Monet osatuudet energiansäästövaihteetjaautojen vaihteetProjekti vaatii kuulapuhallusta hammaspyörien hiomisen jälkeen, mikä heikentää hampaan pinnan laatua ja jopa vaikuttaa järjestelmän kohinattomuuden (NVH) suorituskykyyn. Tässä artikkelissa tutkitaan hampaan pinnan karheutta erilaisissa kuulapuhallusprosessiolosuhteissa ja eri osissa ennen kuulapuhallusta ja sen jälkeen. Tulokset osoittavat, että kuulapuhallus lisää hampaan pinnan karheutta, johon vaikuttavat osien ominaisuudet, kuulapuhallusprosessin parametrit ja muut tekijät. Nykyisissä erätuotantoprosessiolosuhteissa hampaan pinnan suurin karheus kuulapuhalluksen jälkeen on 3,1 kertaa suurempi kuin ennen kuulapuhallusta. Artikkelissa käsitellään hampaan pinnan karheuden vaikutusta kohinattomuuden (NVH) suorituskykyyn ja ehdotetaan toimenpiteitä karheuden parantamiseksi kuulapuhalluksen jälkeen.

Edellä esitetyn taustan pohjalta tässä artikkelissa käsitellään seuraavia kolmea näkökulmaa:

Kuulapuhallusprosessiparametrien vaikutus hampaan pinnan karheuteen;

Kuulapuhastamisen vahvistumisaste hampaan pinnan karheudessa nykyisissä erätuotantoprosessin olosuhteissa;

Hampaan pinnan karheuden lisääntymisen vaikutus NVH-suorituskykyyn ja toimenpiteet karheuden parantamiseksi kuulapuhalluksen jälkeen.

Kuulapuhalluksella tarkoitetaan prosessia, jossa lukuisat pienet, kovat ja nopeasti liikkuvat ammukset osuvat osan pintaan. Ammuksen nopean iskun vaikutuksesta osan pintaan muodostuu kuoppia, jotka aiheuttavat plastista muodonmuutosta. Kuoppien ympärillä olevat rakenteet vastustavat tätä muodonmuutosta ja aiheuttavat jäännöspuristusjännitystä. Lukuisien kuoppien päällekkäisyys muodostaa osan pinnalle tasaisen jäännöspuristusjännityskerroksen, mikä parantaa osan väsymislujuutta. Kuulapuhallus jaetaan yleensä paineilmakuulapuhallukseen ja keskipakoiskuulapuhallukseen sen mukaan, miten kuulapuhalluksella saavutetaan suuri nopeus, kuten kuvassa 1 on esitetty.

Paineilmakuulapuhaluksessa käytetään paineilmaa luotien suihkuttamiseen aseesta. Keskipakoispuhalluksessa käytetään moottoria, joka pyörittää juoksupyörää suurella nopeudella luotien suihkuttamiseksi. Kuulapuhaltamisen keskeisiä prosessiparametreja ovat kyllästyslujuus, peittoaste ja kuulapuhallusaineen ominaisuudet (materiaali, koko, muoto, kovuus). Kyllästyslujuus on kuulapuhalluslujuutta kuvaava parametri, joka ilmaistaan ​​valokaaren korkeudella (eli Almen-koekappaleen taivutusasteella kuulapuhalluksen jälkeen). Peittoaste viittaa kuulapuhalluksen jälkeisen kuopan peittämän alueen suhteeseen kuulapuhalluksen kokonaispinta-alaan. Yleisesti käytettyjä kuulapuhallusaineita ovat teräslankaleikkauskuulit, valettu teräskuulit, keraaminen kuula, lasikuulit jne. Kuulapuhallusaineiden koko, muoto ja kovuus ovat eriasteisia. Vaihteiston akseliosien yleiset prosessivaatimukset on esitetty taulukossa 1.

Testikappaleena on hybridiprojektin väliakselin hammaspyörä 1/6. Hammaspyörän rakenne on esitetty kuvassa 2. Hiomisen jälkeen hampaan pinnan mikrorakenne on luokkaa 2, pinnan kovuus on 710HV30 ja tehokas karkaisukerroksen syvyys on 0,65 mm, kaikki teknisten vaatimusten mukaisesti. Hampaan pinnan karheus ennen kuulapuhallusta on esitetty taulukossa 3 ja hampaan profiilin tarkkuus taulukossa 4. Voidaan nähdä, että hampaan pinnan karheus ennen kuulapuhallusta on hyvä ja hampaan profiilikäyrä on sileä.

