李艷兵，楊 凱，陳學(xué)斌，周華榮，馮海青

(湖北三江航天萬(wàn)山特種車(chē)輛有限公司 重型工程裝備研究所，湖北 孝感 432000)

1 引 言

液壓掛車(chē)是一種自帶液壓懸掛升降、可實(shí)現(xiàn)多車(chē)組合并車(chē)的重型運(yùn)輸設(shè)備(如圖1所示)。液壓掛車(chē)的工作過(guò)程可描述為：通過(guò)輪組上的升降系統(tǒng)降低運(yùn)輸車(chē)自身高度后，由牽引頭駛?cè)氪\(yùn)載貨物下方，然后通過(guò)升降系統(tǒng)升高車(chē)架頂升起貨物，最后利用牽引頭將貨物運(yùn)到任意指定地方。整個(gè)過(guò)程無(wú)需其他起吊設(shè)備輔助，應(yīng)用于各種大型設(shè)備運(yùn)輸。該車(chē)由動(dòng)力鵝頸、兩軸線模塊車(chē)、凹板梁及模塊車(chē)、牽引頭組成。

圖1 液壓掛車(chē)

然而，運(yùn)輸車(chē)在長(zhǎng)時(shí)間行駛過(guò)程中，螺栓存在松動(dòng)隱患。隨著車(chē)輛振動(dòng)時(shí)間的加長(zhǎng)，壓緊螺母逐漸產(chǎn)生松動(dòng)，同時(shí)彈性圓柱銷(xiāo)的彈性變形隨著壓緊螺母的松動(dòng)而減少。當(dāng)彈性圓柱銷(xiāo)的彈性變形降低到一定程度時(shí)，螺栓即出現(xiàn)松動(dòng)的情況，導(dǎo)致輪輞螺栓變形，最后輪胎脫落。

2 輪胎故障現(xiàn)象

2020年5月26日，120m3運(yùn)輸車(chē)在四川空分公司裝罐聯(lián)調(diào)后，從四川簡(jiǎn)陽(yáng)上高速運(yùn)輸至海南文昌發(fā)射場(chǎng)。車(chē)輛運(yùn)輸至四川內(nèi)江高速段時(shí)，發(fā)現(xiàn)有輪胎脫落。

經(jīng)初步檢查，輪胎損壞3件，鋼圈1件變形，205懸架位懸掛油缸缸筒有明顯碰擦痕跡，205懸架車(chē)橋制動(dòng)轂與地面有磕碰痕跡，車(chē)橋多件輪輞螺栓變形，如圖2所示。問(wèn)題發(fā)生時(shí)，從四川空分公司到發(fā)生故障處行駛里程約120km，有效行駛時(shí)間約4h(5月26日上午8:30離開(kāi)川空廠區(qū)，約10時(shí)行駛到高速入口，拆卸右側(cè)201～205外側(cè)輪胎各1件，共5件，用于通過(guò)收費(fèi)站入口，復(fù)裝輪胎后，約12時(shí)車(chē)輛開(kāi)始行駛，16時(shí)許發(fā)現(xiàn)輪胎脫落)。

該運(yùn)輸車(chē)于2019年12月用戶到廠驗(yàn)收，2020年1月交付。該車(chē)采用動(dòng)力鵝頸、兩軸線模塊車(chē)、凹板梁及三軸線模塊車(chē)組成，牽引頭用陜汽德龍3000系列。

(a)105懸架外側(cè)輪胎 (b)205懸架內(nèi)側(cè)輪胎脫落

(c)205車(chē)橋內(nèi)側(cè)磕碰

(d)205懸架螺栓變形 (e)205油缸碰擦圖2 輪胎損壞零部件示意圖

3 輪胎脫落故障分析及處理措施

輪胎螺栓是車(chē)橋與輪胎連接的緊固件，用于輪轂與輪輞的連接。通過(guò)車(chē)輪螺母將車(chē)輪總成固定在車(chē)橋上，使車(chē)輪實(shí)現(xiàn)其承載和傳遞動(dòng)力的作用。在汽車(chē)行駛過(guò)程中，如果出現(xiàn)輪胎螺栓松動(dòng)乃至折斷，將嚴(yán)重危及車(chē)輛的行駛安全。針對(duì)該故障對(duì)可能造成輪胎脫落的各因素進(jìn)行檢查、分析判斷，給出相應(yīng)的處理措施。

