小四轮拖拉机转向臂断裂现象分析

高文辉

摘要：阐述了小四轮拖拉机转向臂断裂现象，分析了小四轮拖拉机转向臂断裂的成因，大体上与四项因素有关。针对这些成因，提出了相适应的预防措施。

关键词：小四轮拖拉机；转向臂；断裂现象；断裂成因；预防措施

中图分类号：S219.032.3文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.04.025

小四轮拖拉机转向臂断裂是指转向臂的大端处也就是转向臂所承受负荷能力最薄弱的部位，长期在多种复杂技术环境下工作，不断承受来自不同方向上的外力冲击，使转向臂的相关工作部件产生的摩擦、磨损不断增大，加之在不断拉伸、弯曲应力作用下，相关工作部件持续承受交变载荷，使转向臂屈服强度变小，最终导致转向臂突然断裂。这种事故的突发出现，并不是一时造成的，而是经过长时间的日积月累叠加的结果。一旦出现这种事故，不是翻车就是撞车、掉沟或撞人，甚至出现机毁人亡的悲惨局面，造成巨大的经济和人身生命财产损失。树立起安全生产的思想意识，只要使用者平时多留心、多注意，及时维护、保养和正确使用小四轮拖拉机，就可以减少或避免此类事故现象的发生。关键的问题是，使用者除了应该掌握相关知识外，还应在平时就明白是什么原因导致了转向臂的断裂，掌握了有关的故障因素以后，使用者自身就能够自觉地对自己的机车增加重视程度。那么，究竟小四轮拖拉机的转向臂断裂现象都与哪些因素有关联呢？其主要因素除了转向臂本身的技术缺陷外，另外还与外界因素有极大关系，必须进行正确使用、维护和保养。

1转向臂断裂成因

1.1转向臂本身有技术缺陷

小四轮拖拉机转向臂断裂的绝大多数都出现在大端，即转向臂与转向节轴配合端的键槽处，因为这一部分反复受到来自各个方向的外力冲击，即转向臂所承受负荷能力最薄弱的部位经常受到外力的作用。工作时，当转向臂向左转时，键槽右侧部位推动键并带动转向节轴作逆时针转动。此时，小四轮拖拉机转向臂的主要负荷为键槽右侧部位所承受的挤压力，而键槽左侧部位受力却很小，也就是左区受负荷作用力很小；当转向臂向右转向时，转向臂键槽左侧部位推动键并带动转向节轴做顺时针转动，这时转向臂的工作负荷主要是键槽左侧部位承受的挤压力，而右侧部位的负荷却很小。由于小四轮拖拉机转向臂所承受的负荷大多数加在键槽左侧部位，这将使转向臂键槽左侧承受较大的拉伸力。由此可见，当拖拉机左转向时，小四轮拖拉机转向臂的薄弱部位受力很小，转向臂所承受的负荷较大；而右转向时，小四轮拖拉机的转向臂的薄弱部位承受的力较大，这时转向臂所承受的负荷较小。所以就为小四轮拖拉机转向臂的断裂埋下了隐患。

1.2转向臂与配合件配合不正常

小四轮拖拉机的转向臂与配合件的配合关系主要包括：转向臂与转向节轴的配合；转向臂与键的配合；转向臂与紧固螺母的配合。

（1）转向臂与转向节轴配合不正确。①配合间隙过大。若配合间隙过大，在螺栓锁紧过程中会使转向臂大孔孔壁产生变形，转向臂承受负荷能力最薄弱的部位承受较大的拉伸、弯曲应力，使转向臂的负载能力降低。②过盈配合。由于轴比孔大，大孔从豁口处撑开，在螺栓锁紧后，也会对孔壁产生较大的拉伸应力，使转向臂承受负荷能力最薄弱部位的负载能力降低。

（2）转向臂与键配合不正确。①配合间隙过大。当在键槽宽度方向间隙过大时，容易产生滚键；当在键槽深度方向间隙过大时，这个间隙出在转向臂键槽内，因减少了键槽壁的受压工作面，使键槽壁承受负荷的能力降低，甚至损坏。②过盈配合。如果键的横截面大于规定尺寸或键槽小于规定尺寸，就会出现过盈配合。当在键槽宽度方向上成过盈配合时，键就会撑大键槽，使转向臂承受负荷能力最薄弱的部位承受较大的拉伸力，以致撑出裂纹；当在键槽深度方向成过盈配合时，由于键的支撑作用，造成靠近键附近转向节轴与大孔出现间隙，转向臂承受负荷能力最薄弱的部位受键的挤压而变形，使转向臂的负荷能力降低，且键附近孔、轴间隙变大，容易发生滚键，损坏转向臂。

（3）紧固螺栓扭矩不合适。①扭矩过大时，转向臂承受负荷能力最薄弱的部位受到过分的预紧拉伸力，其结果和大孔与转向节轴成过盈配合状况时相同。②扭矩过小时，安装状态将受到破坏。由于螺栓松弛，拖拉机右转向时转向臂左端处受键的支撑，转向臂承受负荷能力最薄弱的部位不仅要受到拉伸应力，也受到向外侧的弯曲应力。螺栓越松弛，这个弯曲应力就越大，转向臂承受负荷能力最薄弱的部位所承受的负荷就越小。所以，保证固定螺栓的扭矩，对保证转向臂的正常工作是非常重要的。

