Avtomobilin real işlərində idarəetmə qolları statik yüklərə deyil, yüksək tezlikli, təkrarlanan dinamik gərginlik dövrlərinə məruz qalır. Bu siklik yükləmə ən çox rast gəlinən kolların nasazlığı rejiminin əsas səbəbidir: yorğunluq çatışmazlığı. Yorğunluğun mikromexanizmi rezin mexanika və avtomobil mühəndisliyi üzrə çoxsaylı məqalələrdə dəfələrlə təsdiq edilmişdir. Əsasən, material daxilində lokallaşdırılmış gərginliklər rezin polimer zəncirlərinin son uzanma həddini dəfələrlə aşdıqda yaranır və nəticədə mikroskopik çatlardan makroskopik uğursuzluğa qədər geri dönməz irəliləyiş yaradır.
Kauçuk, özlü-elastik bir polimer kimi, zəncirvari boşalma, istiqamətlənmə və uzandıqda uzanır. Yerli gərginlik materialın son uzadılmasını aşdıqda (adətən formalaşdırılmasından asılı olaraq onun dartılma fasiləsinin uzadılmasının 50-80%-i daxilində) polimer zəncirləri geri dönməz sürüşmə, kəsilmə və ya lokallaşdırılmış qopma ilə qarşılaşır. Bu mikro-zərərlər əvvəlcə kiçik boşluqlar və ya çat nüvələri kimi görünür. Təkrarlanan gərginlik-sıxılma dövrləri altında çatlaq ucunda gərginlik konsentrasiyası əsas gərginlik istiqamətinə perpendikulyar çatlaqların yavaş yayılmasını daha da artırır. Hər bir dövrə çatlaqların uzunluğunu tədricən artırır; kritik həddə yığıldıqdan sonra mikro çatlar birləşərək makroskopik olaraq görünən çatlara çevrilir və nəticədə kolun yırtılmasına, bağlanmasına və ya elastik funksiyasının tamamilə itirilməsinə səbəb olur. Bu proses klassik yorğunluq çatlarının böyüməsi qanunlarına əməl edir: çatların böyümə sürəti güc-qanun əlaqəsi vasitəsilə gərginlik intensivliyi amili diapazonu ilə əlaqələndirilir və materialın son uzanması birbaşa çatların başlanğıc həddini təyin edir. Aşağı və ya daha çox qeyri-bərabər uzanma daha qısa yorğunluq ömrü ilə nəticələnir.
İdarəetmə qolu kollarının xüsusi tətbiqi zamanı yorğunluq çatışmazlığı asma hərəkətinin mürəkkəb yük spektri ilə yüksək dərəcədə əlaqələndirilir. Uzunlamasına təsirlər (məsələn, keçid sürətinin zərbələri), yanal döngə qüvvələri, şaquli sıxılma (məsələn, çuxurlara dəyən) və burulma (sükan zamanı qolun fırlanması) çoxoxlu yorğunluq yaratmaq üçün birləşir. Bu şəraitdə adi bərk rezin kollar mərkəzi bölgədə “üçoxlu gərginliyin konsentrasiyasına” ən çox meyllidir: təkrar sıxılma-gərilmə lokallaşdırılmış daxili gərginliyin materialın həddini aşmasına səbəb olur, daxili mikro çatlar əmələ gətirir və sonra xaricə yayılır, həlqəvari və ya radial səth çatları əmələ gətirir. Sınaq göstərir ki, tipik yol yükü spektrləri altında (100.000–300.000 km xidmətə bərabərdir) optimallaşdırılmamış rezin kolların yorğunluq müddəti çox vaxt səthin aşınması ilə deyil, daxili mikro-zərərin yığılması ilə məhdudlaşdırılır.
Hidravlik kollar maye boşluğuna və ağız boşqab quruluşuna görə unikal yorğunluq uğursuzluq rejimləri nümayiş etdirir. Onlar maye axını vasitəsilə aşağı tezlikli yüksək amortizasiya və yüksək tezlikli aşağı dinamik sərtlik təmin etməklə yanaşı, həm də yeni fiziki sərhədlər təqdim edirlər. Açıq boşqab - adətən metal və ya mühəndis plastikindən hazırlanır - zaman keçdikcə yüksək təzyiqli maye impulslarına və rezin deformasiyasından təkrar sıxılmaya məruz qalır. Bu, lövhənin lokal aşınmasına, təhrif edilməsinə və ya hətta mikro çatlamasına səbəb ola bilər. Erkən mərhələlərdə köhnəlmə deşik kənarlarını kütləşdirir, tənzimləmə təsirini zəiflədir və sönümləmənin pozulmasına səbəb olur; ağır hallarda, boşqab qırılır və ya sürüşür, nəticədə maye sızır. Kol dərhal hidravlik funksiyasını itirir və yorğunluq müddətini aşağı salmaqla standart rezin koluna qayıdır. Real həyat nümunələri göstərir ki, bir çox premium avtomobil hidravlik kolları 80.000-120.000 km-dən sonra anormal ağız boşqabının aşınmasını inkişaf etdirir, bunun kökü rezin sıxılma zamanı pik mayenin nəbz təzyiqlərini və yerli gərginlik konsentrasiyalarını düzgün qiymətləndirməyən dizaynlara əsaslanır - materialın yorğunluq həddini aşan.
