Mnogi dijelovinovi reduktor energijeiautomobilski zupčaniciprojekt zahtijevaju shot peen nakon brušenja zupčanika, što će pogoršati kvalitetu površine zuba, pa čak i utjecati na NVH performanse sustava. Ovaj rad proučava hrapavost površine zuba u različitim uvjetima procesa sačmarenja i različitih dijelova prije i poslije sačmarenja. Rezultati pokazuju da će sačmarenje povećati hrapavost površine zuba, na što utječu karakteristike dijelova, parametri procesa sačmarenja i drugi čimbenici; Pod postojećim uvjetima procesa serijske proizvodnje, maksimalna hrapavost površine zuba nakon sačmarenja je 3,1 puta veća nego prije sačmarenja. Raspravlja se o utjecaju hrapavosti površine zuba na performanse NVH i predlažu se mjere za poboljšanje hrapavosti nakon sačmarenja.

U skladu s gornjom pozadinom, ovaj rad razmatra sa sljedeća tri aspekta:

Utjecaj parametara procesa sačmarenja na hrapavost površine zuba;

Stupanj pojačanja sačmarenja na hrapavosti površine zuba u postojećim uvjetima procesa serijske proizvodnje;

Utjecaj povećane hrapavosti površine zuba na performanse NVH i mjere za poboljšanje hrapavosti nakon sačmarenja.

Sačmarenje se odnosi na proces u kojem brojni mali projektili visoke tvrdoće i velikom brzinom pogađaju površinu dijelova. Pod udarom projektila velikom brzinom, površina dijela će stvoriti udubine i doći će do plastične deformacije. Organizacije oko jama će se oduprijeti ovoj deformaciji i generirati zaostalo tlačno naprezanje. Preklapanje brojnih udubljenja formirat će jednoliki sloj zaostalog tlačnog naprezanja na površini dijela, čime se poboljšava čvrstoća na zamor dijela. Prema načinu postizanja velike brzine sačmom, sačmarenje se općenito dijeli na sačmarenje komprimiranim zrakom i centrifugalno sačmarenje, kao što je prikazano na slici 1.

Komprimirani zrak shot peening koristi komprimirani zrak kao snagu za raspršivanje sačme iz pištolja; Centrifugalno pjeskarenje koristi motor koji pokreće impeler da se okreće velikom brzinom kako bi izbacio sačmu. Ključni procesni parametri sačmarenja uključuju čvrstoću zasićenja, pokrivnost i svojstva medija za sačmarenje (materijal, veličina, oblik, tvrdoća). Čvrstoća zasićenja je parametar za karakterizaciju čvrstoće sačmarenjem, koja se izražava visinom luka (tj. stupnjem savijanja Almenovog ispitnog komada nakon sačmarenja); Stopa pokrivenosti odnosi se na omjer površine koju pokriva udubina nakon sačmarenja i ukupne površine sačmarene površine; Uobičajeno korišteni mediji za sačmarenje uključuju sačmu za rezanje čelične žice, lijevanu čeličnu sačmu, keramičku sačmu, staklenu sačmu itd. Veličina, oblik i tvrdoća medija za sačmarenje su različitih stupnjeva. Opći zahtjevi procesa za dijelove vratila zupčanika prijenosa prikazani su u tablici 1.

Ispitni dio je zupčanik srednjeg vratila 1/6 hibridnog projekta. Struktura zupčanika prikazana je na slici 2. Nakon brušenja, mikrostruktura površine zuba je Grade 2, površinska tvrdoća je 710HV30, a efektivna dubina sloja otvrdnjavanja je 0,65 mm, sve unutar tehničkih zahtjeva. Hrapavost površine zuba prije sačmarenja prikazana je u tablici 3, a točnost profila zuba prikazana je u tablici 4. Može se vidjeti da je hrapavost površine zuba prije sačmarenja dobra, a krivulja profila zuba glatka.

