針對(duì)牽引車鞍座及其連接板失效的原因分析和解決方案

干奇銀， 鞏錫欣， 陳 鵬

（北京福田戴姆勒汽車有限公司技術(shù)中心， 北京 100000）

0 引言

牽引鞍座是牽引汽車用來(lái)牽引半掛車的。作為牽引車與半掛車之間連接的重要裝置，牽引鞍座既能承受半掛車一部分垂直質(zhì)量，又起著牽引半掛車的作用，同時(shí)又是半掛車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 因此牽引鞍座或者其連接板出現(xiàn)故障，運(yùn)輸作業(yè)必須停止，直到故障件問題解除方可繼續(xù)運(yùn)營(yíng)。

鞍座磨損環(huán)是鞍座和掛車銷軸連接的零部件， 金屬件，但其材質(zhì)較軟，容易磨損，在掛車銷軸和鞍座之間起到一定的緩沖作用，但其磨損速度應(yīng)當(dāng)在一定范圍內(nèi)。一般路況好無(wú)超載狀態(tài)下， 車輛至少行駛十萬(wàn)公里以上才需更換磨損環(huán)，否則屬于異常磨損。

1 牽引鞍座結(jié)構(gòu)及故障介紹

牽引鞍座主要由鞍座面板、鞍座底座、牽引座軸承、分離-連接機(jī)構(gòu)等組成，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 牽引鞍座及其連接板Fig.1 Fifth wheel and its connecting plate

鄭州某石化公司于2017 年12 月至2018 年5 月份期間，陸續(xù)購(gòu)買了本公司180 臺(tái)6×4 ?；愤\(yùn)輸牽引車。用于運(yùn)輸汽油和柴油，車輛型式如圖2 所示。 但1 年后，有近30%的車輛（52 臺(tái)），牽引鞍座及其連接板發(fā)生損壞，有的鞍座連接板出現(xiàn)裂紋如 圖 3 所示， 有的鞍座磨損環(huán)異常磨損或損毀如圖4 所示。 4S 店為其更換了連接板和鞍座磨損環(huán)后，該問題仍會(huì)發(fā)生。4S 店將車輛故障信息整理后發(fā)給總部，請(qǐng)求技術(shù)支援。

圖2 故障車輛型式Fig.2 State of faulty vehicle

圖3 鞍座連接板開裂Fig.3 Cracking of fifth wheel connecting plate

圖4 鞍座的磨損環(huán)連接螺栓松動(dòng)，螺紋損壞，磨損環(huán)磨損異常Fig.4 Damaged wearing ring and fasteners of fifth wheel

在收集到每個(gè)車的故障信息后， 將這些問題進(jìn)行梳理，分為兩類：鞍座連接板故障和鞍座故障。 其可能發(fā)生的原因初步歸結(jié)為6 個(gè)方面：①用戶可能超載；②路況較差；③鞍座連接板批量出現(xiàn)質(zhì)量問題；④鞍座質(zhì)量問題；⑤用戶對(duì)牽引鞍座的保養(yǎng)不當(dāng)；⑥主車和掛車匹配問題。

經(jīng)過逐一回訪用戶，了解問題細(xì)節(jié)。在諸多繁雜的用戶訪查記錄中，梳理出以下幾個(gè)重要信息：

（1）該集團(tuán)用戶為本公司的老客戶，其之前購(gòu)買的此種車型，從未出現(xiàn)過該問題。

（2）問題集中出現(xiàn)在約半年時(shí)間內(nèi)購(gòu)買的這批次車輛。

（3）鞍座連接板出現(xiàn)裂紋的故障大約是鞍座故障的3 倍。

（4）4S 店為其更換約1.6 次鞍座連接板后，鞍座開始出現(xiàn)故障。

（5）所有出現(xiàn)問題的車型，其匹配的掛車均為T 公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。

（6）行駛路況均為等級(jí)公路，路況好，用戶只用來(lái)運(yùn)輸油品，油罐容積恒定，不會(huì)產(chǎn)生超載。

（7）該集團(tuán)公司中的技術(shù)人員，僅知道掛車和牽引鞍座的型號(hào)存在匹配關(guān)系，均不清楚牽引車和掛車之間，在高度方向存在一定的匹配關(guān)系。

2 故障原因分析與排查

根據(jù)以上的信息梳理，預(yù)先設(shè)定的故障原因，僅剩余3 個(gè)： ①鞍座連接板批量出現(xiàn)質(zhì)量問題； ②鞍座質(zhì)量問題；③主車和掛車匹配問題。

