輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能評價

摘要：通過研究輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及組成部分，提出了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)客觀評測和主觀評價的方法，對輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化及故障處理有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：輪胎壓路機(jī)；壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作效率

0 引言

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是輪胎壓路機(jī)的重要組成部分，可以直接影響輪胎壓路機(jī)的駕乘主觀感受，且對車輛的操控性、穩(wěn)定性、舒適性、安全性、工作效率等方面都有重要影響，因此對輪胎壓路機(jī)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其性能進(jìn)行研究就顯得尤為重要。

1 輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按照功能可以分為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向操控系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向限位裝置等，操控系統(tǒng)包括方向盤、轉(zhuǎn)向鏈條等，轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向泵、轉(zhuǎn)向器或轉(zhuǎn)向閥、轉(zhuǎn)向油缸等。

輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式多樣。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)方面有整體偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向、分組偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向、機(jī)架轉(zhuǎn)向等型式；轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)方面存在液壓助力系統(tǒng)和電子助力系統(tǒng)，及單油缸轉(zhuǎn)向和雙油缸轉(zhuǎn)向等型式。

2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能影響因素

輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能影響因素眾多，包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的匹配、轉(zhuǎn)向操控系統(tǒng)調(diào)試、人機(jī)工程、輪胎特性、道路條件等。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能可以表現(xiàn)為車輛的轉(zhuǎn)向輕便性、轉(zhuǎn)向角度、左右轉(zhuǎn)向一致性、轉(zhuǎn)向舒適性、轉(zhuǎn)向振動、轉(zhuǎn)向噪聲和直線行駛性能等方面。

3 輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能評價

對于輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能評價，我們采用客觀評價和主觀評價相結(jié)合的方法，根據(jù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能參數(shù)對其進(jìn)行客觀評價，根據(jù)駕乘體驗(yàn)的主觀感受對其進(jìn)行主觀評價。客觀加主觀相結(jié)合，既可以避免數(shù)據(jù)失真，又可以避免主觀偏見，保證評價結(jié)果的客觀公正。

3.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能客觀評價

客觀評價通過對輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能參數(shù)進(jìn)行測量，根據(jù)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行評價。評價結(jié)果不以人為意志進(jìn)行轉(zhuǎn)移，相對客觀，是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)評價的基礎(chǔ)。

3.1.1 轉(zhuǎn)向輕便性評價

轉(zhuǎn)向輕便性是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)，轉(zhuǎn)向力是影響轉(zhuǎn)向輕便性的主要參數(shù)，也是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)重要的性能參數(shù)。轉(zhuǎn)向輕便性一般采取行駛中轉(zhuǎn)向操縱力和原地轉(zhuǎn)向操縱力2個參數(shù)進(jìn)行評價。輪胎壓路機(jī)因采用方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)向操控，因此轉(zhuǎn)向操縱力采用扭力計(jì)進(jìn)行測量（如圖1所示）。在測量時車輛處于干燥平整的水泥路面，發(fā)動機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速。行駛中轉(zhuǎn)向力車輛以1擋工作速度行走，原地轉(zhuǎn)向力車輛處于原地不動，分別轉(zhuǎn)動方向盤向左及向右轉(zhuǎn)向，測量3組數(shù)據(jù)記錄并取平均值。

3.1.2 直線行駛性能評價

直線行駛性能決定了車輛行駛方向的穩(wěn)定性及走直線的能力，暫時沒有國家統(tǒng)一的測量標(biāo)準(zhǔn)，我們可以參考《GB/T8506—2008平地機(jī)試驗(yàn)方法》中行駛直線性的測量方法。輪胎壓路機(jī)在行駛性能試驗(yàn)跑道上以1擋工作速度行駛，允許輪胎壓路機(jī)偏離中心線的值不大于0.5m，記錄行駛200m的距離需要轉(zhuǎn)動方向盤的次數(shù)。

3.1.3 轉(zhuǎn)向舒適性評價

轉(zhuǎn)向舒適性及輪胎壓路機(jī)方向盤的操作舒適性，是輪胎壓路機(jī)重要的性能參數(shù)之一，決定了駕駛員駕駛車輛是否容易產(chǎn)生疲勞感。轉(zhuǎn)向舒適性可以根據(jù)GB/T21935—2008土方機(jī)械操縱的舒適區(qū)域與可及范圍進(jìn)行測量。輪胎壓路機(jī)方向盤在司機(jī)中位，因此如圖2所示，主要對側(cè)視圖的舒適區(qū)域進(jìn)行判斷即可。

