轉(zhuǎn)向助力油缸緊固方式的優(yōu)化研究

劉巖，王勇，亓晨

火箭軍裝備部駐泰安地區(qū)某部隊(duì) ，山東泰安 271000

0 引言

軍用特種汽車的操縱穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)車輛性能的重要指標(biāo)，轉(zhuǎn)向油缸作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分，起著至關(guān)重要的作用。本文針對(duì)特種汽車轉(zhuǎn)向油缸緊固問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出改進(jìn)措施，杜絕了類似問(wèn)題的發(fā)生，從而提高了特種汽車轉(zhuǎn)向的可靠性。

1 轉(zhuǎn)向油缸安裝方式簡(jiǎn)介

二橋轉(zhuǎn)向油缸裝配如圖1所示。

圖1 二橋轉(zhuǎn)向油缸裝配

所研究的特種汽車采用常流式分置液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，一、二、五橋轉(zhuǎn)向，液壓助力。二橋轉(zhuǎn)向油缸安裝于二橋右前側(cè)，兩端分別與安裝于二橋橋殼的二橋助力油缸支座焊合及安裝于二橋轉(zhuǎn)向節(jié)的二橋油缸臂連接，通過(guò)油缸的壓縮和拉伸為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)向助力。

1.1 二橋轉(zhuǎn)向油缸安裝結(jié)構(gòu)

該特種汽車裝配的二橋轉(zhuǎn)向油缸連接方式為兩端耳環(huán)式，兩端分別通過(guò)銷軸、止動(dòng)片及緊固螺栓固定，二橋轉(zhuǎn)向油缸銷軸裝配如圖2所示。

圖2 二橋轉(zhuǎn)向油缸銷軸裝配

1.2 二橋油缸銷軸鎖緊原理

二橋油缸鎖緊原理為：銷軸穿入二橋油缸臂及二橋轉(zhuǎn)向油缸后，止動(dòng)片插入銷軸槽中，然后使用螺栓GB5783-M6×12-M及墊圈GB-93-6-M固定。二橋轉(zhuǎn)向油缸銷軸安裝爆炸圖如圖3所示。

圖3 二橋轉(zhuǎn)向油缸銷軸安裝爆炸圖

二橋油缸臂接口尺寸如圖4所示，2-M6螺紋孔位于二橋油缸臂上端面，板厚18 mm，即螺紋孔深18 mm，緊固螺栓螺紋長(zhǎng)12 mm，墊圈厚1.6 mm，螺栓旋入深度10.4 mm。

圖4 二橋油缸臂接口尺寸

銷軸尺寸如圖5所示，材料為45號(hào)鋼，與二橋油缸臂為基孔制間隙配合，最小間隙0.02 mm，最大間隙0.086 mm。

止動(dòng)片尺寸如圖6所示。

止動(dòng)片與銷軸裝配如圖7所示，止動(dòng)片右端面與銷軸槽為過(guò)渡配合，最小間隙為0 mm，最大間隙為1 mm。

圖7 止動(dòng)片與銷軸裝配圖

2 問(wèn)題概述

某特種汽車在執(zhí)行任務(wù)期間，發(fā)現(xiàn)二橋轉(zhuǎn)向失效，二橋轉(zhuǎn)向油缸和二橋右側(cè)輪胎損壞。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)二橋轉(zhuǎn)向油缸緊固螺栓脫落，止動(dòng)片錯(cuò)位，銷軸脫落，二橋轉(zhuǎn)向助力油缸活塞桿耳環(huán)與輪胎內(nèi)側(cè)接觸磨損，如圖8所示。

圖8 二橋轉(zhuǎn)向油缸銷軸脫落現(xiàn)場(chǎng)照片

3 原因分析

(1)設(shè)計(jì)原因

二橋助力油缸銷軸止動(dòng)片為典型的軸端擋板結(jié)構(gòu)，其中二橋助力油缸耳環(huán)位置為關(guān)節(jié)軸承，銷軸止動(dòng)片用于限制銷軸軸向移動(dòng)的作用，2個(gè)M6×12的螺栓用于固定止動(dòng)片。此結(jié)構(gòu)為該系列轉(zhuǎn)向油缸裝配的通用結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于多種車型，且已交付的車輛未出現(xiàn)過(guò)轉(zhuǎn)向油缸止動(dòng)片松動(dòng)、銷軸脫落問(wèn)題，故此項(xiàng)排除。

