循環(huán)球式液壓動力轉向器復合加載測試系統(tǒng)

摘 要：汽車轉向系統(tǒng)空間受力復雜、載荷形式多、頻率范圍廣。定載荷、低頻率、直線加載的測試方法不能很好地反映實車工況，臺架試驗結果與實車表現不一致。文章針對循環(huán)球式液壓動力轉向器，設計了一種新的復合加載系統(tǒng)，能夠模擬轉向器實車載荷，使得疲勞耐久試驗結果更具參考性，為轉向器的耐久性設計及功能完善提供依據。

關鍵詞：循環(huán)球式；液壓動力轉向器；復合加載；疲勞耐久試驗

引言

汽車轉向器的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。對汽車的行駛安全至關重要。在人們對車輛進行大載量應用的過程中，開始對其操作性能更加關注[1]。在這種情況下，動力轉向系統(tǒng)逐漸取代機械轉向系統(tǒng)成為市場的主體。循環(huán)球式液壓動力轉向器是動力轉向器的一種，具有效率高，操縱輕便，操作力平滑，空間布置方便等優(yōu)點，廣泛應用于大小型貨車上，最近幾年一直穩(wěn)步發(fā)展。

1 循環(huán)球式動力轉向器試驗方法

汽車是一個由許多種零部件組成的復雜的機械系統(tǒng)，對于產品開發(fā)所需的許多技術資料，目前尚不能通過理論計算得到，只能通過試驗。但汽車道路試驗成本高，消耗大，且具有一定危險性，因此在試驗室采用模擬與實物相結合的方法進行轉向系統(tǒng)的臺架試驗更具有實際意義。循環(huán)球式動力轉向器實車工作情況如圖1所示。

針對循環(huán)球式液壓動力轉向器的疲勞耐久試驗主要有逆向疲勞試驗、磨損試驗、強制轉向試驗等。其試驗方法如下：

（1）逆向疲勞試驗。將總成安裝在試驗臺架上，保持輸入端在中間位置大約0.5°的間隙，用擋塊限位，在輸出端雙向加載，保證試驗油壓為最高工作壓力，頻率為0.6～1.2Hz，完成100萬交變載荷。

（2）磨損試驗。將總成安裝在試驗臺架上，試驗油壓為最高工作壓力，并使轉向搖臂在試驗過程中達到最大輸出扭矩，輸入端以20～30r/min的轉速動轉，輸入端轉角不小于總轉角的90%，完成25000個循環(huán)。

（3）強制轉向試驗。將總成安裝在試驗臺架上，試驗時油泵不工作，轉動輸入端，調整輸出端載荷，使輸入端上的轉矩分別為125Nm或175Nm，完成10個循環(huán)。[2]

2 加載系統(tǒng)的設計

針對以上試驗要求，須設計適當的加載系統(tǒng)。該加載系統(tǒng)必須滿足以下幾個條件。

（1）旋轉驅動。為轉向器的輸入端提供旋轉驅動扭矩。

（2）主動加載。能為轉向器的輸出端提供規(guī)定頻率與規(guī)定扭矩的加載力。

（3）被動加載。能夠模擬轉向器的工作狀態(tài)，提供被動加載負荷。

根據以上要求，設計的復合加載液壓系統(tǒng)如圖2所示。

3 工作原理

旋轉驅動。調整13先導式溢流閥，使系統(tǒng)工作壓力達到要求值，打開22高壓球閥，通過伺服馬達對轉向器進行輸入端驅動。

主動加載。調整14減壓閥，達到伺服缸合適工作壓力。YV2通電，使15電磁換向閥導通，通過伺服缸對轉向器輸出端進行主動加載。

被動加載。被動加載是指通過驅動轉向器輸入端，使轉向器輸出端垂臂旋轉，通過伺服油缸對垂臂施加一個被動負荷。當垂臂停止運動，該負荷隨即消失，達到模擬轉向器轉向的目的。工作時，假設垂臂通過拉桿對伺服缸施加如圖2所示方向的力。這時，YV2斷點，使得P路截止，控制伺服閥，使P與A導通，T與B導通。YV1通電，在伺服缸A腔被壓縮的情況下，A腔液壓油通過23單向閥，流經17截止閥，通過16比例溢流閥回油箱。這時，可以通過調整比例溢流閥電壓值，來調整被動加載負荷大小。由于伺服缸B腔擴大，油箱液壓油通過T路經過伺服閥流入，可以保證B腔無負壓。當伺服缸受力相反時，調整伺服閥使P與B導通，T與A導通，同理可以實現反向被動加載。

4 結束語

經過試驗驗證，該液壓復合加載系統(tǒng)能夠完全模擬循環(huán)球式動力轉向器實車工作狀態(tài)，試驗結果準確可靠，達到了試驗要求。

參考文獻

[1]任言.汽車電動助力轉向系統(tǒng)動態(tài)特性分析及控制策略的研究[J].華中科技大學學報，2012，2（12）：10-13.

[2]QC/T529-2013.汽車液壓動力轉向器技術條件與試驗方法[S].