淺淡自行車車架前叉強度耐久性試驗

www.middletowncarescoalition.com 來源：浙江自行車網(wǎng)　　　電動車商情網(wǎng) 作者：俠名類別：電動車維修時間：2004-6-28

隨著國家質(zhì)檢總局對自行車產(chǎn)品實施新檢驗監(jiān)管模式這種行之有效的方式的進一步深入，對出口自行車產(chǎn)品的型式試驗的探索日顯重要。本文通過自行車車架、前叉的強度和耐久性試驗來探討提高自行車產(chǎn)品質(zhì)量的途徑。一、車架、前叉進行強度和耐久性試驗的必要性自行車發(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)境的拓展對自行車的強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，受力時要保持剛性和強度，不致變形和斷裂，同時為了長期保持可靠的剛性和強度，必須在變載荷的作用條件下使強度極限和剛性有相當?shù)母挥唷Ｗ孕熊囼T行時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，這是因為自行車在騎行中由于受到道路(Strada)環(huán)境和人體因素促成的縱彎、橫彎、扭轉(zhuǎn)等振動和反復載荷，其撓曲會影響騎行的功能。二、強度和耐久性的試驗方法 1、實際使用試驗和實驗室試驗實際使用試驗包括實驗（通常需要較長的時間和選擇有典型意義的場地）和監(jiān)視等接近實際使用條件并取得試驗數(shù)據(jù)。實際使用試驗求得的質(zhì)量特性現(xiàn)象是直接的，有重要的參考判斷價值，但求得數(shù)據(jù)的方法和處理方法比較難。實驗室試驗，由于方法是間接的，所以對試驗項目、環(huán)境、試驗裝置、試驗過程、數(shù)據(jù)要進行綜合地探討，并考察其與實際使用試驗的差別和結(jié)論差距。但毫無疑問，實驗室方法是行之有效的、迅速取得試驗結(jié)論的方法。只要正確理解試驗標準、操作規(guī)范及試驗的實質(zhì)，就能保證實驗室試驗的準確、科學。 2、車架、前叉的強度和耐久性的實驗室試驗方法 a、沖擊(Impuise)試驗沖擊(Impuise)試驗是測定自行車產(chǎn)品是否具有瞬間抵抗隨機變應力的能力。目前標準規(guī)定的車架／前叉落重試驗和跌落試驗均屬沖擊(Impuise)試驗。 (1)車架/前叉組合件的落重試驗。此試驗是模擬騎行時遭遇的沖擊(Impuise)（載荷），測量其由此而產(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,對準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.此試驗是測察前叉的耐沖擊(Impuise)強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度，這是因為在實際騎行中，這些地方產(chǎn)生的應力較大，且其接頭部分由于焊接等加熱使之強度有所降低。 ISO4210標準規(guī)定的跌落試驗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，使荷重的重心垂直于后軸上，然后自由落下沖擊(Impuise)在試驗裝置的鋼砧上。結(jié)論判斷以無裂紋跡象為準。 b、振動試驗。這是模擬車架/前叉組合件實際載荷的試驗，可以測定產(chǎn)品是否符合疲勞強度的要求(試驗后車架/前叉組合件各個部位不能有明顯變形或松動)。這與實際載荷的情況是有區(qū)別的，因為實際載荷是不規(guī)則的振動，且振幅、加速度(Tempo)不等。所以為了模擬試驗的準確、科學，標準都規(guī)定了與實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部位。加振位置有兩種：一種是以后軸為支點，加在前軸上；另一種是將前后軸相位錯開加振動。目前標準規(guī)定的加振方法是前一種，采用凸輪沖擊(Impuise)。 c、剛性試驗。剛性是產(chǎn)品在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。自行車在騎行時會產(chǎn)生撓曲，如撓曲過大會威脅騎行者的安全。在理論上，剛性常用單位變形所需的力或力矩來表示，目前標準是以加載后的變形量不允許超過指標來進行考核的。 d、靜負荷試驗。本試驗是根據(jù)對車架、前叉施加靜負荷而產(chǎn)生的撓曲、變形、達到屈服點和破壞過程中表現(xiàn)出的特性，以了解它們的強度。但目前標準規(guī)定的靜負荷試驗區(qū)不一定達到屈服點或破壞狀態(tài)，而是只加載到指標負荷并保持相應的時間，也即讓構(gòu)件吸收相應數(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。三、提高強度和耐久性的途徑從近年來對自行車產(chǎn)品的檢測結(jié)果分析，提高自行車產(chǎn)品安全強度和耐久性的途徑是： 1、材質(zhì) 強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，不同材料有不同的許用應力，金屬材料由于生產(chǎn)時質(zhì)量控制等級的不同也會造成較大的材質(zhì)差異，如鋼材的化學成份和機械性能不能達標，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、前叉的強度。從目前檢測的情況看，由用材不符合工藝要求導致強度試驗項目不合格的約占54.2％. 所以生產(chǎn)廠家在制定工藝規(guī)范時，必須滿足材質(zhì)要求，這樣才能保證車架、前叉的使用強度，不致早期失效。所有原材料投產(chǎn)前，都要按設計要求嚴格檢驗，確保材質(zhì)的許用應力。避免因材質(zhì)不良或省料造成強度丟失。 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，但一般采用粗管，結(jié)構(gòu)強度大大提高。菱形的封閉“框架”結(jié)構(gòu)，從力學觀點分析結(jié)構(gòu)強度較好，可以使用細徑薄壁的管材，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）。從檢測的情況看，車架結(jié)構(gòu)設計上仍存在強度問題，梁形結(jié)構(gòu)車架用材太小（或材質(zhì)不好），影響其強度。這一點必須引起重視。 3、工藝目前的車架、前叉為了適應車型的變化，都采用無接頭焊接工藝，焊接的角度和尺寸都可隨意組合，但對焊接強度的要求很高，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)量差導致車架、前叉的管子結(jié)合部在試驗中斷裂的較多。其實各種冷、熱加工工藝不應僅僅看作成形工藝，還可以看成某種強化工藝，加工在不同程度上能改變產(chǎn)品的強度性能，在制定加工工藝方案時，可以通過掌握工藝對材料強度的影響規(guī)律，選擇優(yōu)化的工藝參數(shù)和方法，獲得產(chǎn)品的最佳強度。