关于630E卡车后悬挂球头经常性断裂的故障分析

关松　栗飞　王科懿

摘 要：本论文主要叙述了630E卡车后悬挂球头经常性断裂的故障现象，然后我们从后悬挂的组成及其连接情况入手，对其进行分析、不断地总结，最终得出导致该故障发生的主要原因有悬挂基座不平整、球头处润滑不良、悬挂基座上端面的污物未及时清理、悬挂调整不当、球头杆与基座孔之间的间隙过大，在解决问题过程中，我们应对症下药、具体问题具体分析，最终将故障及时排除。

关键词：630E 球头 断裂

Abstract；This paper mainly describes the fault phenomenon of the regular breakage of the rear suspension ball head of the 630E truck. Then we start with the composition and connection of the rear suspension， analyze it and summarize it continuously， and finally find the main reason leading to the failure. There are unsuspended suspension bases， poor lubrication at the ball head， dirt on the upper end of the suspension base is not cleared in time， suspension adjustment is improper， and the gap between the ball head stem and the base hole is too large. In the course of solving the problem， we have Coping with the specific drug problem and specific analysis of the problem will eventually rule out the failure.

Keywords：630E ，Ball head，Fracture

前 言

630E卡車主要承担着露天煤矿运输黄土、岩石以及煤炭的工作任务，其后悬挂结构较为简单，主要由缸筒、杆筒、铜碗、锁圈以及球头组成，上述任意结构一旦出现问题，都将直接影响卡车的正常运行。

1 故障描述

630E卡车后悬挂是承载货物的重要机械部件，而球头又是将悬挂固定在车架上的核心，一旦由于某种原因而发生卡车悬挂球头断裂，就会出现货物无法正常装载的故障，直接造成生产任务停滞。

2 后悬挂的结构

油气弹簧主要有两个部件，一是与车架相连的缸筒；一是与前后桥相连的杆筒，杆筒上套有活塞，活塞上部空间有一层液压油，在油层上面充有干燥氮气；活塞下部在缸筒内壁和杆壁间围成一个环形空间，环形空间内充满了油[1]。环形空间和活塞上部都是相通的。其通道是钻在杆筒上的四个小孔，其中两个小孔装有3/4”的钢球，起一个单向阀的作用。即杆筒缩入时，四个孔均做通道；而杆筒伸出时只有两个孔做通道，另两个关闭[2]。

3 后悬挂的工作原理

汽车行使时，路面的起伏所产生的动载荷引起杆筒在缸筒内的上下运动。悬架缸筒将垂直轴荷转换为缸筒内油液的压力，通过缸筒内有一定初始压力的惰性气体（通常为氮气）为弹性介质，杆筒缩入时，氮气受到压缩，储存能量。杆筒伸出时，氮气膨胀释放能量，起到弹簧元件的作用，以缓和路面的冲击力。在杆筒上下运行时，环形空间的容积随其变化。缩入时容积增大，活塞上部的油往内补充。伸出时

容积减小，油排往活塞上部。油的排出和补充都要通过杆筒上的小孔，小孔的尺寸控制着油的流量，起着一个双向减震器的作用。在杆筒伸出时，也就是说当油气悬架回弹地，只有两个孔做通道，增加了阻尼作用，延缓了回弹[3]。

4 悬挂固定方式的特点

630E卡车后悬挂与车架的连接方式采用的是球头连接，球头在整个过程中既起到固定、支撑车架的作用，同时也实现了关节轴承的功能。球头采用表面磷化、炸口、镶垫、喷涂等多种特殊工艺处理方法制作而成，主要由上部的铰接球和下部的定位杆2个部分构成，具有载荷能力大，抗冲击，抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好等特点，当设备在道路上处于运行状态时，球头定位杆在固定螺母预紧力的作用下保持禁止，而悬挂的缸筒及杆筒部分可以在球头铰接球上任意角度旋转摆动[4]。

