挖掘裝載機(jī)駕駛室玻璃破碎原因分析和優(yōu)化改進(jìn)

周良稷，唐思梅

（1.江蘇柳工機(jī)械有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212003；2.鎮(zhèn)江無危安防技術(shù)有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212003）

0 引言

為迎合用戶對外觀和視野的要求，對挖掘裝載機(jī)駕駛室進(jìn)行較大面積的玻璃設(shè)計使用。然而隨著大面積玻璃的使用，生產(chǎn)和銷售初期，玻璃碎裂問題也日益顯現(xiàn)。分析挖掘裝載機(jī)駕駛室前擋和門玻璃的碎裂原因，對其安裝結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，降低駕駛室玻璃的破碎率，提高了用戶滿意度，為后續(xù)整機(jī)大批量生產(chǎn)銷售提供了保障。

1 駕駛室玻璃碎裂原因分析

玻璃破碎的主要原因可分為玻璃本身自爆和受到外力產(chǎn)生的破碎。下面從玻璃本身缺陷、駕駛室玻璃的設(shè)計，以及制造安裝和使用過程，分析挖掘裝載機(jī)駕駛室前擋和門玻璃的碎裂原因。

1.1 玻璃本身缺陷

鋼化玻璃的自爆是指鋼化玻璃在無直接機(jī)械外力作用下發(fā)生的自動性炸裂。自爆是鋼化玻璃固有的特性之一，國內(nèi)玻璃廠家的自爆率在0.3%～3%。主要原因是玻璃原片中包含有結(jié)石、硫化鎳結(jié)晶體等雜質(zhì)。玻璃中有雜質(zhì)是鋼化玻璃的薄弱點(diǎn)，也是應(yīng)力集中處，特別是結(jié)石若處在鋼化玻璃的張應(yīng)力區(qū)是導(dǎo)致炸裂的重要因素。結(jié)石存在于玻璃中，與玻璃體有著不同的膨脹系數(shù)，玻璃鋼化后結(jié)石周圍裂紋區(qū)域的應(yīng)力集中成倍增加，當(dāng)結(jié)石膨脹系數(shù)小于玻璃，結(jié)石周圍的切向應(yīng)力處于受拉狀態(tài)，伴隨結(jié)石而存在的裂紋擴(kuò)展極易發(fā)生。玻璃中含有硫化鎳結(jié)晶物，如果這些雜質(zhì)在鋼化玻璃中晶相組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，則體積膨脹會引起自發(fā)炸裂，玻璃本身的雜質(zhì)在國內(nèi)先進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)，即使完全按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)也無法完全避免。因此無法徹底解決玻璃自爆問題，作為玻璃使用企業(yè)只能在供方選擇時選擇制造水平更高的企業(yè)生產(chǎn)的玻璃，這樣可以盡可能從原材料本身降低玻璃碎裂的概率。

1.2 駕駛室玻璃的設(shè)計問題

挖掘裝載機(jī)前擋玻璃根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求需采用夾膠玻璃，前擋玻璃因外觀使用要求設(shè)計呈弧形，安裝板厚度為4 mm，從反饋的前擋玻璃碎裂的機(jī)器來看，兩臺開裂點(diǎn)都處在雨刮安裝右邊上的圓角處，如圖1 所示。此處的圓角為R34，從樣機(jī)開裂點(diǎn)都在圓角處來看，此處容易引起應(yīng)力集中，分析可能原因?yàn)椴ＡУ倪^渡圓角偏小，粘接的安裝板強(qiáng)度不足等。

挖掘裝載機(jī)門玻璃目前采用厚度為6 mm 的鋼化玻璃，采用雙曲結(jié)構(gòu)形式，因駕駛室采用圓弧形設(shè)計，門如果有框制造難度很大，且國外和國內(nèi)農(nóng)機(jī)都有成功使用經(jīng)驗(yàn)，且無框全玻璃門外觀和視野好，因此采用無框門結(jié)構(gòu)。門的安裝采用上鉸鏈一個點(diǎn)和門架及玻璃連接，下鉸鏈兩個點(diǎn)與門架玻璃連接，門架還分別在上、中、下三點(diǎn)和玻璃連接，其中，中間點(diǎn)和門鎖連接，如圖2 所示。

圖1 玻璃碎裂點(diǎn)

圖2 玻璃門

目前，門玻璃上開有10 個大小不同的孔，其中，中間開了直徑45 mm 的碰鎖安裝孔，最小的鎖安裝孔為8 mm。玻璃和門架、鉸鏈、螺栓之間通過橡膠墊隔離，目前膠墊厚度為4 mm，裝配緊后只有3～3.5 mm，嵌入孔內(nèi)的單邊厚度只有2 mm，門鎖處的膠墊為3 mm，另安裝鎖的孔沒有膠墊。從門玻璃使用來說，上面孔開得越多，增加了玻璃破碎的概率。玻璃和金屬之間如果沒有橡膠墊隔開或膠墊厚度不足，一旦安裝使用時玻璃與金屬碰撞在一起極易導(dǎo)致玻璃破碎。

