Contenido
1 Introducción del reductor 2 Proceso de prueba
3 Desmontaje y análisis de la prueba
4. Conclusión
El reductor es una parte importante de los componentes de transmisión en el nuevo vehículo de energía, que puede transmitir el par de salida del motor al eje de salida a través del reductor para conducir los neumáticos del vehículo al aumentar el par.
El rendimiento de la transmisión del reductor afecta directamente la eficiencia, la suavidad y la potencia de conducción del vehículo.
El par de transmisión máximo del reductor está directamente influenciado por su material corporal, resistencia estructural y rendimiento del engranaje.
El par estático máximo del reductor se analiza a través de pruebas para garantizar la operación confiable del reductor en funcionamiento.
Se estudió un nuevo reductor de eje paralelo de vehículo de energía, y la prueba de par estática se realizó aumentando el par de entrada a una velocidad constante hasta que ocurrió una falla anormal, y se analizó el principio de falla.
Los resultados muestran que el factor de seguridad torsional estático de la caja de cambios es 2.56, que cumple con los requisitos de diseño del engranaje de medio eje de la caja de cambios y la metalográfica y la dureza de engranaje planetario están de acuerdo con los requisitos de diseño.
1 Introducción del reductor
El objeto de la prueba es un reductor de eje paralelo para la unidad secundaria de un nuevo automóvil de pasajeros de energía, como se muestra en la Figura 1.
El extremo de entrada es un eje estrellado con entrada, y el extremo de salida es un engranaje diferencial que conecta los dos medios ejes para los rodamientos de soporte de salida son los rodamientos de bolas.
El torque con calificación de diseño reductor, la velocidad nominal y otros parámetros se muestran en la Tabla 1
Al comienzo del diseño, se verificaron la fuerza y la vida de los componentes, y todos estaban dentro del rango de diseño, donde la fuerza torsional estática de cada componente clave estaba por encima de 2.5 veces el par de entrada máximo y algunos componentes estaban por encima de 3 veces .
2. Procedimiento de prueba
2.1 Método de prueba
El extremo de entrada del reductor está conectado al motor de transmisión a través del adaptador y el acoplamiento universal, y la spline de la salida diferencial está conectada a los dos medios eje de salida y se fija a la base de herramientas, como se muestra en la Figura 2.
2.2 Análisis preliminar de la prueba
Los dientes del engranaje están sujetos a la fuerza de apretón del rodamiento, la fuerza de flexión en el compromiso, la fuerza de flexión del eje de transmisión, la fuerza de apretón del rodamiento en el eje de transmisión y la tensión de flexión del engranaje biselado en el compromiso Dentro de la carcasa diferencial durante la prueba de torsión estática.
Por lo tanto, la carga continua de la prueba de torsión estática puede conducir a la falla de una o varias partes diferentes de diferentes partes de la prueba en el rango de 125.1 ° de rotación del eje de transmisión producida 3 veces el par máximo y acompañado por 3 veces el sonido del colapso
Por lo tanto, se puede juzgar que al menos 3 partes deberían haber roto o fallado
3. Pruebe el desmontaje y el análisis
3.1 Desmontaje e inspección
Después de retirar el reductor del banco de prueba, el eje de entrada puede girar libremente y conducir el eje diferencial para girar, y los dos medios de salida del diferencial pueden girar a la misma velocidad en la misma dirección, pero no pueden llevar a cabo la velocidad diferencial , entonces, el juicio preliminar es que los dientes del engranaje del engranaje de accionamiento reductor no han fallado y roto, y el sitio de falla está dentro del diferencial.
El desmontaje e inspección encontraron que no hay grieta en la raíz de los dientes de transmisión, y no hay marcas de extrusión obvias en la superficie del diente involucrado en el compromiso.
Los rodamientos giraban suavemente sin ninguna anormalidad obvia como el estancamiento
Sin sangría y deformación en los agujeros de los rodamientos del caso
Sin grietas y deformación del eje de transmisión
El eje de transmisión está bajo torsión estática, lo que significa que el engranaje de transmisión, el rodamiento, la estuche y la resistencia de la caja de cambios son suficientes.
No hay deformación obvia y falla de la carcasa de engranajes diferenciales, como se muestra en la Figura 4
Desmontaje el engranaje diferencial y encuentre que los dientes de los dos engranajes de medio eje del engranaje diferencial tienen grietas, y los engranajes diferenciales están sujetos a inspección de partículas magnéticas fluorescentes y detección de defectos.
Había dos grietas en el engranaje de medio eje I, que estaba ubicado en la posición de los dos engranajes planetarios, y las dos grietas en la raíz de los dientes en la grieta ① eran muy grandes, y las grietas eran claramente visibles, y Las grietas se agrietaron a lo largo de la raíz de los dientes del engranaje, y también había grietas en la cara del extremo del diente y el lado del diente como se muestra en la Figura 5
La grieta en ② es pequeña y difícil de encontrar a simple vista, y la grieta existe en la raíz y el lado de los dos dientes, como se muestra en la Figura 6.
También hay dos grietas en los engranajes de medio eje, que también están ubicados en la posición de malla con los dos engranajes planetarios, y las dos grietas en la raíz de los dientes en la grieta ① son obvias y visibles a simple vista, y hay También una grieta en la cara del extremo del diente, como se muestra en la Figura 7.
