Optimizacija tečajev za vzmetenje Optimizacija design_hinge znanje_tallsen 1

Tečaj za vzmetenje kroglice je ključni izdelek oddelka za komponente ZF podvozja, njegova konstrukcijska zasnova pa je temeljna tehnologija oddelka. Ko se avtomobilska industrija še naprej razvija, se povečuje tudi povpraševanje po izdelkih z krogličnimi teri. V preteklosti nekateri modeli izdelkov niso mogli več zadovoljiti trenutnih potreb na trgu. Kupci zdaj potrebujejo strožja simulacijska okolja, bolj zapletene delovne obremenitve in skladnost z novimi regulativnimi zahtevami, kot so zaščita pešcev in merila odpovedi po trku. Glede na te okoliščine je nujno optimizirati tehnične vidike krogličnega sklepa.

Kroglični spoj se uporablja predvsem v sprednjem vzmetenju, kar olajša povezavo med palico in krmilnim členkom. Ta povezava zagotavlja drugo stopnjo svobode, potrebne za krmiljenje. Za doseganje večjih pričakovanj kupcev se osredotoča na raziskave in optimizacijo spreminjanja k izboljšanju zmogljivosti tesnjenja in odpornosti proti utrujenosti.

Ta članek temelji na ZF -jevi dejanski množični proizvodnji projekta Dongfeng Liuzhou B20 za domačega proizvajalca originalne opreme (OEM) z namenom optimizacije strukture tečaja kroglice za vzmetenje. Na začetku je bil načrt nadaljevati z uporabo delov iz trenutnega projekta, ki ga proizvajajo množično proizvodnjo. Vendar pa je bilo po prvem krogu testov za validacijo (DV) ugotovljeno, da še vedno obstajajo potencialna tveganja, predvsem v obliki puščanja vode in prezgodnje obrabe. Po analizi je bilo odločeno, da so za izpolnjevanje trenutnih testnih zahtev potrebne izboljšave oblikovanja.

Nadaljnja analiza drugih novih domačih projektov OEM je pokazala, da je veliko proizvajalcev proizvajalcev originalnih proizvajalcev vzpostavilo specifične specifikacije za zmogljivost tečajev kroglic, pri čemer so se zahteve po oblikovanju znatno povečale. Podobno Global OEM nenehno posodablja svoje specifikacije za tečaje z žogo. ZF izdelki morajo prenesti strožje okoljske razmere, bolj zapletene in spremenljive delovne pogoje ter podrobnejše zahteve glede zaščite pred trkom. V luči teh dogodkov je ta članek predlagati shemo razumne optimizacije, ki temelji na raziskavah in analizi novih specifikacij, da bi pridobili izdelke, ki ustrezajo standardom uspešnosti z nižjimi stroški.

do tečaja kroglice:

Kroglice zagotavljajo povezavo verig mehanizma z ohranjanjem neprekinjenega stika in relativnega gibanja. Točke povezave za te premike so znane kot sklepi. Tečaji kroglic lahko razvrstimo kot radialno obremenjene tečaje (vodeni kroglični tečaji) ali osno obremenjene tečaje (naloženi kroglični spoji). Vsak sklep je sestavljen iz dveh povezovalnih elementov, kot so gredi, navadni ležaji, zobni zobje itd., Ki sodelujeta med seboj in imata primerno geometrijo za njihovo funkcijo. Glavni priključni elementi krogličnega sklepa so kroglični čep in krogla. Poleg zmogljivosti samega krogličnega sklepa so pomembne tudi druge značilnosti, kot so material, velikost, kakovost površine, nosilnost obremenitve in mazanje.

Funkcije in tehnične zahteve tečaja kroglice:

Funkcija tečaja kroglice je povezati palico s členkom krmiljenja in s tem zagotoviti tri stopinje svobode. Dve od teh stopenj svobode se uporabljata za pretepanje in krmiljenje koles, tretji pa omogoča elastokinematično variacijo kolesa. Kroglični sklep lahko zaradi treh rotacijskih stopenj svobode vnese le natezne, tlačne in radialne sile. V idealnem primeru žogice ne bi smele imeti nobene proste igre, da bi se izognili nepotrebnemu hrupu. Elastični premik je treba zmanjšati, da se prepreči nelagodje med vožnjo in ohrani voznikovo subjektivno oceno. Poleg tega je delovni navor tečaja kroglice pomemben indeks ocenjevanja in ne sme biti nižji od dovoljene vrednosti, da se izognete prezgodnji obrabi in hrupu.

