橡膠襯套疲勞失效案例分析與優(yōu)化
2024-09-06 11:09:57隨著汽車制造技術(shù)的飛速進(jìn)步,尤其是零部件制造精度與路面質(zhì)量的雙重提升,發(fā)動(dòng)機(jī)與底盤引發(fā)的振動(dòng)與噪聲問(wèn)題日益成為消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)。真空用橡膠密封圈
在這一背景下,橡膠襯套作為底盤減振系統(tǒng)的核心部件,其重要性愈發(fā)凸顯。汽車制造商在開(kāi)發(fā)過(guò)程中,通常會(huì)經(jīng)歷零部件臺(tái)架耐久測(cè)試與整車路試兩個(gè)關(guān)鍵階段,以確保產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。儲(chǔ)能器橡膠密封圈
盡管臺(tái)架測(cè)試能有效篩選初期設(shè)計(jì)缺陷,但偶爾會(huì)出現(xiàn)臺(tái)架測(cè)試合格而整車路試失敗的情況,這凸顯了兩者間模擬條件的差異。新能源橡膠密封圈 保修
1. 問(wèn)題概述
某型號(hào)汽車的控制臂橡膠襯套在通過(guò)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度及臺(tái)架耐久測(cè)試后,于整車強(qiáng)化路試階段,行駛約5000公里時(shí),兩件襯套均出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象,導(dǎo)致失效。
2. 原因剖析
為查明原因,團(tuán)隊(duì)首先對(duì)懸架系統(tǒng)的所有組件進(jìn)行了詳盡的尺寸、裝配、受力狀態(tài)檢查,排除了裝配、材質(zhì)、工藝及尺寸誤差等因素。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),路試與臺(tái)架試驗(yàn)的樣品雖屬同一批次,但臺(tái)架試驗(yàn)條件未能全面模擬整車路試的復(fù)雜環(huán)境。新能源產(chǎn)業(yè)橡膠硅膠配件源頭廠家
通過(guò)對(duì)襯套裂紋的細(xì)致觀察,確定裂紋源于橡膠在徑向及擺轉(zhuǎn)方向上的過(guò)度受力,表明原設(shè)計(jì)的性能參數(shù)與試驗(yàn)條件未能適應(yīng)整車實(shí)際工況。汽車橡膠硅膠配件源頭廠家
為驗(yàn)證此假設(shè),團(tuán)隊(duì)利用路譜采集與懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真技術(shù),獲取了襯套在實(shí)際行駛中的受力數(shù)據(jù)。隨后,借助nCode路譜分析軟件,結(jié)合Miner線性損傷累積理論,重新定義了襯套的疲勞試驗(yàn)條件。對(duì)比結(jié)果顯示,新定義的加載振幅與頻率均顯著高于原試驗(yàn)條件,見(jiàn)表1。各種新能源產(chǎn)業(yè)橡膠硅膠配件
3. 結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略
針對(duì)原設(shè)計(jì)不足,團(tuán)隊(duì)從兩方面著手優(yōu)化:一是增強(qiáng)襯套橡膠本體的靜態(tài)剛度,以減少大載荷下的位移;二是優(yōu)化動(dòng)態(tài)剛度,保持良好的隔振效果。
具體措施包括增加橡膠本體的徑向?qū)挾扰c膠體體積,減小軸向厚度,并將阻尼孔由不對(duì)稱改為對(duì)稱結(jié)構(gòu),以分散應(yīng)力。同時(shí),將襯套內(nèi)骨架由冷拔直管改為冷鐓成型的中間弧形內(nèi)管,以減少剪切應(yīng)力,增加壓縮成分。汽車常用橡膠硅膠配件
仿真分析顯示,新結(jié)構(gòu)在相同邊界條件下的應(yīng)力和應(yīng)變均顯著降低,見(jiàn)表3。這表明結(jié)構(gòu)優(yōu)化有效提升了襯套的耐久性能。新能源電池橡膠密封墊
4. 試驗(yàn)驗(yàn)證
為驗(yàn)證新設(shè)計(jì)的有效性,團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室MTS多通道試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行了耐久疲勞試驗(yàn)。結(jié)果顯示,新結(jié)構(gòu)襯套在V2方向交變60萬(wàn)次、V1方向交變13萬(wàn)次后,均未出現(xiàn)裂紋,證明了其疲勞耐久性能的顯著提升。
隨后,新結(jié)構(gòu)襯套被裝車進(jìn)行整車路試,同樣順利通過(guò)測(cè)試,且在特定工況下振動(dòng)衰減時(shí)間縮短,整車NVH性能得到優(yōu)化。這充分驗(yàn)證了新試驗(yàn)條件與整車路試工況的高度一致性,以及新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在提升耐久性能方面的有效性。
5. 結(jié)論與啟示
本文通過(guò)實(shí)例分析,揭示了橡膠襯套在整車路試中失效的根本原因,并通過(guò)路譜分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方式,成功解決了問(wèn)題。這一過(guò)程為類似問(wèn)題的解決提供了寶貴經(jīng)驗(yàn):
個(gè)性化設(shè)計(jì):不同車型應(yīng)根據(jù)其重量、懸架結(jié)構(gòu)等特性,通過(guò)路譜分析與動(dòng)力學(xué)模型定制襯套的受力譜。
精準(zhǔn)試驗(yàn)條件:依據(jù)路譜數(shù)據(jù)定義臺(tái)架疲勞試驗(yàn)條件,確保測(cè)試環(huán)境的真實(shí)性。
優(yōu)化設(shè)計(jì):在滿足靜、動(dòng)態(tài)性能的同時(shí),注重減少應(yīng)力、應(yīng)變集中,提升襯套的耐久性能。
這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)于提升汽車零部件的整體質(zhì)量,滿足消費(fèi)者對(duì)車輛舒適性的更高要求具有重要意義。新能源電池殼橡膠密封
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