Crack ② es más obvio y visible a simple vista, y hay grietas en la raíz del diente, la cara del extremo del diente y el lado del diente como se muestra en la Figura 8
El engranaje planetario tiene una grieta, la grieta no es obvia, a simple vista no puede ver claramente debajo de la inspección de partículas magnéticas fluorescentes, se puede encontrar la grieta en la cara del extremo del diente, como se muestra en la Figura 9
Grietas en orden descendente: engranaje de medio eje ① trabajo de engranaje de medio eje grieta ① trabajo de engranaje de medio eje crack ②, engranaje de medio eje que crack ②, engranaje planetario
3.2 Análisis de fallas
3.2 Análisis de causa
Las grietas producidas en la superficie del diente y la raíz del diente son grietas de fractura de flexión
En la prueba de torsión estática, el engranaje diferencial está en malla con el engranaje de medio eje a través de su engranaje planetario, y el par se transmite a la marcha de medio eje y luego a las herramientas fijas.
Por lo tanto, en este proceso, los dientes de engranaje en la malla están sujetos principalmente a tensión de flexión, por lo tanto, los dientes de engranaje en la malla son propensos a la fractura de flexión
La razón de 3 picos de torque en la carga de torque estático es que la rueda de bisel diferencial tiene más de 4 pares de engranajes biselados involucrados en cada malla.
La primera vez que se alcanza el pico del par, la raíz de uno de los dientes de engranaje de medio eje involucrado en la malla se interrumpe y el par de la transmisión se descarga.
El segundo recarga de los primeros dientes de engranaje de medio eje agrietado bajo carga continúa expandiéndose en el lugar agrietado mientras apretan los otros tres engranajes hasta que uno de los dientes de los engranajes colapse, seguido de un par de transmisión que descarga la tercera vez la misma principio que la segunda tiempo, apretando los otros dos engranajes hasta que el colapso de los dientes de la tercera marcha
3.2.2 Análisis de fracturas
El engranaje diferencial de medio eje y los materiales de engranaje planetario son 20crmo acero contra el fuego carburado, requisitos de dureza de la superficie para 58 ~ 62hrc, los requisitos de dureza del núcleo para 30 ~ 42hrc
Análisis anatómico, los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 2, todos cumplen con los requisitos de diseño
La falla más grave del engranaje de medio eje que grié ① ((Figura 5) para el análisis de fractura de la crack de raíz grieta de la existencia grave de cinco grietas grietas en la raíz no son una deformación plástica obvia, dos ubicadas en la raíz del diente, se encuentra una grieta cerca de la transición de la raíz del diente de la spline interna, se encuentra otra grieta en la transición de la raíz del diente del borde exterior de la ranura del diente, el borde exterior del grosor del ranueo del diente es delgado, especialmente con el Espesor mínimo de la transición del diente.
Existen las otras tres grietas más pequeñas en la cara del extremo del diente y la cara del lado del diente.
Una de las grietas con una abertura más grande en la transición de la raíz del diente en el borde exterior de la ranura del diente se cortó y se retiró manualmente para abrirla, y la morfología macroscópica de la fractura abierta se muestra en la Figura 10, la fractura general es brillo metálico gris plateado, hay rayas radiales obvias, y la dirección de las rayas radiales se puede ver desde el chaflán de la transición entre el borde exterior del surco del diente y el engranaje, donde el grosor es el más delgado
La Figura 11-14 muestra la fuente de grietas Figura 13 (es decir, la Figura 11, el área I de I interrumpida) Morfología microscópica a lo largo de la morfología del cristal, la fuente de fractura en las marcas de mecanizado de la superficie del chaflán más profundas, sin escoria, escoria y las características de defecto de grietas del viejo día.
Figura 14 (es decir, Figura 11 Área de fractura II) Morfología microscópica, dominada por la morfología de nidos resistentes
Corte el borde exterior completo de la ranura del diente y el chaflán de las muestras transversales de transición del diente del engranaje para el examen metalográfico metalográfico como se muestra en la Figura 15, según GB/T10561-2005 Evaluación de su nivel de inclusiones no metálicas: A1.0, D0, D0 .5 indica que su pureza material es buena
En resumen, la grieta del engranaje tiene las características de la sobrecarga de grietas frágiles, la fuente de grietas se encuentra en la estructura de la concentración de tensión del borde exterior de la ranura del diente y el chaflán de la transición del diente, la fuente de fractura no se ve en el escoria escasa y viejos defectos de grietas.
3.2.3 Factor de seguridad
El factor de seguridad torsional estática del reductor es s = m / mmax = 667 /260 = 2.56 donde: Mmax es el par de entrada máximo del reductor M es el par del reductor en caso de falla.
Según QC/T1022-2015 "Condiciones técnicas para el conjunto de reductores de automóviles eléctricos de pasajeros eléctricos puros" 5.2.9, el factor de reserva de resistencia torsional estática no debe ser inferior a 2.5, y el factor de seguridad cumple con los requisitos de diseño
4. Conclusión
(1) El engranaje dentro del diferencial en la prueba de torsión estática se rompió y falló, y el resto de las partes eran normales.
(2) El medio eje diferencial, el engranaje planetario metalográfico y la dureza están de acuerdo con los requisitos de diseño, la fractura por fractura es fractura frágil.
(3) El factor de seguridad de par del reductor en la prueba de torsión estática es 2.56, lo que cumple con los requisitos de diseño.
A través de la prueba de par estática y el análisis del reductor, se reflejan los puntos débiles del reductor, lo que proporciona la base para una mayor mejora del diseño y el rendimiento del producto.
