李曉剛 趙向麗

摘要：針對多軸式液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性展開試驗研究，利用現(xiàn)有專項試驗設(shè)備，模擬液壓驅(qū)動系統(tǒng)使用工況，制定元件可靠性試驗方法，展開各項加載工況試驗，進行耐久性測試。試驗測試驗證輔助驅(qū)動系統(tǒng)元件的可靠性，找出產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，進行改進設(shè)計提升產(chǎn)品的可靠性。

關(guān)鍵詞：液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng);減速器;可靠性

中圖分類號：TP303+.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0021-02

0? 引言

多軸式車輛行駛在惡劣的坑洼路面過程中，由于驅(qū)動橋驅(qū)動力受到復(fù)雜路面限制，導(dǎo)致車輛通過性變差。為了提升多軸車輛的道路通過性，合理調(diào)整各個車橋的動力源匹配，產(chǎn)生了輔助式驅(qū)動車橋。對于多軸式車輛，液壓輔助驅(qū)動式車橋是輔助驅(qū)動式車橋的一種，設(shè)計過程中為了能讓液壓驅(qū)動輔助系統(tǒng)得到很好的推廣應(yīng)用，需要對設(shè)計生產(chǎn)后的樣品進行可靠性試驗驗證，本文針對軸間液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性，展開試驗檢測研究。

1? 液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)測試

1.1 測試目的

搭建液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)臺架試驗?zāi)K，模擬整機使用工況，測試液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)在不同工況下的運行平穩(wěn)性能，通過試驗驗證液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)匹配程度。

1.2 系統(tǒng)基本組成及注意技術(shù)參數(shù)

液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)作為車輛行駛輔助驅(qū)動系統(tǒng)，旨在實現(xiàn)減速增扭，提升車輛爬坡與驅(qū)動性能。該系統(tǒng)的使用工況為車輛爬坡助力，而當(dāng)車輛正常公路行駛時，減速器輸出中斷脫開。液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)主要由以下部件組成：液壓驅(qū)動減速器、液壓馬達、傳動軸、常規(guī)驅(qū)動車橋、液壓泵、控制切換閥組及液壓輔件等組成。本次試驗主要測試液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件（液壓馬達和液壓驅(qū)動減速器）的系統(tǒng)性能，測試過程采用液壓泵站作為動力輸入源，使用測功機試驗臺上的發(fā)電機作為動力加載。待測元件有液壓驅(qū)動減速器（傳動速比10.13，額定輸入扭矩1100Nm，最高輸入轉(zhuǎn)速4500rpm，離合器控制氣壓值6-8bar）和液壓馬達（額定壓力400bar，最大流量496L/min，壓力切斷設(shè)定值400bar）。液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)測試原理如圖1所示。

2? 模擬整機使用工況，試驗驗證設(shè)計方案

2.1 起步工況試驗

2.1.1 測試目的

按照整機重載轉(zhuǎn)場需求，模擬整機重載轉(zhuǎn)場時車輛起步工況，評判車輛起步工況時，液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)的啟動的平穩(wěn)性能。

2.1.2 測試工況點確定

首先根據(jù)地面附著條件、車輛的起步的坡度及液壓驅(qū)動橋的承載軸荷去計算液壓減速器所需的輸入驅(qū)動扭矩，計算過程采用主要參數(shù)有馬達排量160ml/r，車輛滾動半徑0.66m，總減速比109，道路附著系數(shù)選用0.5，軸荷選取12t，爬坡度分別選取0°、5°、10°、15°和20°的參數(shù)，根據(jù)液壓減速器需求輸入扭矩計算結(jié)果來計算液壓系統(tǒng)的工作壓力和液壓驅(qū)動減速器的輸出扭矩，計算過程忽略系統(tǒng)中管路的壓降損失及回油背壓。計算結(jié)果如表1所示。表1中的系統(tǒng)壓力值與液壓驅(qū)動減速器輸出扭矩值一一對應(yīng)，結(jié)合液壓試驗臺主溢流閥壓力設(shè)定值300bar，確定液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)的起步工況的試驗項目如表1中加粗計算值所示，試驗過程對加載電機的加載值按照表1進行圓整。

2.1.3 測試方法

試驗前，檢查液壓系統(tǒng)管路及檢測點安裝正確性、檢查各固定點是否已擰緊，并檢查液壓驅(qū)動減速器離合器氣源的通氣情況，手動測試液壓驅(qū)動減速器的離合器是否已接合，確保切換閥-Y52得電（如圖1所示）。按照表1中的加粗顯示的液壓減速器輸出扭矩值對加載電機加載，然后啟動液壓試驗臺電機，進行起步工況試驗。

2.1.4 測試過程及數(shù)據(jù)采集

試驗過程觀察液壓系統(tǒng)的壓力和流量變化情況，并采集液壓試驗臺合流油源壓力和流量變化曲線，采集液壓馬達輸出轉(zhuǎn)速變化曲線，記錄液壓減速器的輸出扭矩值。

