Vedrustuse kuuli liigendi optimeerimine disain_hinge teadmised_tallsen 1

Vedrustuspalli liigend on ZF Chassis Technology Components Divonesi divisjoni võtmeprodukt ja selle konstruktsioonidisain on osakonna põhitehnoloogia. Kuna autotööstus areneb edasi, kasvab ka nõudlus kuuliliidu toodete järele. Varem ei suutnud teatud tootekujundused enam turu praegustele vajadustele vastata. Nüüd nõuavad kliendid rangemat simulatsioonikeskkonda, keerukamat töökoormust ja vastavust uutele regulatiivsetele nõuetele, näiteks jalakäijate kaitse ja kokkupõrkejärgsed tõrkekriteeriumid. Neid asjaolusid arvestades on hädavajalik kuuliühenduse tehnilisi aspekte optimeerida.

Kuulliigendit kasutatakse peamiselt esivedrustuses, hõlbustades varda ja rooli sõrmenuki vahelist ühendust. See ühendus annab juhtimiseks vajaliku teise vabadusastme. Kliendi kõrgemate ootuste täitmiseks nihkub teadusuuringute ja optimeerimise fookus tihendus jõudluse ja väsimuse kulumise takistuse parandamisel.

See artikkel põhineb ZF -i tegelikul Dongfeng Liuzhou B20 projekti masstootjale kodumaisele originaalvarustuse tootjale (OEM), eesmärgiga optimeerida vedrustuse kuuli liigendi struktuuri. Algselt oli plaan jätkata praeguse massitootmise projekti osade kasutamist. Pärast esimest disaini valideerimise (DV) testide esimest vooru tuvastati siiski, et potentsiaalseid riske on endiselt, peamiselt vee lekke ja enneaegse kulumise kujul. Analüüsimisel otsustati, et praeguste testinõuete täitmiseks on vaja kavandamise täiustusi.

Muude uute kodumaiste originaalseadmete tootjate projektide täiendav analüüs näitas, et paljud originaalseadmete tootjad on kehtestanud konkreetsed spetsifikatsioonid kuuli hinge jõudluseks, kusjuures projekteerimisnõuded on märkimisväärselt suurenenud. Sarnaselt ajakohastavad globaalsed originaalseadmete tootjad pidevalt oma pallihinge spetsifikatsioone. ZF -tooted peavad taluma karmimaid keskkonnatingimusi, keerukamaid ja muutuvaid töötingimusi, samuti üksikasjalikumaid kokkupõrkekaitsenõueid. Neid arenguid silmas pidades on selle artikli eesmärk pakkuda välja mõistliku optimeerimisskeemi, mis põhineb uute spetsifikatsioonide uurimisel ja analüüsimisel, et hankida tooteid, mis vastavad madalama hinnaga jõudlusstandarditele.

kuuli hingeks:

Kuulhinged tagavad mehhanismi ahelate ühendamise, säilitades pideva kontakti ja suhtelise liikumise. Nende liikumiste ühenduspunktid tuntakse liigestena. Kuuli hinged võivad liigitada radiaalselt koormatud hinged (juhitud kuuli hinged) või aksiaalselt koormatud hinged (koormatud kuuliühendused). Iga vuuk koosneb kahest ühenduselemendist, näiteks võllid, tavalised laagrid, käiguhambad jne, mis teevad üksteisega koostööd ja kellel on nende funktsiooni jaoks sobiv geomeetria. Kuuliliigese peamised ühenduselemendid on kuuli naast ja kuuli pistikupesa. Lisaks kuulliigese enda jõudlusele on olulised ka muud omadused, nagu materjal, suurus, pinna kvaliteet, koormuse kandevõime ja määrdeained.

Kuuli hinge funktsioon ja tehnilised nõuded:

Kuuli hingega on varda ühendamine roolimisknulliga, pakkudes sellega kolme vabadusastet. Neist kahte vabadusastmeid kasutatakse ratta peksmiseks ja roolimiseks, kolmas aga ratta elastokinemaatilist variatsiooni. Kuuliliiges saab kolme pöörleva vabadusastme tõttu sisse viia ainult tõmbe-, surve- ja radiaaljõud. Ideaalis ei tohiks kuuliühendustel olla tarbetu müra vältimiseks tasuta mängu. Elastne nihe tuleks minimeerida, et juhtimisel ja juhi subjektiivse hindamise säilitamiseks ebamugavustunde vältida. Lisaks on kuuli liigendi töömoment oluline hindamisindeks ja see ei tohiks enneaegse kulumise ja müra vältimiseks olla madalam kui lubatud väärtus.

