Riepu skrūvju (riteņa radzes/skrūves) lūzuma cēloņi un efektīvi profilakses pasākumi
Ievads
Riteņu tapas (sauktas arī par riepu skrūvēm vai cilpas skrūvēm) ir būtiski drošības stiprinājumi, kas nostiprina transportlīdzekļa riteņus pie rumbas komplekta. To atteice var izraisīt katastrofālu riteņu atdalīšanu, transportlīdzekļa kontroles zaudēšanu un nopietnus negadījumus. Izpratne par riteņu radžu lūzumu pamatcēloņiem un efektīvu profilakses stratēģiju īstenošana ir būtiska automobiļu drošībai un uzticamībai.
Riteņa radzes lūzuma galvenie cēloņi
1. Nepareizs griezes momenta pielietojums
Pārmērīga-griezeir viens no biežākajiem riteņu tapu atteices cēloņiem. Mūsdienu triecienuzgriežņu atslēgas ir ārkārtīgi jaudīgas un var viegli nofiksēt 12 mm skrūvi. Ja uzgriežņi ir pārāk pievilkti, pārsniedzot ražotāja specifikācijas, pārmērīgais savilkšanas spēks izstiepj riteņu tapas ārpus to elastības robežas, izraisot paliekošu deformāciju un radot sprieguma koncentrāciju, kas izraisa noguruma bojājumus. Pārmērīga pievilkšana var arī sabojāt riteņus, sloksnes skrūvju vītnes un deformēt bremžu rotorus.
Zem -griezesir vienlīdz bīstami. Nepietiekams griezes moments rada vaļīgus riteņus, kas darba laikā ļodzās, radot cikliskus lieces spriegumus uz radzēm. Šī dinamiskā slodze paātrina noguruma plaisu rašanos un izplatīšanos, galu galā izraisot tapas lūzumu. Ritenis var arī pakāpeniski atslābt un galu galā nokrist no transportlīdzekļa.
Griezes momenta specifikācijas neatbilstībasrada papildu riskus. Dažādiem transportlīdzekļiem ar identiskām riteņu tapām var būt dažādi ieteikumi griezes momentam atkarībā no riteņa materiāla, bremžu rotora konstrukcijas un rumbas ģeometrijas. Piemēram, Subaru transportlīdzekļiem ar 12 mm × 1,25 soli radzēm specifikācijas ir mainītas no 65,8 ft·lbs (vecākiem modeļiem) uz 88,5 ft·lbs (jaunākiem modeļiem) vienam un tam pašam daļas numuram, radot apjukumu apkopes laikā.
2. Noguruma neveiksme
Nogurums ir progresējošs struktūras bojājums, kas rodas, ja materiāls tiek pakļauts cikliskai slodzei, kas ir zemāka par tā galīgo stiepes izturību. Riteņu radzēm ir sarežģīta noguruma slodze no:
Rotācijas locīšana: Ritenim griežoties, tapa saskaras ar ciklisku lieces spriegumu pārejā starp vītņoto daļu un bezvītnes kātu, jo īpaši pirmajā iedarbinātajā vītnē, kur sprieguma koncentrācija ir visaugstākā
Vibrācijas{0}}izraisīta satraukums: mikro{0}}kustība starp riteni un rumbu rada satraucošu koroziju un virsmas bojājumus, kas darbojas kā plaisu rašanās vietas
Bremžu termiskais cikls: Atkārtota sildīšana un dzesēšana no bremžu darbības izraisa termisku stresu, kas tiek pakļauts mehāniskai slodzei
Noguruma plaisas parasti rodas pie sprieguma koncentratoriem, piemēram, vītnes saknēm, šķautņu rādiusiem vai korozijas bedrēm, un pēc tam izplatās perpendikulāri maksimālās stiepes sprieguma asij, līdz atlikušais šķērsgriezums vairs nespēj izturēt slodzi, izraisot pēkšņu trauslu lūzumu.
