某輕型載貨汽車動轉(zhuǎn)泵異響分析與優(yōu)化

王濤，賈偉偉，陳開超，柴博

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某輕型載貨汽車動轉(zhuǎn)泵異響分析與優(yōu)化

王濤，賈偉偉，陳開超，柴博

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著市場對車輛轉(zhuǎn)向輕便的要求越來越高，整車匹配動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已逐漸成為標準配置。對于帶動轉(zhuǎn)車型，如轉(zhuǎn)向過程中存在異響，將嚴重影響車輛操控性和舒適性。針對某輕型卡車動轉(zhuǎn)異響問題，文章從設(shè)計匹配、裝配工藝等方面分析，確定要因并對動轉(zhuǎn)泵噪音進行優(yōu)化，消除轉(zhuǎn)向異響問題。

動轉(zhuǎn)異響；動力轉(zhuǎn)向泵；噪音優(yōu)化

CLC NO.:U472.4Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)06-144-03

引言

隨著輕型卡車用戶對整車轉(zhuǎn)向輕便性的要求越來越高，目前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)匹配動力轉(zhuǎn)向已被各主機廠廣泛采用。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)技術(shù)路線的不同可大致分為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，載貨汽車由于前軸載荷較大，目前仍以液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為主。隨著液壓助力系統(tǒng)的普及，動轉(zhuǎn)異響也逐漸成為市場上轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要故障。動轉(zhuǎn)異響主要分為液壓回路異響、零部件異響以及連接處異響等。某輕型卡車匹配液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在新車下線時，批量反饋轉(zhuǎn)向過程中動轉(zhuǎn)異響問題。該異響問題不僅影響車輛操控性和舒適性，長期非正常運轉(zhuǎn)還會造成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件壽命降低，影響車輛安全行駛。

本文主要從動力轉(zhuǎn)向泵設(shè)計匹配、零部件質(zhì)量和裝配過程等方面對動轉(zhuǎn)異響問題進行分析排查，并制定相應整改措施，最終解決動轉(zhuǎn)異響問題，該車型動轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分信息如表1所示。

表1 動轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分信息

1、異響問題描述

該車型新車下線動態(tài)調(diào)試過程中反饋轉(zhuǎn)向時動轉(zhuǎn)異響，發(fā)出尖銳的“嗡嗡”聲，并且隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加異響聲音加劇。檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要零部件，確認異響源為動力轉(zhuǎn)向油泵。對比正常車輛，該車動轉(zhuǎn)泵殼體表面溫度高，存在嚴重發(fā)熱，故障動轉(zhuǎn)泵外觀如圖1所示。

圖1 動轉(zhuǎn)泵外觀

2、原因分析

結(jié)合前期處理轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響問題的相關(guān)經(jīng)驗，初步得出造成動轉(zhuǎn)泵異響的幾個因素，并針對各因素對異響問題進行排查，動轉(zhuǎn)異響FTA分析如圖2所示。

圖2 動轉(zhuǎn)異響FTA分析

2.1 動轉(zhuǎn)泵內(nèi)部零件故障

動轉(zhuǎn)泵內(nèi)部零件異常磨損，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)異常，會造成工作時產(chǎn)生異響。從故障件中選取3臺動轉(zhuǎn)泵進行拆解分析，未發(fā)現(xiàn)動轉(zhuǎn)泵內(nèi)部零部件損壞。動轉(zhuǎn)泵定子、轉(zhuǎn)子、花鍵軸等無異常磨損現(xiàn)象，故障件拆解后如圖3所示。對故障動轉(zhuǎn)泵進行性能試驗，試驗結(jié)果滿足設(shè)計要求。

圖3 動轉(zhuǎn)泵拆解

2.2 動轉(zhuǎn)油加注不規(guī)范

圖4 觀察動轉(zhuǎn)油液

當動轉(zhuǎn)油加注或保養(yǎng)不當混入雜質(zhì)時，在轉(zhuǎn)向過程中也會發(fā)出異響。查看裝配線動轉(zhuǎn)油加注過程，均嚴格采用真空加注槍按照規(guī)范進行作業(yè)，員工作業(yè)完成后進行有效自檢并做相應標識。下線后啟動車輛反復打方向，打開油壺蓋未發(fā)現(xiàn)油液表面有明顯氣泡和雜質(zhì)，如圖4所示。

2.3 動轉(zhuǎn)泵吸油不暢

動轉(zhuǎn)泵吸油不暢造成缺油，將導致轉(zhuǎn)向時發(fā)出異響。一方面液壓回路中進出油管太長將導致管路內(nèi)部阻力過大（自吸能力降低），造成動轉(zhuǎn)泵吸油不暢；另一方面動轉(zhuǎn)泵開始吸油時所需的轉(zhuǎn)速要求過高也將造成吸油不暢。將故障車型管路布置與同平臺其他正常車型對比，管路長度和走向無太大差異，如圖5所示。

圖5 管路布置對比

對動轉(zhuǎn)泵開始吸油時所需的轉(zhuǎn)速進行試驗，試驗結(jié)果如表2所示。動轉(zhuǎn)泵平均轉(zhuǎn)速為384r/min時，泵開始吸油；發(fā)動機與動轉(zhuǎn)泵速比為1：1.18，發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速800r/min時，動轉(zhuǎn)泵轉(zhuǎn)速為950r/min（大于384r/min），故發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速能夠滿足動轉(zhuǎn)泵正常吸油。

