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        某輕型載貨汽車動(dòng)轉(zhuǎn)泵異響分析與優(yōu)化

        2017-04-25 06:34:35王濤賈偉偉陳開(kāi)超柴博
        汽車實(shí)用技術(shù) 2017年6期
        關(guān)鍵詞:吸油異響齒輪

        王濤,賈偉偉,陳開(kāi)超,柴博

        (安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司,安徽 合肥 230601)

        某輕型載貨汽車動(dòng)轉(zhuǎn)泵異響分析與優(yōu)化

        王濤,賈偉偉,陳開(kāi)超,柴博

        (安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司,安徽 合肥 230601)

        隨著市場(chǎng)對(duì)車輛轉(zhuǎn)向輕便的要求越來(lái)越高,整車匹配動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)配置。對(duì)于帶動(dòng)轉(zhuǎn)車型,如轉(zhuǎn)向過(guò)程中存在異響,將嚴(yán)重影響車輛操控性和舒適性。針對(duì)某輕型卡車動(dòng)轉(zhuǎn)異響問(wèn)題,文章從設(shè)計(jì)匹配、裝配工藝等方面分析,確定要因并對(duì)動(dòng)轉(zhuǎn)泵噪音進(jìn)行優(yōu)化,消除轉(zhuǎn)向異響問(wèn)題。

        動(dòng)轉(zhuǎn)異響;動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵;噪音優(yōu)化

        CLC NO.:U472.4Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)06-144-03

        引言

        隨著輕型卡車用戶對(duì)整車轉(zhuǎn)向輕便性的要求越來(lái)越高,目前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)匹配動(dòng)力轉(zhuǎn)向已被各主機(jī)廠廣泛采用。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)技術(shù)路線的不同可大致分為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),載貨汽車由于前軸載荷較大,目前仍以液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為主。隨著液壓助力系統(tǒng)的普及,動(dòng)轉(zhuǎn)異響也逐漸成為市場(chǎng)上轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要故障。動(dòng)轉(zhuǎn)異響主要分為液壓回路異響、零部件異響以及連接處異響等。某輕型卡車匹配液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在新車下線時(shí),批量反饋轉(zhuǎn)向過(guò)程中動(dòng)轉(zhuǎn)異響問(wèn)題。該異響問(wèn)題不僅影響車輛操控性和舒適性,長(zhǎng)期非正常運(yùn)轉(zhuǎn)還會(huì)造成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件壽命降低,影響車輛安全行駛。

        本文主要從動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵設(shè)計(jì)匹配、零部件質(zhì)量和裝配過(guò)程等方面對(duì)動(dòng)轉(zhuǎn)異響問(wèn)題進(jìn)行分析排查,并制定相應(yīng)整改措施,最終解決動(dòng)轉(zhuǎn)異響問(wèn)題,該車型動(dòng)轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分信息如表1所示。

        表1 動(dòng)轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分信息

        1、異響問(wèn)題描述

        該車型新車下線動(dòng)態(tài)調(diào)試過(guò)程中反饋轉(zhuǎn)向時(shí)動(dòng)轉(zhuǎn)異響,發(fā)出尖銳的“嗡嗡”聲,并且隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加異響聲音加劇。檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要零部件,確認(rèn)異響源為動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵。對(duì)比正常車輛,該車動(dòng)轉(zhuǎn)泵殼體表面溫度高,存在嚴(yán)重發(fā)熱,故障動(dòng)轉(zhuǎn)泵外觀如圖1所示。

        圖1 動(dòng)轉(zhuǎn)泵外觀

        2、原因分析

        結(jié)合前期處理轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響問(wèn)題的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),初步得出造成動(dòng)轉(zhuǎn)泵異響的幾個(gè)因素,并針對(duì)各因素對(duì)異響問(wèn)題進(jìn)行排查,動(dòng)轉(zhuǎn)異響FTA分析如圖2所示。

        圖2 動(dòng)轉(zhuǎn)異響FTA分析

        2.1 動(dòng)轉(zhuǎn)泵內(nèi)部零件故障

        動(dòng)轉(zhuǎn)泵內(nèi)部零件異常磨損,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)異常,會(huì)造成工作時(shí)產(chǎn)生異響。從故障件中選取3臺(tái)動(dòng)轉(zhuǎn)泵進(jìn)行拆解分析,未發(fā)現(xiàn)動(dòng)轉(zhuǎn)泵內(nèi)部零部件損壞。動(dòng)轉(zhuǎn)泵定子、轉(zhuǎn)子、花鍵軸等無(wú)異常磨損現(xiàn)象,故障件拆解后如圖3所示。對(duì)故障動(dòng)轉(zhuǎn)泵進(jìn)行性能試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

