貨車牽引銷失效分析及鑒定方法研究

馮清付 ，蔣素琴 ，韓春蕾 ，江振飛 ，鄭紹元 ，李伯奎 ，胡蘊媛 ，昝卓良

（1.淮陰工學院，江蘇省先進制造技術重點實驗室，江蘇 淮安 223003；2.連云港市質量技術綜合檢驗檢測中心，江蘇 連云港222003；3.江蘇省淮工車輛檢測研究院有限公司，江蘇 淮安223001）

0 引言

牽引銷是連接貨車牽引車與掛車的重要零件，斷裂是牽引銷最容易發生的、最主要的、危害性最大的一種失效形式，一旦斷裂便會導致極大的危害性，不僅造成巨大的經濟損失，甚至導致車毀人亡的災難性后果。

牽引銷斷裂主要是由于過載、回火脆性以及疲勞等原因造成的，由不同原因導致的斷裂失效模式在其斷口上表現出不同的破壞形式及斷口形態。本文旨在分析不同原因導致的破壞形式及斷口形態，為交通事故中鑒定斷裂類型提供依據，同時通過分析斷裂失效原因，以便能夠有效減少類似事件的發生。

1 事情經過

某重型貨車行駛至332省道190KM+850M處車輛掛車脫節，致貨物損壞，車輛損壞。受檢涉案重型貨車分為牽引車（如圖1）和掛車（如圖2）兩部分，牽引車與掛車連接采用牽引車上的連接座（如圖3）與掛車上的牽引銷（如圖4）相連接。經整車檢驗，牽引車與掛車分離；牽引銷軸軸下端破損（如圖4），牽引座未發現損壞。

圖1 受檢涉案貨車的牽引車

圖2 受檢涉案貨車的掛車

圖3 受檢涉案貨車的牽引座

圖4 受檢涉案貨車的牽引銷

2 牽引銷軸斷裂類型的判斷

牽引銷的斷裂失效主要包括過載斷裂、脆性斷裂及疲勞斷裂。過載斷裂是指金屬材料或零件所受到的載荷超過其本身所能承受的最大載荷而導致斷裂的一種失效形式。脆性斷裂是一種不可預知的斷裂形式，斷裂往往是突然性的，一旦發生，便無法阻止。疲勞斷裂是最主要的斷裂失效形式，80%以上的斷裂屬于疲勞斷裂[1]，因此造成的損失也是十分巨大的。

過載斷裂典型斷口形貌：斷口顏色呈亮灰色，有金屬光澤[2]；斷口較平齊[3]；斷面與正應力方向大致呈45°傾斜角，斷口呈現放射狀花樣，且可見明顯塑性變形[4]。

脆性斷裂斷口形貌特征：斷面無明顯塑性變形，斷面與正應力方向垂直[5]；有多個斷口平齊斷裂面[6]。

疲勞斷裂斷口形貌：斷口呈貝殼狀形態，可見明顯貝紋線[7]；斷口表面平滑光整，斷口表面無明顯塑性變形[8]；斷面與正應力方向大致垂直[9]。

如圖5所示，經檢驗分析，牽引銷軸損壞表面未發現典型的疲勞裂紋，排除疲勞斷裂；斷裂的牽引銷軸斷口平整，表面呈亮灰色，具有較強的反光效應，斷面與正應力方向大致呈45°傾斜角，符合零件由于受力過載時而產生的過載斷裂。

圖5 涉案重型半掛車的牽引銷軸表面

3 牽引銷軸斷裂原因分析

貨車作為公路運輸最主要的交通工具之一，其載貨量往往十分巨大，牽引銷作為連接貨車牽引車和掛車的重要結構，其受力情況極為復雜，在巨大載貨量的作用下，任何形式的沖擊，都有可能造成牽引銷的斷裂，而貨車行駛路況的好壞以及駕駛員駕駛情況是最容易給牽引銷帶來沖擊的因素。此外，不少商家在利益及僥幸心的驅使下，過渡裝載貨物，而過載、超載是所有零件失效的最主要、最直接的因素，當然，牽引銷自身的原因同樣是導致其斷裂的重要因素，但是由于實驗器材的限制，本文尚不能對此原因進行分析。

3.1 貨車行駛路況分析

牽引銷是一個動力傳遞相當復雜的結構[10]，貨車行駛過程中路況的好壞是影響牽引銷斷裂的重要因素。貨車行駛在在廣大山岳地區時，顛簸的路面會使牽引銷時刻處于沖擊的狀態下，如果貨車存在超載的情況，那么斷裂會迅速發生。

從現場及行駛記錄儀反饋回來的信息可知，貨車存在超載情況，從裝貨到牽引銷斷裂之前貨車始終行駛在平坦的路面上，并且行駛了較長的里程，再結合牽引銷斷裂部位，可排除是由于行駛路況導致牽引銷斷裂。

3.2 貨車載貨情況分析

貨車超載運輸是導致牽引銷斷裂的一個極其重要的因素，李照美[11]等研究發現車輛在超載運輸的情況下，其傳動系、行駛系的主要零部件的平均使用壽命降低50%～70%.牽引銷作為貨車主要動力傳遞結構，貨車在超載運輸的情況下，導致其自身所承受的負荷增加的同時，也使牽引銷承受的應力超過許用值，在很小的沖擊力的作用下也能導致牽引銷迅速斷裂，嚴重影響牽引銷的使用壽命和可靠性。

結合牽引銷斷裂部位以及警方反饋回來的信息可知，涉案貨車存在超載的情況，且牽引銷斷裂時貨車正處于轉彎狀態，在較大外力下最終導致斷裂。

3.3 駕駛員自身原因分析

駕駛員在駕駛貨車過程中突然啟動以及緊急制動是導致牽引銷斷裂的主要因素。

貨車突然啟動時，牽引銷由于受到較大的瞬間沖擊力，也會導致斷裂。緊急制動[10]是指貨車在滿載情況下，由于某些因素，如貨車在超速過程中突遇緊急情況，而不得不整車緊急剎車，此時貨車牽引車停止，然而貨車掛車由于慣性力的作用仍然保持制動之前的速度，在巨大速度沖擊下，此時牽引銷所受的力是最大，也最容易發生斷裂，幾乎所有的斷裂都是由于緊急制動引起的，緊急制動的危害性是很嚴重的。

從行車記錄儀反饋回來的信息，貨車行駛路況良好，牽引銷斷裂是在行駛過程發生的，排除突然啟動的因素，同時不存在緊急制動的必要，因此可排除是由于司機駕駛導致的。

4 鑒定意見

結合警方提供信息，事故發生時涉案重型處于轉彎狀態時，掛車伴有側翻趨勢，貨車掛車上牽引銷在轉彎時所受外力過大。并根據以上檢驗分析，可以評判受檢的貨車掛車牽引銷斷裂是受外力作用而導致損壞。

5 結論

牽引銷斷裂主要包括過載斷裂、脆性斷裂及疲勞斷裂，不同的斷裂失效模式在其斷口上存在不同的斷口形態特征，通過對比事故貨車牽引銷與不同原因導致的斷裂斷口特征的方法，最終確定貨車牽引銷屬于過載斷裂；通過分析貨車行駛路況、載貨情況以及司機駕車情況，最終確定是由于貨車運輸的貨物超過貨車的承載能力，貨車在轉彎過程中牽引銷受到較大的載荷導致的。通過本文的研究，為相關職能部門鑒定斷裂類型及原因提供了判斷依據。