浅淡自行车车架前叉强度耐久性试验

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欢迎访问e展厅 展厅 5 摩托车/自行车展厅 沙滩摩托车, 电动自行车, 折叠自行车, ... 随着国家质检总局对自行车产品实施新检验监管模式这种行之有效的方式的进一步深入，对出口自行车产品的型式试验的探索日显重要。本文通过自行车车架、前叉的强度和耐久性试验来探讨提高自行车产品质量的途径。 一、车架、前叉进行强度和耐久性试验的必要性 自行车发展到今天，已不仅仅是绿色交通的代名词，随着自行车文化的发展，它越来越多地与竞技、休闲、越野、健身等联系在一起。自行车的使用功能和适用环境的拓展对自行车的强度和耐久性提出了更为苛刻的要求。车架、前叉作为自行车结构的骨骼，受力时要保持刚性和强度，不致变形和断裂，同时为了长期保持可靠的刚性和强度，必须在变载荷的作用条件下使强度极限和刚性有相当的富余。自行车骑行时的轻快和灵活也需要结构刚性有明显的提高，以确保正常使用，这是因为自行车在骑行中由于受到道路环境和人体因素促成的纵弯、横弯、扭转等振动和反复载荷，其挠曲会影响骑行的功能。 二、强度和耐久性的试验方法 1、实际使用试验和实验室试验 实际使用试验包括实验（通常需要较长的时间和选择有典型意义的场地）和监视等接近实际使用条件并取得试验数据。实际使用试验求得的质量特性现象是直接的，有重要的参考判断价值，但求得数据的方法和处理方法比较难。 实验室试验，由于方法是间接的，所以对试验项目、环境、试验装置、试验过程、数据要进行综合地探讨，并考察其与实际使用试验的差别和结论差距。但毫无疑问，实验室方法是行之有效的、迅速取得试验结论的方法。只要正确理解试验标准、操作规范及试验的实质，就能保证实验室试验的准确、科学。 2、车架、前叉的强度和耐久性的实验室试验方法 a、冲击试验 冲击试验是测定自行车产品是否具有瞬间抵抗随机变应力的能力。目前标准规定的车架／前叉落重试验和跌落试验均属冲击试验。 (1)车架/前叉组合件的落重试验。此试验是模拟骑行时遭遇的冲击（载荷），测量其由此而产生的变形量和破坏程度。 以IS0-1996(自行车安全要求)为例,先将质量为1Kg的轻质滚轮装于前叉上,车架/前叉组合件垂直夹紧在后轴刚性支承上,再以22.5Kg的重锤从180mm的高度垂直落下,对准两轮心并与前叉翘度方向相反冲击滚轮上.求得变形量(车架/前叉组合件前后轴轴心的原始距离与冲击后的距离之差)并观察组合件是否产生裂纹。 (2)车架/前叉组合件的跌落试验.此试验是测察前叉的耐冲击强度和菱形车架的上管、下管的前脸部位及交叉形的立管的中间接头周围这些地方的管子强度，这是因为在实际骑行中，这些地方产生的应力较大，且其接头部分由于焊接等加热使之强度有所降低。 ISO4210标准规定的跌落试验是先将组合件支承于后轴处，轻质滚轮装在前叉上，并在鞍管上紧固一质量为70Kg的荷重，并使其重心置于鞍管立管上端75mm处，再将组合件绕后轴转动，使荷重的重心垂直于后轴上，然后自由落下冲击在试验装置的钢砧上。结论判断以无裂纹迹象为准。 b、振动试验。这是模拟车架/前叉组合件实际载荷的试验，可以测定产品是否符合疲劳强度的要求(试验后车架/前叉组合件各个部位不能有明显变形或松动)。这与实际载荷的情况是有区别的，因为实际载荷是不规则的振动，且振幅、加速度不等。所以为了模拟试验的准确、科学，标准都规定了与实际载荷相近似的振幅、加速度和荷重。一般荷重加在鞍管立管、中接头和前叉立管三个部位。加振位置有两种：一种是以后轴为支点，加在前轴上；另一种是将前后轴相位错开加振动。目前标准规定的加振方法是前一种，采用凸轮冲击。 c、刚性试验。刚性是产品在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。自行车在骑行时会产生挠曲，如挠曲过大会威胁骑行者的安全。在理论上，刚性常用单位变形所需的力或力矩来表示，目前标准是以加载后的变形量不允许超过指标来进行考核的。 d、静负荷试验。本试验是根据对车架、前叉施加静负荷而产生的挠曲、变形、达到屈服点和破坏过程中表现出的特性，以了解它们的强度。但目前标准规定的静负荷试验区不一定达到屈服点或破坏状态，而是只加载到指标负荷并保持相应的时间，也即让构件吸收相应数值的能量，观察其是否损坏或屈服。如前叉的能量吸收试验。 三、提高强度和耐久性的途径 从近年来对自行车产品的检测结果分析，提高自行车产品安全强度和耐久性的途径是： 1、材质 强度的失效形式是从弹性变形到塑性变形（又叫永久变形）、断裂。而这种种失效均与材质有关，不同材料有不同的许用应力，金属材料由于生产时质量控制等级的不同也会造成较大的材质差异，如钢材的化学成份和机械性能不能达标，部分企业为了降低成本而偷工减料，使用薄壁管材，甚至使用劣质材料，这必然影响车架、前叉的强度。从目前检测的情况看，由用材不符合工艺要求导致强度试验项目不合格的约占54.2％. 所以生产厂家在制定工艺规范时，必须满足材质要求，这样才能保证车架、前叉的使用强度，不致早期失效。所有原材料投产前，都要按设计要求严格检验，确保材质的许用应力。避免因材质不良或省料造成强度丢失。 2、结构 车架、前叉是构成自行车的其本结构，通常对车架的结构有以下要求：（1）牢固耐用；（2）便于操纵。只要达到上述要求，车架、前叉的形状不受限制。如车架，从自行车演变过程可以看出，最早是“横梁”结构，逐步发展成封闭的“框架”结构，近年来，“横梁”结构又有恢复，但一般采用粗管，结构强度大大提高。菱形的封闭“框架”结构，从力学观点分析结构强度较好，可以使用细径薄壁的管材，而梁形结构，必须采用粗径厚壁的管材（其后三角基本上仍是封闭的框架）。从检测的情况看，车架结构设计上仍存在强度问题，梁形结构车架用材太小（或材质不好），影响其强度。这一点必须引起重视。 3、工艺 目前的车架、前叉为了适应车型的变化，都采用无接头焊接工艺，焊接的角度和尺寸都可随意组合，但对焊接强度的要求很高，不仅要防止假焊，也要减少气孔和咬边现象，由于焊接工艺质量差导致车架、前叉的管子结合部在试验中断裂的较多。 其实各种冷、热加工工艺不应仅仅看作成形工艺，还可以看成某种强化工艺，加工在不同程度上能改变产品的强度性能，在制定加工工艺方案时，可以通过掌握工艺对材料强度的影响规律，选择优化的工艺参数和方法，获得产品的最佳强度。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (4/19/2005)