某重型车桥推力杆支架台架试验失效分析

杨清，王立，吴斌

摘 要：某重型车桥开发的上推力杆支架，经过台架试验验证后出现开裂，其寿命不能满足使用需求，因此对失效件进行故障分析，改进结构。

关键词：推力杆支架;台架试验;失效分析

中图分类号：U463.33+5.2  文献标识码：A  文章编号：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

重型商用车的推力杆支架，在车辆上传递载荷并维持车桥平衡，关系到车辆的行驶安全，所以需要对支架的寿命进行试验验证，确认其能够满足使用需求。当寿命不能满足要求时，需要查看失效位置，分析失效原因。分析内容主要包括：断口宏观分析、尺寸对比分析、化学成分、金相组织及硬度分析。

1 试验方案

推力杆支架安装状态与整车安装姿态相同，一端固定在反力工装上，另一侧通过推力杆连接施加载荷，载荷为对称循环加载，模拟制动及驱动工况，分别进行原始状态与改进状态的对比验证。

2 试验结果

原始状态共有3件样品进行试验，试验结果如表1所示：

表1  原始状态试验结果

图1为各支架失效照片，失效位置均从前侧开裂，具体裂纹位置如箭头所示：

图1  原始结构失效状态

3 失效分析

3.1 断口宏观分析

支架均在前侧开裂，虽然支架前后是对称结构，但由于支架前侧连接螺栓数量少于后侧，导致支架前侧应力较大。

对于2#、3#及4#支架断裂均位于同一位置，即螺栓安装平面根部，将裂纹打开发现断口有疲劳特征，如下图所示：

图2  支架失效断口形貌

分析可得出，推力杆支架断裂为疲劳断裂，螺栓安装平面根部圆角较小有应力集中。

3.2 尺寸对比分析

图3  支架外形尺寸

對失效件结构尺寸进行测量，与理论尺寸进行对比，具体结果如表2所示：

表2  理论尺寸与实测尺寸对比

实际疲劳寿命3#>4#>2#，与实际板厚正相关，说明推力杆支架结构板厚设计需改进。

3.3 化学成分

对失效件材料Si、Mn成分进行检测，具体结果如表3所示：

表3  材料成分检测结果

2#、3#推力杆支架Si含量偏高，其余均符合QT600-3化学成分要求。

3.4 金相组织及硬度分析

表4  金相组织及硬度检测结果

对失效件金相组织及硬度进行检测，具体结果如表4所示。

推力杆支架金相组织、硬度均符合图纸技术要求。

3.5 分析结论及改进

综上分析，结论如下：

（1）上推力杆支架断裂属于疲劳断裂。

（2）上推力杆支架材质符合图纸技术要求。

改进方案为：

（1）保证每个支架A、B、C尺寸均符合图纸要求。

（2）螺栓安装平面锪孔根部圆角尺寸由R0.4变大为R1.5，减小根部应力。

4 改进结果

将改进后状态的4件样品进行台架试验，支架寿命如下：

表5  改进状态试验结果

图4  改进结构失效状态

可看出经过支架经过改进后疲劳寿命明显高于改进前状态，均值寿命为22.6万次，评价标准为20万次，满足标准要求。

5 结论

通过对试验验证失效的样件进行分析，发现实物与图纸存在尺寸偏差，试验结果证明支架厚度与疲劳寿命呈正相关，同时螺栓安装平面锪孔根部圆角对疲劳寿命也有很大影响。对原始结构进行改进，保证图纸相关尺寸，并增大平面锪孔根部圆角，疲劳寿命明显增大，满足了标准要求。

参考文献

[1] 尹辉俊，王雨，姜美姣.某乘用车后轴的疲劳分析及结构改进，2015.

[2] 郜慧超.某重型载货汽车车架的疲劳分析及优化，2016.