3.1 設(shè)計(jì)問(wèn)題

車(chē)輛螺栓選用專業(yè)車(chē)橋廠家的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，型號(hào)為M22×1.5-10.9級(jí)，螺栓材質(zhì)為35CrMo。根據(jù)緊固件機(jī)械性能?chē)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 3098.13—1996)，螺栓M22×1.5×L10.9的扭矩要求在740N·m～880N·m之間，設(shè)計(jì)扭矩為780±10N·m，符合扭矩要求。所以，排除螺栓設(shè)計(jì)選型問(wèn)題。

3.2 裝配制造問(wèn)題

3.2.1 彈性圓柱銷(xiāo)裝配齊全

彈性圓柱銷(xiāo)用于減少輪輞與車(chē)橋螺栓的旋轉(zhuǎn)間隙，減少車(chē)橋與輪輞相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，提高輪輞與車(chē)橋的防松能力，如圖3所示。圖紙要求車(chē)橋安裝輪輞時(shí)，需要對(duì)角安裝兩件彈性圓柱銷(xiāo)。經(jīng)過(guò)對(duì)脫落的輪輞現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)車(chē)橋螺栓上安裝有兩件彈性圓柱銷(xiāo)，且符合圖紙安裝要求。所以，排除彈性圓柱銷(xiāo)裝配齊全問(wèn)題。

圖3 彈性圓柱銷(xiāo)示意圖

3.2.2 螺栓是否擰緊

檢查擰緊力矩是否滿足要求。裝配扭矩過(guò)小會(huì)導(dǎo)致螺母松動(dòng)，裝配扭矩過(guò)大會(huì)導(dǎo)致螺栓屈服、輪輞螺栓孔螺母裝配面屈服，要求車(chē)輪螺栓擰緊力矩為780N·m。

(1)裝配工藝要求：輪胎的拆裝均需采用LC588大型輪胎拆裝機(jī)進(jìn)行。輪胎氣門(mén)芯安裝方向朝外，并保證安裝高度不超過(guò)10mm，內(nèi)外側(cè)輪胎氣門(mén)芯安裝方向相差180°。輪胎緊固螺絲需按照要求力矩進(jìn)行緊固，跑車(chē)試驗(yàn)結(jié)束后要求進(jìn)行二次緊固。螺栓擰緊時(shí)，以對(duì)角線方式將車(chē)輪螺母擰緊到規(guī)定的擰緊力矩。

(2)調(diào)試試驗(yàn)要求：每個(gè)輪輞上的車(chē)輪螺栓抽取對(duì)角線上的2件螺母進(jìn)行檢測(cè)，若不合格，對(duì)該輪輞上所有車(chē)輪螺栓重新擰緊。重載試驗(yàn)后，由鉗工班組對(duì)整車(chē)輪輞上的車(chē)輪螺栓全部擰緊一次，使用紅色油漆記號(hào)筆標(biāo)記。螺栓擰緊順序如圖4所示。

圖4 螺栓擰緊順序示意圖

復(fù)查120m3運(yùn)輸車(chē)出廠試驗(yàn)檢驗(yàn)記錄，如圖5所示，記錄情況表明，符合裝配工藝和調(diào)試試驗(yàn)要求。因此，該120m3運(yùn)輸車(chē)出廠螺栓已擰緊，所以排除螺栓擰緊問(wèn)題。

圖5 出廠試驗(yàn)檢驗(yàn)記錄表

3.3 用戶使用問(wèn)題

3.3.1 超載、超速使用

若載重大于本車(chē)規(guī)定最大值或行駛速度大于本車(chē)規(guī)定最大速度，螺栓承受力矩過(guò)大，會(huì)加快螺栓松動(dòng)損壞，從而使得輪胎脫落。液壓掛車(chē)車(chē)速與載荷對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 液壓掛車(chē)車(chē)速與載荷對(duì)應(yīng)關(guān)系

120m3運(yùn)輸車(chē)空罐載荷約60t，速度要求為40km/h。車(chē)輛實(shí)際載荷每軸線約17t，車(chē)速滿足車(chē)輛速度要求，所以排除超載超速使用問(wèn)題。

