货车牵引销失效分析及鉴定方法研究

冯清付 ，蒋素琴 ，韩春蕾 ，江振飞 ，郑绍元 ，李伯奎 ，胡蕴媛 ，昝卓良

（1.淮阴工学院，江苏省先进制造技术重点实验室，江苏 淮安 223003；2.连云港市质量技术综合检验检测中心，江苏 连云港222003；3.江苏省淮工车辆检测研究院有限公司，江苏 淮安223001）

0 引言

牵引销是连接货车牵引车与挂车的重要零件，断裂是牵引销最容易发生的、最主要的、危害性最大的一种失效形式，一旦断裂便会导致极大的危害性，不仅造成巨大的经济损失，甚至导致车毁人亡的灾难性后果。

牵引销断裂主要是由于过载、回火脆性以及疲劳等原因造成的，由不同原因导致的断裂失效模式在其断口上表现出不同的破坏形式及断口形态。本文旨在分析不同原因导致的破坏形式及断口形态，为交通事故中鉴定断裂类型提供依据，同时通过分析断裂失效原因，以便能够有效减少类似事件的发生。

1 事情经过

某重型货车行驶至332省道190KM+850M处车辆挂车脱节，致货物损坏，车辆损坏。受检涉案重型货车分为牵引车（如图1）和挂车（如图2）两部分，牵引车与挂车连接采用牵引车上的连接座（如图3）与挂车上的牵引销（如图4）相连接。经整车检验，牵引车与挂车分离；牵引销轴轴下端破损（如图4），牵引座未发现损坏。

图1 受检涉案货车的牵引车

图2 受检涉案货车的挂车

图3 受检涉案货车的牵引座

图4 受检涉案货车的牵引销

2 牵引销轴断裂类型的判断

牵引销的断裂失效主要包括过载断裂、脆性断裂及疲劳断裂。过载断裂是指金属材料或零件所受到的载荷超过其本身所能承受的最大载荷而导致断裂的一种失效形式。脆性断裂是一种不可预知的断裂形式，断裂往往是突然性的，一旦发生，便无法阻止。疲劳断裂是最主要的断裂失效形式，80%以上的断裂属于疲劳断裂[1]，因此造成的损失也是十分巨大的。

过载断裂典型断口形貌：断口颜色呈亮灰色，有金属光泽[2]；断口较平齐[3]；断面与正应力方向大致呈45°倾斜角，断口呈现放射状花样，且可见明显塑性变形[4]。

脆性断裂断口形貌特征：断面无明显塑性变形，断面与正应力方向垂直[5]；有多个断口平齐断裂面[6]。

疲劳断裂断口形貌：断口呈贝壳状形态，可见明显贝纹线[7]；断口表面平滑光整，断口表面无明显塑性变形[8]；断面与正应力方向大致垂直[9]。

如图5所示，经检验分析，牵引销轴损坏表面未发现典型的疲劳裂纹，排除疲劳断裂；断裂的牵引销轴断口平整，表面呈亮灰色，具有较强的反光效应，断面与正应力方向大致呈45°倾斜角，符合零件由于受力过载时而产生的过载断裂。

图5 涉案重型半挂车的牵引销轴表面

3 牵引销轴断裂原因分析

货车作为公路运输最主要的交通工具之一，其载货量往往十分巨大，牵引销作为连接货车牵引车和挂车的重要结构，其受力情况极为复杂，在巨大载货量的作用下，任何形式的冲击，都有可能造成牵引销的断裂，而货车行驶路况的好坏以及驾驶员驾驶情况是最容易给牵引销带来冲击的因素。此外，不少商家在利益及侥幸心的驱使下，过渡装载货物，而过载、超载是所有零件失效的最主要、最直接的因素，当然，牵引销自身的原因同样是导致其断裂的重要因素，但是由于实验器材的限制，本文尚不能对此原因进行分析。

3.1 货车行驶路况分析

牵引销是一个动力传递相当复杂的结构[10]，货车行驶过程中路况的好坏是影响牵引销断裂的重要因素。货车行驶在在广大山岳地区时，颠簸的路面会使牵引销时刻处于冲击的状态下，如果货车存在超载的情况，那么断裂会迅速发生。

从现场及行驶记录仪反馈回来的信息可知，货车存在超载情况，从装货到牵引销断裂之前货车始终行驶在平坦的路面上，并且行驶了较长的里程，再结合牵引销断裂部位，可排除是由于行驶路况导致牵引销断裂。

3.2 货车载货情况分析

货车超载运输是导致牵引销断裂的一个极其重要的因素，李照美[11]等研究发现车辆在超载运输的情况下，其传动系、行驶系的主要零部件的平均使用寿命降低50%～70%.牵引销作为货车主要动力传递结构，货车在超载运输的情况下，导致其自身所承受的负荷增加的同时，也使牵引销承受的应力超过许用值，在很小的冲击力的作用下也能导致牵引销迅速断裂，严重影响牵引销的使用寿命和可靠性。

结合牵引销断裂部位以及警方反馈回来的信息可知，涉案货车存在超载的情况，且牵引销断裂时货车正处于转弯状态，在较大外力下最终导致断裂。

3.3 驾驶员自身原因分析

驾驶员在驾驶货车过程中突然启动以及紧急制动是导致牵引销断裂的主要因素。

货车突然启动时，牵引销由于受到较大的瞬间冲击力，也会导致断裂。紧急制动[10]是指货车在满载情况下，由于某些因素，如货车在超速过程中突遇紧急情况，而不得不整车紧急刹车，此时货车牵引车停止，然而货车挂车由于惯性力的作用仍然保持制动之前的速度，在巨大速度冲击下，此时牵引销所受的力是最大，也最容易发生断裂，几乎所有的断裂都是由于紧急制动引起的，紧急制动的危害性是很严重的。

从行车记录仪反馈回来的信息，货车行驶路况良好，牵引销断裂是在行驶过程发生的，排除突然启动的因素，同时不存在紧急制动的必要，因此可排除是由于司机驾驶导致的。

4 鉴定意见

结合警方提供信息，事故发生时涉案重型处于转弯状态时，挂车伴有侧翻趋势，货车挂车上牵引销在转弯时所受外力过大。并根据以上检验分析，可以评判受检的货车挂车牵引销断裂是受外力作用而导致损坏。

5 结论

牵引销断裂主要包括过载断裂、脆性断裂及疲劳断裂，不同的断裂失效模式在其断口上存在不同的断口形态特征，通过对比事故货车牵引销与不同原因导致的断裂断口特征的方法，最终确定货车牵引销属于过载断裂；通过分析货车行驶路况、载货情况以及司机驾车情况，最终确定是由于货车运输的货物超过货车的承载能力，货车在转弯过程中牵引销受到较大的载荷导致的。通过本文的研究，为相关职能部门鉴定断裂类型及原因提供了判断依据。