平地機(jī)駕駛室車門閉合力大問題的分析及改進(jìn)

周海林，李遠(yuǎn)輝，周引強(qiáng)

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

0 引言

隨著國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，客戶對(duì)工程機(jī)械的使用舒適性要求越來越高，駕駛室車門系統(tǒng)是平地機(jī)的重要組成部分，對(duì)其質(zhì)量好壞的評(píng)價(jià)顯現(xiàn)出主機(jī)廠設(shè)計(jì)制造水平的高低，是客戶感知平地機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一。車門閉合力始終是駕駛室設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，閉合力設(shè)計(jì)過大會(huì)導(dǎo)致用戶的直接抱怨，閉合力過小則會(huì)導(dǎo)致駕駛室漏水漏風(fēng)以及導(dǎo)致駕駛室內(nèi)的噪音變高等問題。因此，車門系統(tǒng)在整機(jī)設(shè)計(jì)中是不可避免的一個(gè)問題且備受關(guān)注。針對(duì)于某型平地機(jī)駕駛室出現(xiàn)車門閉合力過大，關(guān)門費(fèi)力、甚至門鎖無法進(jìn)入二級(jí)鎖的現(xiàn)象，通過對(duì)影響因素進(jìn)行逐一排查，提出有效措施，將車門閉合力整改至合理范圍內(nèi)。

1 平地機(jī)駕駛室車門閉合力現(xiàn)狀

目前，平地機(jī)駕駛室車門在關(guān)閉過程中出現(xiàn)關(guān)門費(fèi)力，無法順利進(jìn)入二級(jí)鎖。主要表現(xiàn)為車門在關(guān)閉時(shí)需要很大的力量，且需要關(guān)閉多次才能完全進(jìn)入二級(jí)鎖，有時(shí)車門還會(huì)被駕駛室內(nèi)部空氣阻力及門膠條的反彈力反彈出來無法關(guān)閉。

2 車門閉合力的影響因素分析及整改

目前，平地機(jī)駕駛室車門系統(tǒng)（圖1）主要由駕駛室框架、車門、門鎖、鉸鏈及密封膠條等組成。一般情況下，車門閉合力的大小受鉸鏈摩擦力、車門重心阻力、膠條反彈力、門鎖阻力及駕駛室內(nèi)氣壓阻力等因素的共同作用[1]。下面通過對(duì)影響車門閉合力大小的因素進(jìn)行分析，找出車門閉合力大的原因并進(jìn)行整改。

圖1 平地機(jī)駕駛室結(jié)構(gòu)圖

2.1 鉸鏈摩擦阻力

鉸鏈摩擦阻力一般由2部分組成：鉸鏈自身的空轉(zhuǎn)阻力及鉸鏈焊接在門上同軸度超差所產(chǎn)生的阻力。經(jīng)檢測(cè)鉸鏈自身轉(zhuǎn)動(dòng)順暢，潤滑良好，無明顯卡滯現(xiàn)象，空轉(zhuǎn)阻力較小，可忽略不計(jì)。鉸鏈同軸度的排查，經(jīng)初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，車門在關(guān)閉時(shí)鉸鏈有異響，目測(cè)鉸鏈同軸度明顯超差。

鉸鏈?zhǔn)峭ㄟ^工裝先焊接在門上，然后再用螺栓安裝到駕駛室上，因此影響鉸鏈同軸度的主要因素有鉸鏈焊接工裝，接下來將對(duì)門鉸鏈焊接工裝進(jìn)行三坐標(biāo)檢測(cè)（圖2）。在本項(xiàng)目中，鉸鏈同軸度精度要求在±0.5 mm范圍內(nèi)，經(jīng)三坐標(biāo)檢測(cè)，該車門鉸鏈同軸度誤差為2.426 mm，因此得出結(jié)論為由于門鉸鏈焊接工裝的誤差，導(dǎo)致了車門下方鉸鏈同軸度超差2 mm。

圖2 門鉸鏈同軸度三坐標(biāo)檢測(cè)

整改措施：為了保證鉸鏈同軸度，對(duì)門鉸鏈焊接工裝進(jìn)行整改，使其精度在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。通過實(shí)施該項(xiàng)措施，門鉸鏈同軸度符合設(shè)計(jì)要求。

2.2 車門重心阻力

由于該駕駛室為上寬下窄，呈漏斗形結(jié)構(gòu)，車門鉸鏈軸線被設(shè)計(jì)成向內(nèi)一個(gè)傾角，門在自然的狀態(tài)下會(huì)有一個(gè)向外傾斜的重力，使得車門的重量被引導(dǎo)到門的外側(cè)，因此車門在關(guān)閉過程中會(huì)受到重心阻力的影響。由于受駕駛室造型限制，車門重心阻力無法避免，且其對(duì)車門閉合力的影響占比不大，因此對(duì)該因素不進(jìn)行處理。

