重型汽車鋼板彈簧常見斷裂失效形式及預(yù)防措施

遼寧中遠(yuǎn)汽車部件制造有限公司 遼寧 鞍山 114226

車輛在運行或者使用過程中,不可避免地會受到自身震動以及外界的各種強度的壓力作用,因此汽車一定要做好壓力緩沖裝置,以使得設(shè)備更長時間的使用,而鋼板彈簧就能夠在該方面發(fā)揮相應(yīng)的作用,吸收車輛的動能及重力勢能,將其轉(zhuǎn)換為彈簧的彈性勢能,這樣車輛受到的沖擊作用就會大大減小,車輛的行駛也將更加的安全穩(wěn)定可靠,保證人們汽車駕駛的安全性及舒適性。為了更好的促進(jìn)鋼板彈簧的使用范圍,使得汽車運行安全系數(shù)進(jìn)一步提升,需要對鋼板彈簧常見的斷裂失效形式進(jìn)行探究,并提供相應(yīng)的措施,這也是本文研究的問題所在。

一、重型汽車中鋼板彈簧常見的斷裂失效形式

(一)中心孔處斷裂失效。盡管鋼板彈簧具備一定的彈性可以進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換,但是該部件還是有著相應(yīng)的脆弱部位,中心孔便是鋼板彈簧受力的中心,當(dāng)汽車行駛過程中產(chǎn)生振動或者遭到外界壓力時,鋼板彈簧會受到作用力,并會共同作用于中心孔,這就導(dǎo)致中心孔部位容易發(fā)生斷裂失效。中心孔失效斷裂時,其中導(dǎo)致中心孔失效的原因主要是汽車長期處于超載狀態(tài)。鋼板彈簧承受較大的靜載荷和動載荷,而且越接近中心受力越大,加之中心孔處容易應(yīng)力集中,因此在該處折斷。鋼板彈簧U型螺栓應(yīng)將鋼板彈簧牢固地夾緊在汽車的后橋殼上,夾緊后的兩個U型螺栓應(yīng)是個剛性體,不受外力的影響。但U型螺栓松動后繼續(xù)行駛,受力集中在上面幾片,中心螺栓孔就處于受力危險的斷面,極易疲勞而斷裂。

(二)卷耳失效。汽車行駛的穩(wěn)定性以及安全性與駕駛員的技術(shù)以及操作規(guī)范性息息相關(guān),在起步、剎車以及換擋過程中會產(chǎn)生一定的摩擦力或者外力的碰撞作用,這就會使得卷耳與襯套之間的結(jié)合更加的緊密,摩擦導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生,而熱脹冷縮效應(yīng)又會進(jìn)一步導(dǎo)致鋼板卷耳處膨脹變大,從而偏離最初鋼板彈簧的結(jié)構(gòu),造成鋼板彈簧卷耳失效,而且這一失效會隨著汽車行駛時間的增長而惡化。卷耳部位產(chǎn)生的裂紋會在汽車行駛過程中因各種力的作用或者駕駛員的操作進(jìn)一步斷裂,加速鋼板彈簧的失效過程。

(三)應(yīng)力腐蝕失效。鋼板彈簧同時會受到應(yīng)力的作用和空氣中氧氣及水的腐蝕的作用,二者的共同作用會進(jìn)一步加快彈簧失效斷裂的進(jìn)程,該過程往往是在原有彈簧裂紋的基礎(chǔ)上逐漸產(chǎn)生的,彈簧出現(xiàn)故障時瞬間發(fā)生,可能會對人們的汽車駕駛出現(xiàn)產(chǎn)生很大的影響。承受力過大以及環(huán)境濕度過大等都是造成該類鋼板彈簧失效斷裂的因素。

(四)過載斷裂失效。鋼板彈簧的應(yīng)具有高的疲勞強度和耐腐蝕等特性,為防止鋼板彈簧在交變應(yīng)力下發(fā)生疲勞和斷裂,鋼板彈簧組成的材料本身應(yīng)有高的彈性極限以及抗彈減性能,這是原材料購買時的主要依據(jù)參數(shù)。因此當(dāng)彈簧承受的應(yīng)力在這一承受極限之上時,就會出現(xiàn)過載斷裂。過載斷裂通常產(chǎn)生的斷裂痕跡切面較大,并且呈現(xiàn)為發(fā)射狀,專業(yè)的汽車維修人員也能夠憑借這些特征進(jìn)行基本的判斷,從而展開維修工作。

二、鋼板彈簧常見斷裂形式的預(yù)防措施

(一)中心孔處斷裂失效。中心孔處發(fā)生斷裂現(xiàn)象,主要原因為車輛長期超載,鋼板彈簧承受很大的動載荷和靜載荷,越接近中心受力越大,并且中心孔處容易應(yīng)力集中,因此造成在中心孔處斷裂。另一原因為鋼板彈簧與車橋靠U型螺栓連接,U型螺栓按規(guī)定的扭矩安裝,夾緊后的U型螺栓組應(yīng)是個剛性體,本身屬于不受外力的影響,但是如果U型螺栓松動,車輛繼續(xù)行駛,受力集中在上面幾片,使得中心孔處成為受力的危險斷面,極易疲勞斷裂。為防止鋼板彈簧在中心孔處發(fā)生斷裂,在日常使用過程中應(yīng)按規(guī)定,定期對U型螺栓進(jìn)行緊固,車輛行駛在坑洼不平的路面上,應(yīng)減速行駛。鋼板彈簧的生產(chǎn)廠家應(yīng)對中心孔進(jìn)行處理,以減少應(yīng)力集中?？刹捎帽砻鎻娀?如噴丸、擠壓等處理,可提高材料表面的疲勞強度。也可以采用將中心孔的直角倒鈍,去除尖角,改為過渡圓角。

(二)卷耳失效。卷耳失效由于金屬摩擦生熱,造成卷耳與襯套過盈尺寸增大,可考慮對金屬襯套內(nèi)壁涂抹潤滑脂,降低摩擦,日常使用中也應(yīng)對卷耳襯套進(jìn)行打油處理。對重型汽車也可采用聚甲醛材質(zhì)襯套,聚甲醛襯套具有自潤滑性較好,安裝便捷,熱傳遞性差等優(yōu)點。

(三)應(yīng)力腐蝕失效。為防止鋼板彈簧發(fā)生銹蝕現(xiàn)象,應(yīng)對鋼板彈簧進(jìn)行噴漆處理,如能采用電泳工藝更好。對生產(chǎn)廠家,片間應(yīng)涂抹潤滑脂,減少鋼板彈簧的摩擦。噴漆后的表面,由于鋼板彈簧片與片之間的摩擦小了,也能一定程度上保證漆面的完好性。

(四)過載斷裂失效。過載斷裂失效模式,屬于用戶本身的問題,重型卡車的載重量,在汽車出廠時已經(jīng)標(biāo)定清楚。對生產(chǎn)廠來講,按照標(biāo)準(zhǔn)選用合適材質(zhì)的原材料,適合的熱處理工藝,保證出廠產(chǎn)品硬度值等指標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)即可。用戶自身也應(yīng)注意對鋼板彈簧的維護(hù),防患于未然,才能更好的使用汽車。

三、結(jié)語

綜上所述,鋼板彈簧是重型汽車的重要組成部分,能夠在汽車行駛中起到很好的緩沖壓力作用,但是該部件會因各種因素出現(xiàn)失效斷裂,從而影響汽車的正常駕駛,需要在日常維護(hù)管理中十分重視。