張廣會(huì) 趙春雨 于浩

摘要：針對(duì)匹配平地板駕駛室某重型卡車投放市場(chǎng)后，駕駛室地板出現(xiàn)多起開裂問(wèn)題，為此作者進(jìn)行了深入的失效分析和原因探究，應(yīng)用疲勞損傷原理，進(jìn)行實(shí)車載荷測(cè)試，最后找到了駕駛室地板開裂的原因，并制定了改進(jìn)措施，為商用車駕駛室開發(fā)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：平地板駕駛室;載荷測(cè)試;開裂;阻尼;疲勞損傷

1 導(dǎo)言

匹配新型平地板駕駛室的某重型牽引車，在投放市場(chǎng)初期，出現(xiàn)多臺(tái)駕駛室地板縱梁開裂問(wèn)題，對(duì)新產(chǎn)品的市場(chǎng)口碑造成很大的負(fù)面影響，引起用戶的抱怨和索賠。本文針對(duì)商用車平地板駕駛室地板縱梁開裂問(wèn)題進(jìn)行了原因探究和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

2 商用車駕駛室結(jié)構(gòu)型式變化趨勢(shì)及風(fēng)險(xiǎn)分析

近年來(lái)，我國(guó)長(zhǎng)途物流運(yùn)輸市場(chǎng)發(fā)生了重大變化，一是快遞運(yùn)輸企業(yè)如雨后春筍般崛起;二是我國(guó)高速公路網(wǎng)絡(luò)日漸完善，2018年總里程達(dá)14. 26萬(wàn)公里，規(guī)模世界第一。也正是因?yàn)槲锪鬟\(yùn)輸市場(chǎng)的變化，長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)闹髁χ匦桶霋鞝恳囀袌?chǎng)需求旺盛，長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)挠脩魧?duì)重型車駕駛室提出了更高的要求。平地板駕駛室與傳統(tǒng)的凸地板駕駛室相比，因其寬大的空間、良好的室內(nèi)通過(guò)性和居住性給卡車司機(jī)一種“移動(dòng)之家”的感覺(jué)，所以商用車駕駛室由原來(lái)的凸地板型式逐漸向平地板轉(zhuǎn)化，平地板駕駛室日益成為市場(chǎng)的主流。

同時(shí)也應(yīng)注意到，平地板駕駛室雖然有足夠的活動(dòng)空間和便利性設(shè)計(jì)，給駕駛員帶來(lái)了舒適感，但舉升機(jī)構(gòu)布置型式也相應(yīng)的發(fā)生了變化，使駕駛室地板所承受的載荷也出現(xiàn)了變化，如果在開發(fā)階段未對(duì)平地板駕駛室進(jìn)行系統(tǒng)的DFMEA和載荷測(cè)試來(lái)規(guī)避可靠性風(fēng)險(xiǎn)，就可能會(huì)導(dǎo)致新產(chǎn)品投放市場(chǎng)初期出現(xiàn)批量質(zhì)量問(wèn)題，給企業(yè)造成重大損失。

3 駕駛室地板開裂現(xiàn)象和原因分析

3.1 問(wèn)題來(lái)源及現(xiàn)象

某平地板重型車在試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)化路可靠性試驗(yàn)，行駛至2173km時(shí)，駕駛室副駕駛地板下方出現(xiàn)“咕咚咕咚”異響聲，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)駕駛室底部右側(cè)地板縱梁出現(xiàn)開裂，開裂位置在駕駛室后懸置鎖栓支架固定點(diǎn)和駕駛室翻轉(zhuǎn)液壓舉升缸上支點(diǎn)之間。同時(shí)期，在江西區(qū)域市場(chǎng)上也出現(xiàn)8臺(tái)用戶車駕駛室地板右側(cè)縱梁開裂問(wèn)題。

3.2初步原因分析

1.從開裂位置判斷：駕駛室地板縱梁開裂均是在右側(cè)發(fā)生，且開裂位置發(fā)生在駕駛室液壓舉升缸上鉸接點(diǎn)與后懸置鎖栓支架之間。

2.從開裂形貌判斷：裂紋在地板縱梁凸條處，屬于疲勞開裂。

3.對(duì)實(shí)車工況分析：發(fā)現(xiàn)耐久路行駛過(guò)程中，舉升缸會(huì)頻繁發(fā)生小幅值的拉壓動(dòng)作，即“喪動(dòng)”現(xiàn)象。