3. Ūdeņraža trauslums
Ūdeņraža trauslums ir īpaši mānīgs atteices veids augstas -stiprības riteņu radzēm, ko bieži sauc par stiprinājumu "kluso iznīcinātāju". Tas notiek, kad atomu ūdeņradis iekļūst tērauda režģī un uzkrājas slazdu vietās (graudu robežās, dislokācijās, ieslēgumos), samazinot kohēzijas izturību un nodrošinot plaisu izplatīšanos sprieguma līmeņos, kas ir krietni zemāki par materiāla parasto lūzuma spēku.
Riteņu tapām ūdeņraža avoti ietver:
Ražošanas procesi: kodināšana ar skābi pirms pārklāšanas un galvanizācijas operācijām (cinka, kadmija vai hromēšana) rada atomu ūdeņradi katoda virsmā
Vides iedarbība: radzes korozija ekspluatācijas laikā izdala ūdeņradi, īpaši mitruma un elektrolītu klātbūtnē
Katoda aizsardzības sistēmas: pārmērīga{0}}aizsardzība var radīt pārmērīgu ūdeņraža daudzumu uz metāla virsmas
Vislielākais risks ir augstas -stiprības radzēm (10.9 klase un augstāka, parasti cietība virs 30 HRC). Kad ūdeņradis ir nokļuvis zem blīva pārklājuma, piemēram, hroma plāksnes, tas nevar viegli izplūst, un cepšana jāsāk 4 stundu laikā pēc pārklājuma (ideālā gadījumā 1 stundas laikā), lai novērstu neatgriezeniskus bojājumus.
4. Sprieguma korozijas plaisāšana (SCC)
Sprieguma korozijas plaisāšana ir priekšlaicīga metāla sabrukšana stiepes sprieguma un korozīvas vides kombinētā iedarbībā. Riteņu radzēm SCC var rasties, ja:
Hlorīda iedarbība: Ceļu sāls (nātrija hlorīds) un jūras vide rada agresīvus apstākļus, īpaši nerūsējošā tērauda tapām
Amonjaka savienojumi: lauksaimniecības vai rūpniecisko ķīmisko vielu iedarbība
Sulfīdu vide: sērūdeņradis no rūpnieciskiem avotiem vai smērvielu sadalīšanās
SCC rada raksturīgas zarojošas plaisas, kas atkarībā no sakausējuma un vides var būt starpgranulāras vai transgranulāras. Atšķirībā no vispārējās korozijas, SCC rodas ar minimālu redzamu virsmu, kamēr plaisas dziļi iekļūst materiālā.
5. Korozija un vides degradācija
Vispārējā korozijasamazina radzes efektīvo šķērsgriezuma{0}}laukumu, palielinot stresa līmeni. Rūsas veidošanās starp uzgriezni un tapu var izraisīt saspiešanu un saspiešanu, kas prasa pārmērīgu griezes momentu noņemšanai un potenciāli bojāt vītnes.
Plaisu korozijanotiek slēgtā telpā starp uzgriezni, riteni un rumbu, kur skābekļa samazināšanās rada anodisku šķīšanu. Tas ir īpaši problemātiski reģionos ar intensīvu ceļu sāls izmantošanu vai piekrastes vidi.
Galvaniskā korozijarodas, ja elektrolīta klātbūtnē saskaras dažādi metāli. Piemēram, alumīnija riteņi, kas saskaras ar tērauda tapām, var radīt galvaniskās šūnas, kas paātrina tapas koroziju.
6. Materiālu un ražošanas defekti
Nepareiza termiskā apstrāde: termiskā apstrāde pēc vītnes velmēšanas (nevis iepriekš) var izraisīt atlikušo stiepes spriegumu vītnes saknēs un samazināt noguruma izturību
Mehāniski apstrādāti vs velmēti diegi: grieztie vītnes rada asus sprieguma koncentratorus un virsmas defektus, savukārt velmēti vītnes strādā{0}}sacietē virsmu un rada labvēlīgus spiedes atlikušos spriegumus
Ieslēgumi un tukšumi: Iekšējie materiāla defekti darbojas kā sprieguma koncentratori un plaisu rašanās vietas
Neatbilstoša vītnes piegulšana: Slikta vītnes saķere vai nesaskaņoti vītnes soļi (piem., metrisko uzgriežņu uzspiešana imperatora kniedēm) rada punktveida noslogojumu un šķelšanos.
