港口牽引車焊接式車架縱梁質(zhì)量改進(jìn)

羅致崗

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港口牽引車焊接式車架縱梁質(zhì)量改進(jìn)

羅致崗

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

文章針對港口牽引車車架縱梁裂紋問題進(jìn)行綜合剖析。首先應(yīng)用故障樹法列舉導(dǎo)致縱梁裂紋的可能因素，通過原材料因素、生產(chǎn)過程因素、設(shè)計(jì)因素和特殊工況等四方面逐一分析篩選，確定引起縱梁裂紋的主要因素，并對原有縱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量改進(jìn)。

縱梁；裂紋；改進(jìn)

1 問題描述

售后市場反饋，國內(nèi)某港口碼頭有7輛港口偏置4×2牽引車在行駛作業(yè)時(shí)出現(xiàn)了車架開裂問題，裂紋位置在車架右縱梁內(nèi)加強(qiáng)版處，裂紋長度(10-30)mm，裂紋深度（3-8）mm。故障圖片見圖1。

圖1 故障圖片

2 故障樹分析

以車架縱梁裂紋問題為頂事件建立故障樹，故障樹簡圖如圖2所示。

圖2 故障樹簡圖

下面對故障樹各因素逐一進(jìn)行分析判定。

2.1 原材料因素分析

核查車架原材料。車架板材生產(chǎn)供方都是國家正規(guī)的骨干鋼鐵企業(yè)，都是公司合格供方，都能提供每批次板材產(chǎn)品質(zhì)量證明書，產(chǎn)品質(zhì)量證明書包括訂單號、訂貨單位、收貨單位、產(chǎn)品名稱、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、批次號、爐號、牌號、規(guī)格、重量、化學(xué)成分、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率等參數(shù)。

每批板材進(jìn)廠都采集樣本進(jìn)行理化分析，并對材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率等機(jī)械性能進(jìn)行檢測。

復(fù)查車架材料理化分析報(bào)告，材料的力學(xué)性能、彎曲性能、化學(xué)成分、晶粒度、帶狀組織等均滿足GB/T 3273-2005 的相關(guān)技術(shù)要求。車架縱梁原材料（510L）按照采購控制程序、產(chǎn)品的監(jiān)視和測量控制程序、原材料檢驗(yàn)規(guī)程、汽車大梁用鋼板和鋼帶標(biāo)準(zhǔn)等文件進(jìn)行控制。進(jìn)廠原材料嚴(yán)格按照采購要求實(shí)施檢查，入廠驗(yàn)收除了對外觀和尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)外，對材料的理化和性能也進(jìn)行檢測，抽查記錄情況，無異常，控制有效。

經(jīng)過系統(tǒng)檢查，原材料從采購、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)符合公司規(guī)定要求。因此，車架材質(zhì)因素可排除。

2.2 生產(chǎn)過程因素分析

生產(chǎn)中原材料無混料情況發(fā)生，無材料代用情況；車架總成嚴(yán)格按圖紙、工藝要求進(jìn)行加工；技術(shù)更改均按更改通知單執(zhí)行，更改單保存完好，設(shè)計(jì)更改主要涉及到安裝孔位置尺寸變化。生產(chǎn)中嚴(yán)格執(zhí)行縱梁沖孔、壓型作業(yè)指導(dǎo)書和有關(guān)車架總成焊接作業(yè)指導(dǎo)書?？v梁壓型工藝未變更，縱梁壓型及車架焊接工藝驗(yàn)證記錄齊全。生產(chǎn)設(shè)備及工裝臺賬完整，符合設(shè)備管理方面的要求。工裝、工位器具管理有序，按計(jì)劃要求對設(shè)備及工裝能進(jìn)行保養(yǎng)檢修。設(shè)備保養(yǎng)記錄、設(shè)備精度檢查記錄、設(shè)備點(diǎn)檢表等填寫完整。

車架總成生產(chǎn)過程嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程，按照工藝卡、作業(yè)指導(dǎo)書等進(jìn)行過程質(zhì)量控制。檢驗(yàn)項(xiàng)目齊全，關(guān)鍵尺寸、檢驗(yàn)結(jié)果符合要求，抽查記錄情況無異常。檢驗(yàn)過程執(zhí)行車架總成檢驗(yàn)規(guī)程、車架零部件檢驗(yàn)規(guī)程等體系文件。

經(jīng)過對同批次底盤裝配生產(chǎn)過程中的內(nèi)飾跟單、調(diào)試跟單和檢驗(yàn)跟單進(jìn)行復(fù)查，各類原始記錄中沒有涉及車架方面質(zhì)量問題。

