Nhiều phần củabánh răng giảm năng lượng mớiVàbánh răng ô tôdự án yêu cầu mài mòn sau khi mài bánh răng, điều này sẽ làm giảm chất lượng bề mặt răng và thậm chí ảnh hưởng đến hiệu suất NVH của hệ thống. Bài viết này nghiên cứu độ nhám bề mặt răng của các điều kiện quá trình mài mòn khác nhau và các bộ phận khác nhau trước và sau khi mài mòn. Kết quả cho thấy việc mài mòn sẽ làm tăng độ nhám bề mặt răng, điều này bị ảnh hưởng bởi đặc tính của các bộ phận, các thông số của quá trình bắn mài và các yếu tố khác; Trong các điều kiện quy trình sản xuất hàng loạt hiện tại, độ nhám bề mặt răng tối đa sau khi bắn đá là 3,1 lần so với trước khi bắn đá. Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt răng đến hiệu suất NVH sẽ được thảo luận và các biện pháp cải thiện độ nhám sau khi mài mòn được đề xuất.

Dưới nền tảng trên, bài viết này thảo luận từ ba khía cạnh sau:

Ảnh hưởng của các thông số quá trình phun mài đến độ nhám bề mặt răng;

Mức độ khuếch đại của độ nhám bề mặt răng trong các điều kiện của quy trình sản xuất hàng loạt hiện có;

Tác động của việc tăng độ nhám bề mặt răng đến hiệu suất NVH và các biện pháp cải thiện độ nhám sau khi mài.

Bắn mài đề cập đến quá trình trong đó nhiều viên đạn nhỏ có độ cứng cao và chuyển động tốc độ cao chạm vào bề mặt của các bộ phận. Dưới tác động tốc độ cao của đạn, bề mặt của bộ phận sẽ tạo ra các vết rỗ và biến dạng dẻo sẽ xảy ra. Các tổ chức xung quanh hố sẽ chống lại sự biến dạng này và tạo ra ứng suất nén dư. Sự chồng chéo của nhiều hố sẽ tạo thành một lớp ứng suất nén dư đồng đều trên bề mặt của bộ phận, do đó cải thiện độ bền mỏi của bộ phận. Theo cách đạt được tốc độ cao bằng cách bắn, bắn bi thường được chia thành bắn bi bằng khí nén và bắn bi ly tâm, như trong Hình 1.

Việc bắn đạn bằng khí nén lấy khí nén làm lực để phun đạn từ súng; Phun bi ly tâm sử dụng một động cơ để dẫn động cánh quạt quay với tốc độ cao để ném viên đạn. Các thông số quy trình chính của quá trình phun bi bao gồm cường độ bão hòa, độ bao phủ và các đặc tính của môi trường phun (vật liệu, kích thước, hình dạng, độ cứng). Cường độ bão hòa là một thông số để mô tả cường độ mài mòn của phôi, được biểu thị bằng chiều cao hồ quang (tức là độ uốn của mẫu thử Almen sau khi mài mòn); Tỷ lệ bao phủ là tỷ lệ giữa diện tích được bao phủ bởi hố sau khi bắn bóng trên tổng diện tích của khu vực bắn bóng; Các phương tiện bắn peening thường được sử dụng bao gồm bắn cắt dây thép, bắn thép đúc, bắn gốm, bắn thủy tinh, v.v. Kích thước, hình dạng và độ cứng của phương tiện bắn peening có nhiều loại khác nhau. Các yêu cầu chung về quy trình đối với các bộ phận trục bánh răng truyền động được thể hiện trong Bảng 1.

Bộ phận kiểm tra là bánh răng trục trung gian 1/6 của dự án hybrid. Cấu trúc bánh răng được thể hiện trong Hình 2. Sau khi mài, cấu trúc vi mô bề mặt răng là Cấp 2, độ cứng bề mặt là 710HV30 và độ sâu lớp làm cứng hiệu quả là 0,65mm, tất cả đều nằm trong yêu cầu kỹ thuật. Độ nhám bề mặt răng trước khi bắn mài được thể hiện trong Bảng 3, và độ chính xác của mặt cắt răng được thể hiện trong Bảng 4. Có thể thấy rằng độ nhám bề mặt răng trước khi đánh bóng là tốt và đường cong mặt cắt răng trơn tru.

