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
ри этом требуется нанести на трущуюся поверхность дополнительный фрикционный материал с использованием дорогих процессов склеивания и наплавки. В табл.1.1 приведены различные варианты решения этой проблемы и их комбинации.
Дополнительно к латуни и молибдену, в синхронизаторах используются обкладки из спеченных и органических материалов (рис.1.8.)
Таблица 1.1 Варианты и комбинации фрикционных материалов колец
Основной материалФрикционная обкладкаПротивоположная сопрягаемая поверхностьСпеченный материал. Сформированная сталь. ПоковкаМолибден (тонкий, толстый) слой. Органическая фрикционная обкладка. Дисперсный спеченный материал.Сталь (спеченный) материал, цементация, шлифовка и хонингование.
В настоящее время обкладки из спеченных материалов используются исключительно на позициях переключения с высоким уровнем энергии. Европейские автомобилестроительные компании очень редко используют в синхронизаторах органические фрикционные обкладки.
При использовании специальных латунных сплавов, фрикционная поверхность кольца, а также и другие поверхности профилируются во время процесса штамповки.
Во время процесса спекания фрикционных обкладок из спеченного дисперсного материала, состоящего из латунного порошка, фрикционных стабилизаторов и неметаллических элементов: углерод, кремний и т.д., прикрепляется к стальному носителю, который затем формируется в виде одинарного или двойного конусов (патент Hoerbiger).
Молибден на профилируемую коническую поверхность кольца наносится с помощью процесса газопламенного напыления, шлифуется (при нанесении толстого слоя) и (или) калибруется.
В случае применения органических обкладок, на несущее кольцо с помощью клея крепится волокнистый материал с органической матрицей (хлопок, фенольная смола) содержащий включения фрикционных и структурных стабилизаторов.
Все эти четыре фрикционных материала: латунь, спеченный материал, молибден и органический материал - ведут себя при эксплуатации по-разному.
Стендовые испытания, выполненные различными нейтральными исследовательскими институтами и полевые испытания показали, что при типичных условиях эксплуатации обкладки из молибдена или из спеченного материала показывают хорошие или очень хорошие эксплуатационные свойства, хотя из-за высокого удельного давления получающегося вследствие геометрических размеров синхронизатора латунь и органические фрикционные обкладки показывают сравнительно высокую степень износа (рис.1.9).
Рис.1.9. Характер износа фрикционных обкладок синхронизатора
Серия опубликованных статей [1] указывает на то, что спеченные фрикционные обкладки допускают очень высокие нагрузки (рис.1.10), которые недопустимы при использовании обкладок из латуни, органических материалов и молибдена. Высокая теплопроводность и пористость спеченных обкладок, наряду с высокой теплоемкостью масла, находящегося в порах, обеспечивают низкую температуру фрикционной поверхности. Это выгодно не только для фрикционного материала, но и для развития термических напряжений в поверхности трения.
Тонкие молибденовые покрытия показывают эксплуатационные характеристики почти такие же, какие показывают спеченные фрикционные обкладки на низких скоростях. При более высоких поверхностных скоростях (10 м/сек) следы перегрева (образующийся мартенсит при трении) проявляются вполне очевидно, развиваясь в фреттинг-коррозию на конической поверхности.
Органические обкладки разрушаются первыми при высоком поверхностном давлении, развивающемся в синхронизаторе. Даже тогда, когда синхронизатор работает с низким пределом теплоемкости, может иметь место неприемлемое уменьшение запаса на износ. Латунь не пригодна для постоянного уровня нагрузки более чем 0,1 дж/мм2 из-за износа.
Рис.1.10. Максимально допустимая нагрузка при трении.
Испытания в условиях работы с нарушением правил эксплуатации автомобиля обычно проводятся в США. В табл.1.2 указаны условия испытаний, моделирующие поведение водителя спортсмена, который не соблюдает правил переключения передач. При этих испытаниях делается допущение, что многие из этих водителей не полностью нажимают на педаль iепления при переключении передач или что кольцо синхронизатора прижимается к конусу муфты при неконтролируемом iеплении, (рычаг переключения передач находится в нейтральном положении - это привычка, возникающая при езде на автомобиле с автоматической коробкой передач).
Таблица 1.2. Испытания с нарушение правил переключения передач (КПП). (Усилие на рукоятке переключения: 281 Н, передаточное отношение рычажного механизма: 7,5:1; осевое усилие: 2109 Н, период нажатия: 2,5 сек., диаметр кольца синхронизатора: 100 мм.)
ПередачаЧастота, об/мин.Скорость, м/сек.Энергия, Дж.Удельная энергия, Дж/мм2.14502,312370,5128204,222540,92312306,433811,39415908,243701,79518009,349502,03619009,852232,14
В обоих случаях это означает, что синхронизатор должен абсорбировать значительно больше энергии.
Испытания с нарушением правил, проведенные с большими дифференциальными скоростями выявили функциональные проблемы при использовании органических и молибденовых обкладок. На молибденовых обкладках выявлена фреттинг-коррозия, в то время как основа органических обкладок страдала от сильного перегрева (обугливания).
Испытания с нарушением правил привели к внедрению в европейское автомобилестроение обкладок из спеченного материала при производстве автомобилей.