挖掘機(jī)駕駛室門的轉(zhuǎn)動慣量、剛度、門鎖質(zhì)量、密封條及駕駛室內(nèi)的氣密性等均與門鎖的可靠性相關(guān)，改變其中的任何一項(xiàng)參數(shù)都會影響門鎖的可靠性。我們通過改進(jìn)某型挖掘機(jī)駕駛室結(jié)構(gòu)，使門鎖故障得以消除。

1. 故障現(xiàn)象

我們對某新型挖掘機(jī)樣機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，當(dāng)試驗(yàn)到 100h 后其駕駛室的門鎖陸續(xù)出現(xiàn)鎖芯卡滯、鎖不住門等故障。拆解故障門鎖后，發(fā)現(xiàn)鎖體、鎖桿變形，拉桿卡滯、脫落。門鎖故障情況如圖 1 所示。

2. 原因分析

該挖掘機(jī)配裝了新開發(fā)的駕駛室，我們對其門鎖質(zhì)量、門鎖安裝尺寸及駕駛室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，以期找出門鎖故障的原因。

（1）門鎖質(zhì)量

此款駕駛室門鎖在舊款駕駛室上應(yīng)用效果很好，未出現(xiàn)過批量損壞故障，且同批次門鎖依然在舊款駕駛室上裝配，沒有出現(xiàn)故障。由此可初步判定駕駛室門鎖沒有質(zhì)量問題。

（2）門鎖安裝尺寸

檢測該挖掘機(jī)駕駛室門及門框的平面度小于2mm，安裝時(shí)門鎖拉桿操作靈活，對門鎖裝配的相關(guān)尺寸進(jìn)行了檢驗(yàn)，質(zhì)量均合格。由此可判定門鎖安裝尺寸沒有問題。

（3）駕駛室結(jié)構(gòu)

對比新、舊兩款駕駛室，發(fā)現(xiàn)新款駕駛室門的寬度比舊款駕駛室寬 158mm，新、舊款駕駛室尺寸對比如圖 2 所示。

關(guān)閉門的慣性力為轉(zhuǎn)動慣量與關(guān)閉加速度的乘積。駕駛室門加寬后，關(guān)閉門的慣性力必

然增大。為此，我們計(jì)算了舊款駕駛室門的轉(zhuǎn)動慣量為 8.1kg·m2，新款駕駛室門的轉(zhuǎn)動慣量為12.1kg·m2。如果新、舊款駕駛室門關(guān)閉時(shí)的加速度相同，慣性力的大小主要取決于門的轉(zhuǎn)動慣量。由此可知，同一款門鎖，安裝在新款駕駛室上受到的慣性力比舊款駕駛室大出約 50%。

為了驗(yàn)證慣性力對門鎖的影響，我們挑選了新、舊兩款駕駛室各 1 臺，在相同關(guān)閉加速度的情況下，分別對駕駛室門鎖進(jìn)行5000次開關(guān)試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后，用鑰匙開啟門鎖，新款駕駛室門鎖鎖芯有輕微卡滯，舊款駕駛室門鎖開啟自如，無卡滯現(xiàn)象。拆掉鎖蓋發(fā)現(xiàn)新款駕駛室門鎖拉桿接頭端有磨損痕跡，舊款駕駛室門鎖拉桿機(jī)構(gòu)無磨損痕跡。

我們對完成開關(guān)試驗(yàn)的新、舊兩款駕駛室門進(jìn)行淋雨試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)舊款駕駛室無漏水現(xiàn)象，而新款駕駛室門縫靠近門鎖處有水滲出。測量新款駕駛室門和門鎖的相關(guān)尺寸，發(fā)現(xiàn)門鎖拉桿及駕駛室門已經(jīng)變形。通過以上分析可知，新駕駛室門設(shè)計(jì)偏大是造成門鎖損壞的主要原因。

3. 解決方案

針對新款駕駛室門慣性力大，關(guān)門時(shí)引起駕駛室門鎖損壞及門變形的問題，最直接的辦法就是更改駕駛室門的結(jié)構(gòu)，使其與舊款駕駛室門尺寸相同。但是，由于駕駛室的模具已經(jīng)開發(fā)完成，如果更改駕駛室門的結(jié)構(gòu)，相關(guān)聯(lián)部件的模具都會報(bào)廢，其代價(jià)太高，為此需要從減小門鎖受力和增加駕駛室門的強(qiáng)度等方面進(jìn)行適宜的改進(jìn)。

（1）密封條

我們檢查駕駛室門，發(fā)現(xiàn)關(guān)門后門鎖受力的大小與密封條的變形阻力有關(guān)，占關(guān)門力的 30%～ 50%。因此，可以通過增大密封條的阻力來消除一部分關(guān)門時(shí)的慣性力，達(dá)到降低慣性力對門鎖沖擊力的作業(yè)。

分析關(guān)閉駕駛室門的過程，其可分為 2 個(gè)階段：第 1 個(gè)階段是門與門鎖未接觸，門軸側(cè)的密封條逐漸受到擠壓，但密封條壓縮量不大；第 2個(gè)階段是門與門鎖接觸，關(guān)門推力發(fā)生突變。我們選用比原密封條硬度大的密封條，且將密封條的截面積加大，以增大密封條阻力。密封條壓縮力與位移趨勢曲線如圖 3 所示。

（2）增設(shè)緩沖限位塊

為了進(jìn)一步降低門鎖受到的沖擊力，我們在門鎖附近增設(shè)了 1 個(gè)橡膠材質(zhì)的緩沖限位塊，其結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。該限位塊采用 CR-12 氯丁橡膠制作，由內(nèi)、外 2 塊組成，具有緩沖功能。在駕駛室當(dāng)門與門鎖接觸前這2塊橡膠塊開始接觸，通過橡膠塊的緩沖擠壓，降低駕駛室門的沖擊力，進(jìn)而減小慣性力對門鎖的沖擊力。

（3）增加氣壓阻力

在駕駛室天窗及推拉窗關(guān)閉的情況下，駕駛室內(nèi)產(chǎn)生氣壓阻力效應(yīng)，對關(guān)門能量的影響較大，占關(guān)門能量的 30% 左右。為了增大駕駛室關(guān)門時(shí)的氣壓阻力，將駕駛室內(nèi)底板上開口減小，并用橡膠套密封，使關(guān)門時(shí)駕駛室內(nèi)的氣壓由原來的3Pa 增大到 5Pa。

（4）增加駕駛室門強(qiáng)度

為了消除駕駛室門變形的問題，還需要增加門的強(qiáng)度。對駕駛室模具進(jìn)行局部修改，增加門板厚度及門裙邊的高度，并將門鎖安裝位置的安裝板加厚、加大，以增加門的強(qiáng)度。

4. 改進(jìn)效果

我們對新款駕駛室進(jìn)行改進(jìn)和完善后，門鎖故障大為降低，其可靠性與舊款駕駛室基本相當(dāng)。目前，此款駕駛室在市場上已經(jīng)應(yīng)用 3000 多臺，駕駛室門鎖故障率極低。

作者：臧德江、劉永祥、任海波

來源：《工程機(jī)械與維修》2018年第一期