申秀平 李維良

摘 要：通過(guò)對(duì)踏板機(jī)構(gòu)總成失效部位宏觀檢查、化學(xué)成分分析、硬度測(cè)試等物理金相性能分析，確定了其早期失效的主要原因是由于軸承安裝后產(chǎn)生的累計(jì)誤差，致使同軸度差，軸承載荷分布不均勻，產(chǎn)生異常磨損，加之踏板銷表層鍍鋅層剝落產(chǎn)生的粉末進(jìn)入軸承內(nèi)，使?jié)櫥涂焖俸谋M，加重了軸承內(nèi)的磨損，最終導(dǎo)致踏板機(jī)構(gòu)總成失效。依據(jù)失效機(jī)理，對(duì)踏板機(jī)構(gòu)總成中的組件從表面處理工藝、材料加工選型等方面提出了改進(jìn)措施，效果良好。

關(guān)鍵詞：踏板機(jī)構(gòu);同軸度;磨損

中圖分類號(hào)：U466? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）13-189-03

Failure Analysis And Improvement Of Pedal Mechanism Assembly

Shen Xiuping， Li Weiliang

（ Quality Management Department of Shaanxi Heavy Duty Truck Co.， Ltd.， Shaanxi Xi'an 710200 ）

Abstract： Through the analysis of physical metallographic properties such as macroscopic inspection， chemical composite on analysis and hardness test of the failure parts of the pedal mechanism assembly， the main reason of its early failure is that the cumulative error caused by the bearing installation， the coaxial degree is poor， the bearing load distribution is uneven， and the abnormal wear is produced， In addition to the pedal pin surface galvanized layer peeling powder into the bearing， so that the lubricating oil quickly depleted， aggravating the wear in the bearing， resulting in the failure of the pedal mechanism assembly. According to the failure mechanism， the improvement measures of the components in the pedal mechanism assembly from the aspects of surface treatment and material processing are put forward， and the effect is good.

Keywords： Pedal mechanism; Coaxiality; Wear

CLC NO.： U466? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）13-189-03

引言

某重型卡車踏板機(jī)構(gòu)總成在道路試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)離合器踏板和制動(dòng)踏板連動(dòng)現(xiàn)象，初步判定是由于軸承損壞發(fā)卡所致。為了查明踏板機(jī)構(gòu)早期失效的原因，筆者對(duì)失效件進(jìn)行了檢查和分析。

1 理化檢驗(yàn)

1.1 宏觀檢查

根據(jù)道路試驗(yàn)反饋的故障部位，對(duì)失效的踏板機(jī)構(gòu)總成拆解發(fā)現(xiàn)，軸承滾針與保持架磨損嚴(yán)重，滾針卡死在骨架內(nèi)，失去在滾道內(nèi)滾動(dòng)功能，其外觀形貌見(jiàn)圖1所示;與軸承相配合的踏板軸表面的鍍鋅層、淬火層已被磨損，外表面被磨削的金屬細(xì)粉末覆蓋，擦拭表面黑色金屬粉末后，粘著磨損坑清晰可見(jiàn)，表現(xiàn)為典型的接觸磨損，見(jiàn)圖2所示。踏板軸兩端磨損程度不同，說(shuō)明服役過(guò)程中載荷分布不均勻，見(jiàn)圖3所示;另外，踏板軸表面處理采用鍍鋅工藝，以提高其耐腐蝕性能，但與軸承配合使用過(guò)程中易剝落產(chǎn)生粉末，進(jìn)入軸承中，降低軸承壽命。

1.2 軸承指標(biāo)測(cè)試

1.2.1 硬度測(cè)試

在失效的軸承上取樣，測(cè)試滾針及其保持架的硬度，滾針檢驗(yàn)采用TH320洛氏硬度計(jì)，依據(jù)GB/T230.1-2009《金屬洛氏硬度試驗(yàn) 第一部分：試驗(yàn)方法》進(jìn)行檢驗(yàn)，滾針基體硬度平均為65.0HRC，硬度符合技術(shù)要求;保持架采用VH-5維氏硬度計(jì)，依據(jù)GB/T4340.1-2009《金屬硬度試驗(yàn) 第一部分：試驗(yàn)方法》進(jìn)行檢驗(yàn)，保持架表面硬度平均為500HV，硬度符合技術(shù)要求。

