrací a vibrací (NVH). Tento článek zkoumá drsnost povrchu zubu za různých podmínek procesu zpevňování kuličkováním a různých dílů před a po zpevňování kuličkováním. Výsledky ukazují, že zpevňování kuličkováním zvyšuje drsnost povrchu zubu, která je ovlivněna vlastnostmi dílů, parametry procesu zpevňování kuličkováním a dalšími faktory. Za stávajících podmínek dávkového výrobního procesu je maximální drsnost povrchu zubu po zpevňování kuličkováním 3,1krát vyšší než před zpevňováním kuličkováním. Je diskutován vliv drsnosti povrchu zubu na výkon systému zpevňování kuličkováním a jsou navržena opatření ke zlepšení drsnosti po zpevňování kuličkováním.

Na základě výše uvedeného se tento dokument zabývá následujícími třemi aspekty:

Vliv parametrů procesu zpevňování kuličkováním na drsnost povrchu zubu;

Stupeň zesílení drsnosti povrchu zubu zpevňováním tryskou za stávajících podmínek dávkového výrobního procesu;

Vliv zvýšené drsnosti povrchu zubu na vlastnosti NVH a opatření ke zlepšení drsnosti po zpevňování kuličkováním.

Kuličkování označuje proces, při kterém na povrch součásti naráží četné malé projektily s vysokou tvrdostí a vysokou rychlostí pohybu. V důsledku nárazu projektilu vysokou rychlostí se na povrchu součásti vytvoří důlky a dojde k plastické deformaci. Útvary kolem důlků se této deformaci brání a vytvářejí zbytkové tlakové napětí. Překrývání četných důlků vytvoří na povrchu součásti rovnoměrnou vrstvu zbytkového tlakového napětí, čímž se zlepší únavová pevnost součásti. Podle způsobu dosažení vysoké rychlosti střelbou se kuličkování obecně dělí na kuličkování tlakovým vzduchem a odstředivé kuličkování, jak je znázorněno na obrázku 1.

Tryskání stlačeným vzduchem využívá stlačený vzduch jako energii pro rozprašování broku z pistole; odstředivé tryskání používá motor k pohonu oběžného kola, které se otáčeje vysokou rychlostí a vrhá broky. Mezi klíčové procesní parametry tryskání patří pevnost v tahu, pokrytí a vlastnosti tryskového média (materiál, velikost, tvar, tvrdost). Pevnost v tahu je parametr charakterizující pevnost v tahu, který je vyjádřen výškou oblouku (tj. stupněm ohybu Almenova zkušebního tělesa po tryskání); míra pokrytí se vztahuje k poměru plochy pokryté jámou po tryskání k celkové ploše tryskové plochy; Mezi běžně používaná trysková média patří ocelové drátěné řezací broky, lité ocelové broky, keramické broky, skleněné broky atd. Velikost, tvar a tvrdost tryskových médií se liší. Obecné procesní požadavky na součásti hřídelí převodovky jsou uvedeny v tabulce 1.

Testovaným dílem je mezilehlé ozubené kolo 1/6 hybridního projektu. Struktura ozubeného kola je znázorněna na obrázku 2. Po broušení je mikrostruktura povrchu zubu stupně 2, tvrdost povrchu je 710HV30 a efektivní hloubka zpevňující vrstvy je 0,65 mm, což vše splňuje technické požadavky. Drsnost povrchu zubu před zpevňováním je uvedena v tabulce 3 a přesnost profilu zubu je uvedena v tabulce 4. Je vidět, že drsnost povrchu zubu před zpevňováním je dobrá a křivka profilu zubu je hladká.

