魏利博，游專

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

前言

循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，一般有兩級(jí)傳動(dòng)副，第一級(jí)是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副，第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副。主要有螺桿、螺母、鋼球、轉(zhuǎn)向器殼體等組成，具有較高的傳動(dòng)效率，操縱輕便，磨損較小，使用壽命長(zhǎng)，主要應(yīng)用在一些大型車輛上。如圖1所示。

循環(huán)球電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（如圖2所示），該系統(tǒng)選用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向器的輸入端，電動(dòng)伺服液壓擺動(dòng)缸，對(duì)輸出端加載模擬阻力，通過VB編程調(diào)取采集卡相關(guān)驅(qū)動(dòng)函數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)的數(shù)據(jù)采集.系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)繪制曲線，并依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試結(jié)果作出合格與否判斷。

圖1 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器

通過試驗(yàn)臺(tái)，完成以下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：空載力矩實(shí)驗(yàn)、功能實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)向力特性實(shí)驗(yàn)、內(nèi)泄漏實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的方法參考QC/T529-2000。

圖2 循環(huán)球電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)

1 空載力矩實(shí)驗(yàn)

將總成安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上，連接輸入軸，輸出端懸空，助力油泵關(guān)閉。驅(qū)動(dòng)輸入軸以10rpm±5%的速度轉(zhuǎn)到右轉(zhuǎn)極端位置，再轉(zhuǎn)回到左轉(zhuǎn)極端位置。在此過程中，記錄輸入端輸入轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。測(cè)試結(jié)果如圖3所示。（橫坐標(biāo)表示方向盤轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)表示系統(tǒng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩）

圖3 正向空載實(shí)驗(yàn)

從圖中可以看出，輸入轉(zhuǎn)矩會(huì)略有波動(dòng)，是由于裝置機(jī)械部分之間存在摩擦阻力，當(dāng)超過一定范圍時(shí)，轉(zhuǎn)向時(shí)會(huì)感覺到方向盤卡頓、慣性延遲，實(shí)際中會(huì)使得駕駛員在轉(zhuǎn)向過程中感到方向盤抖動(dòng)。在EHPS無助力/有助力時(shí)，輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩的范圍介于1到2N·m之間。在無助力時(shí)，輸入力矩為2N·m左右，說明系統(tǒng)存在的機(jī)械阻力大概在2N·m左右。圖中的試驗(yàn)曲線表明性能測(cè)試加載系統(tǒng)能夠滿足試驗(yàn)要求。

2 功能實(shí)驗(yàn)

圖4 功能實(shí)驗(yàn)

將總成安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上，在有動(dòng)力情況下，在輸出端施加相當(dāng)于總成最大工作壓力三分之一時(shí)的阻力矩或阻力，以10～15rpm的速度分別向正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)輸入軸，記錄輸入角度和輸入轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。測(cè)試結(jié)果如圖4所示（橫坐標(biāo)為輸入角度，縱坐標(biāo)為輸出轉(zhuǎn)矩）。

從圖中可以看出，在 EHPS正程/回程時(shí)，最大扭矩值為6N·m左右，滿足方向盤輕便性要求。功能試驗(yàn)是試驗(yàn)臺(tái)操作員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)曲線的平滑與否來進(jìn)行判斷，圖中扭矩曲線不是很光滑，主要是因?yàn)橛捎谘b置機(jī)械部分之間存在摩擦阻力。

3 轉(zhuǎn)向力特性試驗(yàn)

將總成安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上，把輸出端剛性地固定在直線行駛位置，分別向兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)輸入端，做到油壓大總成最大工作壓力時(shí)為止，同時(shí)記錄輸入端輸入轉(zhuǎn)矩與工作油壓之間的關(guān)系。如圖5所示。

圖5 轉(zhuǎn)向力特性曲線

從圖中可以看出。在EHPS正程/回程時(shí)，試驗(yàn)圖像均對(duì)稱，滿足對(duì)稱度要求。由圖可知，輸入力矩小于2N·m時(shí)，助力泵油壓比0略大，即輸入力矩不能克服系統(tǒng)機(jī)械阻力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)EHPS不工作。當(dāng)輸入力矩大于2N·m時(shí)，隨著輸入力矩增大，助力泵油壓也隨之增大，EHPS產(chǎn)生助力效果，以保證轉(zhuǎn)向輕便；而在輸入力矩大于7N·m左右時(shí)，扭矩增大，曲線趨于平穩(wěn)，油壓基本維持不變，以保證駕駛員有足夠的路感。

4 內(nèi)泄漏實(shí)驗(yàn)

將總成安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上，把輸出端剛性地固定在直線行駛位置，在輸入端施加2倍總成最大工作壓力下轉(zhuǎn)向力矩，測(cè)量從高壓腔流向低壓腔的泄漏量。測(cè)定時(shí)間為 20s，記錄兩個(gè)方向的泄漏量。如圖6所示（橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示高壓腔流向低壓腔的泄漏量）。

圖6 內(nèi)泄漏實(shí)驗(yàn)

從圖中可以看出：在10s的時(shí)間內(nèi)，正向和反向的泄漏量在0.15L/min～0.2L/min之間，這與國產(chǎn)轉(zhuǎn)向器的實(shí)際泄漏量基本吻合。

5 總結(jié)

通過對(duì)轉(zhuǎn)向器的空載力矩實(shí)驗(yàn)、功能實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)向力特性實(shí)驗(yàn)、內(nèi)泄漏實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真，從結(jié)果可以看出，該轉(zhuǎn)向臺(tái)與實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)及曲線走向基本吻合，可以進(jìn)行循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這將有助于提高循環(huán)球轉(zhuǎn)向器研發(fā)效率。

[1] 樊建周,郝同蘭.汽車液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器內(nèi)泄漏參數(shù)的在線實(shí)驗(yàn)測(cè)量[J].液壓與氣動(dòng),2012(5):52-55.

[2] 游專,李仁和,劉瓊瓊,許強(qiáng).循環(huán)球動(dòng)力轉(zhuǎn)向器性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2016(3):138-140.

[3] 楊文暢.循環(huán)球式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器復(fù)合加載測(cè)試系統(tǒng)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(18):119.

[4] 武志明.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器基本性能試驗(yàn)臺(tái)研究[D].東北林業(yè)大學(xué),2014.