2.3 駕駛室內(nèi)氣壓阻力

車門在快速關(guān)閉的過程中，駕駛室內(nèi)氣體加速流動(dòng)而被瞬間壓縮，由于駕駛室內(nèi)容積固定，氣體在壓縮過程中會(huì)導(dǎo)致駕駛室內(nèi)壓力增加，在門關(guān)閉的一瞬間對(duì)車門產(chǎn)生氣壓阻力。目前駕駛室在車門關(guān)閉時(shí)，人坐在駕駛室里面會(huì)感受到強(qiáng)烈的耳膜壓迫感；通過進(jìn)一步測(cè)試，將一邊車門打開再進(jìn)行車門關(guān)閉時(shí)，耳膜壓迫感消失。很顯然，駕駛室內(nèi)氣壓阻力是導(dǎo)致車門閉合力大的主要因素之一。

根據(jù)工程力學(xué)理想氣體狀態(tài)方程得[2]：

式中：P0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，為車門關(guān)閉時(shí)駕駛室內(nèi)氣體壓力；V0為車門未關(guān)閉時(shí)的駕駛室體積（膠條未壓縮狀態(tài)）；V1為車門關(guān)閉后駕駛室內(nèi)體積（膠條壓縮狀態(tài)）。

在車門關(guān)閉過程時(shí)，駕駛室內(nèi)容積大小與駕駛室內(nèi)壓力分別為：

式中：膠條壓縮后駕駛室內(nèi)氣體壓力為Pm，車門面積為Am，膠條壓縮量為Sm，車門關(guān)閉前后體積差為Vm。

如果想降低駕駛室內(nèi)氣壓阻力，就要減少關(guān)門時(shí)駕駛室內(nèi)氣壓與大氣壓的差異。在工程上，通常是通過在駕駛室內(nèi)增加單向通風(fēng)口來實(shí)現(xiàn)，但由于增加通風(fēng)口會(huì)導(dǎo)致駕駛室密封性下降、增加成本及駕駛室內(nèi)噪音升高等其他問題，因此不采用該方案，而是通過在門膠條上增加雙向排氣孔，并將排氣孔直徑增大，在門關(guān)閉的瞬間通過排氣孔將駕駛室內(nèi)氣體排出，從而達(dá)到降低駕駛室內(nèi)氣壓阻力的效果，更改措施如圖3所示。

圖3 門膠條排氣孔更改示意圖

2.4 門鎖阻力

門鎖由鎖體和鎖桿組成，分別安裝在車門和駕駛室框架上，車門在關(guān)閉過程中，通過鎖體與鎖桿之間的嚙合來使車門關(guān)閉，鎖體從接觸鎖桿開始到徹底鎖緊車門為止，需要不斷提供力來克服鎖體與鎖桿嚙合鎖做的功。一般來說，門鎖自身的嚙合阻力比較小，對(duì)車門閉合力影響有限，因此門鎖阻力主要來源于裝配的過程，鎖桿與鎖體分別安裝在不同的零件上，對(duì)裝配要求較高，如果調(diào)整不到位，門鎖的嚙合力就會(huì)急劇增加，會(huì)使車門閉合力大大增加。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)排查，所述駕駛室門鎖鎖體與鎖桿嚙合順暢，無明顯干涉及錯(cuò)位現(xiàn)象，嚙合力滿足使用要求。

2.5 密封膠條的反彈阻力

密封膠條主要目的是對(duì)車門進(jìn)行密封，起到隔震、防水、防塵及隔音等作用，膠條對(duì)門閉合力的影響主要體現(xiàn)在膠條壓縮量上。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前門間隙設(shè)計(jì)值為8 mm，膠條設(shè)計(jì)高度為15 mm，膠條理論壓縮量為7 mm；但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于制造誤差，門間隙尺寸不均勻（圖4），膠條壓縮量遠(yuǎn)大于7 mm，導(dǎo)致門膠條壓縮量過大，特別是靠近鉸鏈端的膠條存在嚴(yán)重過壓縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致門閉合力急劇增大。通過分析得出，膠條壓縮量過大的主要原因如下：門設(shè)計(jì)間隙過小[3]，門焊接變形超差導(dǎo)致間隙不均勻，導(dǎo)致膠條局部壓縮量過大，形成較強(qiáng)的反彈力。本文通過采用加大門與門框間隙和更改膠條截面及高度的 方案（圖5），將門框間隙由8 mm改為15 m，膠條高度由15 mm改為21 mm，解決了門膠條壓縮量過大的問題，成功降低膠條的反彈阻力。

圖4 門與門框間隙測(cè)量

圖5 門與門框間隙及膠條截面更改示意圖

3 結(jié)語

為了改善車門閉合力大的問題，通過對(duì)影響車門閉合力的幾個(gè)末端因素進(jìn)行排查和分析，最終得出造成車門閉合力大的3個(gè)主要原因：

（1）鉸鏈同軸度超差；

（2）駕駛室內(nèi)氣壓阻力過大；

（3）密封膠條的反彈阻力過大。

并針對(duì)各要因進(jìn)行對(duì)應(yīng)的整改，通過相應(yīng)的整改措施實(shí)施后，車門閉合力得到了極大的改善，提高了車門關(guān)閉的舒適性。