أجزاء كثيرة منتروس تخفيض الطاقة الجديدةوتروس السياراتيتطلب المشروع عملية صقل بالخرطوم بعد طحن التروس، مما يُضعف جودة سطح السن، ويؤثر حتى على أداء NVH للنظام. تدرس هذه الورقة خشونة سطح السن في ظروف مختلفة لعملية صقل بالخرطوم وأجزاء مختلفة قبل وبعد الصقل. تُظهر النتائج أن الصقل بالخرطوم يزيد من خشونة سطح السن، والتي تتأثر بخصائص الأجزاء ومعايير عملية الصقل وعوامل أخرى؛ في ظل ظروف عملية الإنتاج بالدفعات الحالية، تبلغ خشونة سطح السن القصوى بعد الصقل 3.1 أضعاف ما كانت عليه قبل الصقل. تُناقش الورقة تأثير خشونة سطح السن على أداء NVH، وتُقترح تدابير لتحسين خشونة سطح السن بعد الصقل.

وبناء على الخلفية المذكورة أعلاه، تتناول هذه الورقة الجوانب الثلاثة التالية:

تأثير معايير عملية التكسير بالرمل على خشونة سطح الأسنان؛

درجة تضخيم عملية التكسير على خشونة سطح الأسنان في ظل ظروف عملية الإنتاج الدفعي الحالية؛

تأثير زيادة خشونة سطح الأسنان على أداء NVH والتدابير لتحسين الخشونة بعد عملية التكسير بالرصاص.

يشير القذف بالخردق إلى عملية اصطدام العديد من المقذوفات الصغيرة عالية الصلابة والسرعة بسطح القطعة. عند اصطدام المقذوف بهذه السرعة، يُحدث سطح القطعة حفرًا وتشوهًا بلاستيكيًا. تقاوم الهياكل المحيطة بالحفر هذا التشوه وتُولّد إجهادًا ضاغطًا متبقيًا. يُشكّل تداخل الحفر المتعددة طبقة إجهاد ضاغط متبقيًا موحدة على سطح القطعة، مما يُحسّن من مقاومتها للتعب. وفقًا لطريقة الحصول على سرعة عالية بالقذف، يُقسم القذف بالخردق عمومًا إلى قذف بالهواء المضغوط وقذف بالطرد المركزي، كما هو موضح في الشكل 1.

يستخدم التفجير بالهواء المضغوط الهواء المضغوط كقوة لرش الرصاصة من البندقية؛ يستخدم التفجير بالطرد المركزي محركًا لدفع المكره للدوران بسرعة عالية لإطلاق الرصاصة. تشمل معلمات عملية التفجير بالرصاص الرئيسية قوة التشبع والتغطية وخصائص وسط التفجير بالرصاص (المادة والحجم والشكل والصلابة). قوة التشبع هي معلمة لتوصيف قوة التفجير بالرصاص، والتي يتم التعبير عنها من خلال ارتفاع القوس (أي درجة انحناء قطعة اختبار ألمين بعد التفجير بالرصاص)؛ يشير معدل التغطية إلى نسبة المساحة التي تغطيها الحفرة بعد التفجير بالرصاص إلى المساحة الإجمالية للمنطقة التي تم التفجير بالرصاص فيها. تشمل وسائط التفجير بالرصاص الشائعة الاستخدام طلقات قطع الأسلاك الفولاذية، وطلقات الفولاذ المصبوب، وطلقات السيراميك، وطلقات الزجاج، إلخ. يختلف حجم وشكل وصلابة وسائط التفجير بالرصاص بدرجات مختلفة. يوضح الجدول 1 المتطلبات العامة لعملية أجزاء عمود تروس ناقل الحركة.

الجزء المختبر هو ترس العمود الوسيط 1/6 لمشروع هجين. يظهر هيكل الترس في الشكل 2. بعد الطحن، تكون البنية المجهرية لسطح السن من الدرجة 2، وصلابة السطح 710HV30، وعمق طبقة التصلب الفعال 0.65 مم، وجميعها ضمن المتطلبات الفنية. يوضح الجدول 3 خشونة سطح السن قبل عملية التكسير، ودقة شكل السن في الجدول 4. يتضح أن خشونة سطح السن قبل عملية التكسير جيدة، وأن منحنى شكل السن سلس.

