基于偽損傷的某輪邊電機驅(qū)動橋橋殼試驗分析

馮澤功，韓國鵬，王立

（陜西漢德車橋有限責(zé)任公司，陜西 西安 710201）

基于偽損傷的某輪邊電機驅(qū)動橋橋殼試驗分析

馮澤功，韓國鵬，王立

（陜西漢德車橋有限責(zé)任公司，陜西 西安 710201）

文章對輪邊電機驅(qū)動橋在試驗場的載荷譜進行采集，然后基于疲勞累積損傷的準(zhǔn)則使用LMS TecWare，對試驗臺架載荷譜和試驗場載荷譜進行等效，驗證輪邊電機驅(qū)動橋橋殼按照已有的規(guī)范進行臺架試驗的疲勞壽命是否滿足耐久性的要求。

偽損傷；臺架試驗；載荷譜

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-133-02

前言

驅(qū)動橋橋殼承載著整車的重量，使用工況惡劣，耐久性驗證就成為車橋研究開發(fā)階段比較關(guān)鍵的一環(huán)。耐久性試驗分為臺架耐久試驗和實車道路耐久試驗，臺架耐久試驗因為其周期快，費用小，可控性高的優(yōu)點，往往在對樣品檢驗中作為先要手段，而臺架耐久試驗規(guī)范能否反映實車的使用情況直接決定著產(chǎn)品開發(fā)的成本與周期。

1、試驗方案

臺架試驗時的參考標(biāo)準(zhǔn)是QC/T 533-1999《汽車驅(qū)動橋臺架試驗方法》，但是該試驗樣品超出了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的載荷范圍。所以采集試驗場實車道路工作載荷數(shù)據(jù)，與臺架試驗的數(shù)據(jù)進行比較分析，對橋殼的加速試驗規(guī)范進行驗證確認(rèn)。

1.1 試驗儀器與設(shè)備

表1 儀器與設(shè)備

1.2 測試方案與傳感器安裝

圖1 六分力傳感器在車上的安裝

將六分力傳感器車輪安裝到整車上，代替原有的車輪。六分力傳感器可以采集三個方向的力和扭矩、車輪轉(zhuǎn)速等信號。

1.3 試車場試驗

信號調(diào)試完成后，將試驗車開到北京通州試驗場進行試驗場道路工作載荷采集。試驗車裝載配重直到滿載。按照試驗場規(guī)范進行載荷譜采集試驗，獲得多次樣本數(shù)據(jù)。

圖2 試驗場載荷譜

1.4 臺架試驗

將橋殼反置，用4個底座在橋殼安裝空氣彈簧處進行支撐，在軸頭上輪距處進行加載。加載載荷最大值為2.5倍軸荷，最小值為0.5倍軸荷，載荷變化為正弦波。在試驗過程中參數(shù)一直保持不變，就可以使用軟件生成的正弦波作為臺架的加載載荷數(shù)據(jù)。

圖3 試驗臺架單側(cè)載荷

臺架試驗樣品共有三件，疲勞壽命數(shù)據(jù)見下表。

表2 臺架試驗的疲勞壽命

2、數(shù)據(jù)處理

臺架試驗是驗證橋殼垂直彎曲疲勞壽命，所以在載荷譜數(shù)據(jù)中只選擇垂向載荷Fz。

2.1 試驗場信號選擇

該車型裝有兩根驅(qū)動橋，電池放置在整車的后端，后面的驅(qū)動橋承受更大的載荷，故選取后橋的載荷數(shù)據(jù)。

根據(jù)試驗場道路的典型特征，識別出所采集信號的各個典型路面，計算相同路面下左右兩個車輪垂向載荷偽損傷的向量模，多次樣本數(shù)據(jù)的向量模進行排序，選取中位數(shù)的數(shù)據(jù)作為試驗場的數(shù)據(jù)。

式中：n為向量模；

為每個路面Fz通道的偽損傷；

2.2 雨流計數(shù)與外推

使用LMS TecWare對試驗臺架的載荷譜和試驗場的載荷譜都進行雨流計數(shù)統(tǒng)計。將試驗臺架的載荷譜外推到100萬次，試驗場載荷譜按照通州試驗場規(guī)范組合成單圈的載荷譜。

圖4 左輪和右輪Fz的雨流數(shù)據(jù)

2.3 關(guān)聯(lián)計算

使用LMS TecWare中的CombiTrack模塊進行關(guān)聯(lián)計算。外推后的試驗臺架載荷譜為目標(biāo)譜，試驗場載荷譜為組合譜。為了保守起見，S-N曲線的斜率取k1=k2=4。計算出的等效結(jié)果如下。

圖5 組合譜與目標(biāo)譜偽損傷之比

臺架試驗進行100萬次，在試驗場的等效里程為31368km，則臺架試驗的三件試驗樣品的結(jié)果對應(yīng)試驗場的等效里程如下表：

表3 等效結(jié)果

試驗場規(guī)范要求試驗里程為15000km，臺架試驗的等效里程約為試驗場規(guī)范要求的2倍，說明該輪邊電機驅(qū)動橋橋殼滿足耐久性的要求。標(biāo)準(zhǔn)的要求也能夠滿足耐久性的要求。

3、結(jié)論

當(dāng)新開發(fā)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化較大，超出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，沒有經(jīng)驗可借鑒，一般需要臺架試驗驗證。本文通過對臺架試驗載荷與試驗場載荷進行偽損傷比較，對臺架試驗的方法和評價標(biāo)準(zhǔn)進行了確認(rèn)，保證臺架試驗結(jié)果能夠反映實際的使用情況。

[1] 管超,周鋐,徐剛.基于損傷的汽車零部件試驗分析.

[2] 張然治.主譯.疲勞試驗測試分析理論與實踐.國防工業(yè)出版社.2011.

An Analysis on the Load Spectrum and Fatigue Life of Hub Reduction E-drive Axle House

Feng Zegong, Han Guopeng, Wang Li
( Shaanxi Hande Axle Co., LTD, Shaanxi Xi'an 710201 )

This paper compared the load spectrum of the rig test with the load spectrum collected in the proving ground through LMS TecWare to verify that the fatigue life of hub reduction e-drive axle on the basis of the exiting criterion met the requirements of durability.

Pseudo damage; Load spectrum; Rig test

U467.3

A

1671-7988 (2017)10-133-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.046

馮澤功，就職于陜西漢德車橋有限公司。