Testovací plán a testovací parametry

V testu se používá tlakovzdušný zkušební stroj. Vzhledem ke zkušebním podmínkám není možné ověřit vliv vlastností zkušebního média (materiál, velikost, tvrdost). Vlastnosti zkušebního média jsou proto v testu konstantní. Ověřuje se pouze vliv pevnosti v tahu a krytí na drsnost povrchu zubu po zkušebním zpracování. Schéma testu je uvedeno v tabulce 2. Konkrétní proces stanovení zkušebních parametrů je následující: nakreslete saturační křivku (obrázek 3) pomocí Almenova kupónového testu pro určení bodu nasycení, aby se zablokoval tlak stlačeného vzduchu, průtok ocelových broků, rychlost pohybu trysky, vzdálenost trysky od dílů a další parametry zařízení.

výsledek testu

Data o drsnosti povrchu zubu po zpevňování kuličkováním jsou uvedena v tabulce 3 a přesnost profilu zubu je uvedena v tabulce 4. Je vidět, že za čtyř podmínek zpevňování kuličkováním se drsnost povrchu zubu zvyšuje a křivka profilu zubu se po zpevňování kuličkováním stává konkávní a konvexní. Poměr drsnosti po nástřiku k drsnosti před nástřikem se používá k charakterizaci zvětšení drsnosti (tabulka 3). Je vidět, že zvětšení drsnosti se liší za čtyř procesních podmínek.

Dávkové sledování zvětšení drsnosti povrchu zubu kuličkováním

Výsledky testů v části 3 ukazují, že drsnost povrchu zubu se po zpevňování kuličkováním různými procesy zvyšuje v různé míře. Abychom plně pochopili vliv zpevňování kuličkováním na drsnost povrchu zubu a zvýšili počet vzorků, bylo pro sledování drsnosti před a po zpevňování kuličkováním za podmínek dávkové výroby vybráno 5 položek, 5 typů a celkem 44 dílů. Fyzikální a chemické informace a informace o procesu zpevňování kuličkování sledovaných dílů po broušení ozubených kol viz Tabulka 5. Údaje o drsnosti a zvětšení předního a zadního povrchu zubu před zpevňováním kuličkováním jsou znázorněny na Obr. 4. Obrázek 4 ukazuje, že rozsah drsnosti povrchu zubu před zpevňováním kuličkováním je Rz1,6 μm až Rz4,3 μm; po zpevňování kuličkováním se drsnost zvyšuje a rozsah rozdělení je Rz2,3 μm až Rz6,7 μm; Maximální drsnost lze před zpevňováním kuličkováním zvýšit až 3,1krát.

Faktory ovlivňující drsnost povrchu zubu po zpevňování tryskou

Z principu zpevňování kuličkou je patrné, že vysoká tvrdost a vysokorychlostní pohyb broku zanechávají na povrchu součásti nespočet důlků, které jsou zdrojem zbytkového tlakového napětí. Zároveň tyto důlky nutně zvyšují drsnost povrchu. Vlastnosti součásti před zpevňováním kuličkou a parametry procesu zpevňování kuličkou ovlivní drsnost po zpevňování kuličkou, jak je uvedeno v tabulce 6. V části 3 tohoto článku se za čtyř procesních podmínek drsnost povrchu zubu po zpevňování kuličkou zvyšuje v různé míře. V tomto testu existují dvě proměnné, a to drsnost před zpevňováním kuličkou a procesní parametry (pevnost nasycení nebo krytí), které nemohou přesně určit vztah mezi drsností po zpevňování kuličkou a každým jednotlivým ovlivňujícím faktorem. V současné době mnoho vědců provedlo výzkum v této oblasti a předložilo teoretický predikční model drsnosti povrchu po zpevňování kuličkou založený na simulaci metodou konečných prvků, který se používá k predikci odpovídajících hodnot drsnosti různých procesů zpevňování kuličkou.

Na základě skutečných zkušeností a výzkumu jiných vědců lze spekulovat o způsobech vlivu různých faktorů, jak je uvedeno v tabulce 6. Je vidět, že drsnost po zpevňování kuličkováním je komplexně ovlivněna mnoha faktory, které jsou zároveň klíčovými faktory ovlivňujícími zbytkové tlakové napětí. Aby se snížila drsnost po zpevňování kuličkováním za předpokladu zajištění zbytkového tlakového napětí, je zapotřebí velké množství procesních testů pro neustálou optimalizaci kombinace parametrů.

