Ανάλυση των αιτιών του σπασίματος του μπουλονιού τροχού

Για μπουλόνια με ευρεία ζώνη διάδοσης ρωγμών κόπωσης (το αρχικό σπασμένο τμήμα του μπουλονιού), η ζώνη διάδοσης της ρωγμής κόπωσης αντιπροσωπεύει περίπου το 70% της συνολικής επιφάνειας της ρωγμής. Αυτό δείχνει ότι το μπουλόνι υφίσταται σχετικά χαμηλή πίεση κατά τη χρήση και έχει καλή πλαστική ανθεκτικότητα. Η ιδιότητα θραύσης του ανήκει σε ανομοιόμορφη κατανομή τάσεων, με τοπική συγκέντρωση τάσεων, με αποτέλεσμα πλαστική παραμόρφωση και φθορά μικροκίνησης του στελέχους του μπουλονιού λόγω συμπίεσης και μικροπεριστροφής, πυροδοτώντας την έναρξη επιφανειακών ρωγμών φθοράς και πηγές ρωγμών στο μπουλόνι.
Η επιφάνεια θραύσης του μπουλονιού του τροχού έχει ένα ακτινωτό σχέδιο που διαστέλλεται σταδιακά από την πηγή ρωγμής στο μπουλόνι. Όταν οι λωρίδες κόπωσης διαστέλλονται σε κάποιο βαθμό, δηλαδή ασταθής διαστολή, εμφανίζεται στιγμιαίο κάταγμα, το οποίο είναι κάταγμα κόπωσης σε κάμψη.
Μετά την ανάλυση, το σπάσιμο των μπουλονιών του τροχού είναι διαδοχικό και συγκεκριμένα: αμφίδρομη κόπωση κάμψης → μονόδρομη κόπωση κάμψης (ευρύτερη ζώνη επέκτασης) → κόπωση μονής κατεύθυνσης κάμψης (στενότερη ζώνη επέκτασης) → στιγμιαία θραύση.
Με βάση την παραπάνω ανάλυση, το σπάσιμο του μπουλονιού του τροχού προκαλείται από την τάση κάμψης που δημιουργείται στη θέση θραύσης λόγω της περιφερειακής δύναμης (δύναμη στην εφαπτομενική διεύθυνση του κύκλου δείκτη του μπουλονιού του τροχού) από τη στεφάνη του τροχού, μειωτήρα στεφάνης τροχού, και τύμπανο φρένων κατά τις συνθήκες οδήγησης και φρεναρίσματος.
Με βάση την παραπάνω ανάλυση, η βασική αιτία της τάσης κάμψης στα μπουλόνια του τροχού είναι η χαλάρωση των παξιμαδιών του τροχού.
Στο αρχικό στάδιο της χαλάρωσης του παξιμαδιού του τροχού, μπορεί να υπάρχουν μόνο 2-4 μπουλόνια σε επαφή μεταξύ του κοχλία του τροχού και του κελύφους της άκρης του τροχού, του τυμπάνου του φρένου και της στεφάνης του τροχού κατά τις συνθήκες οδήγησης και φρεναρίσματος. Επομένως, σε αυτή τη θέση θραύσης θα δημιουργηθεί τάση κάμψης που υπερβαίνει κατά πολύ το όριο κόπωσης του μπουλονιού του τροχού, οδηγώντας στο σχηματισμό πηγών ρωγμών στον κοχλία του τροχού. Καθώς το όχημα συνεχίζει να λειτουργεί, υπό τη δράση εναλλασσόμενων φορτίων, οι ρωγμές στην πηγή των ρωγμών των μπουλονιών συνεχίζουν να διαστέλλονται και να κλείνουν, σχηματίζοντας ρωγμές κόπωσης. Κάτω από τη συνεχή δράση της εναλλασσόμενης μηχανικής καταπόνησης, οι ρωγμές κόπωσης διαδίδονται περαιτέρω, οδηγώντας τελικά σε θραύση κόπωσης μπουλονιών και επακόλουθη θραύση.