Fjöðrunarkúla löm fyrir hagræðingu hönnun_hhinge þekking_tallsen 1

Fjöðrunarkúlulöm er lykilafurð ZF undirvagns tæknihluta og byggingarhönnun hennar er grunntækni deildarinnar. Þegar bifreiðageirinn heldur áfram að þróast eykst eftirspurnin eftir boltaafurðum einnig. Í fortíðinni gátu ákveðin vöruhönnun ekki lengur komið til móts við núverandi þarfir markaðarins. Viðskiptavinir þurfa nú strangara uppgerðarumhverfi, flóknari vinnuálag og samræmi við nýjar kröfur um reglugerðir svo sem vernd gangandi vegfarenda og bilunarviðmið eftir árekstri. Miðað við þessar kringumstæður er brýnt að hámarka tæknilega þætti kúluliðsins.

Kúluliðið er fyrst og fremst notað í framhliðinni og auðveldar tengslin milli stangarinnar og stýrishnoðsins. Þessi tenging veitir annað stig frelsis sem þarf til að stýra. Til að uppfylla meiri væntingar viðskiptavina færist áherslan á rannsóknir og hagræðingu í átt að því að bæta þéttingarárangur og þreytu slitþol.

Þessi grein er byggð á raunverulegri fjöldaframleiðslu ZF á Dongfeng Liuzhou B20 verkefninu fyrir innlendan upprunalegan búnaðarframleiðanda (OEM), með það í huga að hámarka uppbyggingu fjöðrunarkúlulömunar. Upphaflega var áætlunin að halda áfram að nota hluta úr núverandi fjöldaframleiddu verkefni. Eftir fyrstu umferð Hönnunargildingarprófa (DV) var hins vegar bent á að enn væri hugsanleg áhætta, aðallega í formi vatnsleka og ótímabæra slit. Við greiningu var ákveðið að endurbætur á hönnun væru nauðsynlegar til að uppfylla núverandi prófkröfur.

Frekari greining á öðrum nýjum innlendum OEM verkefnum leiddi í ljós að mörg framleiðendur hafa komið sér fyrir sérstakar forskriftir fyrir afköst bolta og kröfur um hönnun hafa aukist verulega. Að sama skapi eru alþjóðlegir framleiðendur alþjóðlegra að uppfæra stöðugt forskriftir sínar fyrir kúlulömum. ZF vörur þurfa að standast harðari umhverfisaðstæður, flóknari og breytilegri rekstrarskilyrði, svo og ítarlegri kröfur um verndarvernd. Í ljósi þessarar þróunar miðar þessi grein að því að leggja til hæfilegt hagræðingarkerfi sem byggist á rannsóknum og greiningu á nýju forskriftunum, til að fá vörur sem uppfylla árangursstaðla með lægri kostnaði.

að bolta löm:

Kúlulömum tryggja tengingu vélbúnaðarkeðjanna með því að viðhalda stöðugri snertingu og hlutfallslegri hreyfingu. Tengingarstaðirnir fyrir þessar hreyfingar eru þekktir sem liðir. Hægt er að flokka kúlulöm sem geislamyndaða löm (leiðsögn um kúlulöm) eða axial hlaðin lamir (hlaðin kúlulið). Hver samskeyti samanstendur af tveimur tengdum þáttum, svo sem stokka, venjulegum legum, gírstennum osfrv., Sem vinna saman og hafa viðeigandi rúmfræði fyrir hlutverk þeirra. Helstu tengisþættir kúluliðsins eru boltinn og boltinn. Burtséð frá frammistöðu kúluliðsins sjálfs eru önnur einkenni eins og efni, stærð, yfirborðsgæði, burðargeta álags og smurning einnig mikilvæg.

Aðgerð og tæknilegar kröfur boltans:

Hlutverk kúlulömunarinnar er að tengja stöngina við stýrishnoðið og veita þar með þriggja gráðu frelsis. Tvö af þessum frelsisstigum eru notuð til að berja og stýringu á hjólum, en sú þriðja gerir kleift að fá elastokinematic breytileika fyrir hjólið. Kúluliðið getur aðeins kynnt tog-, þjöppunar- og geislamynda vegna þriggja frelsisstigs. Helst ættu kúluliðar ekki að hafa neinn frjálsan leik til að forðast óþarfa hávaða. Lægja skal teygjanlegt tilfærslu til að koma í veg fyrir óþægindi við akstur og til að viðhalda huglægt mat ökumanns. Að auki er vinnandi tog boltans mikilvæg matsvísitala og ætti ekki að vera lægra en leyfilegt gildi til að forðast ótímabært slit og hávaða.