Plan ispitivanja i parametri ispitivanja

U ispitivanju se koristi stroj za sačmarenje komprimiranim zrakom. Zbog uvjeta ispitivanja nemoguće je provjeriti utjecaj svojstava medija za sačmarenje (materijal, veličina, tvrdoća). Stoga su svojstva medija za sačmarenje konstantna u ispitivanju. Provjerava se samo utjecaj čvrstoće zasićenja i pokrivenosti na hrapavost površine zuba nakon shot peeninga. Vidi tablicu 2 za shemu ispitivanja. Specifični postupak određivanja ispitnih parametara je sljedeći: nacrtajte krivulju zasićenja (Slika 3) kroz Almen kupon test za određivanje točke zasićenja, tako da zaključate tlak komprimiranog zraka, protok čelične sačme, brzinu kretanja mlaznice, udaljenost mlaznice od dijelova i druge parametre opreme.

rezultat testa

Podaci o hrapavosti površine zuba nakon sačmarenja prikazani su u tablici 3, a točnost profila zuba prikazana je u tablici 4. Može se vidjeti da se pod četiri uvjeta sačmarenja hrapavost površine zuba povećava, a krivulja profila zuba postaje konkavna i konveksan nakon sačmarenja. Omjer hrapavosti nakon prskanja i hrapavosti prije prskanja koristi se za karakterizaciju povećanja hrapavosti (Tablica 3). Može se vidjeti da je povećanje hrapavosti različito u četiri procesna uvjeta.

Skupno praćenje povećanja hrapavosti površine zuba pomoću sačmarenja

Rezultati testa u Odjeljku 3 pokazuju da se hrapavost površine zuba povećava u različitim stupnjevima nakon sačmarenja različitim postupcima. Kako bi se u potpunosti razumjelo pojačanje sačmarenja na hrapavost površine zuba i povećao broj uzoraka, odabrano je 5 predmeta, 5 vrsta i ukupno 44 dijela za praćenje hrapavosti prije i poslije sačmarenja u uvjetima serijske proizvodnje sačme. proces peeniranja. Pogledajte Tablicu 5 za fizikalne i kemijske informacije i informacije o procesu sačmarenja gusjeničnih dijelova nakon brušenja zupčanika. Podaci o hrapavosti i povećanju prednje i stražnje površine zuba prije sačmarenja prikazani su na slici 4. Slika 4 pokazuje da je raspon hrapavosti površine zuba prije sačmarenja Rz1,6 μm-Rz4,3 μm； Nakon sačmarenja, hrapavost se povećava, a raspon distribucije je Rz2,3 μm-Rz6,7 μm； maksimalna hrapavost može se povećati do 3,1 puta prije sačmarenja.

Čimbenici utjecaja na hrapavost površine zuba nakon sačmarenja

Iz principa sačmarenja može se vidjeti da visoka tvrdoća i velika brzina kretanja sačme ostavljaju bezbrojne rupe na površini dijela, što je izvor zaostalog tlačnog naprezanja. U isto vrijeme, ove rupe će sigurno povećati hrapavost površine. Karakteristike dijelova prije sačmarenja i parametri procesa sačmarenje utjecat će na hrapavost nakon sačmarenje, kao što je navedeno u tablici 6. U odjeljku 3 ovog rada, pod četiri uvjeta procesa, hrapavost površine zuba nakon sačmarenje povećava se na različite stupnjeve. U ovom testu postoje dvije varijable, naime hrapavost prije sačma i parametri procesa (jačina zasićenja ili pokrivenost), koje ne mogu točno odrediti odnos između hrapavosti nakon sačmarenja i svakog pojedinog faktora utjecaja. Trenutno su mnogi znanstvenici istraživali ovo i iznijeli teorijski model predviđanja površinske hrapavosti nakon sačmarenja temeljen na simulaciji konačnih elemenata, koji se koristi za predviđanje odgovarajućih vrijednosti hrapavosti različitih procesa sačmarenja.

