אופטימיזציה של ציר מתלה עיצוב_הינג'ה ידע_טאלסן

ציר כדור מתלים הוא תוצר הליבה של חטיבת רכיבי הטכנולוגיה של ZF Chassis, והעיצוב המבני שלה הוא טכנולוגיית הליבה של המחלקה. ככל שתעשיית הרכב ממשיכה להתפתח, גם הדרישות למוצרי צייר כדור גדלות. השוק הנוכחי דורש סביבות סימולציה מחמירות יותר, עומסי עבודה מורכבים ועמידה בדרישות רגולטוריות חדשות כמו הגנה על הולכי רגל וכישלון לאחר התנגשות. כדי לעמוד בדרישות אלה, אופטימיזציה טכנית של מפרק הכדור היא מכריעה.

מפרק הכדור משמש בעיקר במתלה הקדמי, ומשמש כחיבור בין המוט לבין מפרק ההיגוי. חיבור זה מספק את תואר החופש של הגלגל השני, המאפשר היגוי. על מנת לעמוד בדרישות הלקוחות הגבוהות יותר, יש לשפר את ביצועי האיטום ועייפות בלאי את ביצועי מפרק הכדור.

מאמר זה מתמקד באופטימיזציה של מבנה ציר הכדור המתלה לפרויקט OEM המקומי (Dongfeng Liuzhou B20 פרויקט) של הייצור ההמוני של ZF. בתחילה, התוכנית הייתה להמשיך להשתמש בחלקים הנוכחיים המיוצרים על ידי המסה. עם זאת, לאחר הסיבוב הראשון של בדיקות DV, התגלה כי היו סיכונים מעורבים, כולל דליפת מים ובלאי מוקדם. ניתוח נוסף חשף את הצורך בשיפור העיצוב כדי לעמוד בדרישות הבדיקה הנוכחיות.

באמצעות ניתוח פרויקטים אחרים של OEM מקומי, נמצא כי יצרני ציוד מקורי רבים ניסחו מפרטים ספציפיים לצירי כדור, והעלו משמעותית את דרישות העיצוב. יצרני ציוד מקורי גלובלי מעדכנים ברציפות גם את המפרט שלהם לצירי כדור. המשמעות היא שמוצרי ZF צריכים לעמוד בתנאים סביבתיים קשים יותר, תנאי עבודה מורכבים יותר ודרישות הגנת התנגשות מפורטות יותר. לכן יש צורך לחקור ולנתח את המפרט החדש לפיתוח תוכנית אופטימיזציה סבירה שיכולה לעמוד בדרישות הביצוע בעלות נמוכה יותר.

לציר כדור:

צירי כדור שומרים על קשר רציף ותנועה יחסית בין שרשראות המנגנון. המפרקים שבהם מתרחשות תנועות אלה נקראות צירי כדור. ישנם שני סוגים של צירי כדור: צירים טעונים באופן רדיאלי (צירי כדור מודרכים) וצירים טעונים ציריים (מפרקי כדור עמוסים). האלמנטים החיבור העיקריים של מפרק הכדור הם חתיכת הכדור ושקע הכדור. ביצועי העבודה של מפרק הכדור, כמו גם מאפיינים אחרים כמו חומר, גודל, איכות פני השטח, יכולת נשיאת עומס ושימון, הם כולם שיקולים חשובים.

דרישות פונקציה וטכניות של ציר הכדור:

תפקידו של ציר הכדור הוא לחבר את המוט עם מפרק ההיגוי, ולספק שלוש דרגות חופש להעברת כוח ותנועה. שתי דרגות חופש משמשות למכות גלגלים והיגוי, ואילו דרגת החופש השלישית מאפשרת וריאציה אלסטוקינמטית לגלגל. למפרק הכדור צריך להיות תזוזה אלסטית מינימלית בתנאי הפעלה רגילים כדי למנוע אי נוחות ולהשפיע על הערכת הנהג. בנוסף, מומנט העבודה של ציר הכדור לא אמור להיות נמוך מהערך המותר למניעת בלאי ורעש מוקדם.

ניתוח מצב כשל בעיצוב מקורי:

בשלב הראשוני של פרויקט B20, מבחן ביצועי האיטום חשף מצבי כישלון כמו דליפת מים וחלודה. ניתוח נוסף הראה כי ציר הכדור ופרק ההיגוי לא התאים כראוי, וכתוצאה מכך פער של 2.5 מ"מ, מה שהציב סיכון לדליפת מים וכישלון מערכת איטום. פירוק ציר הכדור חשף קורוזיה קשה על משטח ההזדווגות עם מפרק ההיגוי. הוסכם כי המערכת הנוכחית של אבק אבק לא עמדה בדרישות העיצוב ונזקקה לשיפור.

תוכנית עיצוב אופטימלית לציר כדור:

שני גורמים עיקריים זוהו כתורמים פוטנציאליים לכישלון מבחן האיטום: איכות ההרכבה ובחירת גודל הצווארון, וכישלון עיצוב של כיסוי האבק. כדי לטפל בבעיית ההרכבה, גודל ההתקנה של הצווארון הוגדר ב- IPS (מפרט תהליכים פנימי). מפרט זה מספק הנחיות להרכבת הצווארון, ומבטיח שהוא עומד בדרישות התכנון. בנוסף, כיסוי האבק ועיצוב סיכות הכדור עברו אופטימיזציה לשיפור ביצועי האיטום. עיצוב כיסוי האבק שונו כך שיתאים לזווית החרוט הצפויה, ושלב סיכת הכדור עוצב מחדש כדי להגדיל את שטח המגע עם כיסוי האבק.

אימות מבחן עיצוב אופטימלי:

דגימות הופקו על בסיס תוכנית העיצוב המותאמת, ובדיקת ביצועי האיטום נערכה. התוצאות הראו שיפור משמעותי, כאשר תכולת המים בסיכת הכדור וקצוות מעטפת הכדור נע בין 0.1% ל -0.2% בלבד. המבחן היה מוצלח, ומצב הקורוזיה של העיצוב המותאם היה טוב משמעותית בהשוואה לעיצוב המקורי.

תוכנית העיצוב האופטימלית לציר הכדור בפרויקט B20 הדגימה את ביצועי האיטום המשופרים. אמנם יש פוטנציאל לביצועים טובים עוד יותר, אך הפיתרון הנוכחי התגלה כיעיל במסגרת אילוצי הזמן של הפרויקט. פרויקט זה הדגיש את החשיבות של ניתוח יסודי של דרישות הלקוחות ופיתוח פריסה מקיפה לפני תחילת הייצור. על ידי יישום העיצוב המותאם, ZF הצליחה לעמוד בדרישות פרויקט OEM ולשפר את ביצועי האיטום של ציר הכדור.