輕型卡車(chē)備胎升降器常見(jiàn)故障及改進(jìn)

宋心雷，吳兆亮

輕型卡車(chē)備胎升降器常見(jiàn)故障及改進(jìn)

宋心雷，吳兆亮

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了輕型卡車(chē)備胎升降器常見(jiàn)故障及主要問(wèn)題的改進(jìn)措施。備胎升降器主要有備胎使用過(guò)程中松脫、備胎升降器卡滯、備胎使用過(guò)程中晃動(dòng)或旋轉(zhuǎn)等三種故障。根據(jù)備胎升降器結(jié)構(gòu)原理，通過(guò)FT圖系統(tǒng)分析了三種故障的可能原因，并對(duì)主要原因展開(kāi)說(shuō)明。在此基礎(chǔ)上給出了改進(jìn)建議：對(duì)備胎升降器的潤(rùn)滑、彈簧壓緊力、防塵罩設(shè)計(jì)、輪輞與橫梁結(jié)合面摩擦系數(shù)需要重點(diǎn)關(guān)注。

備胎升降器；常見(jiàn)故障；潤(rùn)滑；摩擦系數(shù)

前言

備胎裝置的作用就是將備胎固定在車(chē)輛的某個(gè)地方，便于駕駛員在輪胎出現(xiàn)異常時(shí)取用備胎。輕型卡車(chē)的備胎一般重量較大，需要采用備胎升降器裝置對(duì)備胎進(jìn)行固定，并具有在拆卸、安裝過(guò)程中的升降功能。

1 功能性能要求

1.1 備胎升降器常見(jiàn)布置形式

根據(jù)整車(chē)的總體布置要求及取用方便性要求，輕型卡車(chē)備胎一般布置在車(chē)輛的尾部[1]，備胎升降器通過(guò)橫梁安裝在車(chē)架上，如圖1所示。

1.2 備胎升降器功能要求

（1）升降功能，且升降操作力?。?/p>

（2）升降過(guò)程中能在任意位置停??；

（3）裝配后，能夠有效固定備胎，不出現(xiàn)松動(dòng)、晃動(dòng)情況。

根據(jù)功能要求，輕卡備胎升降器一般具有如圖2所示的結(jié)構(gòu)，其核心機(jī)構(gòu)為一齒差式[2]減速機(jī)構(gòu)（包括鏈輪、偏心軸、行星輪、導(dǎo)向限位塊等結(jié)構(gòu)）。一齒差式減速機(jī)構(gòu)具有體積小、減速比大、自鎖等特點(diǎn)。

1—車(chē)架；2—備胎升降器；3—備胎橫梁；4—備胎。

1—升降器殼；2—偏心軸；3—導(dǎo)向限位塊；4—行星輪；5—鏈輪；6—防塵罩；7—鏈條；8—彈簧墊圈；9—托架；10—彈簧；11—彈簧座；12—彈簧墊圈；13—十字槽盤(pán)頭螺釘。

2 常見(jiàn)故障模式

根據(jù)市場(chǎng)及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，輕卡備胎升降器主要故障模式有3種：備胎使用過(guò)程中松脫、備胎升降器卡滯、備胎使用過(guò)程中晃動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。

（1）備胎使用過(guò)程中松脫，主要指車(chē)輛在日常使用中，出現(xiàn)備胎下降脫離備胎橫梁的約束甚至脫落的問(wèn)題，如圖3所示，在顛簸路面行駛后，備胎已脫離備胎橫梁一定距離，固定作用完全失效。

圖3 備胎使用過(guò)程中松脫

（2）備胎升降器卡滯，主要指在使用備胎升降器升、降備胎時(shí)，有卡滯感甚至完全卡死無(wú)法旋轉(zhuǎn)升、降的問(wèn)題，如圖4所示，因鏈條打結(jié)卡死在鏈輪上，備胎升降器無(wú)法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，備胎不能進(jìn)行升降操作。

圖4 備胎升降器卡滯

（3）備胎使用過(guò)程中晃動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，主要指?jìng)涮ピ谑褂弥校瑐涮ルm仍然受備胎橫梁約束，但約束力不足，相對(duì)橫梁有平移或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)輪輞安裝面與橫梁安裝面較大磨損問(wèn)題，如圖5所示，備胎輪輞安裝面因旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，油漆出現(xiàn)磨損刮擦痕跡。

圖5 備胎使用過(guò)程中晃動(dòng)或旋轉(zhuǎn)

3 故障原因分析及改進(jìn)

下面根據(jù)備胎升降器緊固原理，對(duì)3種故障模式分別用FT圖展開(kāi)進(jìn)行分析。

3.1 備胎使用過(guò)程中松脫

備胎使用過(guò)程中松脫FT圖分析如圖6所示，常見(jiàn)故障原因有運(yùn)動(dòng)件潤(rùn)滑不足和托架彈簧壓力不足2個(gè)。

圖6 備胎使用過(guò)程中松脫FT圖

（1）運(yùn)動(dòng)件潤(rùn)滑不足：在備胎升降器生產(chǎn)中，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的潤(rùn)滑通常能夠保證，但對(duì)導(dǎo)向限位塊與殼體間的潤(rùn)滑經(jīng)常出現(xiàn)遺漏，反復(fù)升降幾次后，就會(huì)出現(xiàn)升降阻力增大，同樣的鎖緊力矩下，備胎與橫梁之間的壓緊力就得不到保證。如圖7所示，導(dǎo)向限位塊與殼體之間因缺少潤(rùn)滑已嚴(yán)重磨損。此問(wèn)題通過(guò)對(duì)所有運(yùn)動(dòng)副增加潤(rùn)滑即可解決。

