關(guān)于630E卡車后懸掛球頭經(jīng)常性斷裂的故障分析

關(guān)松　栗飛　王科懿

摘 要：本論文主要敘述了630E卡車后懸掛球頭經(jīng)常性斷裂的故障現(xiàn)象，然后我們從后懸掛的組成及其連接情況入手，對其進行分析、不斷地總結(jié)，最終得出導致該故障發(fā)生的主要原因有懸掛基座不平整、球頭處潤滑不良、懸掛基座上端面的污物未及時清理、懸掛調(diào)整不當、球頭桿與基座孔之間的間隙過大，在解決問題過程中，我們應(yīng)對癥下藥、具體問題具體分析，最終將故障及時排除。

關(guān)鍵詞：630E 球頭 斷裂

Abstract；This paper mainly describes the fault phenomenon of the regular breakage of the rear suspension ball head of the 630E truck. Then we start with the composition and connection of the rear suspension， analyze it and summarize it continuously， and finally find the main reason leading to the failure. There are unsuspended suspension bases， poor lubrication at the ball head， dirt on the upper end of the suspension base is not cleared in time， suspension adjustment is improper， and the gap between the ball head stem and the base hole is too large. In the course of solving the problem， we have Coping with the specific drug problem and specific analysis of the problem will eventually rule out the failure.

Keywords：630E ，Ball head，F(xiàn)racture

前 言

630E卡車主要承擔著露天煤礦運輸黃土、巖石以及煤炭的工作任務(wù)，其后懸掛結(jié)構(gòu)較為簡單，主要由缸筒、桿筒、銅碗、鎖圈以及球頭組成，上述任意結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)問題，都將直接影響卡車的正常運行。

1 故障描述

630E卡車后懸掛是承載貨物的重要機械部件，而球頭又是將懸掛固定在車架上的核心，一旦由于某種原因而發(fā)生卡車懸掛球頭斷裂，就會出現(xiàn)貨物無法正常裝載的故障，直接造成生產(chǎn)任務(wù)停滯。

2 后懸掛的結(jié)構(gòu)

油氣彈簧主要有兩個部件，一是與車架相連的缸筒；一是與前后橋相連的桿筒，桿筒上套有活塞，活塞上部空間有一層液壓油，在油層上面充有干燥氮氣；活塞下部在缸筒內(nèi)壁和桿壁間圍成一個環(huán)形空間，環(huán)形空間內(nèi)充滿了油[1]。環(huán)形空間和活塞上部都是相通的。其通道是鉆在桿筒上的四個小孔，其中兩個小孔裝有3/4”的鋼球，起一個單向閥的作用。即桿筒縮入時，四個孔均做通道；而桿筒伸出時只有兩個孔做通道，另兩個關(guān)閉[2]。

3 后懸掛的工作原理

汽車行使時，路面的起伏所產(chǎn)生的動載荷引起桿筒在缸筒內(nèi)的上下運動。懸架缸筒將垂直軸荷轉(zhuǎn)換為缸筒內(nèi)油液的壓力，通過缸筒內(nèi)有一定初始壓力的惰性氣體（通常為氮氣）為彈性介質(zhì)，桿筒縮入時，氮氣受到壓縮，儲存能量。桿筒伸出時，氮氣膨脹釋放能量，起到彈簧元件的作用，以緩和路面的沖擊力。在桿筒上下運行時，環(huán)形空間的容積隨其變化?？s入時容積增大，活塞上部的油往內(nèi)補充。伸出時

容積減小，油排往活塞上部。油的排出和補充都要通過桿筒上的小孔，小孔的尺寸控制著油的流量，起著一個雙向減震器的作用。在桿筒伸出時，也就是說當油氣懸架回彈地，只有兩個孔做通道，增加了阻尼作用，延緩了回彈[3]。

4 懸掛固定方式的特點

630E卡車后懸掛與車架的連接方式采用的是球頭連接，球頭在整個過程中既起到固定、支撐車架的作用，同時也實現(xiàn)了關(guān)節(jié)軸承的功能。球頭采用表面磷化、炸口、鑲墊、噴涂等多種特殊工藝處理方法制作而成，主要由上部的鉸接球和下部的定位桿2個部分構(gòu)成，具有載荷能力大，抗沖擊，抗腐蝕、耐磨損、自調(diào)心、潤滑好等特點，當設(shè)備在道路上處于運行狀態(tài)時，球頭定位桿在固定螺母預(yù)緊力的作用下保持禁止，而懸掛的缸筒及桿筒部分可以在球頭鉸接球上任意角度旋轉(zhuǎn)擺動[4]。