Upprunaleg greining á hönnunarbilun:

1. Misbrestur á innsiglunarprófi:

Á upphafsstigi B20 verkefnisins var beðið um það að halda áfram að nota núverandi verkefnaafurðir til að draga úr rannsóknar- og þróunarkostnaði og hringrásartíma. Hins vegar, meðan á DV prófinu stóð, sáust bilunarstillingar eins og vatnsleka og ryð í þéttingarafköstum bolta löm. Við skoðun kom í ljós að boltinn löm og stýrishnúðurinn höfðu lélega festingu, sem leiddi til 2,5 mm ókeypis skarð á milli. Þetta bil gæti hugsanlega leitt til vatnsleka, sem bendir til þess að þéttingarkerfið uppfyllti ekki prófkröfurnar. Frekari sundurliðun kúlulömunarinnar leiddi í ljós alvarlega tæringu á pörunaryfirborðinu með stýrishnoðinu. Þetta staðfesti að innsiglunarárangur núverandi vöru uppfyllti ekki hönnunarkröfur fyrir B20 verkefnið. Athygli vekur að sýnilegir vatnsblettir og alvarleg tæring sáust á kúlupinnunum á svæðinu á rykhlífinni. Þetta benti til þess að núverandi rykþétt kerfi væri ófullnægjandi og krafist endurbóta.

2. Greining á niðurstöðum prófa:

Niðurstöður prófsins bentu til þess að vatnsinnrásin við prófun féll undir W3 stiginu, þar sem sjónrænt var sjónrænt fylgst með. Þetta varpaði ljósi á alvarleika vatns innrásaraðstæðna í þéttingarkerfinu eftir prófið. Vatnsinnrásarsvæðið hafði aðallega áhrif á kraga í báðum endum boltans löm. Hugsanlegar ástæður fyrir biluninni voru eftirfarandi:

- Samsetningargæði og stærð val á kraga: kraginn var með skilgreiningu á hámarksstærð eftir að hann var teygður, sem miðaði að því að tryggja að klemmukrafturinn uppfyllti hönnunarkröfur eftir teygjanlegt aflögun kraga. Hins vegar, ef raunveruleg samsetningin fylgdi ekki stranglega forskriftunum, gæti það leitt til ófullnægjandi klemmuafls og lausrar kraga.

- Hönnun bilun í rykhlífinni: Samanburðargreining á rykþekjuhönnuninni leiddi í ljós frávik í keiluhorni völundarhússins. Núverandi hönnun var með keiluhorn 20 ° en staðalhönnunin var með keiluhorn 12 °. Þetta frávik jók hættuna á leka.

- Hönnun bilunar á þéttingarsvæðinu á kúlupinna: Hönnun kúlupinna var með stigaða uppbyggingu á tilteknu svæði, með þvermál 1 mm stærri en boltapinnaskaftið. Þessi uppbygging miðaði að því að koma í veg fyrir að rykhlífin verði þrýst í hálsstöðu kúlupinnans. Hins vegar, við miklar vinnuaðstæður kúluliðsins, svo sem í takmörkunarstöðu, var snertiflokkurinn milli rykhlífarinnar og þrepsins of lítið, sem leiddi til möguleika á bilun. Að auki gæti lágt hitastig einnig leitt til lítil snertissvæða, skapað eyður og vatnsleka.

Hönnunarkerfi fyrir hagræðingu á kúlum:

1. Hagræðing kraga samsetningar:

Bilun kraga enda stafaði fyrst og fremst af málum með framleiðslusamkomu. Til að takast á við þetta var það talið árangursríkt að skilgreina uppsetningarstærð kraga í innra ferli forskriftinni (IPS), sem verður hluti af framleiðslukennslu framleiðslu. IPS myndi skilgreina uppsetningarstefnu, hámarks þvermál verkfæraferilsins og þvermál svið kraga opnunar. Ennfremur myndi það einnig fela í sér skýrslu um endanlega frumefni (FEA) og skipulag skýrslu um rykhlífina. Þessi aðferð myndi bæta samsetningarferlið og tryggja að hún uppfylli hönnunarkröfur.

2. Ákjósanleg hönnun kúlupinnans:

Greiningin á bilunarstillingum leiddi í ljós að óeðlileg hönnun völundarhúss rykþekjunnar og litla snertifletið á boltapinnskrefinu voru meginþættirnir sem stuðluðu að þéttingarprófuninni. Miðað við kostnaðar- og verkefnaþróunartakmarkanir var það talið hagkvæmasta lausnin að hámarka uppbyggingu boltapinnans. Bjartsýni hönnunin miðaði að því að bjóða upp á stærra snertiflæði milli kúlupinna skrefsins og rykhlífarinnar þegar boltinn var í hámarks vinnuhorni. Upprunalega hönnunin var með hálfhringlaga þversniðsform fyrir þrepið en nýja hönnunin kynnti rétthyrnd þversniðsbyggingu og jók ytri þvermál þrepsins. Þetta leiddi til stærra snertiflokks og veitti meiri viðbragðsafl við miklar vinnuaðstæður og minnkaði hættuna á því að þrýst var á eyður og rykhlífar í hálsinn.

3. Besta sannprófun hönnunarprófs:

Sýnishorn byggð á bjartsýni hönnunar voru framleidd og háð innsiglunarprófum. Niðurstöðurnar sýndu að vatnsinnihald í lok kúlupinnans og lok kúluskelsins var aðeins 0,1% til 0.2