Case{0}}sacietēšanas problēmas: nepareizs korpusa dziļums vai kodola cietības neatbilstība var izraisīt trauslus korpusa{0}}saskarnes bojājumus
Izpēte par augstas -stiprības stiprinājumiem ir parādījusi, ka velmētas vītnes ir ievērojami labākas par mehāniski apstrādātām vītnēm, lai novērstu nogurumu un sprieguma korozijas plaisāšanu, un, lai nodrošinātu optimālu veiktspēju, pirms vītnes velmēšanas jāveic termiskā apstrāde.
7. Mechanical Damage and Improper Installation
Šķērsvītnes-veidošana: Uzgriežņa iedarbināšana leņķī bojā vītnes un rada spriedzes koncentrāciju
Trieciena bojājumi: Izmantojot āmurus vai nepiemērotus instrumentus uzgriežņu iedarbināšanai, tiek bojātas vītnes
Riteņu neatbilstība: Izmantojot riteņus ar nepareizu skrūvju apļa diametru vai centrālo urbumu, tiek radīta ekscentriska slodze
Trūkst vai bojātas paplāksnes: Atbilstošu sēdvirsmu trūkums izraisa nevienmērīgu slodzes sadalījumu
Griezes momenta samazināšanās-: Atkārtota noņemšana un atkārtota uzstādīšana bez atbilstošām griezes momenta procedūrām pakāpeniski pasliktina locītavas integritāti
Autotransporta inženieru institūta pētījumi atklāja, ka riteņi var atslābt pat tad, ja tie sākotnēji ir pievilkti, jo skrūvju spriegojums un riteņu saspiešanas slodze pasliktinās, atkārtoti noņemot un atkārtoti piespiežot riteni. Riteņa materiāla elastība izraisa uzgriežņu vaļīgumu un paātrina skrūvju nogurumu.
Efektīvi profilakses pasākumi
1. Pareizas griezes momenta kontroles un uzstādīšanas procedūras
Vienmēr izmantojiet kalibrētas griezes momenta atslēgas: galīgajā pievilkšanā nekad nepaļaujieties tikai uz triecienuzgriežņu atslēgām. Ja nepieciešams, izmantojiet triecienpistoles griezes momenta stieņus (griezes momentu{1}}ierobežojošus pagarinājumus), taču pārbaudiet ar griezes momenta atslēgu
Ievērojiet ražotāja specifikācijas: skatiet transportlīdzekļa apkopes rokasgrāmatu, lai uzzinātu precīzas griezes momenta vērtības, kas parasti svārstās no 75–88 pēdām·lbs 12 mm tapām, atkarībā no vītnes soļa un riteņa materiāla.
Izmantojiet zvaigžņu raksta savilkšanu: pievelciet uzgriežņus krusteniski, lai nodrošinātu vienmērīgu slodzes sadalījumu un novērstu riteņu deformāciju
Atkārtots-griezes moments pēc sākotnējās uzstādīšanas: pārbaudiet griezes momentu pēc 30 minūtēm vai 40–80 km braukšanas, jo daži uzgriežņi sākotnējās nosēšanās laikā var nedaudz atslābt
Izvairieties no griezes momenta-atdeves-(TTY) skrūvju atkārtotas izmantošanas: Dažos mūsdienu transportlīdzekļos tiek izmantotas vienreizējās -izstieptās skrūves, kuras pēc noņemšanas ir jānomaina
Pielietojiet konsekventu griezes momentu: Pārliecinieties, ka visas radzes saņem vienādu griezes momentu, lai novērstu nevienmērīgu slodzi
Īpaši Subaru automašīnām 1,25 vītnes solis rada lielāku saspiešanas spēku nekā 1,5 soli pie tāda paša griezes momenta, tāpēc mehāniķiem ir jāņem vērā, ka standarta 80 ft·lb griezes momenta stieņi var pārspīlēt smalkās kniedes.