Algne disaini tõrkerežiimi analüüs:

1. Tihenduse jõudluse testi rike:

B20 projekti algfaasis palus klient jätkata olemasolevate projektitoodete kasutamist teadus- ja arenduskulude ning tsükli aega vähendamiseks. DV -testi ajal täheldati kuuli hinge tihendamise jõudluses selliseid rikkerežiime nagu vee leke ja rooste. Kontrollimisel leiti, et kuuli hinge ja roolimiskindel oli halb paigaldus, mille tulemuseks oli nende vahel 2,5 mm vaba tühimik. See tühimik võib põhjustada veelekke, mis näitab, et tihendussüsteem ei vastanud katsenõuetele. Kuuliliigese täiendavalt lahtivõtmine näitas paarituspinnal tugevat korrosiooni rooliinumbriga. See kinnitas, et praeguse toote tihendamise jõudlus ei vastanud B20 projekti projekteerimisnõuetele. Nimelt täheldati tolmukatte piirkonnas nähtavaid veeplekke ja tugevat korrosiooni. See näitas, et praegune tolmukindel süsteem oli ebapiisav ja vajas paranemist.

2. Testi tulemuste analüüs:

Testi tulemused näitasid, et vee sissetung testimise ajal langes W3 taseme alla, kus visuaalselt täheldati veeplekke. See tõi välja vee sissetungi tingimuste raskusastme tihendussüsteemis pärast katset. Vee sissetungide piirkond mõjutas peamiselt kaelarihmasid kuuli liigendi mõlemas otsas. Ebaõnnestumise võimalikud põhjused olid järgmised:

- Kokkupaneku kvaliteet ja kaelarihma valimine: krae oli pärast venitamist maksimaalne suuruse määratlus, mille eesmärk oli tagada, et klambrite jõud vastas pärast krae elastset deformatsiooni projekteerimisnõuetele. Kui tegelik assamblee ei järginud rangelt spetsifikatsioone, võib see põhjustada ebapiisavat kinnitusjõudu ja lahtist krae.

- Tolmukatte projekteerimisrike: tolmukatte kujunduse võrdlev analüüs näitas kõrvalekaldet labürindi piirkonna koonusnurgas. Praeguse disaini koonuse nurk oli 20 °, samas kui standardse kujunduse koonuse nurk oli 12 °. See kõrvalekalle suurendas lekke riski.

- Kuulit tihvti tihenduspiirkonna kujundus rike: kuuli tihvti kujundusel oli astmeline konstruktsioon konkreetses piirkonnas, läbimõõduga 1 mm suurem kui kuuli tihvti võll. Selle struktuuri eesmärk oli takistada tolmukatte surumist kuuli tihvti kaela asendisse. Kuuliliigese äärmuslikes töötingimustes, näiteks piiriasendis, oli tolmukatte ja sammu vaheline kontaktpind liiga väike, mille tulemuseks oli ebaõnnestumise võimalus. Lisaks võivad madalad temperatuurid viia ka väikeste kontaktpindadeni, luues lünki ja veelekke.

Kuuliliidu optimeerimise kavandamise skeem:

1. Krae kokkupaneku optimeerimine:

Kaelarihma otsa ebaõnnestumine tulenes peamiselt tootmiskülastusega seotud probleemidest. Selle lahendamiseks peeti tõhusaks krae paigaldamise suuruse määratlemist sisemise protsessi spetsifikatsioonis (IPS), mis saab osa tootmisoperatsiooni juhendist. IP -d määratleksid paigaldussuuna, tööriistade kinnituse maksimaalse läbimõõdu ja krae avanemise läbimõõdu vahemik. Lisaks hõlmaks see ka tolmukatte lõplike elementide analüüsi (FEA) aruannet ja paigutuse aruannet. See meetod parandaks monteerimisprotsessi ja tagaks, et see vastab projekteerimisnõuetele.

2. Kuuli tihvti optimaalne disain:

Rikete režiimide analüüs näitas, et tolmukatte labürindi pindala põhjendamatu kujundus ja kuuli tihvti etapi väike kontaktpind olid peamised tegurid, mis soodustavad tihendamiskatse rikkele. Arvestades kulude ja projekti arendamise piiranguid, peeti kuuli tihvti struktuuri optimeerimist kõige kuluefektiivsemaks lahenduseks. Optimeeritud disaini eesmärk oli pakkuda kuuli tihvti etapi ja tolmukatte vahel suurem kontaktpind, kui kuuli liigend oli maksimaalse töönurga all. Algses disainis oli astmeks poolringikujuline ristlõike kuju, samal ajal kui uus disain tutvustas ristkülikukujulist ristlõike struktuuri ja suurendas sammu välimist läbimõõtu. Selle tulemuseks oli suurem kontaktpind ja andis äärmuslikes töötingimustes suurema reaktsioonijõu, vähendades lünkade ja tolmukatte riski kaela.

3. Optimaalne disainitesti kontrollimine:

Toodeti optimeeritud kujundusel põhinevaid proove ja tehti pitseerimistestide testid. Tulemused näitasid, et veesisaldus kuuli tihvti lõpus ja kuuli kesta ots oli vaid 0,1% kuni 0.2