التعليق مفصلات المفصلي التصميم _inge knowledge_tallsen 1

تعتبر مفصلات كرة التعليق هي المنتج الرئيسي لقسم مكونات تقنية هيكل ZF ، وتصميمها الهيكلي هو التكنولوجيا الأساسية للإدارة. مع استمرار تطور صناعة السيارات ، يتزايد الطلب على منتجات مفصلات الكرة. في الماضي ، لم تعد تصميمات بعض المنتجات قادرة على تلبية الاحتياجات الحالية للسوق. يحتاج العملاء الآن إلى بيئات محاكاة أكثر صرامة ، وأحمال عمل أكثر تعقيدًا ، والامتثال للمتطلبات التنظيمية الجديدة مثل حماية المشاة ومعايير فشل ما بعد الاكتساب. بالنظر إلى هذه الظروف ، من الضروري تحسين الجوانب الفنية لمفصل الكرة.

يستخدم مفصل الكرة في المقام الأول في التعليق الأمامي ، مما يسهل العلاقة بين القضيب والمفصل التوجيه. يوفر هذا الاتصال الدرجة الثانية من الحرية المطلوبة للتوجيه. لتلبية توقعات العملاء الأعلى ، يتحول تركيز البحث والتحسين نحو تحسين أداء الختم ومقاومة ارتداء التعب.

تعتمد هذه المقالة على الإنتاج الضخم الفعلي لـ ZF لمشروع Dongfeng Liuzhou B20 لشركة تصنيع المعدات الأصلية المحلية (OEM) ، بقصد تحسين هيكل مفصل كرة التعليق. في البداية ، كانت الخطة هي مواصلة استخدام أجزاء من المشروع الحالي الذي تم إنتاجه بالجملة. ومع ذلك ، بعد الجولة الأولى من اختبارات التحقق من صحة التصميم (DV) ، تم تحديد أنه لا تزال هناك مخاطر محتملة ، وخاصة في شكل تسرب المياه والارتداء المبكرة. عند التحليل ، تقرر أن تحسينات التصميم ضرورية لتلبية متطلبات الاختبار الحالية.

كشفت مزيد من التحليل لمشاريع OEM المحلية الجديدة الأخرى أن العديد من المصنوعات الأصلية قد وضعت مواصفات محددة لأداء مفصل الكرة ، مع زيادة متطلبات التصميم بشكل كبير. وبالمثل ، تقوم OEMs العالمية بتحديث مواصفاتها بشكل مستمر لمفصلات الكرة. تحتاج منتجات ZF إلى تحمل الظروف البيئية الأكثر قسوة ، وظروف تشغيل أكثر تعقيدًا ومتغيرة ، بالإضافة إلى متطلبات حماية التصادم الأكثر تفصيلاً. في ضوء هذه التطورات ، تهدف هذه المقالة إلى اقتراح مخطط تحسين معقول يعتمد على البحث وتحليل المواصفات الجديدة ، من أجل الحصول على منتجات تلبي معايير الأداء بتكلفة أقل.

إلى مفصلات الكرة:

تضمن مفصلات الكرة اتصال سلاسل الآلية من خلال الحفاظ على الاتصال المستمر والحركة النسبية. تُعرف نقاط الاتصال لهذه الحركات باسم المفاصل. يمكن تصنيف مفصلات الكرة على أنها مفصلات محملة شعاعيًا (مفصلات الكرة الموجهة) أو المفصلات المحملة محورية (مفاصل الكرة المحملة). يتكون كل مفصل من عنصرين متصلان ، مثل المهاوي ، المحامل العادية ، أسنان التروس ، وما إلى ذلك ، والتي تتعاون مع بعضها البعض ولها هندسة مناسبة لوظائفها. عناصر التوصيل الرئيسية لمفصل الكرة هي كرة الكرة ومقبس الكرة. بصرف النظر عن أداء مفصل الكرة نفسه ، فإن الخصائص الأخرى مثل المواد والحجم وجودة السطح وقدرة حمل الحمل والتشحيم مهمة أيضًا.

الوظيفة والمتطلبات الفنية لمفصلات الكرة:

تتمثل وظيفة مفصل الكرة في توصيل القضيب بمفصل التوجيه ، وبالتالي توفير ثلاث درجات من الحرية. يتم استخدام اثنين من درجات الحرية هذه لضرب العجلات والتوجيه ، في حين أن الثالث يسمح بتغير elastokinematic للعجلة. لا يمكن لمفصل الكرة سوى إدخال القوى الشد والضغط والشعاعية بسبب درجات الحرية التناوب الثلاث. من الناحية المثالية ، لا ينبغي أن يكون لدى مفاصل الكرة أي مسرحية حرة لتجنب الضوضاء غير الضرورية. يجب تقليل الإزاحة المرنة لمنع الانزعاج أثناء القيادة والحفاظ على التقييم الشخصي للسائق. بالإضافة إلى ذلك ، يعد عزم الدوران العاملة لمفصلات الكرة مؤشر تقييم مهم ويجب ألا يكون أقل من القيمة المسموح بها لتجنب التآكل والضوضاء المبكرة.