Kế hoạch kiểm tra và các thông số kiểm tra

Máy phun khí nén được sử dụng trong thử nghiệm. Do các điều kiện thử nghiệm, không thể xác minh tác động của các đặc tính của môi trường phun (vật liệu, kích thước, độ cứng). Do đó, các đặc tính của môi trường phun bắn là không đổi trong thử nghiệm. Chỉ có tác động của cường độ bão hòa và độ che phủ lên độ nhám bề mặt răng sau khi mài mòn mới được xác minh. Xem Bảng 2 để biết sơ đồ thử nghiệm. Quy trình xác định cụ thể các thông số thử nghiệm như sau: vẽ đường cong bão hòa (Hình 3) thông qua thử nghiệm phiếu giảm giá Almen để xác định điểm bão hòa, nhằm khóa áp suất khí nén, lưu lượng bắn thép, tốc độ di chuyển của vòi phun, khoảng cách vòi phun với các bộ phận và các thông số thiết bị khác.

kết quả kiểm tra

Dữ liệu độ nhám bề mặt răng sau khi mài mòn được thể hiện trong Bảng 3, và độ chính xác của mặt cắt răng được thể hiện trong Bảng 4. Có thể thấy rằng trong bốn điều kiện mài mòn bề mặt răng, độ nhám bề mặt răng tăng lên và đường cong mặt cắt răng trở nên lõm và lồi sau khi bắn peening. Tỷ lệ độ nhám sau khi phun và độ nhám trước khi phun được sử dụng để mô tả độ phóng đại độ nhám (Bảng 3). Có thể thấy rằng độ phóng đại độ nhám là khác nhau trong bốn điều kiện của quy trình.

Theo dõi hàng loạt độ phóng đại của độ nhám bề mặt răng bằng cách mài mòn

Kết quả thử nghiệm ở Phần 3 cho thấy độ nhám bề mặt răng tăng ở các mức độ khác nhau sau khi mài mòn bằng các quy trình khác nhau. Để hiểu đầy đủ về sự khuếch đại của độ nhám bề mặt răng và tăng số lượng mẫu, tổng cộng 5 mục, 5 loại và 44 bộ phận đã được chọn để theo dõi độ nhám trước và sau khi bắn mài trong điều kiện bắn sản xuất hàng loạt quá trình peening. Xem Bảng 5 để biết thông tin vật lý và hóa học cũng như thông tin về quy trình bắn tinh của các bộ phận được theo dõi sau khi mài bánh răng. Dữ liệu về độ nhám và độ phóng đại của bề mặt răng phía trước và phía sau trước khi mài mòn được thể hiện trong Hình 4. Hình 4 cho thấy phạm vi độ nhám bề mặt răng trước khi mài mòn là Rz1,6 μ m-Rz4,3 μ m; Sau khi mài mòn, độ nhám tăng lên và phạm vi phân bố là Rz2,3 μ m-Rz6,7 μ m； Độ nhám tối đa có thể được khuếch đại lên 3,1 lần trước khi bắn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt răng sau khi mài mòn

Có thể thấy từ nguyên lý của quá trình mài giũa rằng độ cứng cao và phát bắn chuyển động tốc độ cao để lại vô số vết rỗ trên bề mặt bộ phận, đây là nguồn gốc của ứng suất nén dư. Đồng thời, các hố này chắc chắn sẽ làm tăng độ nhám bề mặt. Đặc điểm của các bộ phận trước khi mài mòn và các thông số của quá trình mài mòn sẽ ảnh hưởng đến độ nhám sau khi mài mòn, như được liệt kê trong Bảng 6. Trong Phần 3 của bài viết này, trong bốn điều kiện quy trình, độ nhám bề mặt răng sau khi mài mòn tăng lên đến mức độ khác nhau. Trong thử nghiệm này, có hai biến số, đó là độ nhám trước khi bắn và các tham số quy trình (cường độ bão hòa hoặc độ che phủ), không thể xác định chính xác mối quan hệ giữa độ nhám sau khi bắn và từng yếu tố ảnh hưởng riêng lẻ. Hiện nay, nhiều học giả đã thực hiện nghiên cứu về vấn đề này và đưa ra mô hình dự đoán lý thuyết về độ nhám bề mặt sau khi mài mòn dựa trên mô phỏng phần tử hữu hạn, được sử dụng để dự đoán các giá trị độ nhám tương ứng của các quá trình mài mòn khác nhau.

