Качество полуосей оценивают при статических испытаниях и испытаниях на
усталостную прочность.
При испытании полуосей ЗИЛ-130 на усталостную прочность при кручении
полуось нагружают постепенно возрастающим крутящим моментом до ее
поломки. Во время испытаний фиксируют изменение угла закручивания
полуоси в зависимости от изменения крутящего момента.
Результаты испытания полуосей приведены в табл. 38.
38. Результаты испытания полуосей на статическую прочность
Крутящий момент в
кгс*м.
Материал полуоси
соответствующий
пределу
пределу
нальности
прочности
Сталь
40ХГРТ
1675
2400
Сталь 45
1875
2000
Полуоси из стали 40ХГРТ подвергались объемной
закалке, а полуоси из стали 45 — закалке с нагревом т. в. ч.
Результаты испытаний показывают, что предел пропорциональности у
полуосей из стали 45 выше, чем у полуосей из стали 40ХГРТ, а предел
прочности, наоборот, ниже. Однако запас статической прочности полуосей
из стали 45, рассчитанный по максимальному крутящему моменту двигателя,
приведенному к полуоси на первой передаче коробки передач, равен 2,08 и
является достаточным. При этом учитывается, что слишком большой запас
статической прочности полуоси может привести при пере-грузках к поломкам
шестерен, а стоимость устранения этого дефекта выше стоимости установки
новой полуоси.
Испытания полуосей на усталость производятся на универсальном стенде
кривошипно-шатунного типа. Шлицевой конец полуоси закрепляется в
неподвижной втулке. Переменный крутящий момент прикладывается к фланцу
полуоси от ползуна через рычажное устройство. Нагрузка измеряется с
помощью индуктивного датчика на силоизмерителе. Установка полуоси при
испытании на усталость показана на рис. 32. Нагрузка на испытуемую
полуось автоматически поддерживается постоянной, что приближает условия
испытаний к эксплуатационным. Испытания продолжаются до поломки полуоси,
при этом фиксируется число циклов нагружения.
В процессе испытаний при пульсирующем цикле определяют число циклов
нагружений до разрушения полуоси при разных нагрузках.
Оценка и сравнение усталостной прочности полуосей
производятся по их ограниченному пределу выносливости. В результате
проведенных испытаний установлено, что на базе 3 млн. циклов при
пульсирующем нагружении полуоси из стали 45 не разрушались при нагрузке
1000 кгс-м, а полуоси из стали 40ХГРТ выдерживали только нагрузку 320
кгс-м.
По данным тензометрированпя полуосей ЗИЛ-164, в различных условиях
эксплуатации известно, что максимальные крутящие моменты на полуосях,
влияющие на усталостную прочность последних, возникают при движении
груженого автомобиля по разбитой грунтовой дороге в период распутицы.
Сопоставляя нагруженность полуосей автомобиля ЗИЛ-130 с нагруженностью
полуосей автомобиля ЗИЛ-164, можно считать, что максимальный крутящий
момент на полуосях автомобиля ЗИЛ-130 в этих условиях будет равен 680
кгс-м.
Следовательно, полуоси, изготовленные из стали 40ХГРТ, на автомобилях
ЗИЛ-130 имеют ограниченную долговечность, в то время как полуоси из
стали 45 с закалкой т. в. ч. имеют предел выносливости, значительно
превышающий напряжения, возникающие при эксплуатационных нагрузках.
Опыт эксплуатации автомобилей подтвердил правильность принятого решения
об изготовлении полуосей из стали 45 с закалкой т. в. ч., так как в этом
случае полуоси не имеют усталостных поломок.
В результате отработки технологии для изготовления полуосей стали
применять углеродистую сталь с регламентированной прокаливаемостью 45 РП
по ТУ ЧМЗ 41—67.