3.3.2 螺栓松動(dòng)未檢查緊固

公司交付用戶《WSYZB液壓掛車(chē)使用說(shuō)明書(shū)》(共273頁(yè))第一章概述(P20)中有明確規(guī)定：“行駛50km以后，檢查車(chē)輛的車(chē)輪螺母和其它所有緊固元件：輪轂螺栓擰緊力矩為780N·m；其余螺栓或螺母的擰緊力矩按照QC/T 518檢查。對(duì)未達(dá)到擰緊力矩的緊固件必須緊固到要求狀態(tài)。必須定期重新擰緊所有車(chē)輪螺母并檢查緊固配合。每次駕駛前，都必須檢查輪胎壓力?！?/p>

公司交付用戶《120m3液氫運(yùn)輸車(chē)底盤(pán)維護(hù)保養(yǎng)》(共2頁(yè))中也明確規(guī)定了螺栓擰緊要求。

該車(chē)輛從2020年1月交付四川川空進(jìn)行上裝聯(lián)調(diào)，到5月底出廠行駛，一直處于負(fù)載情況，螺栓存在松動(dòng)隱患。從當(dāng)前了解的情況，用戶發(fā)車(chē)前沒(méi)有對(duì)車(chē)輪螺栓檢查、擰緊。

根據(jù)以上分析可以得出，因發(fā)車(chē)行駛前，沒(méi)有對(duì)車(chē)輪螺母進(jìn)行檢查、擰緊，這是導(dǎo)致螺母松動(dòng)后輪胎脫落的主要原因。川空公司在接收車(chē)輛后、產(chǎn)品運(yùn)輸前，未嚴(yán)格按照液壓掛車(chē)使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行檢查保養(yǎng)，造成在行駛120km后，螺母松動(dòng)、輪胎脫落及損壞。

4 處理措施

對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛采取現(xiàn)場(chǎng)更換損壞輪胎、鋼圈、輪輞螺栓零件，更換零件情況如表2所示。

表2 更換損壞件明細(xì)

按裝配要求，重新裝配105懸架外側(cè)、205懸架內(nèi)側(cè)車(chē)輪螺栓，在行駛前對(duì)所有車(chē)輪螺母進(jìn)行緊固，并在車(chē)輪螺母上涂抹油漆進(jìn)行防松標(biāo)識(shí)。行駛過(guò)程中每次運(yùn)行50km～100km進(jìn)行檢查，最終于6月1日車(chē)輛到達(dá)海南現(xiàn)場(chǎng)，在此期間未再發(fā)生螺母松動(dòng)、輪胎脫落現(xiàn)象，措施有效。

試驗(yàn)跟蹤：120m3運(yùn)輸車(chē)更換車(chē)橋螺栓后，嚴(yán)格按照使用規(guī)范要求進(jìn)行繼續(xù)運(yùn)輸，連續(xù)每天行駛12h以上，每次運(yùn)行50km～100km進(jìn)服務(wù)區(qū)檢查輪胎、螺栓有無(wú)松動(dòng)，有無(wú)漏油、漏氣，軟管接頭有無(wú)松動(dòng)和上裝罐體連接件是否松動(dòng)，詳細(xì)情況如表3所示。

表3 運(yùn)輸車(chē)試驗(yàn)情況

車(chē)輛更換零件后，車(chē)輪螺栓按要求進(jìn)行定期檢查緊固后，在說(shuō)明書(shū)規(guī)定行駛范圍內(nèi)未發(fā)生螺栓松動(dòng)現(xiàn)象，故措施有效。

5 結(jié) 論

本文分析了某掛車(chē)輪胎脫落的原因并給出了處理措施。從設(shè)計(jì)方面、裝配制造方面以及用戶使用方面總結(jié)了故障要點(diǎn)，有利于完善和提高運(yùn)輸車(chē)的可靠性以及維護(hù)性，可對(duì)其它運(yùn)輸車(chē)故障分析提供參考。用戶在使用運(yùn)輸車(chē)時(shí)，應(yīng)根據(jù)維護(hù)計(jì)劃和維護(hù)周期定期維護(hù)車(chē)輛，對(duì)未達(dá)到指標(biāo)要求的零部件應(yīng)及時(shí)改善維護(hù)，減少故障發(fā)生率，提高運(yùn)輸效率。