某重型車橋推力桿支架臺架試驗失效分析

楊清，王立，吳斌

摘 要：某重型車橋開發的上推力桿支架，經過臺架試驗驗證后出現開裂，其壽命不能滿足使用需求，因此對失效件進行故障分析，改進結構。

關鍵詞：推力桿支架;臺架試驗;失效分析

中圖分類號：U463.33+5.2 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2019）23-162-02

An Failure Analysis of Rig Test for Heavy Axle Bracket

Yang Qing， Wang Li， Wu Bin

（ Shaanxi Hande Axle Co.， Ltd.， Shaanxi Xian 710201 ）

Abstract： A heavy axle bracket is cracked after the bench test， and its life can not meet the needs of customer， so the failure parts are analyzed and the structure is improved.

Keywords： Axle Bracket; Rig test; Failure Analysis

CLC NO.： U463.33+5.2 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）23-162-02

前言

重型商用車的推力桿支架，在車輛上傳遞載荷并維持車橋平衡，關系到車輛的行駛安全，所以需要對支架的壽命進行試驗驗證，確認其能夠滿足使用需求。當壽命不能滿足要求時，需要查看失效位置，分析失效原因。分析內容主要包括：斷口宏觀分析、尺寸對比分析、化學成分、金相組織及硬度分析。

1 試驗方案

推力桿支架安裝狀態與整車安裝姿態相同，一端固定在反力工裝上，另一側通過推力桿連接施加載荷，載荷為對稱循環加載，模擬制動及驅動工況，分別進行原始狀態與改進狀態的對比驗證。

2 試驗結果

原始狀態共有3件樣品進行試驗，試驗結果如表1所示：

表1 ?原始狀態試驗結果

圖1為各支架失效照片，失效位置均從前側開裂，具體裂紋位置如箭頭所示：

圖1 ?原始結構失效狀態

3 失效分析

3.1 斷口宏觀分析

支架均在前側開裂，雖然支架前后是對稱結構，但由于支架前側連接螺栓數量少于后側，導致支架前側應力較大。

對于2#、3#及4#支架斷裂均位于同一位置，即螺栓安裝平面根部，將裂紋打開發現斷口有疲勞特征，如下圖所示：

圖2 ?支架失效斷口形貌

分析可得出，推力桿支架斷裂為疲勞斷裂，螺栓安裝平面根部圓角較小有應力集中。

3.2 尺寸對比分析

圖3 ?支架外形尺寸

對失效件結構尺寸進行測量，與理論尺寸進行對比，具體結果如表2所示：

表2 ?理論尺寸與實測尺寸對比

實際疲勞壽命3#>4#>2#，與實際板厚正相關，說明推力桿支架結構板厚設計需改進。

3.3 化學成分

對失效件材料Si、Mn成分進行檢測，具體結果如表3所示：

表3 ?材料成分檢測結果

2#、3#推力桿支架Si含量偏高，其余均符合QT600-3化學成分要求。

3.4 金相組織及硬度分析

表4 ?金相組織及硬度檢測結果

對失效件金相組織及硬度進行檢測，具體結果如表4所示。

推力桿支架金相組織、硬度均符合圖紙技術要求。

3.5 分析結論及改進

綜上分析，結論如下：

（1）上推力桿支架斷裂屬于疲勞斷裂。

（2）上推力桿支架材質符合圖紙技術要求。

改進方案為：

（1）保證每個支架A、B、C尺寸均符合圖紙要求。

（2）螺栓安裝平面锪孔根部圓角尺寸由R0.4變大為R1.5，減小根部應力。

4 改進結果

將改進后狀態的4件樣品進行臺架試驗，支架壽命如下：

表5 ?改進狀態試驗結果

圖4 ?改進結構失效狀態

可看出經過支架經過改進后疲勞壽命明顯高于改進前狀態，均值壽命為22.6萬次，評價標準為20萬次，滿足標準要求。

5 結論

通過對試驗驗證失效的樣件進行分析，發現實物與圖紙存在尺寸偏差，試驗結果證明支架厚度與疲勞壽命呈正相關，同時螺栓安裝平面锪孔根部圓角對疲勞壽命也有很大影響。對原始結構進行改進，保證圖紙相關尺寸，并增大平面锪孔根部圓角，疲勞壽命明顯增大，滿足了標準要求。

參考文獻

[1] 尹輝俊，王雨，姜美姣.某乘用車后軸的疲勞分析及結構改進，2015.

[2] 郜慧超.某重型載貨汽車車架的疲勞分析及優化，2016.