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车用油门拉线故障分析及解决方案探讨

2022-06-09

  【摘要】分析油门拉线故障现象及产生原因,并提出解决油门拉线故障的措施。

  【关键词】油门拉线;故障分析

  引言

  油门操纵机构是驾驶员通过油门踏板来控制发动机转速的装置。机械泵发动机的油门操纵机构包括油门踏板、连接杆(或油门拉线)及其附属部分,其中油门拉线是操纵油门手柄开度的连接纽带,使用频率非常高,由于拉线的结构和布置特点,较易产生故障,造成发动机转速调节失效,甚至会引起安全事故。油门拉线的常见结构如图1所示。本文就油门拉线的常见故障分析和解决方案进行阐述。

  油门拉线的常见故障及原因分析:油门拉线的失效模式主要有发卡、断裂、磨损及破损等。我们通过对更换下来的废旧件进行统计及失效模式归类,其不同的失效模式所占比例如图2所示。可见,发卡和断裂在油门拉线的失效率中所占比例较大。

  通过调查分析,油门拉线发卡失效主要原因有:①油门拉线较长,油门拉线走向的曲率半径太小(QC/T29101-1992《汽车用操纵拉索总成》标准规定,护套外径≥8mm时最小工作曲率半径为200mm),转弯太多,钢索拉动不畅,发卡;②油门拉线的钢丝绳润滑脂干涸,钢索拉动阻力大;③油门拉线防尘套密封性差,经济学论文有灰尘、泥沙等带入护管内,阻碍钢索的正常拉动。油门拉线磨损失效的主要原因是油门拉线固定点设置不当、缺少固定点或固定点脱落,油门拉线与其他零部件发生摩擦造成。油门拉线的断裂失效主要与油门拉线的安装方式有关,一般表现为弯曲疲劳后断裂。如果是由于结构因素影响,油门踏板离发动机油门调速手柄较远时,油门拉线较长,应该在布置油门拉线时,尽量避免折弯过多或折弯半径过小;装配时需要在适当位置添加固定点。本文着重对油门拉线的结构型式、安装方式进行讨论。油门拉线的改进措施。

  1.改善油门拉线端部铰接结构,降低疲劳断裂失效率

  调研中发现,油门拉线断裂部位发生在钢索的端部较多,少见有在钢索中部断裂的案例,因此可判断为不是由于钢索抗拉强度不够,而是在钢索端部疲劳断裂。原斯太尔车型的油门拉线的端部安装结构如图3所示,端部连接杆较长,且铰接处的灵活度差,这就会因为油门踏板在踩踏过程中的拉紧与松弛交替过程中,连接杆与钢索连接处(A点)疲劳折断。因此,改进油门拉线端部接头连接方式为球形活节结构(如图4所示),对操纵过程中会出现反复弯曲的部位和铰接部位进行优化,有效降低了疲劳断裂的失效率,提高了使用寿命。

  2.改进油门操纵结构,改善油门拉线受力环境

  拉索只能受到拉力,不能承受推力,是拉索结构的重要特征。因此,须保持拉索始终处于伸张状态,并有灵活的拉动和回位能力,不仅可使油门踏板的空行程减小,而且改善油门拉线的使用状态,可降低油门拉线故障率。可进行如下的改进设计:

  a)将加速控制和断油控制功能分开。目前最常见的机械泵油门操控机构如图5所示,断油控制集成在加速手柄上,油门拉线拉动时,带动停油缸移动,此时未充气的停油缸仅起到拉杆作用,拖动油门加速手柄向增大供油量方向偏转。当需要断油熄火或排气制动时,停油缸充气后伸长,反向推动油门加速手柄至断油位置,实现发动机断油后停机。此结构当停油缸充气伸长时,将推动拉索端头,然而拉索的结构决定了不能承受推力,迫使拉索钢绳弯曲,如此反复会导致拉索疲劳折断。常见的机械式喷油泵(如BOSCH泵)一般有专用的停油手柄,但由于结构、装配、成本等因素影响,停油手柄只作为车下调试时发动机停油使用。本次油门操纵机构改进,将利用此专用停油手柄,将控制断油的停油缸移至停油手柄上,与油门加速手柄处的连接改用拉杆代替,如图6所示。这样改进后,加速和断油功能分开,不仅使断油时,油门拉线不再承受推力而弯曲,造成油门拉线早期疲劳折断,而且在加速时,停油缸也不处于工作状态(不承受拉力)。因此改进后的分离式油门操纵结构,可使油门拉线和停油缸的使用寿命延长,故障率降低。b)提高复位拉簧的刚度,避免因回复力过小引起拉线回位缓慢甚至卡滞的现象发生。c) 增加油门拉线前端部位的油门踏板复位弹簧,使油门踏板的复位不依赖油门拉线的回位来拖动,减轻油门拉线的承受负荷。

  3.改善油门拉线护管内的润滑脂性能

  油门拉线发卡,回位不畅、回位缓慢的失效现象非常普遍。油门拉线钢索护套内涂抹的润滑脂也是重要的影响因素之一。如果润滑脂干涸、渗漏等,都会影响钢索在护套中的灵活运动,因此润滑脂的选用尤为重要。油门拉线润滑脂应该满足以下性能要求:摩擦系数小,拉索润滑能力优良;抗磨性能强;工作温度范围广,可使用于-40℃~60℃;极低的蒸发损失和油分离度;优良的高、低温稳定性和抗氧化性能;优良的抗水和抗腐蚀能力。

  4.优化油门拉线的走向

  使拉线长度减短、折弯少、弯曲半径大,保证拉线拉动时轻松自如、流畅。

  结语

  本油门拉线的改进设计,不仅对油门拉线的自身结构进行了优化,而且对其使用环境进行了改善,经过实际使用验证,油门拉线的失效率大大降低,安全系数提高,保证整车有较高的出勤率,为用户创造更广阔的利润空间。


  

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