针对牵引车鞍座及其连接板失效的原因分析和解决方案

干奇银， 巩锡欣， 陈 鹏

（北京福田戴姆勒汽车有限公司技术中心， 北京 100000）

0 引言

牵引鞍座是牵引汽车用来牵引半挂车的。作为牵引车与半挂车之间连接的重要装置，牵引鞍座既能承受半挂车一部分垂直质量，又起着牵引半挂车的作用，同时又是半挂车的转向机构。 因此牵引鞍座或者其连接板出现故障，运输作业必须停止，直到故障件问题解除方可继续运营。

鞍座磨损环是鞍座和挂车销轴连接的零部件， 金属件，但其材质较软，容易磨损，在挂车销轴和鞍座之间起到一定的缓冲作用，但其磨损速度应当在一定范围内。一般路况好无超载状态下， 车辆至少行驶十万公里以上才需更换磨损环，否则属于异常磨损。

1 牵引鞍座结构及故障介绍

牵引鞍座主要由鞍座面板、鞍座底座、牵引座轴承、分离-连接机构等组成，结构如图1 所示。

图1 牵引鞍座及其连接板Fig.1 Fifth wheel and its connecting plate

郑州某石化公司于2017 年12 月至2018 年5 月份期间，陆续购买了本公司180 台6×4 危化品运输牵引车。用于运输汽油和柴油，车辆型式如图2 所示。 但1 年后，有近30%的车辆（52 台），牵引鞍座及其连接板发生损坏，有的鞍座连接板出现裂纹如 图 3 所示， 有的鞍座磨损环异常磨损或损毁如图4 所示。 4S 店为其更换了连接板和鞍座磨损环后，该问题仍会发生。4S 店将车辆故障信息整理后发给总部，请求技术支援。

图2 故障车辆型式Fig.2 State of faulty vehicle

图3 鞍座连接板开裂Fig.3 Cracking of fifth wheel connecting plate

图4 鞍座的磨损环连接螺栓松动，螺纹损坏，磨损环磨损异常Fig.4 Damaged wearing ring and fasteners of fifth wheel

在收集到每个车的故障信息后， 将这些问题进行梳理，分为两类：鞍座连接板故障和鞍座故障。 其可能发生的原因初步归结为6 个方面：①用户可能超载；②路况较差；③鞍座连接板批量出现质量问题；④鞍座质量问题；⑤用户对牵引鞍座的保养不当；⑥主车和挂车匹配问题。

经过逐一回访用户，了解问题细节。在诸多繁杂的用户访查记录中，梳理出以下几个重要信息：

（1）该集团用户为本公司的老客户，其之前购买的此种车型，从未出现过该问题。

（2）问题集中出现在约半年时间内购买的这批次车辆。

（3）鞍座连接板出现裂纹的故障大约是鞍座故障的3 倍。

（4）4S 店为其更换约1.6 次鞍座连接板后，鞍座开始出现故障。

（5）所有出现问题的车型，其匹配的挂车均为T 公司生产的产品。

（6）行驶路况均为等级公路，路况好，用户只用来运输油品，油罐容积恒定，不会产生超载。

（7）该集团公司中的技术人员，仅知道挂车和牵引鞍座的型号存在匹配关系，均不清楚牵引车和挂车之间，在高度方向存在一定的匹配关系。

2 故障原因分析与排查

根据以上的信息梳理，预先设定的故障原因，仅剩余3 个： ①鞍座连接板批量出现质量问题； ②鞍座质量问题；③主车和挂车匹配问题。

针对以上3 点，对失效零部件逐一做分析，找到引起故障的根源。

2.1 检测鞍座连接板

经检查和实际测量，鞍座连接板尺寸合格，加工工艺符合图纸要求。 模具压出的圆角平滑， 未见明显塑性压痕，内圆角半径均大于8mm，如图5 所示。 之后对损毁的鞍座连接板做材质检测，材料符合设计要求。因此鞍座连接板无质量问题。

2.2 检测牵引鞍座

图5 模具成型的鞍座连接板Fig.5 Fifth wheel is mold forming

用户常年采用一种车型运输油料， 熟悉车辆的维护保养，且常年采用单一品牌的鞍座，之前未出现过类似问题。 通过对鞍座磨损环材质进行检测，未发现异常。 因此排除了鞍座的质量问题。

2.3 校核挂车和牵引车的匹配度

出现问题的车型，其匹配的挂车均为T 公司生产的。因此牵引车的鞍座离地高度、 挂车和牵引车连接处的离地高度，这两个尺寸成为是否匹配的关键。

经过现场测量，在空载时，主车和挂车分离状态下：由于是同一种车型，且均为新车，牵引车鞍座承载面离地高基本分布在1305mm 左右；和牵引车匹配的挂车，也是同一批次的新车，空载时，其鞍座结合面离地高度分布在1295mm 左右；前者比后者高10mm，测量值如图6 所示。

经过测量后计算出， 列车的整车姿态角为0.47°，整体姿态在空载状态下基本处于水平状态。

图6 牵引车及挂车测量数据示意图Fig.6 Schematic diagram of tractor and trailer measurement data

在某些公司的设计规范及国标QC/T 912 《半挂牵引车与半挂车匹配技术要求》 中规定：“空载未连接并呈水平状态时， 半挂牵引车牵引座承载面高度宜比半挂车鞍座结合面高度高60mm～100mm”。否则会造成相关连接件受损。

据此计算得出挂车的姿态角应为：1.65°～2.59°，但测量后换算的该值为0.47°，因此在满载时，挂车姿态角将变为负值。由于高度不匹配，在重载时鞍座长期非常规受力，导致磨损环松动、鞍座连接板早期损坏。 仅更换鞍座连接板，问题的根源未得到解决，致使其再次损坏，在此期间，由于鞍座也在承受这种异常应力，致使其也出现不同程度的受损。

所以可以判定牵引车和半挂车高度不匹配， 是导致本次故障的主要原因。一般的，上装公司会根据牵引车的状态匹配设计挂车， 问题应出在牵引车的状态未能准确反馈至T 公司，导致牵引车和挂车

3 解决方案

的不匹配。

根据以上分析的原因，得出整改方案：由于挂车的高度很难改变，保持半挂车状态不变，将牵引车鞍座加高。具体为，将鞍座连接板加高50mm，使牵引车的鞍座承载面高度达到约1355mm。 使该值处于匹配范围。 避免牵引车承受异常应力。

4 结束语

据此，对其中的5 台故障车进行整改，并跟踪其改制后的效果。经过2 个月的运营，这5 台车未再出现之前的异常情况。 将该方案推广至所有匹配相同挂车的牵引车。 该整改方案成本低，效果好。 目前为止该问题未再次出现。