Многие частиновые редукторы энергиииавтомобильные передачипроект требует дробеструйной обработки после шлифования зубчатых колес, что ухудшит качество поверхности зубьев и даже повлияет на характеристики NVH системы. В данной статье изучается шероховатость поверхности зубьев при различных условиях процесса дробеструйной обработки и различных деталей до и после дробеструйной обработки. Результаты показывают, что дробеструйная обработка увеличивает шероховатость поверхности зубьев, на которую влияют характеристики деталей, параметры процесса дробеструйной обработки и другие факторы; в существующих условиях процесса серийного производства максимальная шероховатость поверхности зубьев после дробеструйной обработки в 3,1 раза больше, чем до дробеструйной обработки. Обсуждается влияние шероховатости поверхности зубьев на характеристики NVH, а также предлагаются меры по улучшению шероховатости после дробеструйной обработки.

В связи с вышеизложенным в данной статье рассматриваются следующие три аспекта:

Влияние параметров процесса дробеструйной обработки на шероховатость поверхности зубьев;

Степень усиления дробеструйной обработки шероховатости поверхности зубьев в условиях действующего технологического процесса серийного производства;

Влияние повышенной шероховатости поверхности зубьев на показатели NVH и меры по улучшению шероховатости после дробеструйной обработки.

Дробеструйная обработка относится к процессу, в котором многочисленные мелкие снаряды с высокой твердостью и высокоскоростным движением поражают поверхность деталей. Под высокоскоростным воздействием снаряда на поверхности детали образуются ямки и происходит пластическая деформация. Организации вокруг ямок будут сопротивляться этой деформации и генерировать остаточное сжимающее напряжение. Перекрытие многочисленных ямок образует равномерный слой остаточного сжимающего напряжения на поверхности детали, тем самым улучшая усталостную прочность детали. В зависимости от способа получения высокой скорости дробью дробеструйная обработка обычно делится на дробеструйную обработку сжатым воздухом и центробежную дробеструйную обработку, как показано на рисунке 1.

Дробеструйная обработка сжатым воздухом использует сжатый воздух в качестве энергии для распыления дроби из пистолета; Центробежная дробеструйная обработка использует двигатель для вращения крыльчатки с высокой скоростью для выброса дроби. Ключевые параметры процесса дробеструйной обработки включают прочность насыщения, покрытие и свойства среды дробеструйной обработки (материал, размер, форма, твердость). Прочность насыщения является параметром, характеризующим прочность дробеструйной обработки, которая выражается высотой дуги (т. е. степенью изгиба образца для испытания по Альмену после дробеструйной обработки); Скорость покрытия относится к отношению площади, покрытой углублением после дробеструйной обработки, к общей площади области дробеструйной обработки; Обычно используемые среды дробеструйной обработки включают дробь из стальной проволоки, литую стальную дробь, керамическую дробь, стеклянную дробь и т. д. Размер, форма и твердость среды дробеструйной обработки бывают разных марок. Общие требования к процессу для деталей вала коробки передач приведены в Таблице 1.

Тестовая часть — шестерня промежуточного вала 1/6 гибридного проекта. Структура шестерни показана на рисунке 2. После шлифования микроструктура поверхности зуба имеет класс 2, твердость поверхности составляет 710HV30, а эффективная глубина слоя закалки составляет 0,65 мм, все в пределах технических требований. Шероховатость поверхности зуба до дробеструйной обработки показана в таблице 3, а точность профиля зуба показана в таблице 4. Видно, что шероховатость поверхности зуба до дробеструйной обработки хорошая, а кривая профиля зуба гладкая.

План испытаний и параметры испытаний

В испытании используется машина для дробеструйной обработки сжатым воздухом. Из-за условий испытания невозможно проверить влияние свойств дробеструйной среды (материал, размер, твердость). Поэтому свойства дробеструйной среды постоянны в испытании. Проверяется только влияние прочности насыщения и покрытия на шероховатость поверхности зуба после дробеструйной обработки. Схему испытания см. в Таблице 2. Конкретный процесс определения параметров испытания выглядит следующим образом: начертите кривую насыщения (Рисунок 3) с помощью купонного испытания Альмена, чтобы определить точку насыщения, чтобы зафиксировать давление сжатого воздуха, поток стальной дроби, скорость перемещения сопла, расстояние сопла от деталей и другие параметры оборудования.

результат теста

Данные о шероховатости поверхности зуба после дробеструйной обработки приведены в Таблице 3, а точность профиля зуба — в Таблице 4. Видно, что при четырех условиях дробеструйной обработки шероховатость поверхности зуба увеличивается, а кривая профиля зуба становится вогнутой и выпуклой после дробеструйной обработки. Отношение шероховатости после напыления к шероховатости до напыления используется для характеристики увеличения шероховатости (Таблица 3). Видно, что увеличение шероховатости различно при четырех условиях процесса.

Пакетное отслеживание увеличения шероховатости поверхности зуба при дробеструйной обработке

Результаты испытаний в разделе 3 показывают, что шероховатость поверхности зубьев увеличивается в разной степени после дробеструйной обработки с использованием различных процессов. Для того чтобы полностью понять усиление дробеструйной обработки шероховатости поверхности зубьев и увеличить количество образцов, были выбраны 5 предметов, 5 типов и 44 детали в общей сложности для отслеживания шероховатости до и после дробеструйной обработки в условиях процесса дробеструйной обработки серийного производства. Смотрите таблицу 5 для получения физической и химической информации и информации о процессе дробеструйной обработки гусеничных деталей после шлифования зубчатых колес. Данные по шероховатости и увеличению передней и задней поверхностей зубьев до дробеструйной обработки показаны на рис. 4. На рис. 4 показано, что диапазон шероховатости поверхности зубьев до дробеструйной обработки составляет Rz1,6 мкм-Rz4,3 мкм; после дробеструйной обработки шероховатость увеличивается, а диапазон распределения составляет Rz2,3 мкм-Rz6,7 мкм; максимальная шероховатость может быть увеличена в 3,1 раза до дробеструйной обработки.

