摘要：卡车驾驶室翻转系统有机械和液压式两种，机械式输出力矩较小，适用于轻型卡车；液压式输出力矩较大，适用于重型卡车。为解决液压手动油泵卡滞问题，根据整车运行原理，搭建简易试验工装，模拟整车运行状态，进行故障再现模拟实验，确认故障现象。然后进一步对故障件进行拆解分析并结合故障件工作原理图，确定问题点，提出零部件改进措施。通过零部件出厂清洁度检测及实际装车验证，改进效果佳。
关键词：翻转油泵；故障模拟试验；拆解分析；工作原理
驾驶室液压翻转机构已广泛应用于重型载货车中。该机构采用一种柱塞泵驱动液压缸，通过集成在柱塞泵总成中的换向阀改变油缸进、回油方向，使驾驶室绕前支撑的翻转中心点翻转上升或下降，本文介绍了某重型卡车的驾驶室液压翻转机构在生产过程中出现的一种失效模式。
1 重型卡车驾驶室翻转系统
翻转系统旨在产生能够克服驾驶室自身重力矩的翻转力矩，从工作原理出发，可以分为机械式和液压式翻转机构（系统），其中，机械式利用扭杆的弹性势能克服驾驶室自身的重力矩，多应用在轻型卡车上。扭杆弹簧作为机械式翻转机构的核心部件，是一种重要的弹性机械零件，主要利用材料的弹性特性将机械能转变为弹性势能，继而将弹性势能再转变为机械能作为动力输出，扭杆弹簧凭借着单位体积储能大、便于加工生产的优秀特性，已经被广泛应用于机械设备、精密仪器领域中。液压式翻转系统则是通过将机械能转变为流体势能，再将流体势能转变为机械能，从而实现用油液势能完成驾驶室的举升翻转动作。液压式翻转系统的主要组成构件有液压缸、泵体、油箱、油管等，因为输出能量较大，其多被应用在中型及以上卡车车型，随着工业物联网的迅猛发展以及货物运载需求量的激增发展，液压式翻转系统更能顺应工业信息时代的发展需求，并且其未来市场前景十分广阔。
图1 液压系统
2 液压式翻转系统
液压式翻转装置是基于液压原理利用油泵、油缸等液压构件实现驾驶室翻转的装置，其工作原理与机械式翻转装置不同，其将液压能转化为机械能为驾驶室的翻转提供必要的翻转力，通过集成在油泵中的换向阀改变油缸内的油路方向，从而实现驾驶室围绕翻转中心的举升和回拉工作。液压式翻转系统主要通过油泵、油缸和一系列液压元件作用产生举升力矩，如图1所示为液压式翻转机构的液压原理图，可以看出：翻转系统分别拥有手动泵和电动泵两个动力源，手动、电动泵均与油缸、液压锁相连，油缸作为执行件与驾驶室相连并实现翻转功能，液压锁置于驾驶室后悬置上方，并通过油路控制其自身开闭以实现对驾驶室的闭锁和开启功能。在翻转系统使用过程中，连续打压手动泵或开启电动泵，油箱内的油液经过单向阀、换向阀、节流阀和过滤器进入油缸的无杆腔，油液压缩油缸有杆腔使油缸伸出顶升驾驶室开始翻转；当进行回拉翻转时，调节手动泵换向手柄或按下电动泵回拉按钮，油箱内的油液经过单向阀、换向阀、节流阀和过滤器进入油缸的有杆腔，油液压缩油缸无杆腔，油缸无杆腔内的油液经过滤器、节流阀、换向阀和单向阀流回油箱实现驾驶室的回拉功能。在驾驶室顶升翻转和回拉过程中，由于单向阀的止回作用，当停止打压手动泵或停止按压电动泵按钮时，油缸能够随之停止伸出或回拉动作，即：驾驶室不会自动下落。
3 差动式翻转系统液压原理
3.1 驾驶室翻转机构组成
重型卡车为了保证底盘各部件维修便利性，一般都采用液压系统实现驾驶室的翻转，典型的系统组成如图2所示。差动式翻转系统的主要组成有：
图3 举升液压原理