Dựa trên kinh nghiệm thực tế và nghiên cứu của các học giả khác, có thể suy đoán các phương thức ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau như trong Bảng 6. Có thể thấy, độ nhám sau khi bắn peening bị ảnh hưởng toàn diện bởi nhiều yếu tố, cũng là những yếu tố chính ảnh hưởng đến ứng suất nén dư. Để giảm độ nhám sau khi bắn tinh trên cơ sở đảm bảo ứng suất nén dư, cần phải thực hiện một số lượng lớn các thử nghiệm quy trình để liên tục tối ưu hóa tổ hợp tham số.

Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt răng đến hiệu suất NVH của hệ thống

Các bộ phận bánh răng nằm trong hệ thống truyền động và độ nhám bề mặt răng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất NVH của chúng. Kết quả thực nghiệm cho thấy, trong cùng một tải trọng và tốc độ, độ nhám bề mặt càng lớn thì độ rung và tiếng ồn của hệ thống càng lớn; Khi tải và tốc độ tăng thì độ rung và tiếng ồn tăng rõ rệt hơn.

Trong những năm gần đây, các dự án giảm tốc năng lượng mới đã tăng lên nhanh chóng và cho thấy xu hướng phát triển của tốc độ cao và mô-men xoắn lớn. Hiện tại, mô-men xoắn cực đại của bộ giảm năng lượng mới của chúng tôi là 354N · m và tốc độ tối đa là 16000 vòng/phút, tốc độ này sẽ tăng lên hơn 20000 vòng/phút trong tương lai. Trong điều kiện làm việc như vậy, phải xem xét ảnh hưởng của việc tăng độ nhám bề mặt răng đến hiệu suất NVH của hệ thống.

Các biện pháp cải thiện độ nhám bề mặt răng sau khi mài mòn

Quá trình mài mòn sau khi mài bánh răng có thể cải thiện độ bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng bánh răng và độ bền mỏi uốn của chân răng. Nếu quy trình này phải được sử dụng vì lý do độ bền trong quy trình thiết kế bánh răng, để xem xét hiệu suất NVH của hệ thống, độ nhám của bề mặt răng bánh răng sau khi mài mòn có thể được cải thiện từ các khía cạnh sau:

Một. Tối ưu hóa các thông số của quá trình phun bi và kiểm soát sự khuếch đại độ nhám bề mặt răng sau khi phun trên cơ sở đảm bảo ứng suất nén dư. Điều này đòi hỏi nhiều thử nghiệm quy trình và tính linh hoạt của quy trình không mạnh.

b. Quá trình peening bắn tổng hợp được áp dụng, nghĩa là sau khi hoàn thành quá trình peening bắn cường độ bình thường, một lần bắn peening khác sẽ được thêm vào. Cường độ của quá trình bắn peening tăng lên thường nhỏ. Loại và kích thước của vật liệu bắn có thể được điều chỉnh, chẳng hạn như bắn gốm, bắn thủy tinh hoặc bắn cắt dây thép với kích thước nhỏ hơn.

c. Sau khi mài nhẵn, các quy trình như đánh bóng bề mặt răng và mài giũa tự do sẽ được thêm vào.

Trong bài báo này, độ nhám bề mặt răng của các điều kiện quá trình phun bi khác nhau và các bộ phận khác nhau trước và sau khi phun bi được nghiên cứu và các kết luận sau được rút ra dựa trên tài liệu:

◆ Việc mài nhám sẽ làm tăng độ nhám bề mặt răng, điều này bị ảnh hưởng bởi đặc tính của các bộ phận trước khi mài mòn, các thông số của quá trình bắn mài và các yếu tố khác, đồng thời những yếu tố này cũng là những yếu tố chính ảnh hưởng đến ứng suất nén dư;

◆ Trong các điều kiện quy trình sản xuất hàng loạt hiện tại, độ nhám bề mặt răng tối đa sau khi bắn bi là 3,1 lần so với trước khi bắn bi;

◆ Độ nhám bề mặt răng tăng sẽ làm tăng độ rung và tiếng ồn của hệ thống. Mô-men xoắn và tốc độ càng lớn thì độ rung và tiếng ồn càng tăng rõ rệt;

◆ Độ nhám bề mặt răng sau khi mài mòn có thể được cải thiện bằng cách tối ưu hóa các tham số của quá trình mài mòn, mài mòn tổng hợp, thêm đánh bóng hoặc mài giũa tự do sau khi mài mòn, v.v. Việc tối ưu hóa các tham số quá trình phun mài được kỳ vọng sẽ kiểm soát mức khuếch đại độ nhám để khoảng 1,5 lần.