針對牽引車鞍座及其連接板失效的原因分析和解決方案

干奇銀， 鞏錫欣， 陳 鵬

（北京福田戴姆勒汽車有限公司技術中心， 北京 100000）

0 引言

牽引鞍座是牽引汽車用來牽引半掛車的。作為牽引車與半掛車之間連接的重要裝置，牽引鞍座既能承受半掛車一部分垂直質量，又起著牽引半掛車的作用，同時又是半掛車的轉向機構。 因此牽引鞍座或者其連接板出現故障，運輸作業必須停止，直到故障件問題解除方可繼續運營。

鞍座磨損環是鞍座和掛車銷軸連接的零部件， 金屬件，但其材質較軟，容易磨損，在掛車銷軸和鞍座之間起到一定的緩沖作用，但其磨損速度應當在一定范圍內。一般路況好無超載狀態下， 車輛至少行駛十萬公里以上才需更換磨損環，否則屬于異常磨損。

1 牽引鞍座結構及故障介紹

牽引鞍座主要由鞍座面板、鞍座底座、牽引座軸承、分離-連接機構等組成，結構如圖1 所示。

圖1 牽引鞍座及其連接板Fig.1 Fifth wheel and its connecting plate

鄭州某石化公司于2017 年12 月至2018 年5 月份期間，陸續購買了本公司180 臺6×4 危化品運輸牽引車。用于運輸汽油和柴油，車輛型式如圖2 所示。 但1 年后，有近30%的車輛（52 臺），牽引鞍座及其連接板發生損壞，有的鞍座連接板出現裂紋如 圖 3 所示， 有的鞍座磨損環異常磨損或損毀如圖4 所示。 4S 店為其更換了連接板和鞍座磨損環后，該問題仍會發生。4S 店將車輛故障信息整理后發給總部，請求技術支援。

圖2 故障車輛型式Fig.2 State of faulty vehicle

圖3 鞍座連接板開裂Fig.3 Cracking of fifth wheel connecting plate

圖4 鞍座的磨損環連接螺栓松動，螺紋損壞，磨損環磨損異常Fig.4 Damaged wearing ring and fasteners of fifth wheel

在收集到每個車的故障信息后， 將這些問題進行梳理，分為兩類：鞍座連接板故障和鞍座故障。 其可能發生的原因初步歸結為6 個方面：①用戶可能超載；②路況較差；③鞍座連接板批量出現質量問題；④鞍座質量問題；⑤用戶對牽引鞍座的保養不當；⑥主車和掛車匹配問題。

經過逐一回訪用戶，了解問題細節。在諸多繁雜的用戶訪查記錄中，梳理出以下幾個重要信息：

（1）該集團用戶為本公司的老客戶，其之前購買的此種車型，從未出現過該問題。

（2）問題集中出現在約半年時間內購買的這批次車輛。

（3）鞍座連接板出現裂紋的故障大約是鞍座故障的3 倍。

（4）4S 店為其更換約1.6 次鞍座連接板后，鞍座開始出現故障。

（5）所有出現問題的車型，其匹配的掛車均為T 公司生產的產品。

（6）行駛路況均為等級公路，路況好，用戶只用來運輸油品，油罐容積恒定，不會產生超載。

（7）該集團公司中的技術人員，僅知道掛車和牽引鞍座的型號存在匹配關系，均不清楚牽引車和掛車之間，在高度方向存在一定的匹配關系。

2 故障原因分析與排查

根據以上的信息梳理，預先設定的故障原因，僅剩余3 個： ①鞍座連接板批量出現質量問題； ②鞍座質量問題；③主車和掛車匹配問題。

針對以上3 點，對失效零部件逐一做分析，找到引起故障的根源。

2.1 檢測鞍座連接板

經檢查和實際測量，鞍座連接板尺寸合格，加工工藝符合圖紙要求。 模具壓出的圓角平滑， 未見明顯塑性壓痕，內圓角半徑均大于8mm，如圖5 所示。 之后對損毀的鞍座連接板做材質檢測，材料符合設計要求。因此鞍座連接板無質量問題。

2.2 檢測牽引鞍座

圖5 模具成型的鞍座連接板Fig.5 Fifth wheel is mold forming

用戶常年采用一種車型運輸油料， 熟悉車輛的維護保養，且常年采用單一品牌的鞍座，之前未出現過類似問題。 通過對鞍座磨損環材質進行檢測，未發現異常。 因此排除了鞍座的質量問題。

2.3 校核掛車和牽引車的匹配度

出現問題的車型，其匹配的掛車均為T 公司生產的。因此牽引車的鞍座離地高度、 掛車和牽引車連接處的離地高度，這兩個尺寸成為是否匹配的關鍵。

經過現場測量，在空載時，主車和掛車分離狀態下：由于是同一種車型，且均為新車，牽引車鞍座承載面離地高基本分布在1305mm 左右；和牽引車匹配的掛車，也是同一批次的新車，空載時，其鞍座結合面離地高度分布在1295mm 左右；前者比后者高10mm，測量值如圖6 所示。

經過測量后計算出， 列車的整車姿態角為0.47°，整體姿態在空載狀態下基本處于水平狀態。

圖6 牽引車及掛車測量數據示意圖Fig.6 Schematic diagram of tractor and trailer measurement data

在某些公司的設計規范及國標QC/T 912 《半掛牽引車與半掛車匹配技術要求》 中規定：“空載未連接并呈水平狀態時， 半掛牽引車牽引座承載面高度宜比半掛車鞍座結合面高度高60mm～100mm”。否則會造成相關連接件受損。

據此計算得出掛車的姿態角應為：1.65°～2.59°，但測量后換算的該值為0.47°，因此在滿載時，掛車姿態角將變為負值。由于高度不匹配，在重載時鞍座長期非常規受力，導致磨損環松動、鞍座連接板早期損壞。 僅更換鞍座連接板，問題的根源未得到解決，致使其再次損壞，在此期間，由于鞍座也在承受這種異常應力，致使其也出現不同程度的受損。

所以可以判定牽引車和半掛車高度不匹配， 是導致本次故障的主要原因。一般的，上裝公司會根據牽引車的狀態匹配設計掛車， 問題應出在牽引車的狀態未能準確反饋至T 公司，導致牽引車和掛車

3 解決方案

的不匹配。

根據以上分析的原因，得出整改方案：由于掛車的高度很難改變，保持半掛車狀態不變，將牽引車鞍座加高。具體為，將鞍座連接板加高50mm，使牽引車的鞍座承載面高度達到約1355mm。 使該值處于匹配范圍。 避免牽引車承受異常應力。

4 結束語

據此，對其中的5 臺故障車進行整改，并跟蹤其改制后的效果。經過2 個月的運營，這5 臺車未再出現之前的異常情況。 將該方案推廣至所有匹配相同掛車的牽引車。 該整改方案成本低，效果好。 目前為止該問題未再次出現。