重型汽车钢板弹簧常见断裂失效形式及预防措施

辽宁中远汽车部件制造有限公司 辽宁 鞍山 114226

车辆在运行或者使用过程中,不可避免地会受到自身震动以及外界的各种强度的压力作用,因此汽车一定要做好压力缓冲装置,以使得设备更长时间的使用,而钢板弹簧就能够在该方面发挥相应的作用,吸收车辆的动能及重力势能,将其转换为弹簧的弹性势能,这样车辆受到的冲击作用就会大大减小,车辆的行驶也将更加的安全稳定可靠,保证人们汽车驾驶的安全性及舒适性。为了更好的促进钢板弹簧的使用范围,使得汽车运行安全系数进一步提升,需要对钢板弹簧常见的断裂失效形式进行探究,并提供相应的措施,这也是本文研究的问题所在。

一、重型汽车中钢板弹簧常见的断裂失效形式

(一)中心孔处断裂失效。尽管钢板弹簧具备一定的弹性可以进行能量的转换,但是该部件还是有着相应的脆弱部位,中心孔便是钢板弹簧受力的中心,当汽车行驶过程中产生振动或者遭到外界压力时,钢板弹簧会受到作用力,并会共同作用于中心孔,这就导致中心孔部位容易发生断裂失效。中心孔失效断裂时,其中导致中心孔失效的原因主要是汽车长期处于超载状态。钢板弹簧承受较大的静载荷和动载荷,而且越接近中心受力越大,加之中心孔处容易应力集中,因此在该处折断。钢板弹簧U型螺栓应将钢板弹簧牢固地夹紧在汽车的后桥壳上,夹紧后的两个U型螺栓应是个刚性体,不受外力的影响。但U型螺栓松动后继续行驶,受力集中在上面几片,中心螺栓孔就处于受力危险的断面,极易疲劳而断裂。

(二)卷耳失效。汽车行驶的稳定性以及安全性与驾驶员的技术以及操作规范性息息相关,在起步、刹车以及换挡过程中会产生一定的摩擦力或者外力的碰撞作用,这就会使得卷耳与衬套之间的结合更加的紧密,摩擦导致热量的产生,而热胀冷缩效应又会进一步导致钢板卷耳处膨胀变大,从而偏离最初钢板弹簧的结构,造成钢板弹簧卷耳失效,而且这一失效会随着汽车行驶时间的增长而恶化。卷耳部位产生的裂纹会在汽车行驶过程中因各种力的作用或者驾驶员的操作进一步断裂,加速钢板弹簧的失效过程。

(三)应力腐蚀失效。钢板弹簧同时会受到应力的作用和空气中氧气及水的腐蚀的作用,二者的共同作用会进一步加快弹簧失效断裂的进程,该过程往往是在原有弹簧裂纹的基础上逐渐产生的,弹簧出现故障时瞬间发生,可能会对人们的汽车驾驶出现产生很大的影响。承受力过大以及环境湿度过大等都是造成该类钢板弹簧失效断裂的因素。

(四)过载断裂失效。钢板弹簧的应具有高的疲劳强度和耐腐蚀等特性,为防止钢板弹簧在交变应力下发生疲劳和断裂,钢板弹簧组成的材料本身应有高的弹性极限以及抗弹减性能,这是原材料购买时的主要依据参数。因此当弹簧承受的应力在这一承受极限之上时,就会出现过载断裂。过载断裂通常产生的断裂痕迹切面较大,并且呈现为发射状,专业的汽车维修人员也能够凭借这些特征进行基本的判断,从而展开维修工作。

二、钢板弹簧常见断裂形式的预防措施

(一)中心孔处断裂失效。中心孔处发生断裂现象,主要原因为车辆长期超载,钢板弹簧承受很大的动载荷和静载荷,越接近中心受力越大,并且中心孔处容易应力集中,因此造成在中心孔处断裂。另一原因为钢板弹簧与车桥靠U型螺栓连接,U型螺栓按规定的扭矩安装,夹紧后的U型螺栓组应是个刚性体,本身属于不受外力的影响,但是如果U型螺栓松动,车辆继续行驶,受力集中在上面几片,使得中心孔处成为受力的危险断面,极易疲劳断裂。为防止钢板弹簧在中心孔处发生断裂,在日常使用过程中应按规定,定期对U型螺栓进行紧固,车辆行驶在坑洼不平的路面上,应减速行驶。钢板弹簧的生产厂家应对中心孔进行处理,以减少应力集中。可采用表面强化,如喷丸、挤压等处理,可提高材料表面的疲劳强度。也可以采用将中心孔的直角倒钝,去除尖角,改为过渡圆角。

(二)卷耳失效。卷耳失效由于金属摩擦生热,造成卷耳与衬套过盈尺寸增大,可考虑对金属衬套内壁涂抹润滑脂,降低摩擦,日常使用中也应对卷耳衬套进行打油处理。对重型汽车也可采用聚甲醛材质衬套,聚甲醛衬套具有自润滑性较好,安装便捷,热传递性差等优点。

(三)应力腐蚀失效。为防止钢板弹簧发生锈蚀现象,应对钢板弹簧进行喷漆处理,如能采用电泳工艺更好。对生产厂家,片间应涂抹润滑脂,减少钢板弹簧的摩擦。喷漆后的表面,由于钢板弹簧片与片之间的摩擦小了,也能一定程度上保证漆面的完好性。

(四)过载断裂失效。过载断裂失效模式,属于用户本身的问题,重型卡车的载重量,在汽车出厂时已经标定清楚。对生产厂来讲,按照标准选用合适材质的原材料,适合的热处理工艺,保证出厂产品硬度值等指标在标准要求范围内即可。用户自身也应注意对钢板弹簧的维护,防患于未然,才能更好的使用汽车。

三、结语

综上所述,钢板弹簧是重型汽车的重要组成部分,能够在汽车行驶中起到很好的缓冲压力作用,但是该部件会因各种因素出现失效断裂,从而影响汽车的正常驾驶,需要在日常维护管理中十分重视。