Оптимизација на шарки за поткрепа на топката за суспензија_инже знаење_tallsen 1

Шарката на топката за суспензија е клучен производ на поделбата на компонентите на технологијата ZF Chassis, а неговиот структурен дизајн е основната технологија на одделот. Бидејќи автомобилската индустрија продолжува да се развива, побарувачката за производи за шарки со топки се зголемува. Во минатото, одредени дизајни на производи веќе не беа во можност да ги задоволат тековните потреби на пазарот. Клиентите сега бараат построги околини за симулација, посложени работни оптоварувања и усогласеност со новите регулаторни барања, како што се заштитата на пешаците и критериумите за неуспех во пост-колукција. Со оглед на овие околности, императив е да се оптимизираат техничките аспекти на топката.

Зглобот на топката првенствено се користи во предната суспензија, олеснувајќи ја врската помеѓу шипката и управувачот. Оваа врска обезбедува втор степен на слобода потребен за управување. За да се исполнат повисоките очекувања на клиентите, фокусот на истражување и оптимизација се менува кон подобрување на перформансите на запечатување и отпорност на абење на замор.

Оваа статија се заснова на реалното масовно производство на ZF на проектот Донгфенг Лиужу Б20 за производител на домашна оригинална опрема (ОЕМ), со намера да ја оптимизира структурата на шарката за топката за суспензија. Првично, планот беше да се продолжи со користење на делови од тековниот проект за масовно производство. Како и да е, по првата рунда на тестовите за валидација на дизајнот (ДВ), беше утврдено дека сè уште има потенцијални ризици, главно во форма на истекување на вода и предвремено абење. По анализата, беше решено дека подобрувања во дизајнот се неопходни за да се исполнат тековните барања за тестирање.

Понатамошната анализа на другите нови домашни проекти за ОЕМ откри дека многу OEM имаат воспоставено специфични спецификации за перформанси на шарките на топката, при што барањата за дизајн значително се зголемија. Слично на тоа, глобалните ОЕМ постојано ги ажурираат своите спецификации за шарки на топката. Производите на ZF треба да издржат построги услови на животната средина, посложени и променливи услови за работа, како и подетални барања за заштита на судир. Имајќи ги предвид овие случувања, овој напис има за цел да предложи разумна шема за оптимизација заснована на истражување и анализа на новите спецификации, со цел да се добијат производи што ги исполнуваат стандардите за изведба по пониска цена.

до шарка на топката:

Врнијата на топката обезбедуваат поврзување на синџирите на механизми со одржување на континуиран контакт и релативно движење. Точките на поврзаност за овие движења се познати како зглобови. Шарките на топката можат да се категоризираат како радијално натоварени шарки (водени шарки на топката) или аксијално натоварени шарки (натоварени споеви на топката). Секој зглоб се состои од два поврзувачки елементи, како што се шахти, обични лежишта, заби за заби, итн., Кои соработуваат едни со други и имаат соодветна геометрија за нивната функција. Главните елементи за поврзување на топката се топката обетка и приклучокот за топка. Освен перформансите на самиот спој на топката, важни се и други карактеристики како што се материјал, големина, квалитет на површината, капацитет за носење оптоварување и подмачкување.

Функција и технички барања на шарката на топката:

Функцијата на шарката на топката е да ја поврзе шипката со управувачот, а со тоа да се обезбеди три степени на слобода. Два од овие степени на слобода се користат за тепање и управување со тркала, додека третиот дозволува еластокинематска варијација за тркалото. Зглобот на топката може да воведе само затегнувачки, компресивни и радијални сили заради неговите три ротациони степени на слобода. Идеално, споевите на топката не треба да имаат бесплатна игра за да избегнат непотребна бучава. Еластичното поместување треба да се минимизира за да се спречи непријатност при возење и да се одржи субјективната проценка на возачот. Покрај тоа, работниот вртежен момент на шарката на топката е важен индекс на проценка и не треба да биде помал од дозволената вредност за да се избегне предвремено абење и бучава.

