某高端重卡轉(zhuǎn)向回正性差原因分析及改進(jìn)

張琦 劉賢彪 樂(lè)玉兵

集瑞聯(lián)合重工有限公司 安徽 蕪湖 241080

引言

某高端重卡自開發(fā)以來(lái)一直反饋轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性差，特別是轉(zhuǎn)向回正性差，主要包括回正速度慢、回正時(shí)間長(zhǎng)且回正不到位等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響車輛操縱性能及行駛安全。

1 重卡轉(zhuǎn)向回正性的現(xiàn)狀調(diào)查

依據(jù) QC/T480 汽車操縱穩(wěn)定性指標(biāo)限值與評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)車輛轉(zhuǎn)向回正性能指標(biāo)主要有殘余橫擺角速度及橫擺角速度總方差二個(gè)性能指標(biāo)，現(xiàn)針對(duì)某高端重卡及標(biāo)桿和競(jìng)品車型參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 影響重卡轉(zhuǎn)向回正性的及解決方案

動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響重卡轉(zhuǎn)向回正性的因素但大體可分為來(lái)自于液壓方面的氣穴現(xiàn)象和流量、壓力波動(dòng)，以及來(lái)自于機(jī)械方面的轉(zhuǎn)向泵本身和轉(zhuǎn)向泵與發(fā)動(dòng)機(jī)連接處。現(xiàn)分別敘述之。

（1）所謂氣穴現(xiàn)象，是液壓系統(tǒng)中帶有氣泡的液壓油進(jìn)入高壓區(qū)后，周圍的高壓使氣泡絕熱壓縮，迅速縮小、溶解和消失，形成真空，周圍的液體質(zhì)點(diǎn)以極高的速度填補(bǔ)真空，局部將會(huì)達(dá)到極高的壓力和溫度，有時(shí)壓力能達(dá)到（150～200）MPa，溫度能達(dá)到1000℃。另一方面會(huì)引起流量和壓力脈動(dòng)，進(jìn)而引起泵構(gòu)件的振動(dòng)，從而影響重卡轉(zhuǎn)向回正性。

如果助力系統(tǒng)缺油，造成系統(tǒng)內(nèi)有空氣，此時(shí)不僅轉(zhuǎn)向沉重，而且在轉(zhuǎn)向時(shí)還有噪音。通過(guò)增加泵溢流閥螺栓處的墊片數(shù)量而增大流量，及重新制做新泵，將流量降低，此時(shí)按加油與放氣的程序進(jìn)行排氣即可。

（2）轉(zhuǎn)向機(jī)助力油壓較低時(shí)也會(huì)影響重卡轉(zhuǎn)向的回正性，轉(zhuǎn)向機(jī)出現(xiàn)故障則會(huì)造成方向較重。重卡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所用泵，通常都是葉片泵，葉片泵周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，有一定的流量波動(dòng)，如果活塞圓周面上的各種密封圈、轉(zhuǎn)向螺桿上的密封圈破損，也會(huì)造成高壓卸荷，而使助力壓力降底。此時(shí)應(yīng)請(qǐng)專業(yè)廠家來(lái)進(jìn)行修理。

（3）助力泵與發(fā)動(dòng)機(jī)連接處會(huì)直接影響重卡轉(zhuǎn)向的回正性。目前，重卡轉(zhuǎn)向泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接有齒輪、十字套、花鍵三種方式，齒輪連接比其他兩種連接容易產(chǎn)生噪聲，而故障車輛即采用齒輪連接，轉(zhuǎn)向泵齒輪齒數(shù)為32，總傳動(dòng)比i為1.53，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1200，嚙合頻率f=32X1200X1.53/60=979.2Hz，與儀器測(cè)得的泵異響頻率接近。

首先應(yīng)檢查流量控制閥與閥座的嚙合面、安全閥鋼球是否封閉不嚴(yán)。如果是流量閥或安全閥泄漏，可通過(guò)研磨的方法修復(fù)。其次再檢查安全閥的彈簧是否失效。這點(diǎn)可通過(guò)在彈簧后面加墊片的方法檢查，如果這兩個(gè)部位都無(wú)問(wèn)題，則應(yīng)拆卸解體助力泵，觀察葉片泵的腔壁是否磨損和拉傷。