Testisuunnitelma ja testiparametrit

Testissä käytetään paineilmakuulapuhalluslaitetta. Testiolosuhteiden vuoksi kuulapuhallusaineen ominaisuuksien (materiaali, koko, kovuus) vaikutusta ei voida varmistaa. Siksi kuulapuhallusaineen ominaisuudet pysyvät vakioina testissä. Vain kyllästyslujuuden ja peittokyvyn vaikutus hampaan pinnan karheuteen kuulapuhalluksen jälkeen tarkistetaan. Katso testikaavio taulukosta 2. Testiparametrien määritysprosessi on seuraava: piirretään kyllästyskäyrä (kuva 3) Almen-kuponkitestillä kyllästyspisteen määrittämiseksi, jotta paineilman paine, teräskuulien virtaus, suuttimen liikkumisnopeus, suuttimen etäisyys osista ja muut laiteparametrit voidaan lukita.

testitulos

Hampaan pinnan karheustiedot kuulapuhalluksen jälkeen on esitetty taulukossa 3 ja hammasprofiilin tarkkuus taulukossa 4. Voidaan nähdä, että neljässä kuulapuhallusolosuhteessa hampaan pinnan karheus kasvaa ja hammasprofiilikäyrästä tulee kovera ja kupera kuulapuhalluksen jälkeen. Ruiskutuksen jälkeisen ja ruiskutusta edeltävän karheuden suhdetta käytetään karheuden suurennuksen kuvaamiseen (taulukko 3). Voidaan nähdä, että karheuden suurennos on erilainen neljässä prosessiolosuhteessa.

Hampaan pinnan karheuden suurennoksen eräseuranta kuulapuhalluksella

Osiossa 3 esitetyt testitulokset osoittavat, että hampaan pinnan karheus kasvaa vaihtelevassa määrin kuulapuhalluksen jälkeen eri prosesseilla. Jotta kuulapuhalluksen vaikutus hampaan pinnan karheuteen ymmärrettäisiin täysin ja näytteiden määrää lisättäisiin, valittiin 5 kappaletta, 5 tyyppiä ja yhteensä 44 osaa karheuden seuraamiseksi ennen kuulapuhallusta ja sen jälkeen erätuotannon kuulapuhallusprosessin olosuhteissa. Taulukossa 5 on esitetty seurattujen osien fysikaaliset ja kemialliset tiedot sekä kuulapuhallusprosessitiedot hammaspyörien hiomisen jälkeen. Etu- ja takahampaan pinnan karheus- ja suurennustiedot ennen kuulapuhallusta on esitetty kuvassa 4. Kuva 4 osoittaa, että hampaan pinnan karheuden vaihteluväli ennen kuulapuhallusta on Rz1,6 μm - Rz4,3 μm； Kuulapuhalluksen jälkeen karheus kasvaa ja jakautumisalue on Rz2,3 μm - Rz6,7 μm； Suurin karheus voi kasvaa 3,1-kertaiseksi ennen kuulapuhallusta.

Hampaan pinnan karheuteen vaikuttavat tekijät kuulapuhalluksen jälkeen

Kuulapuhalluksen periaatteesta voidaan nähdä, että suuri kovuus ja nopea liikkuva kuula jättävät osan pintaan lukemattomia kuoppia, jotka ovat jäännöspuristusjännityksen lähde. Samalla nämä kuopat lisäävät pinnan karheutta. Osan ominaisuudet ennen kuulapuhallusta ja kuulapuhallusprosessin parametrit vaikuttavat karheuteen kuulapuhalluksen jälkeen, kuten taulukossa 6 on esitetty. Tämän artikkelin osiossa 3 hampaan pinnan karheus kuulapuhalluksen jälkeen kasvaa eriasteisesti neljässä prosessiolosuhteessa. Tässä kokeessa on kaksi muuttujaa, nimittäin kuulapuhallusta edeltävä karheus ja prosessiparametrit (kyllästymislujuus tai peitto), jotka eivät pysty tarkasti määrittämään kuulapuhalluksen jälkeisen karheuden ja kunkin yksittäisen vaikuttavan tekijän välistä suhdetta. Tällä hetkellä monet tutkijat ovat tehneet tutkimusta tästä aiheesta ja esittäneet kuulapuhalluksen jälkeisen pinnan karheuden teoreettisen ennustemallin elementtimenetelmäsimulaation perusteella, jota käytetään ennustamaan eri kuulapuhallusprosessien vastaavia karheusarvoja.