Na temelju stvarnog iskustva i istraživanja drugih znanstvenika, načini utjecaja različitih čimbenika mogu se nagađati kao što je prikazano u tablici 6. Može se vidjeti da na hrapavost nakon sačmarenja sveobuhvatno utječu mnogi čimbenici, koji su također ključni čimbenici koji utječu na zaostalo tlačno naprezanje. Kako bi se smanjila hrapavost nakon sačmarenja pod pretpostavkom osiguranja zaostalog tlačnog naprezanja, potreban je veliki broj procesnih testova za kontinuirano optimiziranje kombinacije parametara.

Utjecaj hrapavosti površine zuba na NVH performanse sustava

Dijelovi zupčanika su u dinamičkom prijenosnom sustavu, a hrapavost površine zuba utjecat će na njihovu NVH izvedbu. Eksperimentalni rezultati pokazuju da pod istim opterećenjem i brzinom, što je veća hrapavost površine, to su veće vibracije i buka sustava; Kad se opterećenje i brzina povećaju, vibracije i buka se očiglednije povećavaju.

Posljednjih godina, projekti novih reduktora energije su se brzo povećali i pokazuju trend razvoja velike brzine i velikog momenta. Trenutačno je najveći okretni moment našeg novog reduktora energije 354 N · m, a maksimalna brzina 16000 o/min, koja će se u budućnosti povećati na više od 20 000 o/min. U takvim radnim uvjetima mora se uzeti u obzir utjecaj povećanja hrapavosti površine zuba na NVH performanse sustava.

Mjere poboljšanja hrapavosti površine zuba nakon sačmarenja

Proces sačmarenja nakon brušenja zupčanika može poboljšati čvrstoću kontaktnog zamora površine zuba zupčanika i čvrstoću korijena zuba na savijanje. Ako se ovaj postupak mora koristiti zbog čvrstoće u procesu projektiranja zupčanika, kako bi se uzele u obzir performanse NVH sustava, hrapavost površine zuba zupčanika nakon sačmarenja može se poboljšati sa sljedećih aspekata:

a. Optimizirajte parametre procesa sačmarenja i kontrolirajte povećanje hrapavosti površine zuba nakon sačmarenja pod pretpostavkom osiguravanja zaostalog tlačnog naprezanja. To zahtijeva puno testova procesa, a svestranost procesa nije velika.

b. Usvojen je kompozitni postupak sačmarenja, to jest, nakon što je završeno sačmarenje normalne čvrstoće, dodaje se još jedno sačmarenje. Povećana čvrstoća procesa sačmarenja obično je mala. Vrsta i veličina materijala za sačmu se može prilagoditi, kao što je keramička sačma, staklena sačma ili sačma izrezana čeličnom žicom manje veličine.

c. Nakon sačmarenja dodaju se procesi poput poliranja površine zuba i slobodnog honanja.

U ovom se radu proučava hrapavost površine zuba u različitim uvjetima procesa sačmarenja i različitih dijelova prije i poslije sačmarenja, te se na temelju literature izvode sljedeći zaključci:

◆ Sačmarenje će povećati hrapavost površine zuba, na što utječu karakteristike dijelova prije sačmarenje, parametri procesa sačmarenje i drugi čimbenici, a ti čimbenici su također ključni čimbenici koji utječu na preostalo tlačno naprezanje;

◆ Pod postojećim uvjetima procesa serijske proizvodnje, maksimalna hrapavost površine zuba nakon sačmarenja je 3,1 puta veća nego prije sačmarenja;

◆ Povećanje hrapavosti površine zuba će povećati vibracije i buku sustava. Što su veći okretni moment i brzina, to je očitije povećanje vibracija i buke;

◆ Hrapavost površine zuba nakon sačmarenja može se poboljšati optimiziranjem parametara procesa sačmarenja, kompozitnog sačmarenja, dodavanjem poliranja ili slobodnog honanja nakon sačmarenja, itd. Očekuje se da će optimizacija parametara procesa sačmarenja kontrolirati povećanje hrapavosti na oko 1,5 puta.