Başqa bir tipik hal bump stopun anormal aşınmasıdır (məhdud blok). Nəzarət qolu kolları tez-tez həddindən artıq qol yellənməsini məhdudlaşdırmaq və səyahət limitlərində yastıqlama təmin etmək üçün rezin zərbə dayanacağını birləşdirir. Tam yüklü əyləc və ya həddindən artıq yolsuzluq şəraitində, tıxac son dərəcə yüksək sıxılma gərginliyinə dözür. Təkrarlanan təsirlər asanlıqla sıxılma yorğunluğuna səbəb olur. Kauçukun son sıxılma gərginliyi adətən onun dartılma uzadılmasından xeyli aşağıdır (molekulyar zəncirlər gərginlikdə olduğu kimi sıxılma altında sərbəst şəkildə düzələ bilməz). Yerli sıxılma gərginliyi 30-40% -dən çox olduqda, daxili boşluq və mikro çatlar əmələ gəlir, daha sonra tsiklik yük altında səthin dağılmasına və ya parça qırılmasına yayılır. Bir çox çoxbucaqlı arxa asqılarda bump stop bu cür şəraitdə ilk nasazlıq nöqtəsinə çevrilir və digər sahələrdə metal-metala təsir, səs-küy və sürətlənmiş yorğunluğa səbəb olur.
Davamlılığın fiziki sərhədi əsasən üç amil ilə müəyyən edilir: materialın son uzanması, yorğunluq çatlaqlarının böyümə həddi və gərginliyin paylanmasının vahidliyi. Bu məhdudiyyətləri aşmaq üçün müasir dizaynlar adətən aşağıdakı strategiyaları qəbul edir:
● Çoxoxlu yüklər altında yerli deformasiya piklərini dəqiq proqnozlaşdırmaq üçün sonlu element analizindən (FEA) istifadə edin, pik deformasiyanın materialın son uzanmasının 60%-dən aşağı qalmasını təmin edin;
● Gərginliyi homogenləşdirmək və üçoxlu konsentrasiyanın qarşısını almaq üçün boşluqlar, çentiklər və ya asimmetrik həndəsələr tətbiq edin;
● Yüksək uzanan, aşağı histerezli rezin birləşmələri istifadə edin (məsələn, zəncirin vahidliyini yaxşılaşdırmaq üçün silan birləşmələri və ya nanodoldurucularla);
● Nəbz təsirini azaltmaq üçün hidravlik kollarda (məsələn, daha böyük filetolar, aşınmaya davamlı örtüklər) ağız həndəsəsini optimallaşdırın;
● Həddindən artıq sıxılma yüklərini bölüşmək üçün dayanacaqlara proqressiv sərtlik dizaynı və ya poliuretan kompozitləri tətbiq edin.
Eksperimental yoxlama göstərir ki, bu optimallaşdırmalar kolların yorğunluq müddətini 1-3 dəfə artıra bilər, adətən xidmət müddətini 100.000 km-dən 250.000 km-ə qədər artırır.
Nəhayət, idarəetmə qolu kollarının yorulması təsadüfi deyil - bu, təkrar dinamik gərginlik altında materialların fiziki hədlərinə çatmasının qaçılmaz nəticəsidir. Kauçukun özünəməxsus xüsusiyyəti kimi son uzanma mikro zədələnmənin başlanğıc həddini təyin edir, halbuki real yük spektrləri, struktur dizayn və materialın tərtibatı bu həddin nə vaxt pozulduğunu birlikdə müəyyən edir. Mikrodan makroya qədər bu təkamülü başa düşmək mühəndislərə dizayn mərhələsində real dayanıqlılıq sərhədlərini müəyyən etməyə imkan verir ki, bu da kolların vaxtından əvvəl köhnəlmək əvəzinə mürəkkəb yol mühitlərində nəzəri istifadə müddətinə yaxınlaşmağa imkan verir. VDI İdarəetmə Qolu Bushing 7L0407182E sifariş etməyə xoş gəlmisiniz!