2. Materiālu izvēle un kvalitātes kontrole
Norādiet atbilstošās stiprības pakāpes: Saskaņojiet tapas stiprību ar pielietojuma prasībām bez pārmērīgas cietības, kas palielina trauslumu
Nepieciešami velmēti pavedieni: Norādiet auksti{0}}velmētus vītnes, nevis grieztus, lai nodrošinātu izcilu noguruma izturību
Nodrošiniet pareizu termiskās apstrādes secību: Pirms vītnes velmēšanas jāpabeidz termiskā apstrāde, lai optimizētu mikrostruktūru un atlikušā sprieguma sadalījumu
Izvēlieties korozijizturīgus{0}materiālus: Smagās vidēs apsveriet nerūsējošā tērauda tapas (apzinoties hlorīda SCC risku) vai leģētos tēraudus ar atbilstošu pārklājumu.
Pārbaudiet materiālu sertifikātus: Nodrošiniet, lai kniedes atbilstu attiecīgajiem standartiem (ISO 898-1, SAE J429, ASTM standarti), veicot atbilstošu metalurģisko testu.
Kritiskiem lietojumiem norādiet, ka kāta diametrs ir vienāds ar vītnes saknes diametru tapām, kas ir 3/4 collas un lielākas, samazinot sprieguma koncentrāciju un palielinot elastību.
3. Virsmas apstrāde un pārklājuma optimizācija
Izmantojiet ūdeņražam{0}}drošus pārklājumus: dodiet priekšroku cinka-alumīnija pārslu pārklājumiem (piemēram, Geomet, Dacromet), nevis galvanizētam cinkam vai kadmijam, jo šajos procesos netiek ievadīts ūdeņradis
Obligāta ūdeņraža reljefa cepšana: galvanizētām augstas -izturības kniedēm (10. klase un augstāka) cepiet 190–230 grādos vismaz 8 stundas (līdz 24 stundām 12. klasei), sākot 4 stundu (vēlams 1 stunda) laikā pēc pārklājuma pabeigšanas.
Apsveriet ne{0}}elektrolītiskus pārklājumus: mehāniskā cinkošana, šerardēšana vai cinka pārslu pārklājumi pilnībā novērš ūdeņraža trausluma risku
Uzklājiet vītņu smērvielas: izmantojiet apstiprinātas smērvielas uz vītnēm un zem skrūvju galvām, lai samazinātu berzi, nodrošinātu precīzu griezes momenta-spriegojuma attiecību un novērstu žāvēšanu.
Aizsargāt pret vides koroziju: Pēc montāžas uz atklātajām tapu virsmām uzklājiet aizsargvasku, krāsu vai hermētiķi
"4-Stundu noteikums" ir būtisks: cepšana ūdeņraža trausluma samazināšanai jāsāk 4 stundu laikā pēc galvanizācijas, jo ūdeņraža atomi istabas temperatūrā migrē uz augsta sprieguma slazdu vietām, un, tiklīdz veidojas mikroplaisas, tie ir pastāvīgi defekti pat pēc ūdeņraža noņemšanas.
4. Dizaina uzlabojumi
Palieliniet tapas elastību: izmantojiet garākas kniedes, kas iedurtas dziļākos caurumos, un pievienojiet starplikas zem uzgriežņiem, lai uzlabotu izturību pret atslābšanu un nogurumu
Optimizējiet vītnes ģeometriju: Izmantojiet velmētus vītnes ar atbilstošu saknes rādiusu, lai samazinātu stresa koncentrāciju
Ieviesiet pret{0}}atslābšanu: Apsveriet iespēju izmantot paš-nofiksējošos uzgriežņus (piemēram, Flexnuts™, kas sadala slodzi pa daudziem vītnēm), uzgriežņus ar šķelttapām vai dubultās-uzgriežņu sistēmas (piemēram, riteņa kreiso-rokas uzgriezni uz standarta uzgriežņa).
Nodrošiniet pareizu riteņa stiprinājumu: pārbaudiet, vai skrūves apļa diametrs, centrālais urbums un sēdekļa tips (konisks, sfērisks vai plakans) atbilst tapas un uzgriežņa konstrukcijai.
centrmezgls{0}}orientēts dizains: Izmantojiet riteņus, kas atrodas uz rumbas, nevis uz kniedēm, lai samazinātu lieces slodzi
Lielas-slodzes lietojumos ar vairāku-skrūvju spriegotāju (Supernuts™) var aizstāt parastos atsevišķus uzgriežņus, lai vienmērīgāk sadalītu slodzi un novērstu sprieguma koncentrāciju pirmajās vītnēs.
