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《機械雜志》2014年第六期

1故障現象及原因分析

1.1故障現象出廠實驗中某款汽車起重機在中長臂超載10%工況下出現回轉異響情況，故障率高達40%，疑為結構件開裂，存在重大安全隱患，需迅速檢修并排除故障。

1.2故障原因分析從聲音的來源看，憑經驗感官判斷以下三個位置（部件）存在異響的可能：（1）轉臺焊接體內部腔體；（2）回轉支承內部；（3）車架回轉支承連接處下腔體。由于具體位置不能確定，需要用專用儀器進行測量，需對各個懷疑部件逐個分析排查，打算從“人機料法環(huán)”等要素入手，找到故障的根源，在生產中及時消除隱患。“人機料法環(huán)”是對全面質量管理理論中的五個影響產品質量的主要因素的簡稱。人，指制造產品的人員；機，指制造產品所用的設備；料，指制造產品所使用的原材料；法，指制造產品所使用的方法；環(huán)，指產品制造過程中所處的環(huán)境。大凡想要提高產品質量或者排查故障產生的原因，無一不能從人、機、料、法、環(huán)五要素找到原因并給予解決。通過人機料法環(huán)五個方面對故障進行分析和排查，總結出各個方面的影響因素，如圖2所示。將故障因素按實施難度、重要性、緊急性、是否要因四個維度按1、3、5分進行測評處理，測評結果如表1所示，對每一個故障因素進行控制并跟蹤對策實施情況。對測評結果最重要前三位：局部強度不足、安裝面平面度達不到要求、擰緊順序規(guī)定不詳盡等進行重點分析和控制。

1.2.1安裝平面度達不到要求故障分析轉臺焊接體回轉支承安裝面采用五面體加工中心進行加工，機床的加工精度滿足設計的要求，判斷平面度達不到要求的主要原因在于轉臺焊接體裝夾位置不合理，如圖3所示。原加工回轉支承安裝面時壓緊點與支承點位置差距較遠，裝夾受力后轉臺焊接體會產生彈性變形，加工完成釋放預緊力后轉臺焊接體會出現回彈現象，造成平面度不足。為了避免此彈性變形的影響，將壓緊點設置在支承點正上方，如圖4所示，減少因裝夾前后引發(fā)的變形。對策實施后回轉支承安裝面的平面度由原來的0.21提升至0.06。2.2.2擰緊順序規(guī)定不詳故障分析裝配之初起重機螺栓的擰緊順序是在無序中進行的，這種無序性可能導致螺栓的受力不均勻。根據行業(yè)標準規(guī)定，對螺栓進行編號，重新嚴格按標準規(guī)定順序完成擰緊動作，保證螺栓受力是均勻合理的。圖5為編號螺栓，表2為螺栓擰緊順序。

1.2.3轉臺局部強度不足故障分析轉臺焊接體下部主要是箱型結構，如果存在強度不足情況，焊接體內部筋板會出現較大變形，隨著應力的釋放會引起噪聲并通過箱體放大、釋放出來。通過patran有限元分析軟件計算中長臂超載10%工況下的轉臺焊接體受力情況，如圖6所示，轉臺焊接體后下側局部應力達到532MPa，遠大于轉臺焊接體材料HG785許用應力[σs]＝410MPa。為了引證有限元分析的正確性，用PULS彈性波測試系統在相同工況下進行測試，確定高應力區(qū)域位于轉臺焊接體的后下側，如圖7所示，測試結果與有限元結果分析一致。對高應力區(qū)域進行局部加強后再次進行有限元分析，其峰值由原來的523MPa降低至280MPa，并對此處應力用動態(tài)應力測試儀在中長臂超載10%工況下進行起升、回轉、下落一個完整的工作循環(huán)，檢測到最高應力為216MPa。按照表1中“人機料法環(huán)”法對每一個故障因素進行控制并跟蹤對策實施情況，經檢測，起重機在中長臂超載10%工況下仍然出現回轉異響情況。而對轉臺焊接體局部加強后，對車輛進行回轉發(fā)響測試，故障消除。

2結論

通過“人機料法環(huán)”法進行轉臺異響故障檢測和排查，最終確定故障是因為轉臺局部強度不足引起的，通過局部加強有效的解除了這一問題，并在后續(xù)的生產裝配中有效的借鑒該經驗進行結構改良，避免同一問題的發(fā)生。本文提出了工程機械車輛故障排除方法和故障檢查的一般方法和經驗，對于確保工程車輛高效、安全、長周期的運行提供了些保證，避免了經濟損失和安全事故的發(fā)生，創(chuàng)造了一定的經濟效應，同時對于機械工程人員及維修人員亦有技術參考價值。

作者：鄭紅李安強單位：湖南機電職業(yè)技術學院三一重工