5 后懸掛球頭的材質(zhì)及其特性

后懸掛球頭是由鑄鐵制作而成，鑄鐵主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。鑄鐵是含碳大于2.1%的鐵碳合金，它是將鑄造生鐵（部分煉鋼生鐵）在爐中重新熔化，并加進鐵合金、廢鋼、回爐鐵調(diào)整成分而得到。在這些合金中，含碳量超過在共晶溫度時能保留在奧氏體固溶體中的量，鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性要比碳鋼低；與生鐵區(qū)別是鑄鐵是二次加工，大都加工成鑄鐵件，鑄鐵件具有優(yōu)良的鑄造性可制成復(fù)雜零件，一般有良好的切削加工性。雖然鑄鐵的機械性能不如鋼，但由于石墨的存在，卻賦予鑄鐵許多為鋼所不及的性能，如良好的耐磨性、高消振性、低缺口敏感性以及優(yōu)良的切削加工性能。此外 ，鑄鐵的碳含量高，其成分接近于共晶成分，因此鑄鐵的熔點低，約為1200℃左右，鐵水流動性好，由于石墨結(jié)晶時體積膨脹，所以傳送收縮率小，其鑄造性能優(yōu)于鋼，因而通常采用鑄造方法制成鑄件使用，后懸掛球頭就是利用該種方法加工制造而成。

6 后懸掛球頭頻繁斷裂的原因分析

（1）懸掛調(diào)整不當。

油氣彈簧的特性由充氣長度和充氣壓力的大小決定。因此，充氣和充油是否正確就決定了這一油氣彈簧的使用效果，所以對油氣彈簧的保養(yǎng)工作主要的就在于經(jīng)常檢查和保持其充油充氣長度。后懸掛的加油高度為8.5 in，充氣高度16.5 in，充氣壓力200 PSI。如果懸掛調(diào)整不當，將會造成應(yīng)力分配不均，導致固定懸掛的球頭頻繁斷裂[5]。

（2）車架底座不夠平整。

球頭與車架的固定是通過螺母將定位桿與車架基孔緊密結(jié)合在一起，鉸接球與車架的接觸方式理論上是面接觸，一旦車架平面不夠平整，那么上述的接觸方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€接觸或者點接觸，這將會使得作用在球頭定位桿上的力矩增大，加速了球頭的斷裂過程[6]。

（3）球頭潤滑不良。

球頭與后懸掛定位孔之間安裝有2片對稱球碗，中間位置有一個油道孔，潤滑油就是通過這個小孔來潤滑球頭。一旦球碗油道孔堵塞，將會導致潤滑油脂無法進入到球頭位置處形成油膜，最終造成球頭與定位孔之間干摩擦，引發(fā)球頭斷裂[7]。

（4）球頭周圍臟污未及時清理。

球頭周圍塵土未及時清理，就會導致塵土進入到鉸接球與車架的接觸平面，從而改變它們之間的面接觸方式，產(chǎn)生力矩，最終引發(fā)球頭斷裂。

（5）球頭定位桿螺母松動。

后懸掛球頭通過定位桿螺母產(chǎn)生的預(yù)緊力來維持鉸接球與車架的空間定位，一旦螺母松動，那么將會使得鉸接球來回自由擺動，而這時定位桿還在懸掛底座基孔當中，這就會造成力矩的產(chǎn)生，從而剪斷定位桿，也就造成了球頭的損壞。

7 整改措施制定

（1）按照規(guī)定標準定期對懸掛進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，避免球頭的異常損壞。

（2）在更換球頭過程中要及時檢查車架基座是否平整，如果有凹凸不平現(xiàn)象及時聯(lián)系相關(guān)技術(shù)人員進行整修。

（3）在日常檢修保養(yǎng)過程中要有針對性的檢查各個潤滑點的工作狀況，出現(xiàn)潤滑不良或者不潤滑的現(xiàn)象要及時處理，避免球頭干摩擦現(xiàn)象的發(fā)生，降低球頭的損耗。

（4）要時刻保持球頭周圍的衛(wèi)生，避免雜物進入到球頭與車架基座之間的縫隙，產(chǎn)生額外的應(yīng)力，造成球頭的損壞。

（5）利用平時的點檢、保養(yǎng)認真檢查球頭定位螺桿是否有松動跡象，要及時利用專用扳手將其緊固到規(guī)定扭矩。

結(jié) 語

本文重點介紹了630E卡車后懸掛球頭頻繁斷裂的故障現(xiàn)象，然后通過不斷地探索、分析，最終總結(jié)出了上述一系列的經(jīng)驗，也明確了今后解決該類故障的出發(fā)點，提高了承修設(shè)備的檢修效率。

參考文獻

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[5] 劉鴻文.材料力學Ⅰ（第6版）[M].北京：高等教育出版社，2017，14-18.

[6] 張秉榮.工程力學（第4版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011，12-17.

[7] 劉峰璧.設(shè)備潤滑技術(shù)基礎(chǔ)[M].廣州：華南理工大學出版社，2012，15-19.

作者簡介：關(guān)松（1986-）男，大專，神華準能設(shè)備維修中心汽修車間重卡鉗工。

栗飛（1987-）男，研究生，神華準能設(shè)備維修中心汽修車間重卡鉗工。

王科懿（1989-）男，本科，神華準能設(shè)備維修中心汽修車間重卡電工。