表2 動轉(zhuǎn)泵吸油轉(zhuǎn)速測試

2.4 動轉(zhuǎn)泵流量偏大

轉(zhuǎn)向油泵必須有足夠的流量以保證汽車有較快的轉(zhuǎn)向速度。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所需流量可根據(jù)經(jīng)驗公式計算：Q=（1.5～2）60×S×n×t×10^(-6)+Q1；校核動轉(zhuǎn)系統(tǒng)流量需求為（5.48～6.97）L/min，排量需求為（4.81～6.13）mL/r，計算結(jié)果如表3所示。

表3 動轉(zhuǎn)泵參數(shù)校核

實際參數(shù)：匹配動轉(zhuǎn)泵實際控制流量為10L/min,排量為14L/r，動轉(zhuǎn)泵流量特性曲線如圖6所示；由于動轉(zhuǎn)泵流量、排量偏大（遠遠超出系統(tǒng)所需），多余液流在動轉(zhuǎn)泵內(nèi)部高速自循環(huán)流動，從而發(fā)出液體沖擊噪音，并且液流高速流動造成殼體異常發(fā)熱也與故障現(xiàn)象相符?？傻贸鰟愚D(zhuǎn)泵流量不匹配為異響的主要因素。

圖6 動轉(zhuǎn)泵流量特性曲線

3、改進優(yōu)化

根據(jù)上述分析可知，動轉(zhuǎn)泵流量參數(shù)不匹配為造成異響的主要原因，故針對該車型降低動轉(zhuǎn)泵流量、排量參數(shù)，最大流量改為 7L/min，排量改為 8ml/r，優(yōu)化后流量特性曲線如圖7所示。將優(yōu)化后動轉(zhuǎn)泵更換到異響車上后，原先明顯的“嗡嗡”聲消除，主觀感受殼體溫度正常，但動轉(zhuǎn)泵仍存在某種尖銳的噪音。

圖7 動轉(zhuǎn)泵流量特性曲線（優(yōu)化后）

針對仍存在的尖銳噪音，再次拆下動轉(zhuǎn)泵進行檢查，發(fā)現(xiàn)與發(fā)動機連接的動轉(zhuǎn)泵齒輪異常磨損。該車型發(fā)動機與動轉(zhuǎn)泵通過齒輪嚙合傳動，如齒輪磨損變薄或者嚙合不良，在運轉(zhuǎn)過程中將產(chǎn)生沖擊噪音，相關(guān)齒輪參數(shù)如表4所示。

表4 齒輪部分參數(shù)

在給定的發(fā)動機與動轉(zhuǎn)泵齒輪軸距離 L和發(fā)動機齒數(shù)Z1條件下，為保證兩齒輪完全嚙合，根據(jù)公式D=mZ（其中D為分度圓直徑，m為模數(shù)，Z為齒數(shù)）：2.25×（38+Z2）/2=78.75；

可知發(fā)動機齒數(shù)Z1為38齒，動轉(zhuǎn)泵齒數(shù)Z2需為32齒時，兩齒輪恰好完全嚙合。而該故障車動轉(zhuǎn)泵齒數(shù)為29齒，齒輪未嚙合完全。發(fā)動機與動轉(zhuǎn)泵連接關(guān)系簡圖如圖8所示。

圖8 發(fā)動機與動轉(zhuǎn)泵連接尺寸關(guān)系

對動轉(zhuǎn)泵齒輪進行重新修改，由29齒增加為32齒，并增大分度圓直徑，使兩齒輪間正常嚙合；將優(yōu)化后動轉(zhuǎn)泵更換到異響車上后，異響徹底消除。

4、試驗驗證

針對上述措施優(yōu)化后的動轉(zhuǎn)泵，進行整車142000km道路試驗驗證（其中強化路折合其他路況里程為 1:15），驗證過程中以及結(jié)束后未反饋動轉(zhuǎn)異響問題，試驗里程如表5所示。

表5 道路試驗驗證

5、結(jié)束語

本文針對某新車型動力轉(zhuǎn)向油泵異響問題，通過零部件質(zhì)量、裝配工藝、設(shè)計匹配等方面進行分析，最終通過優(yōu)化動轉(zhuǎn)泵流量、排量參數(shù)和齒輪參數(shù)解決異響問題，且經(jīng)過道路試驗驗證效果良好。由于目前大部分動轉(zhuǎn)泵均采用皮帶傳動或者鍵傳動，不存在齒輪嚙合不佳引起的異響問題，本文所述內(nèi)容對齒輪傳動動轉(zhuǎn)泵異響問題的解決具有一定的借鑒作用。

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[6] 江淮汽車集團研發(fā)中心.江淮輕型卡車設(shè)計規(guī)范.第一版.合肥: 江淮汽車股份有限公司.2006年6月.

The Analysis and Improvement of Power Steering System Abnormal Sound for a Light Truck

Wang Tao, Jia Weiwei, Chen Kaichao, Chai Bo
( Anhui jianghuai automobile Co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

With the increasing high demand for light truck steering handiness,vehicle matching power steering system has gradually become the standard configuration.For the truck matching power steering, if there have abnormal sound in the steering process, it will seriously affect vehicle handling and comfort.In this paper, through analyzing the design matching and assembly process, finally to determine and optimize the noise and eliminate the problem of abnormal sound.

the abnormal sound of power steering system; power steering pump; improvement

U472.4

A

1671-7988(2017)06-144-03

王濤，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.06.052