3.1.4 轉(zhuǎn)向一致性評價

轉(zhuǎn)向一致性指輪胎壓路機(jī)在方向盤向左或向右轉(zhuǎn)相同角度時，轉(zhuǎn)向輪實(shí)際向左或向右轉(zhuǎn)動角度的差值。受結(jié)構(gòu)限制，雙油缸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向一致性一般優(yōu)于單油缸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在實(shí)際測量過程中，我們以輪胎壓路機(jī)方向盤中位為零點(diǎn)，分別測量方向盤向左和向右旋轉(zhuǎn)1圈時轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)的角度，并以偏轉(zhuǎn)角度的差值進(jìn)行轉(zhuǎn)向一致性評價。

3.1.5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)振動評價

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動指方向盤在車輛行駛及工作時的振動情況，受駕駛室減振匹配、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)匹配等因素影響。方向盤在工作時的振動會影響駕駛員的駕駛體驗(yàn)，造成駕駛員手臂發(fā)麻，產(chǎn)生駕駛疲憊感，嚴(yán)重甚至?xí)绊戱{駛員健康。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)振動評價可以通過在方向盤上安裝加速度傳感器（如圖3所示），采集輪胎壓路機(jī)在工作時方向盤的振動加速度值，根據(jù)采集的振動加速度有效值、均值和峰值這3個方面進(jìn)行評價。

3.1.6 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪聲評價

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪聲一般由轉(zhuǎn)向器在工作時產(chǎn)生，分貝值不高但聲音音質(zhì)較差，影響駕乘體驗(yàn)。轉(zhuǎn)向噪聲可以通過分貝儀測定分貝值并進(jìn)行評價，但由于轉(zhuǎn)向噪聲一般不超過發(fā)動機(jī)工作的聲音，直接測量轉(zhuǎn)向器噪聲會受到發(fā)動機(jī)噪聲的干擾。我們采用將分貝儀靠近轉(zhuǎn)向器，在相同工況下分別測量轉(zhuǎn)向器工作和不工作2組噪聲分貝值，并根據(jù)這兩組分貝值的差值計(jì)算轉(zhuǎn)向器噪聲的能量，再轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)向器噪聲分貝值。

3.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能主觀評價

主觀評價通過評價者操縱輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，根據(jù)主觀感受來進(jìn)行評價。評價分為原地轉(zhuǎn)向評價和行駛中轉(zhuǎn)向評價。因轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱受地面因素影響較大，為保證評價的公平性，必須保證車輛行駛路況一致。原地轉(zhuǎn)向評價在干燥平整的水泥路面上進(jìn)行，行駛中轉(zhuǎn)向評價分別在干燥平整的水泥路面和平整的沙土路面進(jìn)行。

3.2.1 原地轉(zhuǎn)向評價

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在進(jìn)行原地轉(zhuǎn)向評價時主要可以從轉(zhuǎn)向力、轉(zhuǎn)向一致性、轉(zhuǎn)向舒適性、轉(zhuǎn)向靈活性和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)振動與噪聲這5個維度進(jìn)行。

輪胎壓路機(jī)整機(jī)重量大，輪胎接地面積大，導(dǎo)致輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向阻力高于其他車輛。因此在輪胎壓路機(jī)原地轉(zhuǎn)向的評價項(xiàng)目中，轉(zhuǎn)向力是最重要的評價因素。輪胎壓路機(jī)的方向盤在中位時，方向盤向左右兩邊的轉(zhuǎn)向力應(yīng)一致，且左右轉(zhuǎn)向角度也應(yīng)一致。輪胎壓路機(jī)的方向盤一般可以調(diào)整角度，在評價之前應(yīng)由評價人員根據(jù)自身情況調(diào)整至最佳位置后，再進(jìn)行操縱并評價。原地轉(zhuǎn)向評價5個評價項(xiàng)目的評價原則及評分范圍見表1。

3.2.2 行駛中轉(zhuǎn)向評價

輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在行駛中轉(zhuǎn)向評價時，除了原地轉(zhuǎn)向的5個評價維度外，還需要增加直線行駛性能和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定性這2個評價維度。直線行駛性能由評價人員駕駛輪胎壓路機(jī)直線行駛時，根據(jù)操控方向盤的頻次、幅度和車輛行駛表現(xiàn)進(jìn)行評價。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定性由評價人員分別在水泥路面和沙土路面駕駛輪胎壓路機(jī)并操作轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并根據(jù)車輛在不同路況的表現(xiàn)情況進(jìn)行評價。行駛中轉(zhuǎn)向評價7個評價項(xiàng)目的評價原則及評分范圍見表2。

4 結(jié)束語

綜上所述，輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式多樣，性能參數(shù)影響因素眾多，因此必須建立一套客觀評價與主觀評價相結(jié)合的評價方法，才能對輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能有客觀的認(rèn)知及評價，并且對輪胎壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化也有指導(dǎo)意義。

受條件限制，當(dāng)前缺少對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作效率和能耗方面合適的測試方法及評價指標(biāo)，這也是后續(xù)產(chǎn)品研究和技術(shù)發(fā)展的方向。