針對(duì)以上3 點(diǎn)，對(duì)失效零部件逐一做分析，找到引起故障的根源。

2.1 檢測(cè)鞍座連接板

經(jīng)檢查和實(shí)際測(cè)量，鞍座連接板尺寸合格，加工工藝符合圖紙要求。 模具壓出的圓角平滑， 未見明顯塑性壓痕，內(nèi)圓角半徑均大于8mm，如圖5 所示。 之后對(duì)損毀的鞍座連接板做材質(zhì)檢測(cè)，材料符合設(shè)計(jì)要求。因此鞍座連接板無(wú)質(zhì)量問題。

2.2 檢測(cè)牽引鞍座

圖5 模具成型的鞍座連接板Fig.5 Fifth wheel is mold forming

用戶常年采用一種車型運(yùn)輸油料， 熟悉車輛的維護(hù)保養(yǎng)，且常年采用單一品牌的鞍座，之前未出現(xiàn)過類似問題。 通過對(duì)鞍座磨損環(huán)材質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)異常。 因此排除了鞍座的質(zhì)量問題。

2.3 校核掛車和牽引車的匹配度

出現(xiàn)問題的車型，其匹配的掛車均為T 公司生產(chǎn)的。因此牽引車的鞍座離地高度、 掛車和牽引車連接處的離地高度，這兩個(gè)尺寸成為是否匹配的關(guān)鍵。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，在空載時(shí)，主車和掛車分離狀態(tài)下：由于是同一種車型，且均為新車，牽引車鞍座承載面離地高基本分布在1305mm 左右；和牽引車匹配的掛車，也是同一批次的新車，空載時(shí)，其鞍座結(jié)合面離地高度分布在1295mm 左右；前者比后者高10mm，測(cè)量值如圖6 所示。

經(jīng)過測(cè)量后計(jì)算出， 列車的整車姿態(tài)角為0.47°，整體姿態(tài)在空載狀態(tài)下基本處于水平狀態(tài)。

圖6 牽引車及掛車測(cè)量數(shù)據(jù)示意圖Fig.6 Schematic diagram of tractor and trailer measurement data

在某些公司的設(shè)計(jì)規(guī)范及國(guó)標(biāo)QC/T 912 《半掛牽引車與半掛車匹配技術(shù)要求》 中規(guī)定：“空載未連接并呈水平狀態(tài)時(shí)， 半掛牽引車牽引座承載面高度宜比半掛車鞍座結(jié)合面高度高60mm～100mm”。否則會(huì)造成相關(guān)連接件受損。

據(jù)此計(jì)算得出掛車的姿態(tài)角應(yīng)為：1.65°～2.59°，但測(cè)量后換算的該值為0.47°，因此在滿載時(shí)，掛車姿態(tài)角將變?yōu)樨?fù)值。由于高度不匹配，在重載時(shí)鞍座長(zhǎng)期非常規(guī)受力，導(dǎo)致磨損環(huán)松動(dòng)、鞍座連接板早期損壞。 僅更換鞍座連接板，問題的根源未得到解決，致使其再次損壞，在此期間，由于鞍座也在承受這種異常應(yīng)力，致使其也出現(xiàn)不同程度的受損。

所以可以判定牽引車和半掛車高度不匹配， 是導(dǎo)致本次故障的主要原因。一般的，上裝公司會(huì)根據(jù)牽引車的狀態(tài)匹配設(shè)計(jì)掛車， 問題應(yīng)出在牽引車的狀態(tài)未能準(zhǔn)確反饋至T 公司，導(dǎo)致牽引車和掛車

3 解決方案

的不匹配。

根據(jù)以上分析的原因，得出整改方案：由于掛車的高度很難改變，保持半掛車狀態(tài)不變，將牽引車鞍座加高。具體為，將鞍座連接板加高50mm，使?fàn)恳嚨陌白休d面高度達(dá)到約1355mm。 使該值處于匹配范圍。 避免牽引車承受異常應(yīng)力。

4 結(jié)束語(yǔ)

據(jù)此，對(duì)其中的5 臺(tái)故障車進(jìn)行整改，并跟蹤其改制后的效果。經(jīng)過2 個(gè)月的運(yùn)營(yíng)，這5 臺(tái)車未再出現(xiàn)之前的異常情況。 將該方案推廣至所有匹配相同掛車的牽引車。 該整改方案成本低，效果好。 目前為止該問題未再次出現(xiàn)。