一个整车或者零部件企业,为了验证自己的产品,会进行各种各样的试验,其中疲劳耐久试验是最重要的一类试验,因为它直接验证的是产品的寿命或者是寿命与失效率。
在这之前首先提到的一个概念是可靠性试验,可靠性试验与疲劳试验有着本质的区别,可靠性试验是整车基于时域上的试验,是验证产品在规定的时间里表现出设计的功能正常的可能性,属于考量产品质量水平随时间变化这个意义。而疲劳试验是针对产品的寿命要求去进行验证,是一种加速试验,通常在试验室进行。但是也有些企业的试验人员会用可靠性试验表达疲劳试验的意思,只要大家都清楚意思即可。
疲劳试验相比实际用户驾驶汽车来说的话,可以理解为相当于一种驾驶非常猛烈的用户,路况极其苛刻恶劣的,这样才能在短时间内验证用户非常长时间的使用情况,但也是仅限为这样理解,因为如果现实中真是这样驾驶汽车的话,理论上可能瞬间会导致汽车坏掉,这里表达的意思就是疲劳试验是一种加速试验,深刻理解试验室的疲劳试验与用户使用的关联是非常重要的。
疲劳试验主要有很多种分类法,中实国联按照自己的理解分两大类,进行基本介绍。
1 结构疲劳试验
主要是针对结构件进行疲劳试验,这里的结构件按照大小分有系统级别的结构件,也有简单的零部件级的结构件;按照受力形式分有承载式结构件,也有非承载是结构件;笔者常年工作中也是逐渐的深刻感受到,越是简单的结构件,疲劳试验的设计也就越难。
1.1承载的结构件
对于承载的结构件,通常是根据实际使用的受力形式,在试验室里通过作动器配合适当的试验夹具完成对试验样件的加载验证。
主要的加载方式有常规的定幅加载,即作动器按照正弦波的方式以某一频率进行长时间的动作,当然了,动作的时间长度取决于产品的设计寿命。
也有按照程序块进行加载的结构件试验,至于程序块按照什么顺序怎么定义块谱的大小需要试验人员具备深厚的疲劳理论功底才能有效地设计出来,其验证效果对很多类型的结构件来说要比定幅加载好。
还有一种近来新兴的模拟时域数据的方式进行加载,这就要求试验室也要有相应的软硬件投资,这种验证方式几乎和用户实际使用一致,也是最准确的一种,但实现起来也是非常麻烦,对试验人员的要求拔高了。
1.2 非承载的结构件
对于非承载的结构件,这里的非承载主要指的是一些附件或者安装在车架上的结构件系统,例如卡车上的驾驶室,平时不承受车辆运行带来的巨大载荷,主要承受振动,由振动经历时间长到一定程度,该结构件也会出现失效情况。
这里常见的加载形式主要有两种,但是相应的需要试验室具备相应的软硬件投资,一种是基于时域振动信号的道路模拟加载,该结构件在试验室里的振动情况和用户实际驾驶下该结构件产生的振动是一致的;还有一种基于频域加载的振动耐久,该结构件在试验室里的振动的的实测数据和用户实际驾驶下该结构件的振动信号并不一样,只是均方根值曲线有一定联系,非常抽象,但是验证效果却是非常好。
2 传动系统疲劳试验
传动系统主要是指车辆上的变速箱,传动轴以及驱动桥,传动系统的疲劳耐久试验更是重要,直接关系到核心产品在用户心中的形象。
2.1 变速箱疲劳试验
变速箱疲劳试验,主要是在试验室里通过驱动单元驱动变速箱的输入端,有相应的负载单元提供负载,当然了这个过程中不仅仅验证齿轮,还验证像离合器轴承等等非常重要的传动件,具体的加载形式也有定扭矩加载和变扭矩加载,具体如何加载要求试验人员深刻理解产品的结构工作特点与应用。
2.2 驱动桥疲劳试验
驱动桥疲劳试验,要是在试验室里通过驱动单元驱动变速箱的输入端,有相应的负载单元提供负载,当然了这个过程中不仅仅验证齿轮,还验证轴承等非常重要的传动件,具体的加载形式也有定扭矩加载和程序块扭矩加载,具体如何加载也是要求试验人员深刻理解产品的结构工作特点与应用。
2.3 传动轴疲劳试验
传动轴疲劳试验,这里不是指轴体的疲劳试验,因为那属于结构件疲劳试验的范畴,这个标题指的是传动轴里的轴承类部件的疲劳试验,主要加载形式有定扭矩加载和程序块扭矩加载,具体如何加载要求试验人员深刻理解产品的结构工作特点与应用。
2.4 轴承疲劳试验
轴承疲劳试验,做这类试验需要试验人员具备常规的轴承知识,可通过详细阅读机械设计中轴承部分去了解,因为越是简单的零件越难设计试验就能体现在这里,设计轴承的疲劳试验室一项非常难的工作,试验台上的载荷及转速的定义都是建立在深刻的背景知识上。
2.5 发动机疲劳试验
发动机疲劳试验,一般发动机产品的疲劳试验发动机供应商更擅长一些,这里不再描述。
总结一下,试验室里有各种各样的疲劳试验,需要试验人员的确是有浓厚的兴趣兼具深刻的疲劳理论才能真正做好疲劳试验,非常重要的一点是疲劳试验不是按照某些标准去操作设备;但是对于试验用的国家标准,读一读就可以了,写标准的那些人并不知道你的产品是怎么工作的。