圖7 備胎升降器潤(rùn)滑不足

（2）托架彈簧壓力不足：彈簧對(duì)備胎的壓緊力保證備胎在路面沖擊力作用下始終有作用力在鏈條上，以使升降器發(fā)揮一齒差減速機(jī)構(gòu)的摩擦自鎖作用。一般要求，彈簧壓緊力需要達(dá)到備胎重量的2倍～3倍。如圖8所示，故障件彈簧最大壓力約0.6 kN，不能滿足輕卡備胎（重量40 kg～60 kg）鎖緊要求。

圖8 彈簧壓緊力對(duì)比圖

3.2 備胎升降器卡滯

備胎升降器卡滯FT圖分析如圖9所示，常見(jiàn)故障原因有防塵罩導(dǎo)向不良和運(yùn)動(dòng)副間潤(rùn)滑不足。

圖9 備胎升降器卡滯FT圖

防塵罩導(dǎo)向不良，在備胎升降器升降過(guò)程中容易觀測(cè)，常見(jiàn)有鏈條與防塵罩存在干涉，導(dǎo)致鏈條不能順利退出，導(dǎo)致鏈條在鏈輪中打結(jié)，如圖4所示。在設(shè)計(jì)時(shí)需要關(guān)注防塵罩與鏈條、鏈輪等的配合關(guān)系；同時(shí)要注意，防塵罩通常剛度較低，容易在裝配過(guò)程中變形，因此需要在制造中有相應(yīng)設(shè)備措施保障防塵罩按設(shè)計(jì)狀態(tài)裝配。

運(yùn)動(dòng)副間潤(rùn)滑不足，與圖7情形類(lèi)似，不再闡述。

3.3 備胎使用過(guò)程中晃動(dòng)或旋轉(zhuǎn)

如圖10所示，備胎固定，在上下方向上主要靠備胎托架與備胎橫梁壓緊約束，在水平方向上主要靠上下方向壓緊力產(chǎn)生的摩擦力約束。

圖10 備胎固定原理示意

根據(jù)備胎固定原理，備胎使用過(guò)程中晃動(dòng)或旋轉(zhuǎn)FT圖分析如圖11所示，主要兩個(gè)直接原因是初始?jí)壕o力不足、備胎與橫梁間摩擦系數(shù)不足。

初始?jí)壕o力不足，在前述3.1中已論述，不再贅述。

備胎與橫梁間摩擦系數(shù)不足是容易遺漏的分析項(xiàng)目。表面粗糙度，受輪輻板材、油漆工藝等影響；表面處理材質(zhì)，包括油漆材質(zhì)或其他接觸面材質(zhì)。增大備胎與橫梁間摩擦系數(shù)，有多種通行做法：（1）通過(guò)調(diào)整油漆工藝，提高表面粗糙度；（2）在備胎橫梁上增加高摩擦系數(shù)材質(zhì)，如在橫梁上粘貼橡膠軟墊；（3）備胎安裝方式變更，將輪輻安裝面朝下，安裝后，輪胎與備胎橫梁直接接觸。

圖11 備胎安裝后晃動(dòng)或旋轉(zhuǎn)FT圖

綜上所述，備胎升降器故障形式多樣，產(chǎn)生的原因也較多，重點(diǎn)需要關(guān)注設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)的驗(yàn)證以及對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行控制。備胎升降器驗(yàn)證主要有最大扭矩驗(yàn)證、靜載荷驗(yàn)證、自鎖性能驗(yàn)證、反復(fù)升降壽命試驗(yàn)等，現(xiàn)已有較為成熟的試驗(yàn)方法及設(shè)備[3]滿足以上要求，在條件允許的情況下，加大開(kāi)發(fā)驗(yàn)證數(shù)量可有效規(guī)避早期備胎升降器故障。

4 結(jié)語(yǔ)

本文系統(tǒng)地對(duì)輕卡備胎升降器常見(jiàn)故障及改進(jìn)方法進(jìn)行歸納總結(jié)，對(duì)新從事備胎升降器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作的工程師具有一定的啟發(fā)性。

同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)在對(duì)備胎升降器的開(kāi)發(fā)研究還缺少理論的支撐，很多的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)依靠經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)一步加強(qiáng)理論方面的探索。

[1] 張翠,王杰.輕型卡車(chē)備胎裝置布置的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].汽車(chē)零部件,2015(09):25-27+64.

[2] 劉薔.一齒差式備胎升降器設(shè)計(jì)[J].川汽科技,2000(04):1-2.

[3] 王鋒,謝東,朱建渠.備胎升降器升降試驗(yàn)裝置開(kāi)發(fā)[J].現(xiàn)代制造工程,2011(08):54-56.

Common Faults and Improvement of Light Truck Spare Tire Lifter

SONG Xinlei, WU Zhaoliang

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper introduces the common faults of the light truck spare tire lifter and the improvement measures for the main problems. The spare tire lifter mainly has three kinds of faults: loose spare tire during use, stuck spare tire lifter, shaking or rotation during use. According to the structural principle of the spare wheel lifter, the possible causes of three kinds of faults are systematically analyzed through FT diagram, and the main causes are explained. On this basis, the improvement suggestions are given: the lubrication of the spare wheel lifter, the spring pressing force, the dust cover design, and the friction coefficient of the joint surface between rim and cross beam need to be paid special attention.

Spare tire lifter; Common faults; Lubrication; Friction

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1671-7988(2022)01-94-04

U463.9

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1671-7988(2022)01-94-04

CLC NO.: U463.9

宋心雷（1986—），男，工程師，就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，主要從事汽車(chē)產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)管理工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.001.022