循環球式液壓動力轉向器復合加載測試系統

摘 要：汽車轉向系統空間受力復雜、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。文章針對循環球式液壓動力轉向器，設計了一種新的復合加載系統，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，動力轉向系統逐漸取代機械轉向系統成為市場的主體。循環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，空間布置方便等優點，廣泛應用于大小型貨車上，最近幾年一直穩步發展。

1 循環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，對于產品開發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的臺架試驗更具有實際意義。循環球式動力轉向器實車工作情況如圖1所示。

針對循環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。

（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。[2]

2 加載系統的設計

針對以上試驗要求，須設計適當的加載系統。該加載系統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定頻率與規定扭矩的加載力。

（3）被動加載。能夠模擬轉向器的工作狀態，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能夠完全模擬循環球式動力轉向器實車工作狀態，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動態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].