轮胎螺栓断裂案例分析

L 轮胎螺栓断裂案例分析

一、螺栓断裂原因的理论分析

（1）材料

●选用材料不合适；（35 ；40Cr ; 40CrM）

●机械性能等级选用不合理；

●配套厂家外购圆钢质量问题。

a、材料属非正规厂

b、料头选用产生低位组织问题

（2）机械加工工艺

●冷墩工艺

●热墩工艺

（冷墩的螺栓强度比热墩金加工的螺栓强度增加95%）

●标准P528注解

不同的螺纹加工方法造成的螺栓屈服比和屈服强度也是不同的，也就是冷墩和热墩加工方法的区别。

（3）热处理（可控气体连续炉及卧式网带炉）

热处理十分重要，同一种材料不同机械性能等级就是通过热处理来达到的。

35# ：8.8 , 10.9

40Cr : 9.8 , 10.9 , 12.9

（4）脱碳层：不同性能等级脱碳层有不同的要求

说明：1、热墩表面产生脱碳层，如加工过程处理不好就会影响性能等级，因此热墩产品质量不稳定。

2、冷墩表面基本不产生脱碳层。

（5）装配

1、止口初定位（上次讲课已告诉大家在汽车设计第几页）

初定位作用保证最终拧紧轮胎螺母时各螺母锥面正确对

中。（如11811，后轮辋改φ67初定位后基本未发现螺栓

剪切断裂）

2、轮毂：轮辋幅板间不得挂涂。（防止压不紧、摩擦传动力

矩不足而造成打滑并切断螺栓）

3、装配时要求杯形螺母内锥面有接触，并保证外锥面有间

隙。

（6）严重超载、车辆急转弯，导致侧向力过大，轮胎螺栓被拉断。

二、案例分析

案例一：

11811轮胎螺栓5根同时断裂

原因分析：没有初定中心，造成压力假象。行驶过程中螺母松动，5个螺栓全因剪切力而断裂（轮胎螺栓在行驶过程中只允许受拉伸力），见图1、2：

分析一：

图一中，用户在维修装轮胎时，由于半轴上无止口对轮辋幅板进行初定中心，在轮胎重力的作用下，轮辋锥面与轮胎螺栓锥面上表面单面接触，单个螺母拧紧靠摩擦力推举无法完成

对中，造成拧紧假象，其余4个螺栓也都出现相同情况。故5个螺栓虽然拧紧力矩达到要求，但都是拧紧假象，当车辆行驶时力矩迫使螺母松动，螺栓受剪切力而断裂。

分析二：

图二中，由于增加φ67的止口来初定中心，5个螺母锥面很容易与轮辋锥面全面接触，螺母拧紧后螺栓所受拉应力可以确保半轴与轮辋之间有足够的摩擦力矩。改进增加初定位止口后，11811在至今一年多的时间里未出现螺栓受剪力断裂的问题。

案例二：吉林市一台16016后桥左后轮胎飞出后，撞到一辆奔驰300车保险杠的事故

现在分析发现其中三个螺栓断裂处中心有φ5—φ6的黑色斑点，材料存在质量问题，低倍组织不合格。后经调研发现，

螺栓厂家是福建泉州的，材料在进货时无质保单，而轮胎螺栓材料必须是国家定点厂家生产。同时，该厂在用料时没有去除圆钢的两端头，引起有中心黑色斑点。由于三个螺栓的材质问题，受力时被拉断，只剩三个螺栓导致强度不足，最后受剪切力断裂。

案例三：2006年初，江淮公司和福田公司分别发现50台和15台桥的轮胎螺栓断裂，断裂根数1至5根不等。

原因分析：

1、因为轮胎未脱落，故不存在受剪切力情况，螺栓断裂

应为拉伸受力。拉伸断裂的原因如下：

（1）材料不合格：

a、金相组织不好，不是国家定点厂生产；

b、采用料头生产螺栓，低倍组织不合格。

（2）生产工艺问题：

a、热墩加工，螺栓寿命比冷墩加工时低95%（机

械设计）；

b、去除脱碳层不合理，降低了拉伸强度

c、热处理设备落后（应采用可控气体连续炉及卧

式网带炉）

2、通过批量质量问题分析，认为是螺栓质量问题，对生

产厂家调研后发现了问题：

（1）上述螺栓生产厂家主要是福建泉州的，部分是浙江玉环的。

（2）发现问题：

a、材料来源不规范，没有质保单；

b、毛胚采用热墩，再车削螺纹，去除脱碳层不稳

定，车削加工导致材料纹路走向被切断，降低

了螺栓的抗拉强度；

c、热处理设备陈旧，不能保证性能等级。

对上述案例分析后得出结论：建议工艺上使用冷墩，挤出螺纹（无切削加工）；热处理使用可控气体连续炉及卧式网带炉，以保证螺栓的机械性能等级。

通过以上的改进，我公司在改进后一年多时间里未出现上述批量质量问题，只有本月出现一次亮剑车型的轮胎螺栓被拉断事故，将在后面的案例五中分析。

案例四：湖南郴州一辆2.5吨级的厢式车在高速公路直线行驶时左边五个轮胎螺栓同时断裂，导致左后两轮胎飞出，车辆向

左侧翻。驾驶员受伤情况：左手臂肉挂丢一块，臂皮拉破，

拉断两根筋，驾驶室到处是血。

现象：

（1）样件在同一平面内切断，截面基本一致；

（2）外杯形螺母与轮胎螺母联在外轮辋辐板上，其中一个螺

母可直接用手拧下来，其余四个轮胎螺母较紧，需用扳手才

能拧下。这种情况导致轮胎螺母压着外辐板外锥面，外辐板

内锥面又压着杯形螺母外锥面，内外辐板之间存在间隙，内

外轮胎之间无压力摩擦力距。地面给轮胎的力矩全转换成了

外胎轮胎螺母和杯形螺母的摩擦力矩，从而使螺栓受剪切力

断裂。

正常情况下应该是轮胎螺母拧紧后压着外辐板外锥面，外辐板内端面与内辐板外端面，内辐板内端面与轮毂外端面

接触。地面给轮胎的的反作用力是按上面的顺序依次传到半

轴来推动汽车前进的。

简单叙述：杯形螺母内外斜面不合格，使螺母压紧后，内外轮胎辐板有间隙，使螺栓受到剪切应力而不是拉伸应力。

案例五：合肥用户的亮剑重卡

现象：轮胎螺栓拉断，其中外轮胎螺栓孔朝外缘裂口。

分析：从两个断裂螺栓断口状看应是拉断。从外轮辐板一个螺栓孔外缘裂口向内凸出说明是拉裂。主要原因是严重超载，转弯时侧向力过大，地面给内外轮胎的阻力指向圆心，而侧向力（及离心力向外），超过螺栓的承载能力（机械性能等级）。螺栓拉断时异常响声使驾驶员停车，故未造成事故，否则必将翻车。