Vliv drsnosti povrchu zubu na výkon systému z hlediska vibrací a vibrací

Ozubené části jsou součástí dynamického převodového systému a drsnost povrchu zubů ovlivňuje jejich výkon z hlediska hluku, vibrací a hlučnosti (NVH). Experimentální výsledky ukazují, že při stejném zatížení a rychlosti platí, že čím větší je drsnost povrchu, tím větší jsou vibrace a hluk systému. Se zvyšujícím se zatížením a rychlostí se vibrace a hluk výrazněji zvyšují.

V posledních letech se projekty nových reduktorů energie prudce rozrostly a vykazují trend vývoje vysokých otáček a velkého točivého momentu. V současné době je maximální točivý moment našeho nového reduktoru energie 354 N·m a maximální otáčky 16 000 ot/min, které se v budoucnu zvýší na více než 20 000 ot/min. Za těchto provozních podmínek je třeba zvážit vliv zvýšení drsnosti povrchu zubů na výkon systému z hlediska hluku, vibrací a vibrací.

Opatření ke zlepšení drsnosti povrchu zubu po zpevňování kuličkováním

Proces zpevňování ozubených kol po broušení ozubených kol může zlepšit kontaktní únavovou pevnost povrchu zubu ozubeného kola a ohybovou únavovou pevnost paty zubu. Pokud je tento proces nutné použít z pevnostních důvodů v procesu návrhu ozubeného kola, lze drsnost povrchu zubu ozubeného kola po zpevňování zlepšit z následujících hledisek, aby se zohlednil výkon systému z hlediska vibrací, vibrací a vibrací:

a. Optimalizovat parametry procesu zpevňování tryskou a řídit zesílení drsnosti povrchu zubu po zpevňování tryskou za předpokladu zajištění zbytkového tlakového napětí. To vyžaduje mnoho procesních testů a všestrannost procesu není vysoká.

b. Používá se proces kompozitního zpevňování tryskou, což znamená, že po dokončení zpevňování tryskou s normální pevností se přidává další zpevňování tryskou. Zvýšení pevnosti tryskou je obvykle malé. Typ a velikost materiálu trysky lze upravit, například keramickými tryskami, skleněnými tryskami nebo ocelovými dráty s menší velikostí.

c. Po zpevňování kuličkováním se přidávají procesy, jako je leštění povrchu zubu a volné honování.

V tomto článku je studována drsnost povrchu zubu za různých podmínek procesu zpevňování kuličkováním a různých součástí před a po zpevňování kuličkováním a na základě literatury jsou vyvozeny následující závěry:

◆ Kuličkování zvýší drsnost povrchu zubu, která je ovlivněna vlastnostmi dílů před kuličkováním, parametry procesu kuličkování a dalšími faktory, a tyto faktory jsou také klíčovými faktory ovlivňujícími zbytkové tlakové napětí;

◆ Za stávajících podmínek dávkového výrobního procesu je maximální drsnost povrchu zubu po zpevňování kuličkováním 3,1krát vyšší než před zpevňováním kuličkováním;

◆ Zvýšení drsnosti povrchu zubu zvýší vibrace a hluk systému. Čím vyšší je točivý moment a otáčky, tím výraznější je zvýšení vibrací a hluku;

◆ Drsnost povrchu zubu po zpevňování kuličkováním lze zlepšit optimalizací parametrů procesu zpevňování kuličkováním, zpevňováním kompozitních materiálů kuličkováním, přidáním leštění nebo volného honování po zpevňování kuličkováním atd. Očekává se, že optimalizace parametrů procesu zpevňování kuličkováním zvýší drsnost přibližně na 1,5krát.