Факторы, влияющие на шероховатость поверхности зубьев после дробеструйной обработки

Из принципа дробеструйной обработки видно, что высокая твердость и высокоскоростное перемещение дроби оставляют бесчисленные ямки на поверхности детали, что является источником остаточного сжимающего напряжения. В то же время эти ямки обязательно увеличивают шероховатость поверхности. Характеристики деталей до дробеструйной обработки и параметры процесса дробеструйной обработки будут влиять на шероховатость после дробеструйной обработки, как указано в таблице 6. В разделе 3 этой статьи при четырех условиях процесса шероховатость поверхности зуба после дробеструйной обработки увеличивается в разной степени. В этом тесте есть две переменные, а именно шероховатость до дробеструйной обработки и параметры процесса (прочность насыщения или покрытие), которые не могут точно определить связь между шероховатостью после дробеструйной обработки и каждым отдельным влияющим фактором. В настоящее время многие ученые провели исследования по этому вопросу и выдвинули теоретическую модель прогнозирования шероховатости поверхности после дробеструйной обработки на основе моделирования методом конечных элементов, которая используется для прогнозирования соответствующих значений шероховатости различных процессов дробеструйной обработки.

На основе реального опыта и исследований других ученых можно предположить режимы влияния различных факторов, как показано в Таблице 6. Видно, что шероховатость после дробеструйной обработки всесторонне зависит от многих факторов, которые также являются ключевыми факторами, влияющими на остаточное напряжение сжатия. Для того чтобы уменьшить шероховатость после дробеструйной обработки, исходя из предпосылки обеспечения остаточного напряжения сжатия, требуется большое количество технологических испытаний для постоянной оптимизации комбинации параметров.

Влияние шероховатости поверхности зубьев на показатели NVH системы

Детали зубчатых передач находятся в динамической системе трансмиссии, и шероховатость поверхности зубьев влияет на их NVH-характеристики. Экспериментальные результаты показывают, что при одинаковой нагрузке и скорости, чем больше шероховатость поверхности, тем больше вибрация и шум системы; когда нагрузка и скорость увеличиваются, вибрация и шум увеличиваются более очевидно.

В последние годы проекты новых редукторов энергии быстро возросли и показывают тенденцию развития высокой скорости и большого крутящего момента. В настоящее время максимальный крутящий момент нашего нового редуктора энергии составляет 354 Н · м, а максимальная скорость составляет 16000 об/мин, которая в будущем будет увеличена до более чем 20000 об/мин. При таких рабочих условиях необходимо учитывать влияние увеличения шероховатости поверхности зубьев на показатели NVH системы.

Меры по улучшению шероховатости поверхности зубьев после дробеструйной обработки

Процесс дробеструйной обработки после шлифования зубьев может улучшить контактную усталостную прочность поверхности зубьев зубьев и изгибную усталостную прочность основания зубьев. Если этот процесс должен использоваться из-за соображений прочности в процессе проектирования зубьев, чтобы учесть характеристики NVH системы, шероховатость поверхности зубьев зубьев после дробеструйной обработки может быть улучшена по следующим аспектам:

а. Оптимизировать параметры процесса дробеструйной обработки и контролировать усиление шероховатости поверхности зуба после дробеструйной обработки, исходя из предпосылки обеспечения остаточного напряжения сжатия. Это требует множества испытаний процесса, а универсальность процесса невелика.

б. Применяется процесс композитной дробеструйной обработки, то есть после завершения дробеструйной обработки нормальной прочности добавляется еще одна дробеструйная обработка. Увеличенная прочность дробеструйной обработки обычно невелика. Тип и размер дробеструйных материалов можно регулировать, например, керамическая дробь, стеклянная дробь или дробь из стальной проволоки с меньшим размером.

в) После дробеструйной обработки добавляются такие процессы, как полировка поверхности зубьев и свободное хонингование.

В данной статье изучается шероховатость поверхности зубьев при различных условиях процесса дробеструйной обработки и различных деталей до и после дробеструйной обработки, а также на основе литературных данных сделаны следующие выводы:

◆ Дробеструйная обработка увеличивает шероховатость поверхности зубьев, на которую влияют характеристики деталей до дробеструйной обработки, параметры процесса дробеструйной обработки и другие факторы, и эти факторы также являются ключевыми факторами, влияющими на остаточное сжимающее напряжение;

◆ При существующих условиях серийного производства максимальная шероховатость поверхности зубьев после дробеструйной обработки в 3,1 раза выше, чем до дробеструйной обработки;

◆ Увеличение шероховатости поверхности зубьев увеличит вибрацию и шум системы. Чем больше крутящий момент и скорость, тем очевиднее увеличение вибрации и шума;

◆ Шероховатость поверхности зуба после дробеструйной обработки можно улучшить за счет оптимизации параметров процесса дробеструйной обработки, композитной дробеструйной обработки, добавления полировки или свободного хонингования после дробеструйной обработки и т. д. Ожидается, что оптимизация параметров процесса дробеструйной обработки позволит контролировать увеличение шероховатости примерно в 1,5 раза.