(2)緊固螺栓損傷

如圖4所示，二橋轉(zhuǎn)向助力油缸緊固螺栓為兩個(gè)GB5783-M6×12-M#螺栓固定，對(duì)油缸臂上端面螺紋孔進(jìn)行檢查，螺紋孔螺紋正常無(wú)損傷，螺紋孔內(nèi)有油泥，螺栓已丟失，另一個(gè)螺栓已發(fā)生松動(dòng)，螺栓外觀良好無(wú)損傷，故此項(xiàng)排除。

(3)止動(dòng)片變形

止動(dòng)片變形可能會(huì)導(dǎo)致緊固螺栓受力不均，造成螺栓松動(dòng)脫落。根據(jù)復(fù)測(cè)止動(dòng)墊片尺寸，符合圖紙要求，檢查止動(dòng)片外觀，止動(dòng)片外觀正常無(wú)損傷、變形或外力撞擊等磕碰痕跡，故此項(xiàng)排除。止動(dòng)片尺寸復(fù)測(cè)記錄見(jiàn)表1。

表1 止動(dòng)片尺寸復(fù)測(cè)記錄 單位:mm

(4)銷軸安裝不到位

銷軸安裝不到位會(huì)導(dǎo)致止動(dòng)片與二橋油缸臂不平行，從而緊固螺栓不能完全旋入，螺栓旋入深度不符合設(shè)計(jì)要求，造成螺栓松動(dòng)脫落。

復(fù)查總裝工藝過(guò)程卡片，二橋轉(zhuǎn)向動(dòng)力油缸安裝工藝過(guò)程，要求使用止動(dòng)片、螺栓M6×12(GB5783-M6×12-M)、墊圈6(GB93-6-M)將銷軸鎖緊。復(fù)查裝配過(guò)程記錄卡，銷軸安裝到位，故此項(xiàng)排除。

(5)螺栓緊固不到位

通過(guò)復(fù)查該底盤一橋、五橋油缸銷軸安裝螺栓處于緊固狀態(tài)，無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，復(fù)查該特種汽車總裝工藝過(guò)程卡片，具體要求為：“取組裝好的一、二橋轉(zhuǎn)向動(dòng)力油缸各1件，一端與一、二動(dòng)力缸支座通過(guò)銷軸2件和襯套4件連接，并使用止動(dòng)片2件,螺栓M6×12(GB5783-M6×12-M)、墊圈6(GB93-6-M)各4件將銷軸鎖緊。”工藝過(guò)程卡片中規(guī)定了銷軸鎖緊，但無(wú)擰緊力矩要求；復(fù)查裝配過(guò)程記錄卡，未對(duì)此位置擰緊力矩做出明確要求，車間裝配工人雖按照工藝文件對(duì)螺栓進(jìn)行了安裝緊固，但由于沒(méi)有明確力矩要求，無(wú)法排除螺栓是否緊固到位，故此項(xiàng)不能排除。

綜合上述分析和故障現(xiàn)象，該型特種汽車底盤二橋轉(zhuǎn)向油缸緊固螺栓脫落問(wèn)題定位于螺栓緊固不到位。

4 改進(jìn)措施

該型特種汽車前橋、二橋轉(zhuǎn)向助力油缸銷軸為豎直安裝，一旦出現(xiàn)緊固螺栓松脫，在車輛長(zhǎng)期使用后，將會(huì)使止動(dòng)片錯(cuò)位，進(jìn)而導(dǎo)致銷軸脫落。為避免轉(zhuǎn)向油缸由于螺栓緊固不到位造成螺栓松脫問(wèn)題，將該型特種汽車前橋、二橋轉(zhuǎn)向助力油缸銷軸改為開(kāi)口銷固定，如圖9所示。

圖9 油缸銷軸安裝優(yōu)化方案

改進(jìn)后的轉(zhuǎn)向油缸緊固方式避免了原轉(zhuǎn)向油缸由于螺栓緊固不到位造成螺栓松脫問(wèn)題，且經(jīng)過(guò)其他車型長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離的路試試驗(yàn)驗(yàn)證，滿足設(shè)計(jì)要求。油缸銷軸零件優(yōu)化方案如圖10所示，銷軸安裝時(shí)自二橋油缸臂上方穿入，銷軸利用上端45 mm圓臺(tái)及下方開(kāi)口銷進(jìn)行軸向限位，不會(huì)出現(xiàn)銷軸掉落問(wèn)題。

圖10 油缸銷軸零件優(yōu)化方案

5 結(jié)束語(yǔ)

文中針對(duì)發(fā)生的問(wèn)題，從設(shè)計(jì)、安裝及制件問(wèn)題等多方面進(jìn)行了分析，提出了有效的改進(jìn)措施，提高了車輛穩(wěn)定性，對(duì)同類產(chǎn)品的改進(jìn)優(yōu)化具有參考價(jià)值。