轉向助力油缸緊固方式的優化研究

劉巖，王勇，亓晨

火箭軍裝備部駐泰安地區某部隊 ，山東泰安 271000

0 引言

軍用特種汽車的操縱穩定性是評價車輛性能的重要指標，轉向油缸作為轉向系統的重要組成部分，起著至關重要的作用。本文針對特種汽車轉向油缸緊固問題進行了分析，并提出改進措施，杜絕了類似問題的發生，從而提高了特種汽車轉向的可靠性。

1 轉向油缸安裝方式簡介

二橋轉向油缸裝配如圖1所示。

圖1 二橋轉向油缸裝配

所研究的特種汽車采用常流式分置液壓助力轉向系統，一、二、五橋轉向，液壓助力。二橋轉向油缸安裝于二橋右前側，兩端分別與安裝于二橋橋殼的二橋助力油缸支座焊合及安裝于二橋轉向節的二橋油缸臂連接，通過油缸的壓縮和拉伸為轉向系統提供轉向助力。

1.1 二橋轉向油缸安裝結構

該特種汽車裝配的二橋轉向油缸連接方式為兩端耳環式，兩端分別通過銷軸、止動片及緊固螺栓固定，二橋轉向油缸銷軸裝配如圖2所示。

圖2 二橋轉向油缸銷軸裝配

1.2 二橋油缸銷軸鎖緊原理

二橋油缸鎖緊原理為：銷軸穿入二橋油缸臂及二橋轉向油缸后，止動片插入銷軸槽中，然后使用螺栓GB5783-M6×12-M及墊圈GB-93-6-M固定。二橋轉向油缸銷軸安裝爆炸圖如圖3所示。

圖3 二橋轉向油缸銷軸安裝爆炸圖

二橋油缸臂接口尺寸如圖4所示，2-M6螺紋孔位于二橋油缸臂上端面，板厚18 mm，即螺紋孔深18 mm，緊固螺栓螺紋長12 mm，墊圈厚1.6 mm，螺栓旋入深度10.4 mm。

圖4 二橋油缸臂接口尺寸

銷軸尺寸如圖5所示，材料為45號鋼，與二橋油缸臂為基孔制間隙配合，最小間隙0.02 mm，最大間隙0.086 mm。

止動片尺寸如圖6所示。

止動片與銷軸裝配如圖7所示，止動片右端面與銷軸槽為過渡配合，最小間隙為0 mm，最大間隙為1 mm。

圖7 止動片與銷軸裝配圖

2 問題概述

某特種汽車在執行任務期間，發現二橋轉向失效，二橋轉向油缸和二橋右側輪胎損壞。經檢查發現二橋轉向油缸緊固螺栓脫落，止動片錯位，銷軸脫落，二橋轉向助力油缸活塞桿耳環與輪胎內側接觸磨損，如圖8所示。

圖8 二橋轉向油缸銷軸脫落現場照片

3 原因分析

(1)設計原因

二橋助力油缸銷軸止動片為典型的軸端擋板結構，其中二橋助力油缸耳環位置為關節軸承，銷軸止動片用于限制銷軸軸向移動的作用，2個M6×12的螺栓用于固定止動片。此結構為該系列轉向油缸裝配的通用結構，廣泛應用于多種車型，且已交付的車輛未出現過轉向油缸止動片松動、銷軸脫落問題，故此項排除。

(2)緊固螺栓損傷

如圖4所示，二橋轉向助力油缸緊固螺栓為兩個GB5783-M6×12-M#螺栓固定，對油缸臂上端面螺紋孔進行檢查，螺紋孔螺紋正常無損傷，螺紋孔內有油泥，螺栓已丟失，另一個螺栓已發生松動，螺栓外觀良好無損傷，故此項排除。

(3)止動片變形

止動片變形可能會導致緊固螺栓受力不均，造成螺栓松動脫落。根據復測止動墊片尺寸，符合圖紙要求，檢查止動片外觀，止動片外觀正常無損傷、變形或外力撞擊等磕碰痕跡，故此項排除。止動片尺寸復測記錄見表1。

表1 止動片尺寸復測記錄 單位:mm

(4)銷軸安裝不到位

銷軸安裝不到位會導致止動片與二橋油缸臂不平行，從而緊固螺栓不能完全旋入，螺栓旋入深度不符合設計要求，造成螺栓松動脫落。

復查總裝工藝過程卡片，二橋轉向動力油缸安裝工藝過程，要求使用止動片、螺栓M6×12(GB5783-M6×12-M)、墊圈6(GB93-6-M)將銷軸鎖緊。復查裝配過程記錄卡，銷軸安裝到位，故此項排除。

(5)螺栓緊固不到位

通過復查該底盤一橋、五橋油缸銷軸安裝螺栓處于緊固狀態，無松動現象，復查該特種汽車總裝工藝過程卡片，具體要求為：“取組裝好的一、二橋轉向動力油缸各1件，一端與一、二動力缸支座通過銷軸2件和襯套4件連接，并使用止動片2件,螺栓M6×12(GB5783-M6×12-M)、墊圈6(GB93-6-M)各4件將銷軸鎖緊。”工藝過程卡片中規定了銷軸鎖緊，但無擰緊力矩要求；復查裝配過程記錄卡，未對此位置擰緊力矩做出明確要求，車間裝配工人雖按照工藝文件對螺栓進行了安裝緊固，但由于沒有明確力矩要求，無法排除螺栓是否緊固到位，故此項不能排除。

綜合上述分析和故障現象，該型特種汽車底盤二橋轉向油缸緊固螺栓脫落問題定位于螺栓緊固不到位。

4 改進措施

該型特種汽車前橋、二橋轉向助力油缸銷軸為豎直安裝，一旦出現緊固螺栓松脫，在車輛長期使用后，將會使止動片錯位，進而導致銷軸脫落。為避免轉向油缸由于螺栓緊固不到位造成螺栓松脫問題，將該型特種汽車前橋、二橋轉向助力油缸銷軸改為開口銷固定，如圖9所示。

圖9 油缸銷軸安裝優化方案

改進后的轉向油缸緊固方式避免了原轉向油缸由于螺栓緊固不到位造成螺栓松脫問題，且經過其他車型長時間、長距離的路試試驗驗證，滿足設計要求。油缸銷軸零件優化方案如圖10所示，銷軸安裝時自二橋油缸臂上方穿入，銷軸利用上端45 mm圓臺及下方開口銷進行軸向限位，不會出現銷軸掉落問題。

圖10 油缸銷軸零件優化方案

5 結束語

文中針對發生的問題，從設計、安裝及制件問題等多方面進行了分析，提出了有效的改進措施，提高了車輛穩定性，對同類產品的改進優化具有參考價值。