转向助力油缸紧固方式的优化研究

刘岩，王勇，亓晨

火箭军装备部驻泰安地区某部队 ，山东泰安 271000

0 引言

军用特种汽车的操纵稳定性是评价车辆性能的重要指标，转向油缸作为转向系统的重要组成部分，起着至关重要的作用。本文针对特种汽车转向油缸紧固问题进行了分析，并提出改进措施，杜绝了类似问题的发生，从而提高了特种汽车转向的可靠性。

1 转向油缸安装方式简介

二桥转向油缸装配如图1所示。

图1 二桥转向油缸装配

所研究的特种汽车采用常流式分置液压助力转向系统，一、二、五桥转向，液压助力。二桥转向油缸安装于二桥右前侧，两端分别与安装于二桥桥壳的二桥助力油缸支座焊合及安装于二桥转向节的二桥油缸臂连接，通过油缸的压缩和拉伸为转向系统提供转向助力。

1.1 二桥转向油缸安装结构

该特种汽车装配的二桥转向油缸连接方式为两端耳环式，两端分别通过销轴、止动片及紧固螺栓固定，二桥转向油缸销轴装配如图2所示。

图2 二桥转向油缸销轴装配

1.2 二桥油缸销轴锁紧原理

二桥油缸锁紧原理为：销轴穿入二桥油缸臂及二桥转向油缸后，止动片插入销轴槽中，然后使用螺栓GB5783-M6×12-M及垫圈GB-93-6-M固定。二桥转向油缸销轴安装爆炸图如图3所示。

图3 二桥转向油缸销轴安装爆炸图

二桥油缸臂接口尺寸如图4所示，2-M6螺纹孔位于二桥油缸臂上端面，板厚18 mm，即螺纹孔深18 mm，紧固螺栓螺纹长12 mm，垫圈厚1.6 mm，螺栓旋入深度10.4 mm。

图4 二桥油缸臂接口尺寸

销轴尺寸如图5所示，材料为45号钢，与二桥油缸臂为基孔制间隙配合，最小间隙0.02 mm，最大间隙0.086 mm。

止动片尺寸如图6所示。

止动片与销轴装配如图7所示，止动片右端面与销轴槽为过渡配合，最小间隙为0 mm，最大间隙为1 mm。

图7 止动片与销轴装配图

2 问题概述

某特种汽车在执行任务期间，发现二桥转向失效，二桥转向油缸和二桥右侧轮胎损坏。经检查发现二桥转向油缸紧固螺栓脱落，止动片错位，销轴脱落，二桥转向助力油缸活塞杆耳环与轮胎内侧接触磨损，如图8所示。

图8 二桥转向油缸销轴脱落现场照片

3 原因分析

(1)设计原因

二桥助力油缸销轴止动片为典型的轴端挡板结构，其中二桥助力油缸耳环位置为关节轴承，销轴止动片用于限制销轴轴向移动的作用，2个M6×12的螺栓用于固定止动片。此结构为该系列转向油缸装配的通用结构，广泛应用于多种车型，且已交付的车辆未出现过转向油缸止动片松动、销轴脱落问题，故此项排除。

(2)紧固螺栓损伤

如图4所示，二桥转向助力油缸紧固螺栓为两个GB5783-M6×12-M#螺栓固定，对油缸臂上端面螺纹孔进行检查，螺纹孔螺纹正常无损伤，螺纹孔内有油泥，螺栓已丢失，另一个螺栓已发生松动，螺栓外观良好无损伤，故此项排除。

(3)止动片变形

止动片变形可能会导致紧固螺栓受力不均，造成螺栓松动脱落。根据复测止动垫片尺寸，符合图纸要求，检查止动片外观，止动片外观正常无损伤、变形或外力撞击等磕碰痕迹，故此项排除。止动片尺寸复测记录见表1。

表1 止动片尺寸复测记录 单位:mm

(4)销轴安装不到位

销轴安装不到位会导致止动片与二桥油缸臂不平行，从而紧固螺栓不能完全旋入，螺栓旋入深度不符合设计要求，造成螺栓松动脱落。

复查总装工艺过程卡片，二桥转向动力油缸安装工艺过程，要求使用止动片、螺栓M6×12(GB5783-M6×12-M)、垫圈6(GB93-6-M)将销轴锁紧。复查装配过程记录卡，销轴安装到位，故此项排除。

(5)螺栓紧固不到位

通过复查该底盘一桥、五桥油缸销轴安装螺栓处于紧固状态，无松动现象，复查该特种汽车总装工艺过程卡片，具体要求为：“取组装好的一、二桥转向动力油缸各1件，一端与一、二动力缸支座通过销轴2件和衬套4件连接，并使用止动片2件,螺栓M6×12(GB5783-M6×12-M)、垫圈6(GB93-6-M)各4件将销轴锁紧。”工艺过程卡片中规定了销轴锁紧，但无拧紧力矩要求；复查装配过程记录卡，未对此位置拧紧力矩做出明确要求，车间装配工人虽按照工艺文件对螺栓进行了安装紧固，但由于没有明确力矩要求，无法排除螺栓是否紧固到位，故此项不能排除。

综合上述分析和故障现象，该型特种汽车底盘二桥转向油缸紧固螺栓脱落问题定位于螺栓紧固不到位。

4 改进措施

该型特种汽车前桥、二桥转向助力油缸销轴为竖直安装，一旦出现紧固螺栓松脱，在车辆长期使用后，将会使止动片错位，进而导致销轴脱落。为避免转向油缸由于螺栓紧固不到位造成螺栓松脱问题，将该型特种汽车前桥、二桥转向助力油缸销轴改为开口销固定，如图9所示。

图9 油缸销轴安装优化方案

改进后的转向油缸紧固方式避免了原转向油缸由于螺栓紧固不到位造成螺栓松脱问题，且经过其他车型长时间、长距离的路试试验验证，满足设计要求。油缸销轴零件优化方案如图10所示，销轴安装时自二桥油缸臂上方穿入，销轴利用上端45 mm圆台及下方开口销进行轴向限位，不会出现销轴掉落问题。

图10 油缸销轴零件优化方案

5 结束语

文中针对发生的问题，从设计、安装及制件问题等多方面进行了分析，提出了有效的改进措施，提高了车辆稳定性，对同类产品的改进优化具有参考价值。