重型卡車轉向沉重改進

杜夢陽,逄立深,李鵬,王宇

(中國第一汽車股份有限公司技術中心，吉林長春 130011)

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重型卡車轉向沉重改進

杜夢陽,逄立深,李鵬,王宇

(中國第一汽車股份有限公司技術中心，吉林長春 130011)

現在重型卡車幾乎全采用液壓系統輔助駕駛員轉向。多次接到用戶對于某重型卡車轉向沉重的反饋，經過初步分析、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向沉重的質量問題，優化了動力轉向系統，提升了動力轉向系統可靠性，為后續新設計的車型提供了幫助。

重型卡車；轉向系統；轉向油泵；改進

0 引言

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

經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，發動機怠速)急打轉向和原地重車調頭的時候轉向沉重，發動機轉速高時不沉重。服務站常用的解決方式是為用戶換新轉向機和轉向油泵，可用戶反映轉向依然沉重，沒有明顯改善。

1 轉向沉傳統解決方法

對于上述問題，過去一直將重點放在優化管路上，加大管路直徑，改善轉向油泵進、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 故障轉向油泵臺架試驗數據分析

對故障轉向油泵進行臺架試驗，測試故障件的流量，結果如圖2所示。

圖2 轉向油泵失效件流量特性曲線

從臺架試驗結果曲線可知：加載時油泵性能曲線下降明顯，流量無法正常建立。

2.2.2 故障車道路試驗數據分析

在重載下坡轉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。

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

圖3 隨車測量的轉向液壓系統油壓、發動機轉速、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果和道路試驗結果，初步判斷油泵的流量不足直接導致轉向沉重。

2.3 理論計算

2.3.1 系統油壓計算

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

圖5 轉向系統油壓隨車輪轉角計算曲線

2.3.2 流量匹配計算

在發動機低速時，由于泵的轉速較低，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，造成轉向沉重。

參照一汽技術中心《汽車設計手冊》，對國外主要動力轉向器生產廠家關于轉向速度的統計表明：一般流量的匹配應滿足以下條件：工程自卸車，方向盤轉速1.25 r/s,發動機怠速運轉，動力轉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為轉向器所需的油泵控制流量，L/min；v為轉向器活塞移動速度，mm/min；S為轉向器活塞面積，mm2；n為轉向盤轉速，r/min；t為轉向器螺距，mm。

根據標準 QC/T 529-2013《汽車液壓動力轉向器技術條件與試驗方法》規定：轉向器內泄漏量最多不得超過油泵控制流量的15%，則需要轉向動力泵提供的流量Q′為：

Q′=Q/0.85

經過計算：

Q′=11.4 L/min(6×4自卸車)

Q′=16 L/min(8×4自卸車)

現有系統可提供流量為9 L/min，原轉向系統流量匹配不足，需要加大流量。

轉向泵可以提供的流量Q為：

Q=Fn

式中：Q為轉向器所需的油泵控制流量，L/min；F為幾何排量，mL/r；n為發動機轉速，r/min。

發動機怠速運轉轉速為定值，加大排量就加大了流量。

經過與ZF轉向系統的對標，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。

改進內容見表1，可見：加大油泵排量和流量后，可以滿足系統需要。

表1 改進方案與理論對比

2.4 系統匹配優化

對標ZF轉向系統，系統匹配方案如表2所示。

表2 系統匹配優化方案

經對標，匹配方式改為轉向器帶壓力卸荷閥，轉向泵取消壓力卸荷閥。

3 試驗驗證

為驗證計算結果，在道路試驗人員的協助下，作者再次走訪用戶，換上了加大排量和流量的轉向油泵，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據進行對比：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，系統壓力達到14 MPa，司機反映手感很輕。測試結果如圖6—7所示，用戶跟蹤反饋見表3。

圖6 改進后隨車測量的轉向液壓系統油壓、發動機轉速、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向系統流量不滿足滿足轉向系統油壓9MPa14MPa轉向液壓油溫度>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向沉重轉向沉重轉向沉重轉向輕便轉向輕便轉向輕便

如表3所示：根據實車測量，加大油泵排量和流量后，解決了轉向沉重的問題。

4 結束語

通過提升油泵性能參數，優化系統匹配方式，解決了工程車重載下坡時轉向沉重的問題。

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

(2)在后續工作中，提高轉向系統可靠性成為關鍵：控制系統清潔度，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.汽車設計[M].北京:機械工業出版社,2004.

[3]李壯云.液壓元件與系統[M].3版.北京:機械工業出版社,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