5 后悬挂球头的材质及其特性

后悬挂球头是由铸铁制作而成，铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。铸铁是含碳大于2.1%的铁碳合金，它是将铸造生铁（部分炼钢生铁）在炉中重新熔化，并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量，铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低；与生铁区别是铸铁是二次加工，大都加工成铸铁件，铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件，一般有良好的切削加工性。虽然铸铁的机械性能不如钢，但由于石墨的存在，却赋予铸铁许多为钢所不及的性能，如良好的耐磨性、高消振性、低缺口敏感性以及优良的切削加工性能。此外 ，铸铁的碳含量高，其成分接近于共晶成分，因此铸铁的熔点低，约为1200℃左右，铁水流动性好，由于石墨结晶时体积膨胀，所以传送收缩率小，其铸造性能优于钢，因而通常采用铸造方法制成铸件使用，后悬挂球头就是利用该种方法加工制造而成。

6 后悬挂球头频繁断裂的原因分析

（1）悬挂调整不当。

油气弹簧的特性由充气长度和充气压力的大小决定。因此，充气和充油是否正确就决定了这一油气弹簧的使用效果，所以对油气弹簧的保养工作主要的就在于经常检查和保持其充油充气长度。后悬挂的加油高度为8.5 in，充气高度16.5 in，充气压力200 PSI。如果悬挂调整不当，将会造成应力分配不均，导致固定悬挂的球头频繁断裂[5]。

（2）车架底座不够平整。

球头与车架的固定是通过螺母将定位杆与车架基孔紧密结合在一起，铰接球与车架的接触方式理论上是面接触，一旦车架平面不够平整，那么上述的接触方式转变为线接触或者点接触，这将会使得作用在球头定位杆上的力矩增大，加速了球头的断裂过程[6]。

（3）球头润滑不良。

球头与后悬挂定位孔之间安装有2片对称球碗，中间位置有一个油道孔，润滑油就是通过这个小孔来润滑球头。一旦球碗油道孔堵塞，将会导致润滑油脂无法进入到球头位置处形成油膜，最終造成球头与定位孔之间干摩擦，引发球头断裂[7]。

（4）球头周围脏污未及时清理。

球头周围尘土未及时清理，就会导致尘土进入到铰接球与车架的接触平面，从而改变它们之间的面接触方式，产生力矩，最终引发球头断裂。

（5）球头定位杆螺母松动。

后悬挂球头通过定位杆螺母产生的预紧力来维持铰接球与车架的空间定位，一旦螺母松动，那么将会使得铰接球来回自由摆动，而这时定位杆还在悬挂底座基孔当中，这就会造成力矩的产生，从而剪断定位杆，也就造成了球头的损坏。

7 整改措施制定

（1）按照规定标准定期对悬挂进行检查，发现问题及时处理，避免球头的异常损坏。

（2）在更换球头过程中要及时检查车架基座是否平整，如果有凹凸不平现象及时联系相关技术人员进行整修。

（3）在日常检修保养过程中要有针对性的检查各个润滑点的工作状况，出现润滑不良或者不润滑的现象要及时处理，避免球头干摩擦现象的发生，降低球头的损耗。

（4）要时刻保持球头周围的卫生，避免杂物进入到球头与车架基座之间的缝隙，产生额外的应力，造成球头的损坏。

（5）利用平时的点检、保养认真检查球头定位螺杆是否有松动迹象，要及时利用专用扳手将其紧固到规定扭矩。

结 语

本文重点介绍了630E卡车后悬挂球头频繁断裂的故障现象，然后通过不断地探索、分析，最终总结出了上述一系列的经验，也明确了今后解决该类故障的出发点，提高了承修设备的检修效率。

参考文献

[1] 陈秀宁.机械设计基础（第4版）[M].北京：浙江大学出版社，2017，12-19.

[2] 杨家军.机械原理（第2版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2014，4-15.

[3] 苏维嘉. 电动轮自卸车原理与运用[M].北京：中国社会出版社，2001，23-28.

[4] 赵汝星.矿山机械运行与维护[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008，19-26.

[5] 刘鸿文.材料力学Ⅰ（第6版）[M].北京：高等教育出版社，2017，14-18.

[6] 张秉荣.工程力学（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2011，12-17.

[7] 刘峰璧.设备润滑技术基础[M].广州：华南理工大学出版社，2012，15-19.

作者简介：关松（1986-）男，大专，神华准能设备维修中心汽修车间重卡钳工。

栗飞（1987-）男，研究生，神华准能设备维修中心汽修车间重卡钳工。

王科懿（1989-）男，本科，神华准能设备维修中心汽修车间重卡电工。