Ovjesna kugla za ovjes Optimizacija dizajn_hinge znanja_tallsen 1

Šarka za suspenziju je ključni proizvod Divizije komponenata CHASSIS tehnologije, a njegov konstrukcijski dizajn je osnovna tehnologija odjela. Kako se automobilska industrija i dalje razvija, povećava se i potražnja za kugličnim šarkama. U prošlosti, određeni dizajni proizvoda više nisu bili u stanju da ispune trenutne potrebe tržišta. Kupci sada zahtijevaju stroža simulacijska sredina, složenija radna opterećenja i poštivanje novih regulatornih zahtjeva kao što su kriteriji za neuspjeh pješačke zaštite kao što su kriteriji za neuspjeh nakon pješaka. S obzirom na ove okolnosti, imperativno je optimizirati tehničke aspekte kugličnog spoja.

Kuglični spoj prvenstveno se koristi u prednjem ogibljenju, olakšavajući vezu između štapa i upravljača. Ova veza pruža drugi stepen slobode potreban za upravljanje. Da bi se zadovoljila veća očekivanja kupaca, fokus istraživanja i optimizacije prebacuje se prema poboljšanju performansi za brtvljenje i otpornost na habanje umora.

Ovaj se članak zasniva na stvarnoj masovnoj proizvodnji projekta Dongfeng Liuzhou B20 za domaću originalnu proizvođaču opreme (OEM), sa namjerom optimizacije strukture šarke sa kuglama ovjesa. U početku je plan bio nastaviti koristiti dijelove iz trenutnog masovnog proizvedenog projekta. Međutim, nakon prvog kruga validacije (DV) identificirane su da su još uvijek bili potencijalni rizici, uglavnom u obliku curenja vode i prevremenog habanja. Nakon analize, odlučeno je da su poboljšanja dizajna potrebna za ispunjavanje trenutnih zahtjeva za ispitivanjem.

Daljnja analiza drugih novih domaćih OEM projekata otkrila je da su mnogi OEM-ovi uspostavili posebne specifikacije za performanse šarke sa loptom, sa dizajnerskim zahtjevima koji su značajno povećali. Slično tome, globalna OEM kontinuirano ažuriraju svoje specifikacije za kuglice. ZF proizvodi moraju izdržati oštrije okolišne uvjete, složenije i promjenjive uslove rada, kao i detaljnije zahtjeve za zaštitu od sudara. U svjetlu ovih razvoja, ovaj članak ima za cilj da predloži razumnu shemu optimizacije zasnovanom na istraživanju i analizi novih specifikacija, kako bi se dobili proizvodi koji ispunjavaju standarde performansi po nižim troškovima.

na kuglicu:

Šarke sa loptom osiguravaju povezivanje lanca mehanizama održavanjem kontinuiranog kontakta i relativnog pokreta. Točke veze za ove pokrete poznate su kao spojevi. Šarke za kuglice mogu se kategorizirati kao radijalno učitane šarke (vođene kuglice) ili aksijalno napunjene šarke (napunjene kuglične spojeve). Svaki zglob sastoji se od dva priključna elementa, poput osovina, običnih ležajeva, zuba zupčanika itd., Koji su sarađuju jedni s drugima i imaju odgovarajuću geometriju za svoju funkciju. Glavni spojni elementi kugličnog spoja su kuglični i lopta za loptu. Osim izvedbe same zajednice lopte, ostale karakteristike poput materijala, veličine, kvalitete površine, opterećenja i podmazivanje također su važni.

Funkcija i tehnički zahtjevi šarke sa loptom:

Funkcija šarke sa loptom je povezivanje šipke sa zrncom upravljača, čime se pruža tri stepena slobode. Dvojica od ovih stupnjeva slobode koriste se za tumbu za točkove i upravljač, dok treća omogućava elastokinematičnu varijaciju za točak. Kuglasti spoj može uvesti samo zatezne, kompresivne i radijalne snage zbog svojih tri rotacionalna stupnjeva slobode. U idealnom slučaju, kuglični zglobovi ne bi trebali imati besplatnu igru ​​kako bi izbjegli nepotrebnu buku. Elastična raseljava treba se smanjiti kako bi se spriječilo nelagodu tokom vožnje i održavanje subjektivne procjene vozača. Uz to, radni moment sa šarkama sa loptom važan je indeks evaluacije i ne bi trebao biti niži od dopuštene vrijednosti kako bi se izbjegla prerano trošenje i buka.

