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淺淡自行車車架前叉強(qiáng)度耐久性試驗(yàn)

www.greatmassage.cn 來源：浙江自行車網(wǎng)　　　電動(dòng)車商情網(wǎng) 作者：俠名類別：電動(dòng)車維修時(shí)間：2004-6-28

隨著國(guó)家質(zhì)檢總局對(duì)自行車產(chǎn)品實(shí)施新檢驗(yàn)監(jiān)管模式這種行之有效的方式的進(jìn)一步深入，對(duì)出口自行車產(chǎn)品的型式試驗(yàn)的探索日顯重要。本文通過自行車車架、前叉的強(qiáng)度和耐久性試驗(yàn)來探討提高自行車產(chǎn)品質(zhì)量的途徑。一、車架、前叉進(jìn)行強(qiáng)度和耐久性試驗(yàn)的必要性自行車發(fā)展到今天，已不僅僅是綠色交通的代名詞，隨著自行車文化的發(fā)展，它越來越多地與競(jìng)技(Rodeo)、休閑、越野、健身等聯(lián)系在一起。自行車的使用功能和適用環(huán)境的拓展對(duì)自行車的強(qiáng)度和耐久性提出了更為苛刻的要求。車架、前叉作為自行車結(jié)構(gòu)的骨骼，受力時(shí)要保持剛性和強(qiáng)度，不致變形和斷裂，同時(shí)為了長(zhǎng)期保持可靠的剛性和強(qiáng)度，必須在變載荷的作用條件下使強(qiáng)度極限和剛性有相當(dāng)?shù)母挥唷Ｗ孕熊囼T行時(shí)的輕快和靈活也需要結(jié)構(gòu)剛性有明顯的提高，以確保正常使用，這是因?yàn)樽孕熊囋隍T行中由于受到道路(Strada)環(huán)境和人體因素促成的縱彎、橫彎、扭轉(zhuǎn)等振動(dòng)和反復(fù)載荷，其撓曲會(huì)影響騎行的功能。二、強(qiáng)度和耐久性的試驗(yàn)方法 1、實(shí)際使用試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 實(shí)際使用試驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)（通常需要較長(zhǎng)的時(shí)間和選擇有典型意義的場(chǎng)地）和監(jiān)視等接近實(shí)際使用條件并取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)際使用試驗(yàn)求得的質(zhì)量特性現(xiàn)象是直接的，有重要的參考判斷價(jià)值，但求得數(shù)據(jù)的方法和處理方法比較難。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，由于方法是間接的，所以對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目、環(huán)境、試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)過程、數(shù)據(jù)要進(jìn)行綜合地探討，并考察其與實(shí)際使用試驗(yàn)的差別和結(jié)論差距。但毫無疑問，實(shí)驗(yàn)室方法是行之有效的、迅速取得試驗(yàn)結(jié)論的方法。只要正確理解試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)范及試驗(yàn)的實(shí)質(zhì)，就能保證實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的準(zhǔn)確、科學(xué)。 2、車架、前叉的強(qiáng)度和耐久性的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法 a、沖擊(Impuise)試驗(yàn) 沖擊(Impuise)試驗(yàn)是測(cè)定自行車產(chǎn)品是否具有瞬間抵抗隨機(jī)變應(yīng)力的能力。目前標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的車架／前叉落重試驗(yàn)和跌落試驗(yàn)均屬?zèng)_擊(Impuise)試驗(yàn)。 (1)車架/前叉組合件的落重試驗(yàn)。此試驗(yàn)是模擬騎行時(shí)遭遇的沖擊(Impuise)（載荷），測(cè)量其由此而產(chǎn)生的變形量和破壞程度。以IS0-1996(自行車安全要求)為例,先將質(zhì)量為1Kg的輕質(zhì)滾輪裝于前叉上,車架/前叉組合件垂直夾緊在后軸剛性支承上,再以22.5Kg的重錘從180mm的高度垂直落下,對(duì)準(zhǔn)兩輪心并與前叉翹度方向相反沖擊(Impuise)滾輪上.求得變形量(車架/前叉組合件前后軸軸心的原始距離與沖擊(Impuise)后的距離之差)并觀察組合件是否產(chǎn)生裂紋。 (2)車架/前叉組合件的跌落試驗(yàn).此試驗(yàn)是測(cè)察前叉的耐沖擊(Impuise)強(qiáng)度和菱形車架的上管、下管的前臉部位及交叉形的立管的中間接頭周圍這些地方的管子強(qiáng)度，這是因?yàn)樵趯?shí)際騎行中，這些地方產(chǎn)生的應(yīng)力較大，且其接頭部分由于焊接等加熱使之強(qiáng)度有所降低。 ISO4210標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的跌落試驗(yàn)是先將組合件支承于后軸處，輕質(zhì)滾輪裝在前叉上，并在鞍管上緊固一質(zhì)量為70Kg的荷重，并使其重心置于鞍管立管上端75mm處，再將組合件繞后軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使荷重的重心垂直于后軸上，然后自由落下沖擊(Impuise)在試驗(yàn)裝置的鋼砧上。結(jié)論判斷以無裂紋跡象為準(zhǔn)。 