        圖3 動(dòng)轉(zhuǎn)泵拆解

        2.2 動(dòng)轉(zhuǎn)油加注不規(guī)范

        圖4 觀察動(dòng)轉(zhuǎn)油液

        當(dāng)動(dòng)轉(zhuǎn)油加注或保養(yǎng)不當(dāng)混入雜質(zhì)時(shí),在轉(zhuǎn)向過(guò)程中也會(huì)發(fā)出異響。查看裝配線動(dòng)轉(zhuǎn)油加注過(guò)程,均嚴(yán)格采用真空加注槍按照規(guī)范進(jìn)行作業(yè),員工作業(yè)完成后進(jìn)行有效自檢并做相應(yīng)標(biāo)識(shí)。下線后啟動(dòng)車輛反復(fù)打方向,打開(kāi)油壺蓋未發(fā)現(xiàn)油液表面有明顯氣泡和雜質(zhì),如圖4所示。

        2.3 動(dòng)轉(zhuǎn)泵吸油不暢

        動(dòng)轉(zhuǎn)泵吸油不暢造成缺油,將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向時(shí)發(fā)出異響。一方面液壓回路中進(jìn)出油管太長(zhǎng)將導(dǎo)致管路內(nèi)部阻力過(guò)大(自吸能力降低),造成動(dòng)轉(zhuǎn)泵吸油不暢;另一方面動(dòng)轉(zhuǎn)泵開(kāi)始吸油時(shí)所需的轉(zhuǎn)速要求過(guò)高也將造成吸油不暢。將故障車型管路布置與同平臺(tái)其他正常車型對(duì)比,管路長(zhǎng)度和走向無(wú)太大差異,如圖5所示。

        圖5 管路布置對(duì)比

        對(duì)動(dòng)轉(zhuǎn)泵開(kāi)始吸油時(shí)所需的轉(zhuǎn)速進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。動(dòng)轉(zhuǎn)泵平均轉(zhuǎn)速為384r/min時(shí),泵開(kāi)始吸油;發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)轉(zhuǎn)泵速比為1:1.18,發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速800r/min時(shí),動(dòng)轉(zhuǎn)泵轉(zhuǎn)速為950r/min(大于384r/min),故發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速能夠滿足動(dòng)轉(zhuǎn)泵正常吸油。

        表2 動(dòng)轉(zhuǎn)泵吸油轉(zhuǎn)速測(cè)試

        2.4 動(dòng)轉(zhuǎn)泵流量偏大

        轉(zhuǎn)向油泵必須有足夠的流量以保證汽車有較快的轉(zhuǎn)向速度。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所需流量可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:Q=(1.5~2)60×S×n×t×10^(-6)+Q1;校核動(dòng)轉(zhuǎn)系統(tǒng)流量需求為(5.48~6.97)L/min,排量需求為(4.81~6.13)mL/r,計(jì)算結(jié)果如表3所示。

        表3 動(dòng)轉(zhuǎn)泵參數(shù)校核

        實(shí)際參數(shù):匹配動(dòng)轉(zhuǎn)泵實(shí)際控制流量為10L/min,排量為14L/r,動(dòng)轉(zhuǎn)泵流量特性曲線如圖6所示;由于動(dòng)轉(zhuǎn)泵流量、排量偏大(遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出系統(tǒng)所需),多余液流在動(dòng)轉(zhuǎn)泵內(nèi)部高速自循環(huán)流動(dòng),從而發(fā)出液體沖擊噪音,并且液流高速流動(dòng)造成殼體異常發(fā)熱也與故障現(xiàn)象相符??傻贸鰟?dòng)轉(zhuǎn)泵流量不匹配為異響的主要因素。