خطة الاختبار ومعلمات الاختبار

تُستخدم آلة قذف بالهواء المضغوط في الاختبار. نظرًا لظروف الاختبار، يستحيل التحقق من تأثير خصائص وسط القذف (المادة، الحجم، الصلابة). لذلك، تبقى خصائص وسط القذف ثابتة في الاختبار. يتم التحقق فقط من تأثير قوة التشبع وتغطية السطح على خشونة سطح السن بعد القذف. انظر الجدول 2 لمخطط الاختبار. تتم عملية تحديد معلمات الاختبار كما يلي: ارسم منحنى التشبع (الشكل 3) باستخدام اختبار قسيمة ألمين لتحديد نقطة التشبع، وذلك لتثبيت ضغط الهواء المضغوط، وتدفق قذف الفولاذ، وسرعة حركة الفوهة، ومسافة الفوهة عن الأجزاء، ومعلمات أخرى للمعدات.

نتيجة الاختبار

يوضح الجدول 3 بيانات خشونة سطح السن بعد عملية التكسير بالخرطوم، كما يوضح الجدول 4 دقة بروفايل السن. ويتضح أنه في ظل ظروف التكسير بالخرطوم الأربعة، تزداد خشونة سطح السن ويصبح منحنى بروفايل السن مقعرًا ومحدبًا بعد عملية التكسير بالخرطوم. وتُستخدم نسبة خشونة ما بعد الرش إلى خشونة ما قبل الرش لوصف مدى تضخم الخشونة (الجدول 3). ويتضح أن مدى تضخم الخشونة يختلف في ظل ظروف العملية الأربعة.

تتبع الدفعات لتكبير خشونة سطح الأسنان عن طريق الثقب بالرصاص

تُظهر نتائج الاختبار في القسم 3 أن خشونة سطح السن تزداد بدرجات متفاوتة بعد عملية التكسير بالخرطوم باستخدام عمليات مختلفة. ولفهم تأثير عملية التكسير بالخرطوم على خشونة سطح السن بشكل كامل وزيادة عدد العينات، تم اختيار 5 عناصر، 5 أنواع، و44 جزءًا، لتتبع الخشونة قبل وبعد عملية التكسير بالخرطوم في ظل ظروف عملية التكسير بالخرطوم على دفعات. انظر الجدول 5 للاطلاع على المعلومات الفيزيائية والكيميائية ومعلومات عملية التكسير بالخرطوم للأجزاء المتعقبة بعد طحن التروس. تظهر بيانات خشونة وتكبير أسطح الأسنان الأمامية والخلفية قبل عملية الكشط في الشكل 4. يوضح الشكل 4 أن نطاق خشونة سطح الأسنان قبل عملية الكشط هو Rz1.6 μ m-Rz4.3 μ m؛ بعد عملية الكشط، تزداد الخشونة، ونطاق التوزيع هو Rz2.3 μ m-Rz6.7 μ m؛ يمكن تكبير الحد الأقصى للخشونة إلى 3.1 مرة قبل عملية الكشط.

العوامل المؤثرة على خشونة سطح الأسنان بعد عملية التكسير بالرصاص

يتضح من مبدأ عملية التكسير بالخرطوم أن الصلابة العالية والسرعة العالية للخرطوم تُخلّف حفرًا لا تُحصى على سطح القطعة، وهو مصدر إجهاد ضغط متبقٍ. وفي الوقت نفسه، من المحتم أن تزيد هذه الحفر من خشونة السطح. ستؤثر خصائص القطع قبل التكسير بالخرطوم ومعلمات عملية التكسير بالخرطوم على الخشونة بعد التكسير بالخرطوم، كما هو موضح في الجدول 6. في القسم 3 من هذه الورقة، وفي ظل ظروف العملية الأربعة، تزداد خشونة سطح السن بعد التكسير بالخرطوم بدرجات متفاوتة. في هذا الاختبار، يوجد متغيران، وهما خشونة ما قبل التكسير ومعلمات العملية (قوة التشبع أو التغطية)، والتي لا يمكنها تحديد العلاقة بدقة بين خشونة ما بعد التكسير بالخرطوم وكل عامل مؤثر على حدة. في الوقت الحاضر، أجرى العديد من الباحثين أبحاثًا حول هذا الموضوع، وطرحوا نموذجًا نظريًا للتنبؤ بخشونة السطح بعد التكسير بالخرطوم يعتمد على محاكاة العناصر المحدودة، والذي يُستخدم للتنبؤ بقيم الخشونة المقابلة لعمليات التكسير بالخرطوم المختلفة.