2.2 行駛工況試驗

2.2.1 測試目的

按照整機重載轉(zhuǎn)場需求，模擬整機重載轉(zhuǎn)場時車輛行駛時不同車速工況，評判車輛行駛過程液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)的平穩(wěn)性能。

2.2.2 測試工況點確定

按照試驗臺現(xiàn)有電機轉(zhuǎn)速及油泵排量計算得出液壓試驗臺可提供最大系統(tǒng)流量為550L/min，根據(jù)馬達可變排量范圍及輪胎滾動半徑和總速比計算車速值。根據(jù)重載轉(zhuǎn)場工況的車速限制，車速低于8km/h的作為試驗測試值。

按照2.1.2節(jié)中的數(shù)值，計算車輛行駛過程中不同工況下的行駛阻力，行駛工況試驗主要考慮車輛勻速行駛，因此，計算過程行駛阻力主要考慮滾動阻力和上坡阻力，由于車速降低，忽略空氣阻力。計算公式如式（1）所示。

Mo=（fGycosα+Gysinα）×rr/io（1）

式中，f——滾動阻力系數(shù)，這里取0.1。[1]

計算得到液壓減速器最大輸出扭矩值5348.51Nm，以此值作為加載電機加載值，結(jié)合表1計算結(jié)果中加粗項對應(yīng)的流量和排量值去校核系統(tǒng)使用功率是否達到液壓試驗臺電機功率上限值。根據(jù)公式（2）的計算，結(jié)合液壓試驗臺主要參數(shù)（試驗臺限制輸出功率為158kW），得出試驗工況點最大需求功率未達到試驗臺額定輸出功率的上限值，即可以將上述試驗值作為試驗測試工況點。

Ps=Δpqs/η=20πMo/（Vgηmhη）（2）

式中，Ps——輸入功率，kW;η——液壓泵站總效率。

2.2.3 測試方法

起步工況試驗檢測完畢后，對馬達排量進行標(biāo)定，標(biāo)定過程控制恒定輸入流量，加載電機加載值設(shè)置為0，通過改變控制電流值和檢測馬達輸出轉(zhuǎn)速的方法對控制馬達排量的電流值進行標(biāo)定記錄。試驗過程，先調(diào)定好系統(tǒng)輸入流量值及馬達排量，然后逐步對加載電機進行加載測試，測試過程馬達排量恒定為最大值160ml/r。測試過程中，對馬達輸出轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)流量和壓力變化數(shù)據(jù)進行采集。

2.3 系統(tǒng)傳動效率試驗

本次傳動效率試驗參考JB / T9721-2015《工程機械減速機 型式試驗方法》中規(guī)定的方法進行系統(tǒng)傳動效率試驗。具體試驗項目分以下兩項進行：

①定轉(zhuǎn)速變扭矩試驗：通過檢測馬達輸出轉(zhuǎn)速，控制系統(tǒng)輸入流量和馬達排量，將馬達的輸出轉(zhuǎn)速即液壓驅(qū)動減速器的輸入轉(zhuǎn)速控制在1800rpm左右，試驗過程使用加載電機加載，使減速機的輸入扭矩從小到大逐步增加，直至達到750Nm;加載過程，輸入扭矩增加間隔100Nm，每個工況點采集數(shù)據(jù)至少為10點。

②定扭矩變轉(zhuǎn)速試驗：試驗輸入定扭矩750Nm，試驗過程通過改變系統(tǒng)的輸入流量，使減速機的輸入轉(zhuǎn)速從小到大逐步增加，直至達到1800rpm。轉(zhuǎn)速提升過程至少選取10個工況點測量，每個工況點至少采集10組數(shù)據(jù)。

試驗過程將每次試驗中的輸入流量、系統(tǒng)工作壓力、馬達轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)速、輸出扭矩、油溫以及計算效率值以表格形式記錄下來。試驗時，減速機的工作溫度應(yīng)在75～85℃范圍內(nèi)，試驗過程檢測減速器油溫，溫度過高時通過鼓風(fēng)機吹風(fēng)對其進行降溫。

3? 試驗結(jié)果輸出內(nèi)容

通過液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)的臺架試驗需要得出不同使用工況下的液壓系統(tǒng)壓力變化曲線及流量變化曲線，得出系統(tǒng)的傳動效率，并輸出詳細的試驗報告，試驗報告內(nèi)容包括：①以上所有的試驗項目和內(nèi)容;②具體的試驗步驟及操作過程;③試驗過程的問題記錄及說明;④試驗結(jié)果和試驗結(jié)果的分析;⑤總結(jié)和結(jié)論。通過前期設(shè)計試驗方案，可以有目的地去進行各項參數(shù)測試，精準(zhǔn)地分析設(shè)計方案與實際效果之間的偏差，進行后期設(shè)計改進，可以有效降低地元件使用的故障率，提升元件使用的可靠度，提升整機產(chǎn)品的運行質(zhì)量，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

參考文獻：

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