5. Tehniskās apkopes un pārbaudes protokoli
Regulāra vizuālā pārbaude: pārbaudiet, vai riepu rotācijas un bremžu darbības laikā nav korozijas, vītnes bojājumu, lieces vai plaisāšanas pazīmju
Griezes momenta pārbaude: Periodiski pārbaudiet uzgriežņa griezes momentu, īpaši pēc riteņa noņemšanas un atkārtotas uzstādīšanas
Monitors atslābināšanai: izmantojiet pret-atslābšanas marķējuma līnijas uz uzgriežņiem un tapām; izlīdzināšanas atzīmes lūzums norāda uz atslābumu
Nekavējoties nomainiet bojātās tapas: Nekad atkārtoti neizmantojiet tapas, kurām ir redzami vītnes bojājumi, stiepšanās vai korozija
Pirms uzstādīšanas notīriet vītnes: Noņemiet netīrumus, rūsu un veco smērvielu, lai nodrošinātu pareizu ieslēgšanos un griezes momenta precizitāti
Uzklājiet korozijas inhibitorus: skarbos apstākļos pārklājiet vītnes ar Krytox 227, Tef-Gel vai līdzīgu plēvi-, kas veido korozijas inhibitorus, kas arī nodrošina eļļošanu.
Autoparkam un komerciālajiem transportlīdzekļiem ieviesiet sistemātiskus apskates grafikus, izmantojot griezes momenta atslēgas un vizuālu pārbaudi, nekavējoties nomainot visus aizdomīgos stiprinājumus.
6. Vides aizsardzība
Izvairieties no dažāda metāla kontakta: izmantojiet izolācijas paplāksnes vai pārklājumus, lai novērstu galvanisko koroziju starp tērauda tapām un alumīnija riteņiem
Nodrošiniet pareizu drenāžu: Izstrādājiet riteņu komplektus, lai novērstu stāvoša ūdens un sāls uzkrāšanos ap stiprinājumiem
Sargāt no ķīmiskām vielām: Izvairieties no amonjaka, hlorīdu un sērūdeņraža iedarbības uzglabāšanas un apkopes vidē
Katodiskās aizsardzības izpratne: jūras vai apraktos lietojumos nodrošiniet, lai katodaizsardzības sistēmas nebūtu pārspīlētas-, kas var radīt pārmērīgu ūdeņraža daudzumu.
Lietojot atklātā jūrā un jūrā, kur ūdeņraža -izraisīta sprieguma korozijas plaisāšana (Hi-SCC) ir izraisījusi katastrofālus uzgriežņu bojājumus vēja turbīnu stiprinājumiem, īpaša uzmanība jāpievērš pārklājuma kvalitātei un materiāla jutībai, jo uzgriežņu materiāli var būt jutīgāki pret Hi{2}}SCC, neskatoties uz zemāku stiepes izturību nekā materiāli.
7. Uzlabota uzraudzība un pārbaude
Nesagraujošā{0}}testēšana: izmantojiet magnētisko daļiņu pārbaudi (MPI) vai virpuļstrāvas testu, lai kapitālā remonta laikā atklātu radžu virsmas plaisas.
Ūdeņraža plūsmas uzraudzība: Jaunā tehnoloģija mēra ūdeņraža caurlaidības ātrumu cepšanas laikā, lai pārbaudītu pilnīgu ūdeņraža izvadīšanu
Lēna deformācijas ātruma pārbaude: Lai kvalificētu jaunus materiālus vai pārklājumus, laboratorija SSRT pēc ASTM G129 var klasificēt jutīgumu pret ūdeņraža trauslumu
Procesa kontroles pārbaude: izmantojiet liecinieku paraugus, kas apstrādāti kopā ar ražošanas stiprinājumiem, lai nepārtraukti uzraudzītu pārklājuma vannas ūdeņraža trausluma raksturlielumus atbilstoši ASTM F1940.
Neviena pašlaik pieejama NDT metode nevar droši noteikt ūdeņradi režģī pirms plaisāšanas; novēršana, izmantojot pareizu ražošanas procesa kontroli, joprojām ir daudz efektīvāka nekā pēc{0}}instalēšanas.
