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汽車(chē)鏈的主要失效形式爲:鏈條的磨損失效、鏈條的斷裂失效、滾子或套筒的破裂失效、鏈條的死節失效。
(1)磨損失效
試驗研究表明,汽車(chē)鏈的主要磨損機制爲疲勞磨損,有時伴有磨粒磨損、粘着磨損。國産06BT-1汽車(chē)鏈在台架試驗和發動機總成試驗500小(xiǎo)時後,其平均磨損伸長率ε=0.20%,國産06BT-2汽車(chē)鏈在道路試驗10萬公裏後,其平均磨損伸長率ε=1.0%。同時,應該指出,06BT-1台架試驗500小(xiǎo)時的磨損曲線上呈現了多處“平台”,并不表明磨損過程不在進行,而是進一(yī)步證實了銷軸、套筒零件在磨損試驗中(zhōng)疲勞裂紋生(shēng)成,擴展與剝落的動态過程。“平台”越長,表明磨損剝落周期越長,其耐磨性越高。
(2)鏈闆斷裂失效
汽車(chē)鏈鏈闆的斷裂失效,對于單排鏈條并不是主要的失效形式,雖然有時也發生(shēng)這種現象,但概率不大(dà)。但對于雙排鏈,出現鏈闆斷裂失效的情況卻比較多,主要表現在雙排鏈由于在高速多沖交變循環載荷作用下(xià),由于中(zhōng)鏈闆與銷軸常爲間隙配合的結構型式所限,其銷軸與外(wài)鏈闆、套筒與内鏈闆的聯結牢固度(壓出力或松動扭矩)的衰減程度要比單排鏈嚴重得多,當聯結牢固度衰減至一(yī)定程度後,導緻外(wài)鏈闆向外(wài)移出銷軸并斷裂失效,這就是所謂的鏈條“散架”現象。而正常的疲勞斷裂常發生(shēng)在内鏈闆上。
06BT-2汽車(chē)正時鏈在某皮卡車(chē)道路行駛10萬公裏時即發生(shēng)了外(wài)鏈闆斷裂失效現象。失效分(fēn)析的檢驗結果表明,其銷軸與外(wài)鏈闆的聯結牢固度平均衰減了75%以上,個别鏈節用手即可松動銷軸與外(wài)鏈闆。應該指出,由于聯結牢固度的衰減,緻使銷軸與外(wài)鏈闆、套筒與内鏈闆之間産生(shēng)了微動磨損,微動磨損産生(shēng)的磨屑作爲第三體(tǐ)的磨料進入銷軸與套筒鉸鏈副之間,使汽車(chē)鏈以疲勞磨損爲主要磨損機制的狀況發生(shēng)了變化,伴有越來越嚴重的磨粒磨損。微觀分(fēn)析(SEM)表明,銷軸、套筒的磨損表面形貌除了疲勞剝落坑以外(wài),還産生(shēng)了深淺不一(yī)但方向一(yī)緻的“犁溝”,從而加劇了鏈條的磨損。
(3)滾子破裂失效
汽車(chē)鏈在高速區工(gōng)作時,滾子(或套筒)的沖擊疲勞破裂是其主要的失效形式。滾子作爲鏈條與鏈輪的齧合元件,它直接承受着較大(dà)的沖擊載荷,在循環應力作用下(xià),在滾子的應力集中(zhōng)區即滾子端部會萌生(shēng)疲勞裂紋,并逐漸向滾子中(zhōng)部擴展,當滾子的制造工(gōng)藝與加工(gōng)質量達不到要求時,裂紋不斷擴展并導緻端部掉塊或整體(tǐ)破裂。當産生(shēng)破裂的滾子達到一(yī)定數量時,由于與鏈輪處于非正常齧合狀态,工(gōng)作張力急劇增加,最終導緻鏈條斷裂。
目前,常用的滾子成形方法有卷制和冷擠兩種,隻要成形原理和模具精度符合要求,兩種不同工(gōng)藝成形的滾子均可以滿足汽車(chē)鏈的使用工(gōng)況。應該指出,卷制滾子接縫周邊的劃痕與展延、冷擠滾子内表面的縱向劃痕與端部的橫向台階在制造過程中(zhōng)應盡量消除或控制。試驗研究表明,上述質量缺陷正是滾子破裂的疲勞裂紋源,也是影響汽車(chē)鏈國産化進程的一(yī)個重要“瓶頸”因素之一(yī)。
(4)鏈條“死節”失效
通常,汽車(chē)發動機用滾子鏈、套筒鏈發生(shēng)“死節”失效現象很少,但對于汽車(chē)用齒形鏈,如果齒形鏈鏈輪的變位系數過大(dà),表現在鏈輪量柱測量距過小(xiǎo),這種情況下(xià),鏈闆齧合面下(xià)移至齒尖部位與輪齒幹涉且産生(shēng)嚴重的擠壓變形,鏈條出現“死節”失效現象,無法靈活轉動,甚至“擠死”。所以在齒形鏈鏈輪的設計和制造過程中(zhōng)要嚴格控制變位系數和量柱測量距,以确保齒形鏈和鏈輪的正确齧合,發揮齒形鏈在高速區工(gōng)作時噪聲較低的良好特性。