تحليل وضع فشل التصميم الأصلي:

1. فشل اختبار أداء الختم:

خلال المرحلة الأولى من مشروع B20 ، طلب العميل مواصلة استخدام منتجات المشروع الحالية لتقليل تكاليف البحث والتطوير ووقت الدورة. ومع ذلك ، خلال اختبار DV ، لوحظت أوضاع الفشل مثل تسرب الماء والصدأ في أداء ختم المفصلات الكرة. عند التفتيش ، اكتشف أن مفصلي الكرة ومفصل التوجيه كان لهما تركيب ضعيف ، مما أدى إلى فجوة خالية من 2.5 ملم بينهما. يمكن أن تؤدي هذه الفجوة إلى تسرب المياه ، مما يشير إلى أن نظام الختم لم يستوفي متطلبات الاختبار. كشفت مزيد من التفكيك في مفصل الكرة عن تآكل شديد على سطح التزاوج مع مفصل التوجيه. وأكد ذلك أن أداء ختم المنتج الحالي لم يفي بمتطلبات التصميم لمشروع B20. والجدير بالذكر أن بقع المياه المرئية والتآكل الشديد لوحظت على دبابيس الكرة في منطقة غطاء الغبار. هذا يشير إلى أن نظام مقاوم الغبار الحالي لم يكن كافيًا ويتطلب تحسينًا.

2. تحليل نتائج الاختبار:

أشارت نتائج الاختبار إلى أن دخول المياه أثناء الاختبار انخفض تحت مستوى W3 ، حيث لوحظت بقع المياه بصريًا. وقد أبرز ذلك شدة ظروف دخول المياه في نظام الختم بعد الاختبار. أثرت منطقة دخول المياه بشكل رئيسي على الياقات في كلا طرفي المفصلات. كانت الأسباب المحتملة للفشل على النحو التالي:

- جودة التجميع واختيار الحجم من ذوي الياقات البيضاء: كان لدى ذوي الياقات تعريف أقصى حجم بعد تمديده ، والذي كان يهدف إلى ضمان تلبية قوة التثبيت مع متطلبات التصميم بعد التشوه المرن للطوق. ومع ذلك ، إذا لم تتبع التجمع الفعلي المواصفات بشكل صارم ، فقد يؤدي ذلك إلى عدم كفاية قوة التثبيت وطوق فضفاض.

- فشل التصميم في غطاء الغبار: كشف تحليل مقارن لتصميم غطاء الغبار عن انحراف في زاوية المخروط في منطقة المتاهة. كان للتصميم الحالي زاوية مخروطة تبلغ 20 درجة ، في حين أن التصميم القياسي كان لديه زاوية مخروطية تبلغ 12 درجة. هذا الانحراف زاد من خطر التسرب.

- فشل التصميم في منطقة ختم دبوس الكرة: كان تصميم دبوس الكرة هو بنية متدلية في منطقة معينة ، بقطر 1 مم أكبر من عمود الكرة. يهدف هذا الهيكل إلى منع غطاء الغبار من الضغط في وضع رقبة دبوس الكرة. ومع ذلك ، في ظل ظروف العمل الشديدة لمفصل الكرة ، كما هو الحال في وضع الحد ، كانت منطقة التلامس بين غطاء الغبار والخطوة صغيرة جدًا ، مما أدى إلى فشل الفشل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المنخفضة أيضًا إلى مناطق اتصال صغيرة ، مما يخلق فجوات وتسرب الماء.

مخطط تصميم مفصلي الكرة:

1. تحسن مجموعة ذوي الياقات البيضاء:

نتج عن فشل طوق الطوق في المقام الأول من القضايا المتعلقة بجمعية الإنتاج. لمعالجة هذا ، كان من المفيد تحديد حجم تثبيت طوق في مواصفات العملية الداخلية (IPS) ، والتي تصبح جزءًا من تعليمات تشغيل الإنتاج. ستحدد IPS اتجاه التثبيت ، والحد الأقصى للقطر في تركيبات الأدوات ، ومدى قطر فتحة ذوي الياقات البيضاء. علاوة على ذلك ، فإنه سيشمل أيضًا تقرير تحليل العناصر المحدودة (FEA) وتقرير تخطيط غلاف الغبار. من شأن هذه الطريقة تحسين عملية التجميع وتضمن تلبية متطلبات التصميم.

2. التصميم الأمثل لثوب الكرة:

كشف تحليل أوضاع الفشل أن التصميم غير المعقول لمنطقة متاهة غلاف الغبار ومنطقة التلامس الصغيرة في خطوة دبوس الكرة كانت العوامل الرئيسية التي تساهم في فشل اختبار الختم. بالنظر إلى قيود التكلفة وتطوير المشاريع ، تم تحسين هيكل دبوس الكرة هو الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة. يهدف التصميم الأمثل إلى توفير منطقة اتصال أكبر بين خطوة دبوس الكرة وغطاء الغبار عندما كان مفصل الكرة في زاوية العمل القصوى. تميز التصميم الأصلي بشكل مستعرض نصف دائري للخطوة ، في حين قدم التصميم الجديد بنية مستعرضة مستطيلة وزاد القطر الخارجي للخطوة. وقد أدى ذلك إلى منطقة اتصال أكبر وتوفير قوة رد فعل أكبر في ظل ظروف عمل متطرفة ، مما يقلل من خطر الفجوات والأغطية التي يتم الضغط عليها في الرقبة.

3. التحقق الأمثل لاختبار التصميم:

تم إنتاج العينات بناءً على التصميم الأمثل وتعرضها لاختبارات أداء الختم. أظهرت النتائج أن محتوى الماء في نهاية دبوس الكرة ونهاية قذيفة الكرة كانت فقط 0.1 ٪ إلى 0.2