液压驱动元件-柱塞式油泵；液压执行元件-油缸和液压锁；连通部件-油管。
3.2 驾驶室翻转工作过程
驾驶室举升过程：如图3所示，手动泵换向手柄旋转到举升状态；拉高摇臂操作杆，液压油随着柱塞的上下运动从油箱流到泵体中；下压摇臂操作杆，液压油在手动泵柱塞的作用下，通过油管流入到油缸上下腔中，由于油缸下腔活塞面积更大，从而产生推力，推动油缸伸长，当活塞超出油缸丧动区域后，在单向阀的止回作用下，油缸可在任意位置停留。图中红线表示进油方向；重复上述动作，油缸活塞杆不断伸长，驾驶室举升。
图4 下降液压原理
驾驶室下降过程：如图4所示，手动泵换向手柄旋转到下降状态；拉高摇臂操作杆，液压油随着柱塞的上下运动从油箱流到泵体中；下压摇臂操作杆，液压油在手动泵柱塞的作用下,通过油管流入到油缸上腔，同时在进油管压力的作用下，液控单向阀打开，油缸下腔内的液压油流回到油箱，油缸下降。在不打压时，油缸在单向阀的止回作用下，可停留在任意位置，直到进入油缸丧动区域。图中红线表示进油方向，蓝色表示回油方向；重复上述动作，油缸活塞杆不断收回，驾驶室下降。
3.3 油缸浮动原理
差动式油缸在建立压力过程中，上下腔同时进油，举升力依靠上下腔体的压力差实现。在驾驶室无需翻转时，油缸活塞体进入底部缸筒变径区域，上下腔体实现连通，从而实现油缸随驾驶室运动而自由伸缩，浮动区间的长短，可以依据悬置系统的行程和油缸安装角度进行设置。
4 液压手动泵失效问题分析
2017年，根据某重型车辆主机厂总装反馈，整车驾驶室翻了一半后无法继续正常升降。在现场更换另一家供应商相同的零件号后，手动油泵可以翻转，驾驶室可以正常拉拔。这一问题严重影响了总装生产的安全，有必要立即分析问题产生的原因，制定整改措施。
根据整车气路的安装方式，采用简单的工装将升降缸、倒转的手油泵与故障及压力表连接，模拟产品正常工作状态，对故障部件进行压力测试。发现升降缸没有运动。压力测试表的值为0，故障再现。
5 整改措施及验证
5.1 整改措施
①增加吸铁石：在泵体内部吸油口增加吸铁石吸附可能产生的金属末；②更改运转方式：产品在生产过程中多次转运，造成磕碰产生铁屑。经整改，统一使用整体转运盒减少转运次数，从而减少转运中柱塞套内壁与转运工装摩擦而导致的划伤，铁屑的产生。③弹簧端部磨平：对柱塞弹簧磨平，保证弹簧的垂直度，降低由于弹簧不平整使柱塞下压单边从而产生单边磨损最终产生铁屑的风险。
5.2 效果验证
①对整改后的零部件在出厂检测清洁度，连续抽检10件产品，清洁度均符合技术要求（清洁度＜15mg/100ml），具体测量数值如表1。②自整改以来，总装再未出现翻转手油泵卡滞的问题。
表1
结束语
本文通过翻转手油泵内部滤网增加吸铁石,提高零件加工产品过程中运输方式和柱塞弹簧的垂直度,有效地避免了工作过程的部分生产铁屑,翻手泵质量显著提高。加载后验证没有故障信息反馈，改进效果显著。
参考文献
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论文作者:杨国强,朱晓东
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/23
标签：驾驶室论文; 液压论文; 油缸论文; 油泵论文; 液压油论文; 卡车论文; 系统论文; 《防护工程》2019年第1期论文;