1.3 玻璃、駕駛室的制造安裝過程

現(xiàn)在玻璃切割開孔都是水刀完成，有的割邊并不齊整，孔不光，割后有的也沒有磨邊（圖紙要求磨邊圓角為R1～R2），如圖3 所示。

鋼化玻璃的鋼化過度，玻璃破碎后碎片過細(xì)，導(dǎo)致玻璃表面應(yīng)力過大，易引起玻璃自爆。國內(nèi)先進(jìn)的生產(chǎn)企業(yè)都有比國標(biāo)更嚴(yán)格的碎片數(shù)量范圍值，以控制玻璃自爆率。玻璃鋼化時玻璃受熱分布不均，導(dǎo)致玻璃表面應(yīng)力分布不均，后續(xù)使用過程易引起玻璃破碎。

圖3 門玻璃開孔缺陷

雖然駕駛室供方裝配這種門有一定經(jīng)驗(yàn)，但由于駕駛室、門架，玻璃等制造誤差，導(dǎo)致裝配時配合不好，存在野蠻裝配。其中在供方發(fā)生的玻璃碎裂主要還是因門和駕駛室配合不好，強(qiáng)行安裝造成。裝配工人裝配挖掘裝載機(jī)駕駛室并不成熟，工藝不一定完全適用，導(dǎo)致裝配質(zhì)量沒有拖拉機(jī)駕駛室好，后續(xù)使用過程會引起局部受力過大，導(dǎo)致玻璃碎裂。

駕駛室供方的前立柱彎管成型質(zhì)量一直沒有控制好，焊接后粘接面平面度不太好，玻璃本身制造也有誤差，駕駛室玻璃粘接的膠量完全由工人經(jīng)驗(yàn)控制，導(dǎo)致玻璃粘貼過程中玻璃膠的量涂不均勻，造成配合誤差較大產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從入庫的駕駛室來看，在雨刮安裝板的上圓角處打的膠明顯比下邊少。

1.4 玻璃在使用過程中引起的破裂

玻璃在使用過程中由于受石子飛濺或其他外物撞擊；或運(yùn)輸行駛過程中的碰撞；或操作者開門作業(yè)引起門振動加劇等，導(dǎo)致玻璃局部受力過大最終碎裂。

2 優(yōu)化改進(jìn)

（1）針對玻璃本身缺陷，由玻璃供方優(yōu)化生產(chǎn)工藝，對玻璃進(jìn)行均質(zhì)處理，讓后續(xù)可能自爆的玻璃提前在廠內(nèi)破碎。

（2）針對設(shè)計問題，將雨刮處玻璃開口圓角由R34 改為R85，安裝板的厚度增加為5 mm，后面增焊兩條加強(qiáng)筋，門玻璃開孔盡量以少開為原則，數(shù)量由10 個減少到7 個，橡膠隔墊由4 mm 改為5 mm，增加安裝門鎖的橡膠隔墊，避免玻璃與金屬直接接觸風(fēng)險。

（3）針對制造安裝問題，玻璃廠優(yōu)化生產(chǎn)工藝，嚴(yán)格控制開孔質(zhì)量和磨邊質(zhì)量；嚴(yán)格控制鋼化玻璃的加熱溫度和鋼化風(fēng)壓等工藝參數(shù)；制造玻璃檢具確保出廠玻璃的質(zhì)量穩(wěn)定性；駕駛室供方投入工裝夾具等對前立柱、前風(fēng)擋骨架、門骨架的成形質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其變形量在合理范圍內(nèi)；完善安裝工藝文件，裝配時確保裝配人員的固定性并嚴(yán)格按照安裝工藝要求進(jìn)行，確保裝配質(zhì)量的穩(wěn)定性，在出廠前嚴(yán)格按出廠檢驗(yàn)要求檢查。

（4）針對使用過程的問題，加強(qiáng)對操作者、售后服務(wù)人員和經(jīng)銷商的培訓(xùn)，使相關(guān)使用人員清楚在特殊作業(yè)如破碎工況需增加防護(hù)設(shè)備、開門作業(yè)時注意把門與側(cè)窗鎖在一塊；轉(zhuǎn)場運(yùn)輸或作業(yè)時注意門窗的關(guān)閉和防磕碰等注意事項(xiàng)，減少玻璃破碎風(fēng)險。

3 效果驗(yàn)證

實(shí)施上述各種改善措施后，對改進(jìn)后的整機(jī)進(jìn)行市場跟蹤調(diào)查，在生產(chǎn)裝配、用戶使用過程中玻璃破碎反饋率逐年降低，提高了用戶滿意度。

4 結(jié)束語

挖掘裝載機(jī)乃至整個工程機(jī)械駕駛室玻璃破碎問題長期存在，分析玻璃破碎原因并制定實(shí)施相應(yīng)優(yōu)化改進(jìn)措施，玻璃破碎概率大幅降低，提高了客戶對整機(jī)的性能評價和后續(xù)的購買欲望。企業(yè)應(yīng)從設(shè)計、生產(chǎn)制造、裝配各環(huán)節(jié)都要對其引起重視，這樣才能贏得客戶和市場，企業(yè)才能長遠(yuǎn)發(fā)展。