馮澤功，韓國鵬，王立

（陜西漢德車橋有限責(zé)任公司，陜西 西安 710201）

基于偽損傷的某輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋橋殼試驗(yàn)分析

馮澤功，韓國鵬，王立

（陜西漢德車橋有限責(zé)任公司，陜西 西安 710201）

文章對(duì)輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋在試驗(yàn)場(chǎng)的載荷譜進(jìn)行采集，然后基于疲勞累積損傷的準(zhǔn)則使用LMS TecWare，對(duì)試驗(yàn)臺(tái)架載荷譜和試驗(yàn)場(chǎng)載荷譜進(jìn)行等效，驗(yàn)證輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋橋殼按照已有的規(guī)范進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)的疲勞壽命是否滿足耐久性的要求。

偽損傷；臺(tái)架試驗(yàn)；載荷譜

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-133-02

前言

驅(qū)動(dòng)橋橋殼承載著整車的重量，使用工況惡劣，耐久性驗(yàn)證就成為車橋研究開發(fā)階段比較關(guān)鍵的一環(huán)。耐久性試驗(yàn)分為臺(tái)架耐久試驗(yàn)和實(shí)車道路耐久試驗(yàn)，臺(tái)架耐久試驗(yàn)因?yàn)槠渲芷诳欤M(fèi)用小，可控性高的優(yōu)點(diǎn)，往往在對(duì)樣品檢驗(yàn)中作為先要手段，而臺(tái)架耐久試驗(yàn)規(guī)范能否反映實(shí)車的使用情況直接決定著產(chǎn)品開發(fā)的成本與周期。

1、試驗(yàn)方案

臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)的參考標(biāo)準(zhǔn)是QC/T 533-1999《汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)方法》，但是該試驗(yàn)樣品超出了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的載荷范圍。所以采集試驗(yàn)場(chǎng)實(shí)車道路工作載荷數(shù)據(jù)，與臺(tái)架試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，對(duì)橋殼的加速試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)證確認(rèn)。

1.1 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

表1 儀器與設(shè)備

1.2 測(cè)試方案與傳感器安裝

圖1 六分力傳感器在車上的安裝

將六分力傳感器車輪安裝到整車上，代替原有的車輪。六分力傳感器可以采集三個(gè)方向的力和扭矩、車輪轉(zhuǎn)速等信號(hào)。

1.3 試車場(chǎng)試驗(yàn)

信號(hào)調(diào)試完成后，將試驗(yàn)車開到北京通州試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)場(chǎng)道路工作載荷采集。試驗(yàn)車裝載配重直到滿載。按照試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)范進(jìn)行載荷譜采集試驗(yàn)，獲得多次樣本數(shù)據(jù)。

圖2 試驗(yàn)場(chǎng)載荷譜

1.4 臺(tái)架試驗(yàn)

將橋殼反置，用4個(gè)底座在橋殼安裝空氣彈簧處進(jìn)行支撐，在軸頭上輪距處進(jìn)行加載。加載載荷最大值為2.5倍軸荷，最小值為0.5倍軸荷，載荷變化為正弦波。在試驗(yàn)過程中參數(shù)一直保持不變，就可以使用軟件生成的正弦波作為臺(tái)架的加載載荷數(shù)據(jù)。

圖3 試驗(yàn)臺(tái)架單側(cè)載荷

臺(tái)架試驗(yàn)樣品共有三件，疲勞壽命數(shù)據(jù)見下表。

表2 臺(tái)架試驗(yàn)的疲勞壽命

2、數(shù)據(jù)處理

臺(tái)架試驗(yàn)是驗(yàn)證橋殼垂直彎曲疲勞壽命，所以在載荷譜數(shù)據(jù)中只選擇垂向載荷Fz。

2.1 試驗(yàn)場(chǎng)信號(hào)選擇

該車型裝有兩根驅(qū)動(dòng)橋，電池放置在整車的后端，后面的驅(qū)動(dòng)橋承受更大的載荷，故選取后橋的載荷數(shù)據(jù)。

根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)道路的典型特征，識(shí)別出所采集信號(hào)的各個(gè)典型路面，計(jì)算相同路面下左右兩個(gè)車輪垂向載荷偽損傷的向量模，多次樣本數(shù)據(jù)的向量模進(jìn)行排序，選取中位數(shù)的數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)。

式中：n為向量模；

為每個(gè)路面Fz通道的偽損傷；

2.2 雨流計(jì)數(shù)與外推

使用LMS TecWare對(duì)試驗(yàn)臺(tái)架的載荷譜和試驗(yàn)場(chǎng)的載荷譜都進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。將試驗(yàn)臺(tái)架的載荷譜外推到100萬次，試驗(yàn)場(chǎng)載荷譜按照通州試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)范組合成單圈的載荷譜。

圖4 左輪和右輪Fz的雨流數(shù)據(jù)

2.3 關(guān)聯(lián)計(jì)算

使用LMS TecWare中的CombiTrack模塊進(jìn)行關(guān)聯(lián)計(jì)算。外推后的試驗(yàn)臺(tái)架載荷譜為目標(biāo)譜，試驗(yàn)場(chǎng)載荷譜為組合譜。為了保守起見，S-N曲線的斜率取k1=k2=4。計(jì)算出的等效結(jié)果如下。

圖5 組合譜與目標(biāo)譜偽損傷之比

臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行100萬次，在試驗(yàn)場(chǎng)的等效里程為31368km，則臺(tái)架試驗(yàn)的三件試驗(yàn)樣品的結(jié)果對(duì)應(yīng)試驗(yàn)場(chǎng)的等效里程如下表：

表3 等效結(jié)果

試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)范要求試驗(yàn)里程為15000km，臺(tái)架試驗(yàn)的等效里程約為試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)范要求的2倍，說明該輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋橋殼滿足耐久性的要求。標(biāo)準(zhǔn)的要求也能夠滿足耐久性的要求。

3、結(jié)論

當(dāng)新開發(fā)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化較大，超出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，沒有經(jīng)驗(yàn)可借鑒，一般需要臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證。本文通過對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)載荷與試驗(yàn)場(chǎng)載荷進(jìn)行偽損傷比較，對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)的方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了確認(rèn)，保證臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果能夠反映實(shí)際的使用情況。

[1] 管超,周鋐,徐剛.基于損傷的汽車零部件試驗(yàn)分析.

[2] 張然治.主譯.疲勞試驗(yàn)測(cè)試分析理論與實(shí)踐.國防工業(yè)出版社.2011.

An Analysis on the Load Spectrum and Fatigue Life of Hub Reduction E-drive Axle House

Feng Zegong, Han Guopeng, Wang Li
( Shaanxi Hande Axle Co., LTD, Shaanxi Xi'an 710201 )

This paper compared the load spectrum of the rig test with the load spectrum collected in the proving ground through LMS TecWare to verify that the fatigue life of hub reduction e-drive axle on the basis of the exiting criterion met the requirements of durability.

Pseudo damage; Load spectrum; Rig test

U467.3

A

1671-7988 (2017)10-133-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.046

馮澤功，就職于陜西漢德車橋有限公司。