本站原创【摘 要】根据重卡车用燃油箱台架试验及售后信息反馈情况,分析了油箱内部架构的影响因素及预防措施.
【关 键 词】隔板；强度；影响因素
引言
汽车燃油箱在实际装车使用过程中由于车速快、怠速交替使用,油箱不断承受交替的油液冲击,特别是重卡燃油箱容积大,产生的冲击力是普通汽车的油箱受到的力要大得多.在紧急刹车时,造成油箱内部的油对油箱内部隔板造成更较大的冲击,引起油箱局部失效.为此,对油箱内部的隔板结构及工艺进行优化调整,提高油箱的使用可靠性.
1油箱内部隔板概述
油箱内部隔板是固定在油箱内部的加强版,该加强板具有两方面的作用,其一,油箱内部隔板固定在油箱支架安装位置,作为油箱内部的加强骨架,增加油箱的耐冲击强度,避免油箱在安装时产生变形.其二,保护油箱在紧急情况刹车时所产生冲击,避免油箱端盖由于油箱急刹车产生的撞击力对油箱端盖的损伤,减缓油箱受到比较大的冲击,延长油箱的寿命.
2油箱内部隔板结构分析
油箱内部支撑板结构分为不规则瓦楞形状,其结构参见图1,及现对比较规则形状的平板形状或圆弧形状,其结构参见图2.
油箱在实际运行过程中,受力最不利油箱寿命的状况,在油箱里剩余三分之二或一半容积油量时,油随着整车运动对油箱内隔板造成比较大的冲击,造成油箱底面和侧面受力急剧增加,同时,由于整车速度的频繁交替变换,油箱内部隔板承受交替变化油液的冲击,从而产生油箱隔板与箱体焊接处疲劳失效,造成油箱产生撕裂的现象.对此,油箱内隔板需要在结构上进行优化,减少焊缝处应力集中而产生的油箱失效,通过工艺试验不规则瓦楞隔板受力如下图3,通过应力分析,油液产生的冲击力由于隔板不规则接触面的影响,冲击力产生部分消减,抵消,减少底部及周围焊接处内应力的集中,平板式或圆弧式结构受力通过聚集,隔板所受到冲击力将全部集中到四周的焊接区域,焊接区域将产生剪力和拉力的共同影响,见图4,油箱在车高速急刹车或拐弯时产生的内部应力将直接导致油箱失效漏油.
通过图3和图4的受力分析,图4规格的的隔板不但能削弱X方向的剪力,同时能减少Y方向的轴向拉力；图4规格的隔板只能削弱X方向的剪力,Y方向的拉力略变小.因此,图3结构的隔板强度、刚度比图4结构的隔板要大些通过CAE受力模拟分析两种结构的差异,图3结构焊接部位最大应力111.145MPa,图4结构焊接部位最大应力444.385MPa,因此图3结构隔板焊接区域的应力比较小,油箱的安全系数提高3倍,油箱的品质得到有效保证.
3结果及分析
对两种结构内隔板的油箱进行台架模拟试验及金相分析,规则形状隔板作为1号试验产品,不规则隔板作为2号试验产品.
3.1油箱台架模拟试验分析
1号产品在油箱冲击到6000次后,出现异响,刨开油箱发现油箱内支撑板出现严重变形,并在焊接处产生裂纹,隔板局部有裂纹；
2号产品试验到15万次时,油箱依旧表现完好,为此加大冲击振幅及冲击力,油箱产品试验到16万次时,油箱出现渗漏现象,刨开油箱发现油箱内隔板及焊接部位任然比较完好,油箱的端盖由于强冲击局部材料裂开造成漏油.
3.2油箱失效后焊缝金相分析.
将1号试件和2号试件的焊接部位分别进行台架模拟试验后的失效件分析,1号件产品通过金相分析,发现在焊缝周围有疲劳撕裂的裂纹,而且油箱箱体焊缝周围的组织结构发生明显变化,性能下降；2号试件通过金相分析,发现焊缝周围组织比较均匀,箱体母材没有明显变化,基本保持原有的母材性能.
通过试验表明,不规则形状隔板不但可以减少焊接处应力的集中,提高箱体焊接处的耐冲击性能,而且可以增强隔板自身的强度,避免产品的失效.
4结论
采用试验及力学分析相结合,分析出隔板的使用条件及调整方向,得出以下结论：
（1）油箱隔板采用不对称不规则形状,可减少隔板在焊接出的应力集中,提高焊缝的强度
（2）油箱隔板采用不规则形状,可提高隔板自身的耐冲击的强度,提高产品使用寿命.
通过以上工艺结构的优化,我公司的重卡燃油箱的失效率从16%降低到现有的0.05%的水平,挽回年损失约400万元.也为后续油箱产品的开发及优化提供基础.