Page 106 - 《橡塑技术与装备》2023年7期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

3.1.2 结果及分析
试验工装 : 结构设计能够按表 1 试验参数要求进
行三向加载疲劳试验，垂向载荷通过试验工装的导柱
与铜套导向始终沿轴心传递压缩载荷，促使橡胶产生
压缩变形 ；横向载荷通过连杆对芯轴施加横向剪切位
移，进而形成二向压缩应力工况 ；纵向载荷从垂直横
向 90° 方向对芯轴施加纵向剪切载荷，最终形成对橡
图 15 内框架应力云图
胶弹簧的三向复合加载应力工况，通过反复加载来验
2.3 橡胶节点试验方案 证橡胶弹簧在复杂应力条件下的疲劳可靠性，结果表
改进前试验 ：设计两个轴承座支撑橡胶节点芯轴， 明新型方案设计满足复合加载试验要求。
从垂向方向对芯轴施加径向拉压载荷，同时利用力臂 橡胶弹弹簧 ：相比传统的垂向单向压缩试验，三
对芯轴施加扭转角度共同实现双向加载疲劳试验，这 向复合加载试验是在同时考验橡胶材料以及橡胶与金
种方式由于是两点支撑、且跨度大，芯轴产生较大的 属的黏接性能，在复杂应力条件下橡胶不仅产生压缩
弹性变形，导致工装芯轴提前断裂，进而无法满足疲 变形，而且同时产生沿横向和纵向产生的剪切（撕裂）
劳试验要求，详见图 16(a）。改进后试验 ：改进后试 变形，这对金属与橡胶的黏接提出了极高了的要求 ,
验优化成四点支撑，缩短芯轴的支撑距离，将力臂的 这种工况也比较接近车辆实际工况，试验结果表明 ：
单扭模式优化成双扭模式，这种方式不仅提高了工装 橡胶弹簧在复合应力条件下仍具有较好的耐久性能。
的疲劳寿命，而且大大提高了试验的可靠性，详见图 3.2 橡胶节点疲劳试验
16(b）。 3.2.1 试验方法
试验采用单个橡胶节点安装，预加载 ：径向加载
(20±10)kN，扭转 ±5°，频率 1 Hz，循环加载 100 次，
确认试验无异常后进行正式加载试验。正式加载试验：
径向加载 (20±10)kN，扭转 ±5°，频率 1 Hz，循环加
载 100 万次。
3.2.2 结果及分析
试验工装 : 试验按图 16(b) 同时进行径向和扭转
两向加载试验，径向沿芯轴中心施加拉压载荷，以外
套为中心通过芯轴对橡胶施加扭转角度，进而实现拉
图 16 橡胶节点疲劳试验
压、扭转复合加载，验证橡胶关节的疲劳性能，结果

3 结果与讨论 表明改进后的试验方案满足试验要求。
3.1 橡胶弹簧疲劳试验 橡胶节点 ：试验结果表明橡胶节点的上、下层橡
3.1.1 试验方法 胶在拉伸载荷作用下交替产生压缩或拉伸变形，同时
试验采用 2 个橡胶弹簧组对按图 7 安装，预加载， 橡胶还交替产生扭转（撕裂）变形，100 万次疲劳试
垂向施加静态恒定载荷 15 kN，横向施加位移 ±25 验后橡胶节点金属与橡胶黏接良好。

mm，纵向施加位移 ±20 mm，频率 0.5 Hz 进行三向
复合加载疲劳试验，预加载 100 个循环 [8] 。确认试验 4 结束语
安装无异常后按表 1 进行正式疲劳试验。 （1）通过分析弹性元件结构设计了新型的橡胶弹
表 1 试验参数 簧和橡胶节点复合加载试验方案并进行试验验证，相
工况 垂向静载 /kN 横向位移 /mm 纵向位移 /mm 频率 /Hz 应成果为同类产品试验和研发提供设计参考。
1 20 ±15 ±20 0.5
2 25 ±20 ±20 0.5 （2）研究表明 ：新型方案结构计合理，满足复合
3 30 ±25 ±20 0.5 加载疲劳试验要求，为疲劳寿命预测和试验提供更加
合理的研究手段。

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·52· 第 49 卷 第 期