通過上述分析排查，生產(chǎn)過程工藝、設(shè)備、質(zhì)檢等過程符合公司體系要求，無異常。因此，生產(chǎn)過程此因素可排除。

2.3 設(shè)計(jì)因素分析

經(jīng)現(xiàn)場查看，綜合用戶使用和現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)，可判定此7 輛車車架縱梁裂紋是由于特定使用工況和用戶操作習(xí)慣（集裝箱吊放于車架時(shí)沖擊載荷過大）引起，車架設(shè)計(jì)滿足原有規(guī)定要求。為了證明這一結(jié)論的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性，下面再次對設(shè)計(jì)過程進(jìn)行仿真模擬驗(yàn)證。

應(yīng)用CAE軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)過程確認(rèn)，驗(yàn)證結(jié)果見圖3-圖6。

垂直載荷工況下，Z 向重力加速度3.5g。用戶反映的車架開裂處安全因子為1.47(安全因子大于1），滿足車輛設(shè)計(jì)要求。見圖3。

轉(zhuǎn)彎工況下，Z 向重力加速度1g，Y向0.44g加速度。用戶反映的車架裂紋處安全因子為1.81（安全因子大于1），滿足車架設(shè)計(jì)要求。見圖4。

圖4 轉(zhuǎn)彎工況

扭轉(zhuǎn)工況下，Z 向重力加速度1g，用戶反映的車架裂紋處安全因子為1.76（安全因子大于1），滿足車架設(shè)計(jì)要求。見圖5。

圖5 扭轉(zhuǎn)工況

制動工況下，Z 向重力加速度1g，X向加速度為1g。用戶反映的車架裂紋處安全因子為1.79（安全因子大于1），滿足車架設(shè)計(jì)要求。見圖6。

圖6 制動工況

綜上分析，車架設(shè)計(jì)滿足要求，設(shè)計(jì)過程無異常。因此，設(shè)計(jì)因素可排除。

2.4 特殊工況分析

港口牽引車主要用于港口集裝箱短途運(yùn)輸，港口到達(dá)集裝箱卸貨點(diǎn)約5公里，低速行駛，頻繁制動[1]。掛車在急剎車過程中，主車和掛車會折疊變成八字形，掛車巨大的瞬間沖擊力作用于縱梁，造成左右縱梁薄弱處先出現(xiàn)裂紋。

在市場調(diào)查中了解到，港口運(yùn)輸行業(yè)因貨物集中，低速短距離運(yùn)輸作業(yè)，車輛綜合運(yùn)營成本較高，行業(yè)競爭激烈。為了獲得較好的收益，一部分用戶在車輛使用中經(jīng)常會超載運(yùn)輸，這種狀態(tài)就直接影響到焊接式車架的可靠性，也存在一定的安全隱患[2]。

通過如上分析，車輛經(jīng)常緊急制動和超載運(yùn)輸是造成車架縱梁裂紋的主要因子，因此，對于車架在特殊工況這一因素不可排除，此因素是造成車架產(chǎn)生裂紋的根本原因。

3 改進(jìn)方案

為適應(yīng)港口牽引車短距離、輕量化、頻繁制動、低速行駛、可能超載等運(yùn)輸特點(diǎn)，并結(jié)合前期已經(jīng)暴露出的問題，對車架進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)。

臨時(shí)措施：車架內(nèi)側(cè)焊接一塊加強(qiáng)板，同時(shí)將內(nèi)加強(qiáng)板長度向前延伸，即采用兩塊加強(qiáng)板焊接加強(qiáng)車架。臨時(shí)方案僅應(yīng)用于市場故障車輛改制。

永久方案：在車架內(nèi)加強(qiáng)板在原長度基礎(chǔ)上再向前延伸270mm，見圖7。此方案已在新訂單中體現(xiàn)，車架內(nèi)加強(qiáng)板延長后車架整體強(qiáng)度大幅度提高，車架總成抗沖擊、承受交變應(yīng)力的能力得到顯著改善。

圖7 車架改進(jìn)方案

經(jīng)過后期市場用戶使用，改進(jìn)方案完全可以滿足特殊工況下用戶對車輛的使用要求，車架縱裂裂紋問題徹底得到解決。

[1] 王樂圓.質(zhì)量管理及其應(yīng)用[M].武漢理工大學(xué)出版社,2016.03.

[2] 柳也.質(zhì)量管理系統(tǒng)研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué),2017.

Quality improvement of welded frame rail of port tractor

Luo Zhigang

（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

In this paper, a comprehensive analysis is made on the rail crack of the frame of the harbour tractor. Firstly, fault tree method is applied to enumerate the possible factors that may lead to the longitudinal beam crack. Through the analysis and screening of four aspects including raw material factors, production process factors, design factors and special working conditions, the main factors causing the longitudinal beam crack are determined, and the quality of the original longitudinal beam structure is improved.

longitudinal beam;crack;improvement

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.045

U471

A

1671-7988(2019)10-131-03

U471

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1671-7988(2019)10-131-03

羅致崗，男，碩士，工程師，就職于陜西重型汽車有限公司。