港口牵引车焊接式车架纵梁质量改进

罗致岗



港口牵引车焊接式车架纵梁质量改进

罗致岗

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

文章针对港口牵引车车架纵梁裂纹问题进行综合剖析。首先应用故障树法列举导致纵梁裂纹的可能因素，通过原材料因素、生产过程因素、设计因素和特殊工况等四方面逐一分析筛选，确定引起纵梁裂纹的主要因素，并对原有纵梁结构进行质量改进。

纵梁；裂纹；改进

1 问题描述

售后市场反馈，国内某港口码头有7辆港口偏置4×2牵引车在行驶作业时出现了车架开裂问题，裂纹位置在车架右纵梁内加强版处，裂纹长度(10-30)mm，裂纹深度（3-8）mm。故障图片见图1。

图1 故障图片

2 故障树分析

以车架纵梁裂纹问题为顶事件建立故障树，故障树简图如图2所示。

图2 故障树简图

下面对故障树各因素逐一进行分析判定。

2.1 原材料因素分析

核查车架原材料。车架板材生产供方都是国家正规的骨干钢铁企业，都是公司合格供方，都能提供每批次板材产品质量证明书，产品质量证明书包括订单号、订货单位、收货单位、产品名称、执行标准、批次号、炉号、牌号、规格、重量、化学成分、抗拉强度、屈服强度、伸长率等参数。

每批板材进厂都采集样本进行理化分析，并对材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率等机械性能进行检测。

复查车架材料理化分析报告，材料的力学性能、弯曲性能、化学成分、晶粒度、带状组织等均满足GB/T 3273-2005 的相关技术要求。车架纵梁原材料（510L）按照采购控制程序、产品的监视和测量控制程序、原材料检验规程、汽车大梁用钢板和钢带标准等文件进行控制。进厂原材料严格按照采购要求实施检查，入厂验收除了对外观和尺寸进行检验外，对材料的理化和性能也进行检测，抽查记录情况，无异常，控制有效。

经过系统检查，原材料从采购、检验等环节符合公司规定要求。因此，车架材质因素可排除。

2.2 生产过程因素分析

生产中原材料无混料情况发生，无材料代用情况；车架总成严格按图纸、工艺要求进行加工；技术更改均按更改通知单执行，更改单保存完好，设计更改主要涉及到安装孔位置尺寸变化。生产中严格执行纵梁冲孔、压型作业指导书和有关车架总成焊接作业指导书。纵梁压型工艺未变更，纵梁压型及车架焊接工艺验证记录齐全。生产设备及工装台账完整，符合设备管理方面的要求。工装、工位器具管理有序，按计划要求对设备及工装能进行保养检修。设备保养记录、设备精度检查记录、设备点检表等填写完整。

车架总成生产过程严格执行工艺流程，按照工艺卡、作业指导书等进行过程质量控制。检验项目齐全，关键尺寸、检验结果符合要求，抽查记录情况无异常。检验过程执行车架总成检验规程、车架零部件检验规程等体系文件。

经过对同批次底盘装配生产过程中的内饰跟单、调试跟单和检验跟单进行复查，各类原始记录中没有涉及车架方面质量问题。

通过上述分析排查，生产过程工艺、设备、质检等过程符合公司体系要求，无异常。因此，生产过程此因素可排除。

2.3 设计因素分析

经现场查看，综合用户使用和现有技术状态，可判定此7 辆车车架纵梁裂纹是由于特定使用工况和用户操作习惯（集装箱吊放于车架时冲击载荷过大）引起，车架设计满足原有规定要求。为了证明这一结论的准确性和严谨性，下面再次对设计过程进行仿真模拟验证。

应用CAE软件进行设计过程确认，验证结果见图3-图6。

垂直载荷工况下，Z 向重力加速度3.5g。用户反映的车架开裂处安全因子为1.47(安全因子大于1），满足车辆设计要求。见图3。

转弯工况下，Z 向重力加速度1g，Y向0.44g加速度。用户反映的车架裂纹处安全因子为1.81（安全因子大于1），满足车架设计要求。见图4。

图4 转弯工况

扭转工况下，Z 向重力加速度1g，用户反映的车架裂纹处安全因子为1.76（安全因子大于1），满足车架设计要求。见图5。

图5 扭转工况

制动工况下，Z 向重力加速度1g，X向加速度为1g。用户反映的车架裂纹处安全因子为1.79（安全因子大于1），满足车架设计要求。见图6。

图6 制动工况

综上分析，车架设计满足要求，设计过程无异常。因此，设计因素可排除。

2.4 特殊工况分析

港口牵引车主要用于港口集装箱短途运输，港口到达集装箱卸货点约5公里，低速行驶，频繁制动[1]。挂车在急刹车过程中，主车和挂车会折叠变成八字形，挂车巨大的瞬间冲击力作用于纵梁，造成左右纵梁薄弱处先出现裂纹。

在市场调查中了解到，港口运输行业因货物集中，低速短距离运输作业，车辆综合运营成本较高，行业竞争激烈。为了获得较好的收益，一部分用户在车辆使用中经常会超载运输，这种状态就直接影响到焊接式车架的可靠性，也存在一定的安全隐患[2]。

通过如上分析，车辆经常紧急制动和超载运输是造成车架纵梁裂纹的主要因子，因此，对于车架在特殊工况这一因素不可排除，此因素是造成车架产生裂纹的根本原因。

3 改进方案

为适应港口牵引车短距离、轻量化、频繁制动、低速行驶、可能超载等运输特点，并结合前期已经暴露出的问题，对车架进行适应性改进。

临时措施：车架内侧焊接一块加强板，同时将内加强板长度向前延伸，即采用两块加强板焊接加强车架。临时方案仅应用于市场故障车辆改制。

永久方案：在车架内加强板在原长度基础上再向前延伸270mm，见图7。此方案已在新订单中体现，车架内加强板延长后车架整体强度大幅度提高，车架总成抗冲击、承受交变应力的能力得到显著改善。

图7 车架改进方案

经过后期市场用户使用，改进方案完全可以满足特殊工况下用户对车辆的使用要求，车架纵裂裂纹问题彻底得到解决。

[1] 王乐圆.质量管理及其应用[M].武汉理工大学出版社,2016.03.

[2] 柳也.质量管理系统研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,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

罗致岗，男，硕士，工程师，就职于陕西重型汽车有限公司。