Izvirna analiza načina okvare oblikovanja:

1. Neuspeh testa za tesnjenje:

V začetni fazi projekta B20 je stranka zahtevala, da nadaljuje z uporabo obstoječih projektnih izdelkov za zmanjšanje stroškov raziskav in razvoja ter časa cikla. Vendar so med testom DV opazili načine odpovedi, kot sta uhajanje vode in rje pri tesnjenju tečaja kroglice. Po pregledu je bilo ugotovljeno, da imata krogla s tečajem in krmilnim členkom slabo namestitev, kar je povzročilo 2,5 mm proste vrzel med njima. Ta vrzel lahko potencialno privede do uhajanja vode, kar kaže na to, da tesnilni sistem ne ustreza preskusnim zahtevam. Nadaljnje demontažo krogličnega tečaja je pokazalo hudo korozijo na paritveni površini s členkom krmiljenja. To je potrdilo, da zmogljivost tesnjenja trenutnega izdelka ne ustreza oblikovalskim zahtevam za projekt B20. Na krogličnih zatičih na območju pokrova prahu so opazili vidne madeže vode in hudo korozijo. To je kazalo, da trenutni sistem, odporen na prah, ni dovolj in je bilo potrebno izboljšati.

2. Analiza rezultatov testov:

Rezultati preskusov so pokazali, da je vhod med testiranjem med testiranjem padel pod raven W3, kjer so vizualno opazili vodne madeže. To je poudarilo resnost pogojev za vhod v vodo v sistemu tesnjenja po preskusu. Območje vdora v vodo je vplivalo predvsem na ovratnike na obeh koncih krogličnega tečaja. Možni razlogi za neuspeh so bili naslednji:

- Izbira kakovosti in velikosti ovratnika: ovratnik je imel po raztezanju največjo velikost, ki je bila namenjena zagotavljanju, da je sila vpenjanja izpolnjevala oblikovne zahteve po elastični deformaciji ovratnika. Če pa dejanska sklop ne bi natančno sledila specifikacijam, bi lahko povzročila neustrezno vpetalno silo in ohlapen ovratnik.

- Oblikovanje okvare pokrova prahu: primerjalna analiza zasnove prahu je pokazala odstopanje v kotu stožca na območju labirinta. Trenutna zasnova je imela kot stožčastega kota 20 °, medtem ko je imel standardni dizajn kote stožca 12 °. To odstopanje je povečalo tveganje za uhajanje.

- Oblikovanje okvare območja tesnjenja krogličnega zatiča: zasnova krogličnega zatiča je imela stopnišče na določenem območju, premer 1 mm večji od gredi kroglice. Ta struktura je bila namenjena preprečevanju stiskanja prahu v vratni položaj krogličnega zatiča. Vendar pa je bilo v skrajnih delovnih pogojih krogličnega sklepa, na primer na mejnem položaju, kontaktno območje med pokrovom prahu in korakom premajhno, kar je povzročilo možnost okvare. Poleg tega bi lahko nizke temperature privedle tudi do majhnih kontaktnih območij, kar bi povzročilo vrzeli in uhajanje vode.

Shema zasnove za optimizacijo tečajev:

1. Optimizacija montaže ovratnikov:

Neuspeh konca ovratnika je bil predvsem zaradi vprašanj s proizvodno montažo. Za reševanje tega se je zdelo učinkovito določiti velikost namestitve ovratnika v specifikaciji notranjega procesa (IPS), ki postane del navodila za proizvodnjo. IPS bi določil smer namestitve, največji premer napeljave za orodje in premer območja odpiranja ovratnika. Poleg tega bi vključeval tudi poročilo o analizi končnih elementov (FEA) in poročilo o postavitvi pokrova prahu. Ta metoda bi izboljšala postopek montaže in zagotovila, da izpolnjuje zahteve za oblikovanje.

2. Optimalna zasnova krogličnega zatiča:

Analiza načinov odpovedi je pokazala, da sta bila nereazumna zasnova labirinta prašnega pokrova in majhno kontaktno območje koraka žogice glavna dejavnika, ki prispevata k okvari tesnjenja. Glede na omejitve stroškov in razvoja projektov se je optimizacija strukture krogličnih pin štela za najbolj stroškovno učinkovito rešitev. Optimizirani dizajn je bil namenjen zagotavljanju večjega stika med korakom žoge in pokrovom prahu, ko je bil kroglični tečaj pod največjim delovnim kotom. Prvotni dizajn je imel polkrožno obliko prereza za korak, nova zasnova pa je uvedla pravokotno strukturo preseka in povečala zunanji premer koraka. To je povzročilo večje kontaktno območje in zagotovilo večjo reakcijsko silo v ekstremnih delovnih pogojih, kar je zmanjšalo tveganje za vrzeli in pokrove prahu, ki se stisnejo v vrat.

3. Optimalno preverjanje preskusa oblikovanja:

Vzorci, ki temeljijo na optimizirani zasnovi, so bili izdelani in podvrženi preskusom zmogljivosti za tesnjenje. Rezultati so pokazali, da je bila vsebnost vode na koncu krogličnega zatiča in konca kroglične lupine le 0,1% do 0.2