重型卡車轉(zhuǎn)向沉重改進

杜夢陽,逄立深,李鵬,王宇

(中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林長春 130011)

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重型卡車轉(zhuǎn)向沉重改進

杜夢陽,逄立深,李鵬,王宇

(中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林長春 130011)

現(xiàn)在重型卡車幾乎全采用液壓系統(tǒng)輔助駕駛員轉(zhuǎn)向。多次接到用戶對于某重型卡車轉(zhuǎn)向沉重的反饋，經(jīng)過初步分析、試驗、計算、對標、再試驗、跟蹤反饋的過程，解決了奧威自卸車存在的轉(zhuǎn)向沉重的質(zhì)量問題，優(yōu)化了動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，提升了動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可靠性，為后續(xù)新設(shè)計的車型提供了幫助。

重型卡車；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向油泵；改進

0 引言

目前重型卡車幾乎都采用液壓回路系統(tǒng)輔助轉(zhuǎn)向，一旦液壓系統(tǒng)故障或失效，駕駛員就會感覺到轉(zhuǎn)向費力，甚至沉重。市場長期反饋：工程自卸車有轉(zhuǎn)向沉重的質(zhì)量問題，J6也存在轉(zhuǎn)向沉的問題。

經(jīng)過走訪服務站和用戶并實地考察，作者了解到：最為突出的是重載下坡(行車緩慢，發(fā)動機怠速)急打轉(zhuǎn)向和原地重車調(diào)頭的時候轉(zhuǎn)向沉重，發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時不沉重。服務站常用的解決方式是為用戶換新轉(zhuǎn)向機和轉(zhuǎn)向油泵，可用戶反映轉(zhuǎn)向依然沉重，沒有明顯改善。

1 轉(zhuǎn)向沉傳統(tǒng)解決方法

對于上述問題，過去一直將重點放在優(yōu)化管路上，加大管路直徑，改善轉(zhuǎn)向油泵進、出油接頭通油能力上，目的是提高管路通油能力, 可問題都沒有解決。

2 原因分析

2.1 理論分析

針對以上問題，進行失效原因分析，見圖1。

2.2 試驗分析

2.2.1 故障轉(zhuǎn)向油泵臺架試驗數(shù)據(jù)分析

對故障轉(zhuǎn)向油泵進行臺架試驗，測試故障件的流量，結(jié)果如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)向油泵失效件流量特性曲線

從臺架試驗結(jié)果曲線可知：加載時油泵性能曲線下降明顯，流量無法正常建立。

2.2.2 故障車道路試驗數(shù)據(jù)分析

在重載下坡轉(zhuǎn)彎時對試驗車油壓進行測量，重載下坡時油壓只達到了9 MPa，見圖3，司機反映手感重。

根據(jù)隨車測試的道路試驗結(jié)果曲線可知：重載下坡拐急彎時壓力未有效建立，轉(zhuǎn)向沉重，見圖3、圖4。

圖3 隨車測量的轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)油壓、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油溫(故障件)

圖4 車速5 km/h拐急彎時的GPS信號

綜合上述臺架試驗結(jié)果和道路試驗結(jié)果，初步判斷油泵的流量不足直接導致轉(zhuǎn)向沉重。

2.3 理論計算

2.3.1 系統(tǒng)油壓計算

奧威6×4自卸車前軸為現(xiàn)生產(chǎn)的2020前軸，按照滿載前軸荷6.5×104N計算，系統(tǒng)匹配油壓為13 MPa(見圖5)，系統(tǒng)可提供的最大油壓為15 MPa，滿足要求。

圖5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油壓隨車輪轉(zhuǎn)角計算曲線

2.3.2 流量匹配計算

在發(fā)動機低速時，由于泵的轉(zhuǎn)速較低，造成泵可提供的流量較低，從而不能有效地建立需要的油壓或建立油壓滯后，造成轉(zhuǎn)向沉重。

參照一汽技術(shù)中心《汽車設(shè)計手冊》，對國外主要動力轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)廠家關(guān)于轉(zhuǎn)向速度的統(tǒng)計表明：一般流量的匹配應滿足以下條件：工程自卸車，方向盤轉(zhuǎn)速1.25 r/s,發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)，動力轉(zhuǎn)向泵應該提供足夠的流量。

流量Q的計算公式如下：

Q=vS=ntS

式中：Q為轉(zhuǎn)向器所需的油泵控制流量，L/min；v為轉(zhuǎn)向器活塞移動速度，mm/min；S為轉(zhuǎn)向器活塞面積，mm2；n為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速，r/min；t為轉(zhuǎn)向器螺距，mm。

