汽车钢板弹簧疲劳试验规程.doc

汽车钢板弹簧疲劳试验规程研究 邹辅平 （运城市空港开发区鼎森机械制造有限公司） 就目前而言，在中国的汽车钢板弹簧行业，对钢板弹簧的使用寿命性能指标的衡量，都是采用台架疲劳试验机来进行来进行检测的，其唯一参考的国家标准是《GB/T 19844-2005》 钢板弹簧。这个标准里面疲劳试验的规范要求很粗放，而实际上，对于不同的试验者由于对标准的理解不同，会存在试验规程上的差异，还有试验设备的不同，都会对试验结果带来误差，其最终结果是：对同一产品的评价，会产生不同的结果！ 为了施行统一的钢板弹簧疲劳寿命检验标准，就应从如下几个方面进行分析，统一思想，形成规范，以确保对钢板弹簧产品疲劳寿命的准确评价。 一、《GB/T 19844-2005》 钢板弹簧 标准中的误区和盲点 在4.6条中对疲劳寿命技术指标的描述中写到“在应力幅为323.62Mpa(3300kgf/cm2)、最大应力为833.5Mpa（8500kgf/cm2）的试验条件下，钢板弹簧的疲劳寿命应不小于8万次”在这个表述中对试验条件一带而过，为此，该标准就增加了一个“附录A（规范性附录） 汽车用钢板弹簧台架试验方法”。即便如此，该标准对钢板弹簧的试验规范的规定仍然存在如下忙点： 1、在计算钢板弹簧的比应力时，如何规范弹性模量E的取值？对于双槽钢材料截面而言，如何计算根部断面系数和惯性矩？由于大家的理解和认识的不同，计算出来的比应力值就会有差异，最后所得到的预加变形量和振幅就会不同，试验结果就会出现差异。 2、试验脉动频率未做规定，这显然会带来试验频率越高，试验结果越差，反之，频率越低，疲劳寿命就会越长，其结果是不能够真实的反映客观实际。 3、原标准中仅仅只对产品的试验温升不能超过150℃做出了规定，而没有对如何统一降温措施和方法做出规定，就会使得150℃这个参数形同虚设，因为，在实际操作过程中，根本没办法直接测出产品片间的实际温度。另一方面，风冷与水冷的效果是会有很大差异的，因此，看似有规定的试验，如果采取了不同的降温措施，所得到的试验结果也是会有所不同的。 钢板弹簧疲劳试验除了上述三个方面的忙点之外，还可能存在如下两个方面的误区： 1、振幅的计算 根据标准的规定，理应按下式计算振幅值： 式中：为脉动振幅，单位为cm； 为比应力，单位是：kgf/cm3 如果把标准中所规定的应力幅值：3300kgf/cm2理解为最小应力，那么振幅的计算就会得到如下的错误结果： 显然，此计算结果比正确结果扩大了1.79倍。 2、总成的模拟装车夹紧方式，与功能上类似的安装夹紧方式是有区别的，从比应力的计算公式 不难看出：比应力与总成的有效长度L的平方是成正比例的，如果，总成在中间夹紧的夹具长度及形状存在不规范，对钢板弹簧总成的实际比应力的影响是很大的，为了消除这种人为的影响，只能规定每种总成的夹紧方式必须符合总成的实际装车模式。 综上所述，笔者建议尽快修订完善钢板弹簧疲劳试验标准。 二，汽车钢板弹簧疲劳试验前的相关计算 1、基本计算公式： 对于普通对称式、平扁钢截面的多片簧钢板弹簧，公式（1）是适用的，并且，根据《GB/T 19844-2005》 钢板弹簧 标准的规定，当板簧单片的截面厚度≥14mm时，其比应力的计算结果需要扩大1.05倍，即： 式中：E—弹性模量，E的取值为2100000kgf/cm2； Le—为有效长度，Le=L-0.5S（S为模拟装车夹紧长度）、单位为cm； ∑I0—为总成根部惯性矩，的计算，按下式计算： 根据根部断面系数W0与惯性矩I0的关系，板簧根部总惯性矩∑Wo可按下式计算，： 式中：h—为单片钢板的厚度，单位是cm； B—为单片钢板的宽度，单位是cm； n—为钢板弹簧总成的片数，无量纲。 公式（3）和（4）是假设材料截面为完整矩形截面时所得到的结果，而实际上弹簧扁钢根据GB/T 1222-2007 弹簧钢 标准的要求，其截面图形有如下两种形状： 由于材料的实际截面有两种情况，一为平面弹簧扁钢（见图A.1）；另一种截面则是单面双槽钢，并且在宽度方向的两端面存在圆弧，且圆弧半径最小为1/2板厚，最大为板厚，此时，如果仍按公式（3）和（4）来计算惯性矩I和断面系数W的话，显然会产生较大误差，因此，这就需要我们来分别不同状况选择合适的计算方法来统一计算I0值和W0值。 平面弹簧扁钢的惯性矩I0和断面系数W0的计算 当圆弧R=h/2时，我们可以采用将该截面分解成一个矩形和一个圆来求解整个截面的惯性矩： 式中：h—为板簧厚度，单位是cm； B— 为板簧宽度，单位是cm； I0—为惯性矩，单位是cm4； 公式（5）只能很方便的求出，当R=h/2时的最小截面