Todellisten kokemusten ja muiden tutkijoiden tutkimuksen perusteella voidaan spekuloida eri tekijöiden vaikutustapoja, kuten taulukosta 6 käy ilmi. Voidaan nähdä, että kuulapuhalluksen jälkeiseen karheuteen vaikuttavat laaja-alaisesti monet tekijät, jotka ovat myös keskeisiä jäännöspuristusjännitykseen vaikuttavia tekijöitä. Kuulapuhalluksen jälkeisen karheuden vähentämiseksi jäännöspuristusjännityksen varmistamiseksi tarvitaan suuri määrä prosessitestejä parametriyhdistelmien jatkuvaksi optimoimiseksi.

Hampaan pinnan karheuden vaikutus järjestelmän NVH-suorituskykyyn

Dynaamisessa voimansiirtojärjestelmässä olevat hammaspyörän osat vaikuttavat hampaan pinnan karheuteen ja sen NVH-suorituskykyyn. Kokeelliset tulokset osoittavat, että samalla kuormituksella ja nopeudella mitä suurempi pinnan karheus, sitä suurempi on järjestelmän värähtely ja melu. Kuormituksen ja nopeuden kasvaessa värähtely ja melu lisääntyvät selvemmin.

Viime vuosina uusien energiansäästölaitteiden projektit ovat lisääntyneet nopeasti, ja niissä on havaittavissa kehitystrendi, jossa pyritään suureen nopeuteen ja vääntömomenttiin. Tällä hetkellä uuden energiansäästölaitteemme suurin vääntömomentti on 354 N·m ja suurin nopeus 16000r/min, ja sitä tullaan nostamaan tulevaisuudessa yli 20000r/min:iin. Tällaisissa käyttöolosuhteissa on otettava huomioon hampaan pinnan karheuden kasvun vaikutus järjestelmän NVH-suorituskykyyn.

Hampaan pinnan karheuden parantamistoimenpiteet kuulapuhalluksen jälkeen

Hammaspyörän hiomisen jälkeinen kuulapuhallusprosessi voi parantaa hammaspyörän hampaan pinnan kosketusväsymislujuutta ja hampaan juuren taivutusväsymislujuutta. Jos tätä prosessia on käytettävä hammaspyörän suunnitteluprosessissa lujuussyistä, järjestelmän NVH-suorituskyvyn huomioon ottamiseksi hammaspyörän hampaan pinnan karheutta kuulapuhalluksen jälkeen voidaan parantaa seuraavilla tavoilla:

a. Optimoi kuulapuhallusprosessin parametrit ja hallitse kuulapuhalluksen jälkeisen hampaan pinnan karheuden vahvistumista jäännöspuristusjännityksen varmistamiseksi. Tämä vaatii paljon prosessitestejä, eikä prosessin monipuolisuus ole vahva.

b. Käytetään komposiittikuulapuhallusmenetelmää, eli normaalilujuuskuulapuhaltamisen jälkeen lisätään toinen kuulapuhallusmenetelmä. Suurempi kuulapuhalluslujuus on yleensä pieni. Kuulamateriaalien tyyppiä ja kokoa voidaan säätää, kuten keraamisia kuulaja, lasikuulia tai teräslangasta leikattuja kuulaja, joiden koko on pienempi.

C. Kuulapuhaltamisen jälkeen lisätään prosesseja, kuten hampaan pinnan kiillotus ja vapaa hoonaus.

Tässä artikkelissa tutkitaan hampaan pinnan karheutta erilaisissa kuulapuhallusprosessiolosuhteissa ja eri osissa ennen kuulapuhallusta ja sen jälkeen, ja kirjallisuuden perusteella tehdään seuraavat johtopäätökset:

◆ Kuulapuhallus lisää hampaan pinnan karheutta, johon vaikuttavat osien ominaisuudet ennen kuulapuhallusta, kuulapuhallusprosessin parametrit ja muut tekijät, ja nämä tekijät ovat myös keskeisiä jäännöspuristusjännitykseen vaikuttavia tekijöitä;

◆ Nykyisissä erätuotantoprosessiolosuhteissa hampaan pinnan karheus kuulapuhalluksen jälkeen on enintään 3,1 kertaa kuulapuhallusta edeltävä arvo;

◆ Hampaan pinnan karheuden lisääntyminen lisää järjestelmän tärinää ja melua. Mitä suurempi vääntömomentti ja nopeus, sitä selvempi on tärinän ja melun lisääntyminen.

◆ Hampaan pinnan karheutta kuulapuhalluksen jälkeen voidaan parantaa optimoimalla kuulapuhallusprosessin parametreja, komposiittimateriaalien kuulapuhallusta, lisäämällä kiillotusta tai vapaata hoonausprosessia kuulapuhalluksen jälkeen jne. Kuulapuhallusprosessin parametrien optimoinnin odotetaan vähentävän karheuden lisääntymistä noin 1,5-kertaiseksi.