بناءً على الخبرة العملية وأبحاث علماء آخرين، يمكن التكهن بأنماط تأثير العوامل المختلفة كما هو موضح في الجدول 6. يتضح أن خشونة الخرسانة بعد عملية الكشط بالخرطوم تتأثر بشكل شامل بعوامل عديدة، وهي أيضًا العوامل الرئيسية المؤثرة على إجهاد الضغط المتبقي. لتقليل خشونة الخرسانة بعد عملية الكشط بالخرطوم لضمان إجهاد الضغط المتبقي، يلزم إجراء عدد كبير من اختبارات العملية لتحسين تركيبة المعاملات باستمرار.

تأثير خشونة سطح الأسنان على أداء NVH للنظام

أجزاء التروس موجودة في نظام ناقل الحركة الديناميكي، وتؤثر خشونة سطح الأسنان على أداء NVH. أظهرت النتائج التجريبية أنه تحت نفس الحمل والسرعة، كلما زادت خشونة السطح، زاد اهتزاز النظام وضوضاءه؛ ومع زيادة الحمل والسرعة، يزداد الاهتزاز والضوضاء بشكل أكثر وضوحًا.

في السنوات الأخيرة، شهدت مشاريع مُخفِّضات الطاقة الجديدة نموًا سريعًا، مما يُظهر اتجاهًا نحو تطوير السرعة العالية وعزم الدوران الكبير. حاليًا، يبلغ أقصى عزم دوران لمُخفِّض الطاقة الجديد 354 نيوتن متر، وأقصى سرعة 16000 دورة في الدقيقة، والتي ستزداد إلى أكثر من 20000 دورة في الدقيقة في المستقبل. في ظل ظروف العمل هذه، يجب مراعاة تأثير زيادة خشونة سطح الأسنان على أداء NVH للنظام.

إجراءات تحسين خشونة سطح الأسنان بعد عملية التكسير بالرصاص

يمكن لعملية التكسير بالخردق بعد طحن التروس أن تُحسّن مقاومة إجهاد التلامس لسطح سنّ التروس ومقاومة إجهاد الانحناء لجذر السن. إذا استُخدمت هذه العملية لأسباب تتعلق بالقوة في عملية تصميم التروس، ولمراعاة أداء NVH للنظام، يُمكن تحسين خشونة سطح سنّ التروس بعد التكسير بالخردق من النواحي التالية:

أ. تحسين معايير عملية الصقل بالخرطوم، والتحكم في تفاقم خشونة سطح الأسنان بعد الصقل، مع مراعاة تحمل إجهاد الضغط المتبقي. يتطلب هذا العديد من اختبارات العملية، كما أن تنوعها ليس قويًا.

ب. تُعتمد عملية قذف الكرات المركبة، أي بعد اكتمال قذف الكرات بالقوة العادية، تُضاف قذفة أخرى. عادةً ما تكون قوة قذف الكرات المُحسّنة صغيرة. يمكن تعديل نوع وحجم مواد القذف، مثل قذف السيراميك، أو قذف الزجاج، أو قذف الأسلاك الفولاذية بأحجام أصغر.

ج. بعد عملية الصقل بالرصاص، تتم إضافة عمليات مثل تلميع سطح الأسنان والشحذ الحر.

في هذه الورقة، تمت دراسة خشونة سطح الأسنان في ظروف مختلفة لعملية التكسير بالرصاص وأجزاء مختلفة قبل وبعد التكسير بالرصاص، وتم استخلاص الاستنتاجات التالية بناءً على الأدبيات:

◆ سيؤدي تقشير الأسنان إلى زيادة خشونة سطح الأسنان، والتي تتأثر بخصائص الأجزاء قبل تقشير الأسنان، ومعلمات عملية تقشير الأسنان وعوامل أخرى، وهذه العوامل هي أيضًا العوامل الرئيسية التي تؤثر على الإجهاد الانضغاطي المتبقي؛

◆ في ظل ظروف عملية الإنتاج الدفعي الحالية، فإن الحد الأقصى لخشونة سطح الأسنان بعد عملية الكشط بالرصاص هو 3.1 مرة مما كانت عليه قبل عملية الكشط بالرصاص؛

◆ زيادة خشونة سطح الأسنان ستزيد من اهتزاز النظام وضوضاءه. كلما زاد عزم الدوران والسرعة، زادت وضوح زيادة الاهتزاز والضوضاء.

◆ يمكن تحسين خشونة سطح الأسنان بعد عملية الكشط عن طريق تحسين معلمات عملية الكشط، والكشط المركب، وإضافة التلميع أو الشحذ الحر بعد الكشط، وما إلى ذلك. ومن المتوقع أن يتحكم تحسين معلمات عملية الكشط في تضخيم الخشونة إلى حوالي 1.5 مرة.