港口牽引車焊接式車架縱梁質量改進

羅致崗

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港口牽引車焊接式車架縱梁質量改進

羅致崗

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

文章針對港口牽引車車架縱梁裂紋問題進行綜合剖析。首先應用故障樹法列舉導致縱梁裂紋的可能因素，通過原材料因素、生產過程因素、設計因素和特殊工況等四方面逐一分析篩選，確定引起縱梁裂紋的主要因素，并對原有縱梁結構進行質量改進。

縱梁；裂紋；改進

1 問題描述

售后市場反饋，國內某港口碼頭有7輛港口偏置4×2牽引車在行駛作業時出現了車架開裂問題，裂紋位置在車架右縱梁內加強版處，裂紋長度(10-30)mm，裂紋深度（3-8）mm。故障圖片見圖1。

圖1 故障圖片

2 故障樹分析

以車架縱梁裂紋問題為頂事件建立故障樹，故障樹簡圖如圖2所示。

圖2 故障樹簡圖

下面對故障樹各因素逐一進行分析判定。

2.1 原材料因素分析

核查車架原材料。車架板材生產供方都是國家正規的骨干鋼鐵企業，都是公司合格供方，都能提供每批次板材產品質量證明書，產品質量證明書包括訂單號、訂貨單位、收貨單位、產品名稱、執行標準、批次號、爐號、牌號、規格、重量、化學成分、抗拉強度、屈服強度、伸長率等參數。

每批板材進廠都采集樣本進行理化分析，并對材料的抗拉強度、屈服強度、伸長率等機械性能進行檢測。

復查車架材料理化分析報告，材料的力學性能、彎曲性能、化學成分、晶粒度、帶狀組織等均滿足GB/T 3273-2005 的相關技術要求。車架縱梁原材料（510L）按照采購控制程序、產品的監視和測量控制程序、原材料檢驗規程、汽車大梁用鋼板和鋼帶標準等文件進行控制。進廠原材料嚴格按照采購要求實施檢查，入廠驗收除了對外觀和尺寸進行檢驗外，對材料的理化和性能也進行檢測，抽查記錄情況，無異常，控制有效。

經過系統檢查，原材料從采購、檢驗等環節符合公司規定要求。因此，車架材質因素可排除。

2.2 生產過程因素分析

生產中原材料無混料情況發生，無材料代用情況；車架總成嚴格按圖紙、工藝要求進行加工；技術更改均按更改通知單執行，更改單保存完好，設計更改主要涉及到安裝孔位置尺寸變化。生產中嚴格執行縱梁沖孔、壓型作業指導書和有關車架總成焊接作業指導書。縱梁壓型工藝未變更，縱梁壓型及車架焊接工藝驗證記錄齊全。生產設備及工裝臺賬完整，符合設備管理方面的要求。工裝、工位器具管理有序，按計劃要求對設備及工裝能進行保養檢修。設備保養記錄、設備精度檢查記錄、設備點檢表等填寫完整。

車架總成生產過程嚴格執行工藝流程，按照工藝卡、作業指導書等進行過程質量控制。檢驗項目齊全，關鍵尺寸、檢驗結果符合要求，抽查記錄情況無異常。檢驗過程執行車架總成檢驗規程、車架零部件檢驗規程等體系文件。

經過對同批次底盤裝配生產過程中的內飾跟單、調試跟單和檢驗跟單進行復查，各類原始記錄中沒有涉及車架方面質量問題。

通過上述分析排查，生產過程工藝、設備、質檢等過程符合公司體系要求，無異常。因此，生產過程此因素可排除。

2.3 設計因素分析

經現場查看，綜合用戶使用和現有技術狀態，可判定此7 輛車車架縱梁裂紋是由于特定使用工況和用戶操作習慣（集裝箱吊放于車架時沖擊載荷過大）引起，車架設計滿足原有規定要求。為了證明這一結論的準確性和嚴謹性，下面再次對設計過程進行仿真模擬驗證。

應用CAE軟件進行設計過程確認，驗證結果見圖3-圖6。

垂直載荷工況下，Z 向重力加速度3.5g。用戶反映的車架開裂處安全因子為1.47(安全因子大于1），滿足車輛設計要求。見圖3。

轉彎工況下，Z 向重力加速度1g，Y向0.44g加速度。用戶反映的車架裂紋處安全因子為1.81（安全因子大于1），滿足車架設計要求。見圖4。

圖4 轉彎工況

扭轉工況下，Z 向重力加速度1g，用戶反映的車架裂紋處安全因子為1.76（安全因子大于1），滿足車架設計要求。見圖5。

圖5 扭轉工況

制動工況下，Z 向重力加速度1g，X向加速度為1g。用戶反映的車架裂紋處安全因子為1.79（安全因子大于1），滿足車架設計要求。見圖6。

圖6 制動工況

綜上分析，車架設計滿足要求，設計過程無異常。因此，設計因素可排除。

2.4 特殊工況分析

港口牽引車主要用于港口集裝箱短途運輸，港口到達集裝箱卸貨點約5公里，低速行駛，頻繁制動[1]。掛車在急剎車過程中，主車和掛車會折疊變成八字形，掛車巨大的瞬間沖擊力作用于縱梁，造成左右縱梁薄弱處先出現裂紋。

在市場調查中了解到，港口運輸行業因貨物集中，低速短距離運輸作業，車輛綜合運營成本較高，行業競爭激烈。為了獲得較好的收益，一部分用戶在車輛使用中經常會超載運輸，這種狀態就直接影響到焊接式車架的可靠性，也存在一定的安全隱患[2]。

通過如上分析，車輛經常緊急制動和超載運輸是造成車架縱梁裂紋的主要因子，因此，對于車架在特殊工況這一因素不可排除，此因素是造成車架產生裂紋的根本原因。

3 改進方案

為適應港口牽引車短距離、輕量化、頻繁制動、低速行駛、可能超載等運輸特點，并結合前期已經暴露出的問題，對車架進行適應性改進。

臨時措施：車架內側焊接一塊加強板，同時將內加強板長度向前延伸，即采用兩塊加強板焊接加強車架。臨時方案僅應用于市場故障車輛改制。

永久方案：在車架內加強板在原長度基礎上再向前延伸270mm，見圖7。此方案已在新訂單中體現，車架內加強板延長后車架整體強度大幅度提高，車架總成抗沖擊、承受交變應力的能力得到顯著改善。

圖7 車架改進方案

經過后期市場用戶使用，改進方案完全可以滿足特殊工況下用戶對車輛的使用要求，車架縱裂裂紋問題徹底得到解決。

[1] 王樂圓.質量管理及其應用[M].武漢理工大學出版社,2016.03.

[2] 柳也.質量管理系統研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學,2017.

Quality improvement of welded frame rail of port tractor

Luo Zhigang

（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

In this paper, a comprehensive analysis is made on the rail crack of the frame of the harbour tractor. Firstly, fault tree method is applied to enumerate the possible factors that may lead to the longitudinal beam crack. Through the analysis and screening of four aspects including raw material factors, production process factors, design factors and special working conditions, the main factors causing the longitudinal beam crack are determined, and the quality of the original longitudinal beam structure is improved.

longitudinal beam;crack;improvement

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.045

U471

A

1671-7988(2019)10-131-03

U471

A

1671-7988(2019)10-131-03

羅致崗，男，碩士，工程師，就職于陜西重型汽車有限公司。