1.3工作负荷过大

小四轮拖拉机转向臂负荷增大有很多原因，须根据具体情况进行具体分析。一般情况下，主要有以下几方面情况。

（1） 转向节轴与前轴配合不正常，使转向节轴的转动阻力增大。①转向节轴与衬套配合间隙过小。转向节轴与衬套的使用间隙为0.02～0.085 mm，如小于这个间隙，则就会使轴在轴套内的转动阻力增加，致使工作负荷过大；②由于转向节轴或衬套变形，致使出现较多的轴弯曲变形，进而造成了局部间隙变小，而使转动阻力增大，增加了工作负荷；③轴承或垫圈损坏，也会使转动阻力增大，以致不能转动，导致工作负荷增加；④相关机件的锈蚀会使转向节轴与衬套孔表面摩擦阻力增加，而使转动阻力增大，加大了工作负荷；⑤零件之间润滑状况不好，主要是指转向节轴与衬套、轴承或垫圈等缺少润滑剂，使润滑阻力增加，增加了工作负荷。

（2）轮胎气压不足，会增加轮胎的接地面积，增加了转向阻力，导致工作阻力增加。

（3）调整不当，前束过大，转向拉杆接头连接过松或过紧等，都是导致转向阻力增大，增加了工作负荷。

（4）其它原因，在松软的地面上行驶，在垄地或凹凸不平道路上行驶，转向时导向轮侧面压力较大，转向阻力增大，导致工作负荷过大。

1.4行车方法不当

在现实中，其实有相当一部分人并不具备多少使用知识，对自己的机车只知道使用，而轻视保养和维护，甚至是有的驾驶人员不但不认真的按随车使用说明书进行操作、维护、保养，而且过度使用，坏了就换件、换总成，结果是既浪费时间，耽误挣钱，又增加了费用，使经济性和动力性都有所下降。这些不当的行车方法通常有下列表现：

（1）拖拉机急转向。拖拉机转向时，其行进的惯性力，通过导向轮的侧面传给地面，地面对导向轮的反作用力再通过转向节轴反传给转向臂，并使之转动。由于转向臂的转动受到转向器的牵制，此时转向臂将承受着由地面反传过来的作用力，这时最容易造成转向臂的损坏。

（2）经常性的急转弯。转向越急，负荷越大，急转向的次数越多，转向臂所承受的负荷就越大。因此，经常性的进行急转弯行驶，也是容易使转向臂断裂的一个重要因素。

（3）停车时转向。在行车过程中，由于速度很快，来不及转向，而是将车先停下来，再转动方向盘，转动导向轮后再行车，这在一般情况下是许可的，但有的时候导向轮的转向阻力很大，最容易因转向阻力过大而损坏转向臂。

2预防措施

（1）有关技术人员在对转向臂进行安装时，首先要认真并且严格地检查是否有裂纹或者有无可以引起其断裂的隐患，不合格的决不可以进行安装。

（2）在对转向臂进行安装时，要按照技术要求标准进行正确装配，其技术要求标准为：转向臂大孔与转向节轴的配合间隙应为0.025～0.069 mm（未上紧固螺栓时）。键与转向臂键槽的配合间隙应为：键槽的宽度方向为0～0.09 mm；键槽的深度方向为0～0.23 mm。转向臂与转向拉杆的连接要防止过松或过紧，在保证灵活转动的情况下，间隙小些为好。每个班次要检查转向臂紧固螺栓是否有松脱，螺栓的紧固扭矩为3～5 kg/m。

（3）必须严格按照技术标准配合关系进行装配，对不符合规定的零件予以修理或者进行必要的更换。

（4）必须进行经常性地技术检查，并要及时对导向轮的前束进行认真地调整，使导向轮的前束经常保持在6～12 mm。

（5）必须进行定期检查转向节轴在衬套内转动是否灵活，推力轴承或垫圈的技术状态情况是否正常。

（6）必须及时对转向臂各润滑部位进行润滑，有效防止润滑部位干磨状态的出现。

（7）必须及时防止转向机构的各个接合部位出现锈蚀。

（8）拖拉机在一般运输作业时，行车的方向应该尽量减少过急转向和停车打“死舵”。如果需要停车打舵时，要看导向轮是否处在转动阻力较小的地方。否则，绝不可以轻易急转向或停车打死舵。

（9）拖拉机重负荷运输作业时，行车速度又较高，需要刹车时，要尽量使导向轮的侧面处于与机车组纵向平行的位置，防止因机车的高速惯性力出现翻车事故。

（10）拖拉机下坡行驶时，机车组的惯性力较大，应尽量减少转向次数，转向时要减速、慢行。

（11）拖拉机在田间垄地作业时，行车方向应尽力与垄沟平行或垂直，以减少垄台对导向轮的侧向压力。

（12）驾驶拖拉机时应尽量控制或减少右转向，使转向臂的工作负荷维持在允许的范围之内，这样就可避免转向臂断裂现象的出现。