Разработка метода и технология напыления износостойких покрытий на наружную коническую поверхность кольца блокирующего синхронизатора ВАЗ 2123
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
ался в наличии достаточный блокирующий момент (Рис.1.4).
Рис.1.4 Требование к функционированию синхронизатора.
Условие работы синхронизатора выглядит следующим образом (1.1)
> , (1.1)
где Тс - момент синхронизации на конусе,
Fа - осевое усилие,
с - динамический коэффициент трения между кольцом и конусом,
Rc - средний радиус конуса,
Ti - индексный момент,
Rb - радиус индексного момента (Ti),
? - угол скоса в радиусе индексного момента (Ti),
s - статический коэффициент трения на скосе.
Чтобы реализовать высокий блокирующий момент при незначительном усилии включения, необходим высокий динамический коэффициент трения используемых элементов трения. Этого высокого коэффициента трения можно достичь только за счет граничного трения (Рис.1.5). По граничному трению (также трение в пограничном слое) определяется состояние трения, при котором нормальное усилие уже не передается - даже частично (смешанное трение) - через гидродинамическое давление. Следовательно, пара трения разделяется пограничным слоем толщиной несколько нанометров (0,5-10), состоящим из образованных химическим путем реакционных слоев (например, CuS) и полярных абсорбированных молекул смазочного материала.
Рис.1.5 Состояние трения (схематичное изображение)
Сегодня разработано много методов, как можно на практике эффективно противостоять образованию гидродинамической масляной пленки. Элементы трения синхронизирующего устройства снабжены интенсивными пазами и канавками, которые должны обеспечивать быстрое разложение масляной пленки. Помимо используемого смазочного материала на пограничный слой влияние оказывает структура и химический состав используемых материалов трения (Рис.1.6).
Рис.1.6 Параметры, оказывающие влияние на образование пограничного слоя
.1.4 Требования, предъявляемые к современным фрикционным материалам, используемым в синхронизирующих устройствах
Чтобы во время всего срока службы коробки передач обеспечить достаточную эксплуатационную надежность, фрикционные материалы поверхности трения должны иметь следующие свойства:
высокая износостойкость,
отсутствие абразивного износа сопряженных деталей,
постоянный коэффициент трения независимо от нагрузки (pv - диаграмма) и количества переключений (число нагрузочных циклов > 200.000),
надежность в отношении перегрузок,
достаточная совместимость с маслом.
1.2 Пути повышения долговечности узлов синхронизатора используемые в мировой практике
Большинство европейских компаний, производящих коробки переключения передач в массовом масштабе, использует в настоящее время латунные кольца синхронизаторов системы Borg Warner (аналог - кольцо 2108-1701164-10). Используются также синхронизаторы с одинарным наружным конусом (2101-1701164), которые обеспечивают немного большую несущую способность при том же диаметре. Имеются различные варианты улучшения работы синхронизаторов, включая переход на многоконусные синхронизаторы, переход на альтернативные фрикционные материалы (молибден, бумага, спеченные материалы), корректировка химического состава латунного сплава, из которого изготавливают кольца, осуществление термической обработки и деформационного упрочнения конусной части. Доказанная эффективность того или иного решения применима лишь в том случае если оно удовлетворяет предъявляемым требованиям со стороны производителя.
На практике используются две системы синхронизаторов с различными вариациями - это система BORG WАRNER и система с наружным синхронизатором. Сравнительная доля применения каждой системы на автомобилях в процентном отношении каждого варианта кольца представлена на рис.1.7.
Рис. 1.7 Сравнительная доля систем синхронизации, используемых в настоящее время на рынке.
Большинство ручных коробок перемены передач (КПП), изготавливаемых в массовом количестве, используют кольца синхронизаторов, изготовленные из специальной латуни, благодаря удачному соотношению у данных материалов таких характеристик как стоимость и эксплуатационные свойства. Латунь должна функционировать как основной и в тоже время как фрикционный материал, поэтому необходимо достигать компромисса между прочностью материала и фрикционными свойствами.
Масляные канавки, которые необходимы для функционирования и охлаждения синхронизатора требуют для их получения дорогого процесса механической обработки. В результате контактная площадь поверхности получается сравнительно небольшой, а это ведет к увеличению удельных давлений на поверхностях трения.
Проблемы повышения несущей способности латунных колец синхронизатора затрагиваются многими ведущими европейскими автомобилестроительными компаниями. Решение такой комплексной задачи, как правило, возможно лишь благодаря использованию комплексных технологических приемов (рис.1.8).
Рис.1.8 Доля рынка современных фрикционных материалов, используемых в синхронизаторах
Раньше единственным путем повышения несущей способности латуни было покрытие фрикционной поверхности молибденом. При этом преимущества получаются небольшие, так как при увеличении нагрузок и давления в синхронизирующей системе превышаются прочностные характеристики латуни, что ведет к деформации поверхности трения. Можно использовать для изготовления кольца синхронизатора альтернативные высокопрочные материалы, но п