1.2.2 金相組織

在失效的軸承上取樣，測(cè)試滾針及其保持架的金相組織，檢驗(yàn)采用GX51金相顯微鏡，依據(jù)GB/T13298-91《金屬顯微組織檢驗(yàn)方法》進(jìn)行檢驗(yàn)，滾針基體組織為回火馬氏體，保持架表面為滲碳淬火組織，滲碳層深度為0.1mm;滾針和保持架的微觀組織未見(jiàn)異常。

1.2.3 化學(xué)成分（%）

在失效的軸承上取樣，測(cè)試滾針及其保持架的化學(xué)成分，檢驗(yàn)采用金屬材料元素分析儀（直讀光譜儀），依據(jù)GB/T4336-2002《碳素鋼和中碳合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法》進(jìn)行檢驗(yàn)，滾針材料符合GCrl5鋼技術(shù)要求，保持架材料符合為DC03M鋼技術(shù)要求，軸承滾針及保持架材料未見(jiàn)異常。

1.2.4 計(jì)量檢測(cè)

對(duì)未壓裝使用的同批次HK2010型號(hào)滾針軸承使用外徑千分尺對(duì)軸承外徑檢測(cè)，6組數(shù)據(jù)表明軸承外徑不圓且?guī)уF度，見(jiàn)表1。

1.3 踏板銷指標(biāo)檢查

1.3.1 硬度測(cè)試

在失效的踏板軸上取樣，測(cè)試其硬度，采用TH320洛氏硬度計(jì)，依據(jù)GB/T230.1-2009《金屬洛氏硬度試驗(yàn) 第一部分：試驗(yàn)方法》進(jìn)行檢驗(yàn)，表面硬度平均值為58.0HRC，符合技術(shù)要求。

1.3.2 金相組織

在失效的踏板軸上取樣，檢查其微觀特征，檢驗(yàn)采用GX51金相顯微鏡，依據(jù)GB/T13298-91《金屬顯微組織檢驗(yàn)方法》進(jìn)行檢驗(yàn)，基體組織為回火索氏體，表面組織為回火馬氏體，淬火層深度為0.4mm，微觀組織未見(jiàn)異常，淬火層深度符合技術(shù)要求。

1.3.3 化學(xué)成分（%）

在失效的踏板軸上取樣，測(cè)試其化學(xué)成分，檢驗(yàn)采用金屬材料元素分析儀（直讀光譜儀），依據(jù)GB/T4336-2002《碳素鋼和中碳合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法》進(jìn)行檢驗(yàn)，踏板軸材料符合45#鋼技術(shù)要求。

1.4 軸承安裝孔同軸度檢查

對(duì)踏板機(jī)構(gòu)總成中安裝孔同軸度檢查，采用三坐標(biāo)檢測(cè)，以底座中間安裝孔作為基準(zhǔn)，評(píng)價(jià)兩側(cè)圓柱孔同軸度，同軸度測(cè)量值分別為0.932、0.808，同軸度差，不符合技術(shù)要求。

2 綜合分析

踏板機(jī)構(gòu)總成中踏板銷結(jié)合部位軸承損壞發(fā)卡的主要原因是：失效的軸承外徑不圓且?guī)в绣F度，加之安裝孔同軸度產(chǎn)生的累計(jì)誤差，致使實(shí)際服役過(guò)程中軸承載荷分布不均勻，局部載荷較大，產(chǎn)生磨損;另外，與軸承配合的踏板銷表層鍍鋅層剝落產(chǎn)生的粉末及淬火層被磨損后產(chǎn)生的粉末進(jìn)入軸承內(nèi)，使?jié)櫥涂焖俸谋M，隨著金屬粉末的脫落聚集，軸承內(nèi)磨損加重，間隙增大，最終導(dǎo)致軸承失效。

3 改進(jìn)措施

依據(jù)失效原因，在整體未增加制造成本的前提下，對(duì)踏板機(jī)構(gòu)總成中的組件從表面處理工藝、材料加工選型等方面提出了改進(jìn)措施，具體為：

（1）踏板軸表面采用氧化處理，提高耐磨性;

（2）與踏板銷配合的軸承選用HK2020型號(hào)，提高穩(wěn)定性及承載力;

（3）離合器踏板支架、制動(dòng)踏板支架中軸承壓裝套筒采用焊后精鏜的工藝，確保同軸度。對(duì)優(yōu)化后的踏板機(jī)構(gòu)總成經(jīng)過(guò)道路試驗(yàn)及市場(chǎng)的跟蹤回訪，未發(fā)生類似問(wèn)題，改進(jìn)效果良好。

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