        圖6 動(dòng)轉(zhuǎn)泵流量特性曲線

        3、改進(jìn)優(yōu)化

        根據(jù)上述分析可知,動(dòng)轉(zhuǎn)泵流量參數(shù)不匹配為造成異響的主要原因,故針對(duì)該車型降低動(dòng)轉(zhuǎn)泵流量、排量參數(shù),最大流量改為 7L/min,排量改為 8ml/r,優(yōu)化后流量特性曲線如圖7所示。將優(yōu)化后動(dòng)轉(zhuǎn)泵更換到異響車上后,原先明顯的“嗡嗡”聲消除,主觀感受殼體溫度正常,但動(dòng)轉(zhuǎn)泵仍存在某種尖銳的噪音。

        圖7 動(dòng)轉(zhuǎn)泵流量特性曲線(優(yōu)化后)

        針對(duì)仍存在的尖銳噪音,再次拆下動(dòng)轉(zhuǎn)泵進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的動(dòng)轉(zhuǎn)泵齒輪異常磨損。該車型發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)轉(zhuǎn)泵通過(guò)齒輪嚙合傳動(dòng),如齒輪磨損變薄或者嚙合不良,在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生沖擊噪音,相關(guān)齒輪參數(shù)如表4所示。

        表4 齒輪部分參數(shù)

        在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)轉(zhuǎn)泵齒輪軸距離 L和發(fā)動(dòng)機(jī)齒數(shù)Z1條件下,為保證兩齒輪完全嚙合,根據(jù)公式D=mZ(其中D為分度圓直徑,m為模數(shù),Z為齒數(shù)):2.25×(38+Z2)/2=78.75;

        可知發(fā)動(dòng)機(jī)齒數(shù)Z1為38齒,動(dòng)轉(zhuǎn)泵齒數(shù)Z2需為32齒時(shí),兩齒輪恰好完全嚙合。而該故障車動(dòng)轉(zhuǎn)泵齒數(shù)為29齒,齒輪未嚙合完全。發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)轉(zhuǎn)泵連接關(guān)系簡(jiǎn)圖如圖8所示。

        圖8 發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)轉(zhuǎn)泵連接尺寸關(guān)系

        對(duì)動(dòng)轉(zhuǎn)泵齒輪進(jìn)行重新修改,由29齒增加為32齒,并增大分度圓直徑,使兩齒輪間正常嚙合;將優(yōu)化后動(dòng)轉(zhuǎn)泵更換到異響車上后,異響徹底消除。

        4、試驗(yàn)驗(yàn)證

        針對(duì)上述措施優(yōu)化后的動(dòng)轉(zhuǎn)泵,進(jìn)行整車142000km道路試驗(yàn)驗(yàn)證(其中強(qiáng)化路折合其他路況里程為 1:15),驗(yàn)證過(guò)程中以及結(jié)束后未反饋動(dòng)轉(zhuǎn)異響問(wèn)題,試驗(yàn)里程如表5所示。

        表5 道路試驗(yàn)驗(yàn)證

        5、結(jié)束語(yǔ)

        本文針對(duì)某新車型動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵異響問(wèn)題,通過(guò)零部件質(zhì)量、裝配工藝、設(shè)計(jì)匹配等方面進(jìn)行分析,最終通過(guò)優(yōu)化動(dòng)轉(zhuǎn)泵流量、排量參數(shù)和齒輪參數(shù)解決異響問(wèn)題,且經(jīng)過(guò)道路試驗(yàn)驗(yàn)證效果良好。由于目前大部分動(dòng)轉(zhuǎn)泵均采用皮帶傳動(dòng)或者鍵傳動(dòng),不存在齒輪嚙合不佳引起的異響問(wèn)題,本文所述內(nèi)容對(duì)齒輪傳動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)泵異響問(wèn)題的解決具有一定的借鑒作用。

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        The Analysis and Improvement of Power Steering System Abnormal Sound for a Light Truck

        Wang Tao, Jia Weiwei, Chen Kaichao, Chai Bo
        ( Anhui jianghuai automobile Co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

        With the increasing high demand for light truck steering handiness,vehicle matching power steering system has gradually become the standard configuration.For the truck matching power steering, if there have abnormal sound in the steering process, it will seriously affect vehicle handling and comfort.In this paper, through analyzing the design matching and assembly process, finally to determine and optimize the noise and eliminate the problem of abnormal sound.

        the abnormal sound of power steering system; power steering pump; improvement

        U472.4

        A

        1671-7988(2017)06-144-03

        王濤,就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

        10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.06.052

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