Оригинална анализа на режимот на неуспех во дизајнот:

1. Неуспех на тестот за запечатување на перформансите:

За време на почетната фаза на проектот Б20, од ​​страна на клиентот се бараше од клиентот да продолжи да ги користи постојните проектни производи за да ги намали трошоците за истражување и развој и време на циклус. Сепак, за време на ДВ -тестот, забележани се режими на неуспех како што се истекување на вода и 'рѓа во перформансите на запечатување на шарката на топката. По инспекцијата, откриено е дека шарката на топката и управувачот имало слабо вклопување, што резултирало со слободен јаз од 2,5 мм меѓу нив. Овој јаз потенцијално може да доведе до истекување на вода, што укажува дека системот за запечатување не ги исполнува барањата за тестирање. Понатамошното расклопување на шарката на топката откри тешка корозија на површината за парење со копачката на управувачот. Ова потврди дека перформансите за запечатување на тековниот производ не ги исполнуваат барањата за дизајн за проектот Б20. Имено, видливи дамки од вода и тешка корозија беа забележани на игличките на топката во областа на капакот на прашината. Ова посочи дека сегашниот систем за заштита на прашина е недоволен и бара подобрување.

2. Анализа на резултатите од тестот:

Резултатите од тестот посочија дека влегувањето во вода за време на тестирањето паднало под нивото на W3, каде визуелно биле забележани дамки од вода. Ова ја истакна сериозноста на условите на влегување во вода во системот за запечатување по тестот. Областа на влегување во вода главно влијаеше на јаките на двата краја на шарката на топката. Можни причини за неуспехот беа како што следува:

- Квалитет на склопување и избор на јака: јаката имаше максимална дефиниција за големина откако беше истегната, која имаше за цел да обезбеди силата на стегање да ги исполни барањата за дизајн по еластичната деформација на јаката. Меѓутоа, ако вистинското склопување не ги следи строго спецификациите, тоа може да резултира во несоодветна сила на стегање и лабава јака.

- Дизајн на неуспех на капакот на прашината: Компаративната анализа на дизајнот на покривање на прашината откри девијација во аголот на конусот на областа на лавиринтот. Тековниот дизајн имаше агол на конус од 20 °, додека стандардниот дизајн имаше агол на конус од 12 °. Ова отстапување го зголеми ризикот од истекување.

- Дизајн на неуспех на областа за запечатување на топката: Дизајнот на топката имаше зачекорена структура на одредена област, со дијаметар 1мм поголем од вратилото на топката. Оваа структура имаше за цел да го спречи капакот на прашината да се притисне во положбата на вратот на иглата на топката. Како и да е, под екстремни услови на работа на топката, како што е на гранична позиција, областа на контакт помеѓу капакот на прашината и чекорот беше премал, што резултираше во можност за неуспех. Покрај тоа, ниските температури исто така може да доведат до мали области за контакт, создавајќи празнини и истекување на вода.

Шема за дизајн за оптимизација на шарки на топката:

1. Оптимизација на склопување на јака:

Неуспехот на крајот на јаката првенствено резултираше од прашања со склопување на производството. За да се реши ова, се сметаше за ефикасно да се дефинира големината на инсталацијата на јаката во спецификацијата на внатрешниот процес (IPS), што станува дел од упатството за производство на производство. IPS ќе ја дефинира правецот на инсталацијата, максималниот дијаметар на тела за алатки и опсегот на дијаметарот на отворот на јаката. Покрај тоа, исто така ќе вклучува извештај за анализа на конечни елементи (FEA) и извештај за распоред на капакот на прашината. Овој метод ќе го подобри процесот на склопување и ќе обезбеди тој да ги исполнува барањата за дизајн.

2. Оптимален дизајн на топката игла:

Анализата на режимите на неуспех откри дека неразумниот дизајн на лавиринтната област на покривањето на прашината и малата контактна област на чекорот на топката на топката беа главните фактори кои придонесуваат за неуспехот на тестот за запечатување. Со оглед на ограничувањата на трошоците и развојот на проектот, оптимизирањето на структурата на топката се сметаше за најисплатливо решение. Оптимизираниот дизајн имаше за цел да обезбеди поголема површина за контакт помеѓу чекорот на топката и капакот на прашината кога шарката на топката беше под максимален работен агол. Оригиналниот дизајн имаше полукружна пресек форма за чекор, додека новиот дизајн воведе правоаголна структура на пресек и го зголеми надворешниот дијаметар на чекорот. Ова резултираше во поголема површина за контакт и обезбеди поголема сила на реакција под екстремни услови за работа, намалувајќи го ризикот од празнини и капаци од прашина да бидат притиснати во вратот.

3. Оптимална верификација на тест за дизајн:

Примероците засновани на оптимизиран дизајн беа произведени и подложени на тестови за изведба на запечатување. Резултатите покажаа дека содржината на вода на крајот од топката и крајот на топчеста обвивка беше само 0,1% до 0.2