根據(jù)標準 QC/T 529-2013《汽車液壓動力轉(zhuǎn)向器技術(shù)條件與試驗方法》規(guī)定：轉(zhuǎn)向器內(nèi)泄漏量最多不得超過油泵控制流量的15%，則需要轉(zhuǎn)向動力泵提供的流量Q′為：

Q′=Q/0.85

經(jīng)過計算：

Q′=11.4 L/min(6×4自卸車)

Q′=16 L/min(8×4自卸車)

現(xiàn)有系統(tǒng)可提供流量為9 L/min，原轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量匹配不足，需要加大流量。

轉(zhuǎn)向泵可以提供的流量Q為：

Q=Fn

式中：Q為轉(zhuǎn)向器所需的油泵控制流量，L/min；F為幾何排量，mL/r；n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速，r/min。

發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為定值，加大排量就加大了流量。

經(jīng)過與ZF轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的對標，且綜合考慮了降低能量損失的因素，將單前軸車油泵排量增加為18 mL/r，雙前軸車油泵排量增加為22 mL/r。

改進內(nèi)容見表1，可見：加大油泵排量和流量后，可以滿足系統(tǒng)需要。

表1 改進方案與理論對比

2.4 系統(tǒng)匹配優(yōu)化

對標ZF轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，系統(tǒng)匹配方案如表2所示。

表2 系統(tǒng)匹配優(yōu)化方案

經(jīng)對標，匹配方式改為轉(zhuǎn)向器帶壓力卸荷閥，轉(zhuǎn)向泵取消壓力卸荷閥。

3 試驗驗證

為驗證計算結(jié)果，在道路試驗人員的協(xié)助下，作者再次走訪用戶，換上了加大排量和流量的轉(zhuǎn)向油泵，同時更換了密封性好的油罐。

對奧威6×4自卸車換裝前后油壓測量數(shù)據(jù)進行對比：換裝后，通過道路試驗對油溫和油壓進行了測量，同樣的條件，系統(tǒng)壓力達到14 MPa，司機反映手感很輕。測試結(jié)果如圖6—7所示，用戶跟蹤反饋見表3。

圖6 改進后隨車測量的轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)油壓、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油溫

圖7 車速5 km/h拐急彎時的GPS信號

重載下坡時改進前改進后轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量不滿足滿足轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油壓9MPa14MPa轉(zhuǎn)向液壓油溫度>100℃70～80℃1個月后試驗車司機反映3個月后試驗車司機反映6個月后試驗車司機反映轉(zhuǎn)向沉重轉(zhuǎn)向沉重轉(zhuǎn)向沉重轉(zhuǎn)向輕便轉(zhuǎn)向輕便轉(zhuǎn)向輕便

如表3所示：根據(jù)實車測量，加大油泵排量和流量后，解決了轉(zhuǎn)向沉重的問題。

4 結(jié)束語

通過提升油泵性能參數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)匹配方式，解決了工程車重載下坡時轉(zhuǎn)向沉重的問題。

(1)經(jīng)研究和對標，這兩項參數(shù)不是越大越好，盲目加大會增加功耗損失，導致轉(zhuǎn)向液壓油溫度快速升高，降低轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可靠性，需要根據(jù)車的實際情況合理匹配參數(shù)。

(2)在后續(xù)工作中，提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可靠性成為關(guān)鍵：控制系統(tǒng)清潔度，提高散熱能力應作為一個長期的工作開展下去。

[1]沈言行.汽車設(shè)計手冊：整車：底盤卷[M].長春：長春汽車研究所，1998.

[2]王望予.汽車設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

[3]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].3版.北京:機械工業(yè)出版社,2011.

Steering Heavy Improvement for a Heavy Truck

DU Mengyang， PANG Lishen, LI Peng， WANG Yu

(Research & Development Center, China FAW Co., Ltd., Changchun Jilin 130011, China)

Now in almost all heavy truck, auxiliary steering hydraulic system is adopted. Heavy steering feedback for a heavy truck was

for several times. After preliminary analysis, test, calculation, calibration, test again, and tracking feedback, the quality problem of heavy steering existing in a heavy truck Aowei was solved, and the power steering system was optimized to enhance its reliability, which provided help for the following new design models.

Heavy truck; Steering pump; Steering pump; Improvement

2017-03-20

杜夢陽(1983—)，男，學士，從事中重型車底盤設(shè)計工作。E-mail:dumengyang@rdc.faw.com.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.07.018

U269.34

B

1674-1986(2017)07-069-03