綜合以上信息初步判斷地板開裂原因?yàn)檐囕v行駛過(guò)程中，駕駛室液壓舉升缸“喪動(dòng)”動(dòng)作，對(duì)駕駛地板施加了異常載荷。

4 駕駛室地板載荷測(cè)試

根據(jù)初步分析，為了驗(yàn)證推斷結(jié)果并再現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)駕駛室地板縱梁的載荷進(jìn)行了實(shí)車測(cè)試。具體做法是通過(guò)對(duì)液壓舉升缸推桿貼應(yīng)變片，進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試，得出行車過(guò)程中舉升缸推桿所受的拉壓應(yīng)力，進(jìn)而分析駕駛室地板開裂部位的載荷情況，此項(xiàng)測(cè)試在試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)化耐久路上進(jìn)行，見(jiàn)圖1-2。

實(shí)車測(cè)試：根據(jù)測(cè)試結(jié)果，舉升缸推桿最大推力35870N，最大拉力5563N，幅值范圍41433N。這個(gè)載荷對(duì)駕駛地板屬于非常可觀的額外載荷，勢(shì)必會(huì)對(duì)駕駛室地板的開裂造成影響。

臺(tái)架試驗(yàn)：同時(shí)，對(duì)原車舉升缸進(jìn)行了臺(tái)架阻尼力試驗(yàn)，在液壓舉升缸拉壓o-0. 5m/s速度、±20mm行程內(nèi)，產(chǎn)生了超過(guò)15000N阻尼力，也進(jìn)一步復(fù)現(xiàn)了“喪動(dòng)”狀態(tài)，確實(shí)存在阻尼力過(guò)大的問(wèn)題。

5 改進(jìn)措施及效果驗(yàn)證

針對(duì)液壓舉升缸“喪動(dòng)”過(guò)程阻尼力過(guò)大的問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。

將液壓舉升缸節(jié)流小油管直徑由1.2mm增加至3mm，取消小油管節(jié)流作用，降低“喪動(dòng)”狀態(tài)壓縮行程的阻尼。然后對(duì)改進(jìn)阻尼的新舉升缸進(jìn)行了實(shí)車載荷測(cè)試，并與原狀態(tài)的舉升缸載荷進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果新舉升缸實(shí)際最大推應(yīng)力3231N，最大拉應(yīng)力2839N，幅值范圍6070N。

從新舊舉升缸受力幅值范圍對(duì)比可以看出，改進(jìn)后的舉升缸推桿所受最大推力不到改進(jìn)前的1/10。通過(guò)對(duì)地板開裂處的時(shí)域應(yīng)變數(shù)據(jù)計(jì)算損傷值，按耐久路行駛一圈計(jì)算，改進(jìn)后地板開裂處的損傷值降低到改進(jìn)前的1/63。同時(shí)，最大壓應(yīng)力也大幅下降，見(jiàn)圖3-4，見(jiàn)表1。

改進(jìn)后的液壓舉升缸增加了隨動(dòng)阻尼力控制指標(biāo)，在用戶車小批量投放后，跟蹤6個(gè)月，未再出現(xiàn)駕駛室地板開裂問(wèn)題，消除了市場(chǎng)質(zhì)量問(wèn)題，說(shuō)明失效分析原因明確，改進(jìn)措施有效。

6 關(guān)于商用車駕駛室液壓舉升缸設(shè)計(jì)的思考

對(duì)于商用車駕駛室，尤其是重型牽引車的平地板駕駛室，液壓舉升缸除了滿足舉升功能和可靠性外，還應(yīng)注意在非舉升工作狀態(tài)下，液壓缸隨駕駛室運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生“喪動(dòng)”現(xiàn)象，出現(xiàn)異常載荷。即，設(shè)計(jì)技術(shù)要求應(yīng)對(duì)液壓缸隨駕駛室運(yùn)動(dòng)的隨動(dòng)阻尼指標(biāo)進(jìn)行控制，并對(duì)供應(yīng)商供貨質(zhì)量一致性進(jìn)行管理，避免液壓舉升缸給駕駛室施加額外載荷，成為駕駛室“第五”懸置，造成駕駛室地板出現(xiàn)疲勞開裂。

參考文獻(xiàn)：

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