3 重卡回正性能差的分析

（1）轉(zhuǎn)向管柱啟動(dòng)力矩

轉(zhuǎn)向管柱啟動(dòng)力矩在生產(chǎn)制造過(guò)程中受轉(zhuǎn)向軸與軸承間的同軸度及軸承阻力影響，參照標(biāo)準(zhǔn)要求檢測(cè)轉(zhuǎn)向管柱啟動(dòng)力矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向軸輸出端空載，記錄轉(zhuǎn)動(dòng)力矩最大值Mmax為0.12N·m，接近標(biāo)桿的0.1N·m，遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)要求的0.3N·m，可判定為轉(zhuǎn)向管住啟動(dòng)力矩不是主要因素。

（2）球銷轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)力矩

某高端重卡轉(zhuǎn)向直拉桿采用免維護(hù)接頭結(jié)構(gòu)，球銷擺動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩均比普通非免維護(hù)結(jié)構(gòu)力矩小，通過(guò)對(duì)標(biāo)桿車和某高端重卡直拉桿球頭銷進(jìn)行性能對(duì)比試驗(yàn)，檢測(cè)其擺動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩略大于標(biāo)桿車，因此轉(zhuǎn)向直拉桿球銷轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)力矩也不是主要因素。

（3）轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻力

某高端重卡前橋轉(zhuǎn)向節(jié)、前軸、主銷等關(guān)鍵零部件為參照標(biāo)桿設(shè)計(jì)，而前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷等關(guān)鍵零部件加工精度及前軸與轉(zhuǎn)向節(jié)之間調(diào)整間隙對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩有較大影響。

將標(biāo)桿前橋的前軸轉(zhuǎn)向節(jié)主銷等更換至某高端輕卡，其余零部件不變，通過(guò)轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)對(duì)比，其回正性能有明顯提升，因此前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷等零部件與標(biāo)桿前橋零部件加工精度的差距是導(dǎo)致轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大的主要原因，轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)結(jié)果如表3所示：

表3 某高端重卡更換 WSL 前橋試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)某高端重卡前橋總成機(jī)某標(biāo)桿前橋總成的前軸、主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)等零部件關(guān)鍵尺寸及形位公差等進(jìn)行精測(cè)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)某高端重卡前軸的拳部上下端面垂直度、粗糙度、轉(zhuǎn)向節(jié)襠部粗糙度與標(biāo)桿差距較大，前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)加工精度低導(dǎo)致轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)向阻力大，影響整車轉(zhuǎn)向回正性能。

4 整改方案

通過(guò)調(diào)整工裝及提升刀盤精度來(lái)提升前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)的加工精度，將前軸拳部上下端面垂直度加工精度要求由目前的0.05提升到0.02，將前軸拳部粗糙度及轉(zhuǎn)向節(jié)襠部粗糙度加工精度要求由3.2提升到2.5。

5 整改驗(yàn)證

將檢測(cè)合格的前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)隨機(jī)抽取裝配在前橋總成上，并將該前橋總成更換至樣車進(jìn)行轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，駕駛員主觀評(píng)價(jià)該車轉(zhuǎn)向回正性能良好；駕駛員撒手后轉(zhuǎn)向盤響應(yīng)時(shí)間較快，轉(zhuǎn)向回正后殘余橫擺角速度較小。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文從影響車輛轉(zhuǎn)向回正性能的基本影響因素出發(fā)，通過(guò)與標(biāo)桿對(duì)比，找出轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)向阻力大是導(dǎo)致回正差的主要原因，并通過(guò)與標(biāo)桿零部件詳細(xì)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)加工精度偏低，最后通過(guò)提升加工工藝提高零部件精度，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，提升某高端重卡轉(zhuǎn)向回正性能，超過(guò)競(jìng)品，接近標(biāo)桿水平，標(biāo)桿有許多已經(jīng)在實(shí)踐中取得成功的經(jīng)驗(yàn)，可以為自身提供模板，減少?gòu)睦碚摰綄?shí)踐的探索過(guò)程，提高效率，節(jié)約成本。本文所涉及分析方法及思路對(duì)類似問(wèn)題的解決具有一定的借鑒作用，同時(shí)也為后續(xù)前橋等零部件開發(fā)提供指導(dǎo)意見。