b、振動(dòng)試驗(yàn)。這是模擬車架/前叉組合件實(shí)際載荷的試驗(yàn)，可以測(cè)定產(chǎn)品是否符合疲勞強(qiáng)度的要求(試驗(yàn)后車架/前叉組合件各個(gè)部位不能有明顯變形或松動(dòng))。這與實(shí)際載荷的情況是有區(qū)別的，因?yàn)閷?shí)際載荷是不規(guī)則的振動(dòng)，且振幅、加速度(Tempo)不等。所以為了模擬試驗(yàn)的準(zhǔn)確、科學(xué)，標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了與實(shí)際載荷相近似的振幅、加速度(Tempo)和荷重。一般荷重加在鞍管立管、中接頭和前叉立管三個(gè)部位。加振位置有兩種：一種是以后軸為支點(diǎn)，加在前軸上；另一種是將前后軸相位錯(cuò)開加振動(dòng)。目前標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的加振方法是前一種，采用凸輪沖擊(Impuise)。 c、剛性試驗(yàn)。剛性是產(chǎn)品在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。自行車在騎行時(shí)會(huì)產(chǎn)生撓曲，如撓曲過大會(huì)威脅騎行者的安全。在理論上，剛性常用單位變形所需的力或力矩來表示，目前標(biāo)準(zhǔn)是以加載后的變形量不允許超過指標(biāo)來進(jìn)行考核的。 d、靜負(fù)荷試驗(yàn)。本試驗(yàn)是根據(jù)對(duì)車架、前叉施加靜負(fù)荷而產(chǎn)生的撓曲、變形、達(dá)到屈服點(diǎn)和破壞過程中表現(xiàn)出的特性，以了解它們的強(qiáng)度。但目前標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的靜負(fù)荷試驗(yàn)區(qū)不一定達(dá)到屈服點(diǎn)或破壞狀態(tài)，而是只加載到指標(biāo)負(fù)荷并保持相應(yīng)的時(shí)間，也即讓構(gòu)件吸收相應(yīng)數(shù)值的能量，觀察其是否損壞或屈服。如前叉的能量吸收試驗(yàn)。三、提高強(qiáng)度和耐久性的途徑從近年來對(duì)自行車產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)果分析，提高自行車產(chǎn)品安全強(qiáng)度和耐久性的途徑是： 1、材質(zhì) 強(qiáng)度的失效形式是從彈性變形到塑性變形（又叫永久變形）、斷裂。而這種種失效均與材質(zhì)有關(guān)，不同材料有不同的許用應(yīng)力，金屬材料由于生產(chǎn)時(shí)質(zhì)量控制等級(jí)的不同也會(huì)造成較大的材質(zhì)差異，如鋼材的化學(xué)成份和機(jī)械性能不能達(dá)標(biāo)，部分企業(yè)為了降低成本而偷工減料，使用薄壁管材，甚至使用劣質(zhì)材料，這必然影響車架、前叉的強(qiáng)度。從目前檢測(cè)的情況看，由用材不符合工藝要求導(dǎo)致強(qiáng)度試驗(yàn)項(xiàng)目不合格的約占54.2％. 所以生產(chǎn)廠家在制定工藝規(guī)范時(shí)，必須滿足材質(zhì)要求，這樣才能保證車架、前叉的使用強(qiáng)度，不致早期失效。所有原材料投產(chǎn)前，都要按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格檢驗(yàn)，確保材質(zhì)的許用應(yīng)力。避免因材質(zhì)不良或省料造成強(qiáng)度丟失。 2、結(jié)構(gòu) 車架、前叉是構(gòu)成自行車的其本結(jié)構(gòu)，通常對(duì)車架的結(jié)構(gòu)有以下要求：（1）牢固耐用；（2）便于操縱。只要達(dá)到上述要求，車架、前叉的形狀不受限制。如車架，從自行車演變過程可以看出，最早是“橫梁”結(jié)構(gòu)，逐步發(fā)展成封閉的“框架”結(jié)構(gòu)，近年來，“橫梁”結(jié)構(gòu)又有恢復(fù)，但一般采用粗管，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大提高。菱形的封閉“框架”結(jié)構(gòu)，從力學(xué)觀點(diǎn)分析結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較好，可以使用細(xì)徑薄壁的管材，而梁形結(jié)構(gòu)，必須采用粗徑厚壁的管材（其后三角基本上仍是封閉的框架）。從檢測(cè)的情況看，車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上仍存在強(qiáng)度問題，梁形結(jié)構(gòu)車架用材太小（或材質(zhì)不好），影響其強(qiáng)度。這一點(diǎn)必須引起重視。 3、工藝目前的車架、前叉為了適應(yīng)車型的變化，都采用無接頭焊接工藝，焊接的角度和尺寸都可隨意組合，但對(duì)焊接強(qiáng)度的要求很高，不僅要防止假焊，也要減少氣孔和咬邊現(xiàn)象，由于焊接工藝質(zhì)量差導(dǎo)致車架、前叉的管子結(jié)合部在試驗(yàn)中斷裂的較多。其實(shí)各種冷、熱加工工藝不應(yīng)僅僅看作成形工藝，還可以看成某種強(qiáng)化工藝，加工在不同程度上能改變產(chǎn)品的強(qiáng)度性能，在制定加工工藝方案時(shí)，可以通過掌握工藝對(duì)材料強(qiáng)度的影響規(guī)律，選擇優(yōu)化的工藝參數(shù)和方法，獲得產(chǎn)品的最佳強(qiáng)度。

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