Originalna analiza načina kvara dizajna:

1. Neuspjeh testa za brtvljenje performansi:

Tijekom početne faze projekta B20, kupcu je zatražio da nastavi koristiti postojeće projektne proizvode za smanjenje troškova istraživanja i razvoja i vrijeme ciklusa. Međutim, tokom DV testa, načini neuspjeha poput curenja i hrđe i hrđe primijećeni su u brtvićim performansama šarke sa loptom. Nakon inspekcije otkriveno je da su šarke sa loptom i upravljač imali lošu opremu, što je rezultiralo 2,5 mm besplatnim jazom između njih. Ovaj bi jaz mogao potencijalno dovesti do curenja vode, što ukazuje da sistem za brtvljenje nije ispunio test zahtjeve. Daljnja demontaža kuglične šarke otkrila je tešku koroziju na površini parenja pomoću zrcanja upravljača. To je potvrdilo da trenutni izvedba za brtvljenje proizvoda nisu ispunile zahtjeve za dizajn za projekt B20. Primjećeni su vidljive vodene mrlje i teška korozija na kugličnim iglema u području poklopca prašine. To je naznačilo da je trenutni sistem zaštite od prašine bio nedovoljan i potrebna poboljšanja.

2. Analiza rezultata ispitivanja:

Rezultati ispitivanja pokazali su da je voda u stranu tijekom testiranja pala ispod nivoa w3, gdje su vizualno primijećene mrlje od vode. Ovo je istaknulo ozbiljnost uloga u vodi u sistemu brtvljenja nakon testa. Područje ugradnje vode uglavnom je utjecalo na ogrlice na oba kraja šarke za kuglice. Mogući razlozi neuspjeha bili su sljedeći:

- Kvalitet montaže i veličine ovratnika: ovratnik je imao definiciju maksimalne veličine nakon istezanja, što je bilo namijenjeno osiguravanju da se stezaljkama ispunila dizajnerski zahtjevi nakon elastične deformacije ogrlica. Međutim, ako stvarna skupština nije strogo slijedi specifikacije, to bi moglo rezultirati neadekvatnom silom stezanja i labavom ogrlicom.

- Dizajnerski kvar na poklopca za prašinu: Uporedna analiza dizajna poklopca prašine otkrila je odstupanje u kutu konusa labirintnog područja. Trenutni dizajn imao je kut konusa od 20 °, dok je standardni dizajn imao kut konusa od 12 °. Ovo odstupanje povećalo je rizik od curenja.

- Dizajn kvara za brtvljenje loptice za brtvljenje lopte: dizajn kuglice imala je stepensku strukturu na određenom području, s promjerom 1 mm većim od osovine s loptom. Ova struktura imala je za cilj sprječavati da se poklopac prašine pritisne u položaj vrata na vratu. Međutim, pod ekstremnim radnim uslovima kugličnog spoja, poput graničnog položaja, kontaktno područje između poklopca prašine i korak bilo je premalo, što rezultira mogućnošću neuspjeha. Uz to, niske temperature bi također mogle dovesti do malih kontaktnih područja, stvarajući praznine i curenje vode.

Shema dizajna za optimizaciju kuglice:

1. Optimizacija skupštine ovratnika:

Neuspjeh krajeva ovratnika prvenstveno je rezultat pitanja sa proizvodnim skupštinom. Da bi se to riješilo, smatralo se da će se definirati za određivanje veličine instalacije ovratnika u specifikaciji interne procese (IPS), što postaje dio instrukcije za proizvodnju proizvodnje. IP-ovi bi definirali smjer ugradnje, maksimalni promjer učvršćenja alata, te raspon promjera otvaranja ovratnika. Nadalje, uključivalo bi i analizu konačnih elemenata (FEA) izveštaj i izgled izgleda poklopca prašine. Ova metoda bi poboljšala proces montaže i osigurali da ispuni zahtjeve za dizajn.

2. Optimalni dizajn kugličnog pina:

Analiza režima neuspjeha otkrila je da su nerazuman dizajn labirintnog područja za poklopca i malog kontakta u okviru palaka sa kuglicom bili glavni faktori koji doprinose neuspjehu zaptivanja. S obzirom na ograničenja razvoja troškova i projekata, optimizacija strukture PIN-a s loptom smatra se najefikasnijeg rješenja. Optimizirani dizajn čiji je cilj pružiti veće kontaktno područje između kočnjaka za kuglice i poklopca za prašinu kada je šarki lopta bio u maksimalnom radnom uglu. Originalni dizajn sadržavao je polukružni oblik presjeka za korak, dok je novi dizajn uveo pravokutnu strukturu presjeka i povećala vanjski promjer koraka. To je rezultiralo većem dijelu kontakta i pružila veću reakcijsku silu u ekstremnim radnim uvjetima, smanjujući rizik od praznina i poklopca prašine u vrat.

3. Optimalna provjera testiranja dizajna:

Uzorci zasnovani na optimiziranom dizajnu proizvedeni su i podvrgnuti testovima za brtvljenje performansi. Rezultati su pokazali da je sadržaj vode na kraju kugličnog pina i kraj školjke lopte bio samo 0,1% na 0.2