11 m低地板出口客車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能測(cè)試

李小明

（桂林大宇客車有限公司，廣西桂林 541003）

11 m低地板出口客車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能測(cè)試

李小明

（桂林大宇客車有限公司，廣西桂林 541003）

根據(jù)某11 m客車開發(fā)設(shè)計(jì)要求，需對(duì)轉(zhuǎn)向器安裝及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速700 r/min、1 200 r/min、2 600 r/min的原地轉(zhuǎn)向靜態(tài)性能及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向性能進(jìn)行測(cè)試，以便評(píng)定客車在發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的綜合性能。

低地板；出口客車；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；性能測(cè)試

該11 m低地板客車是專門為出口而開發(fā)的右舵CNG城市客車，與國(guó)內(nèi)駕駛習(xí)慣剛好相反。此款車型采用ZF8098轉(zhuǎn)向器的傳統(tǒng)液壓式助力方式，前懸架采用門式橋鋼板彈簧懸架。根據(jù)新車型開發(fā)設(shè)計(jì)要求，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要進(jìn)行安裝及匹配后的綜合性能測(cè)試，以便確認(rèn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否滿足設(shè)計(jì)要求。

1 主要技術(shù)參數(shù)及測(cè)試準(zhǔn)備

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

該車為發(fā)動(dòng)機(jī)后置后驅(qū)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)布置采用方向盤+方向傳動(dòng)管柱+角傳動(dòng)器+傳動(dòng)軸+轉(zhuǎn)向器（臥式布置）+轉(zhuǎn)向垂臂+轉(zhuǎn)向直拉桿的方式，如圖1所示。有關(guān)主要技術(shù)參數(shù)如下：前懸2 290 mm、軸距5 100 mm、后懸3 150 mm；前懸整備質(zhì)量4 000 kg、滿載質(zhì)量6 000 kg；后懸整備質(zhì)量7 000 kg、滿載質(zhì)量10 500 kg；前后懸架都為板簧；輪胎為275/70R22.5。轉(zhuǎn)向器性能參數(shù)：最大工作壓力為170 bar，流量要求為16～25 dm3，最大輸出扭矩為6 500～7 600 N·m；助力泵參數(shù)：最大工作壓力為140 bar，控制流量為18±1 L/min，公稱排量為25 mL/r，額定工作壓力為119 bar。

圖1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)布置簡(jiǎn)圖

1.2 測(cè)試準(zhǔn)備

新車型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)測(cè)試主要參數(shù)有：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力，回油管路中液壓油流量，方向盤轉(zhuǎn)向扭矩及轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油溫。這些都必須在車輛滿載狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)試車輛的安裝、調(diào)整需滿足以下要求：

1）車輛處于直線行駛狀態(tài)時(shí)，方向盤應(yīng)對(duì)中安裝：轉(zhuǎn)向器輸入軸上刻度應(yīng)與殼體上刻度對(duì)齊[1-2]；轉(zhuǎn)向垂臂初始安裝位置與設(shè)計(jì)值相符。

2）轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角調(diào)整滿足整車設(shè)計(jì)要求，且轉(zhuǎn)向輪限位螺栓已調(diào)整正確；車輛輪胎氣壓符合設(shè)計(jì)要求。

正式測(cè)量前應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：

1）按試驗(yàn)要求把車輛加載至滿載狀態(tài)，并稱重確認(rèn)；提供12 V電源電池放置在方向盤附近，為測(cè)試儀器單獨(dú)供電。

2）安裝壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器和管路接頭等。壓力傳感器安裝在方向機(jī)進(jìn)油口位置，溫度傳感器探針分別安裝在轉(zhuǎn)向油壺油液內(nèi)和車外側(cè)窗玻璃上，流量傳感器與在轉(zhuǎn)向油壺回油管路串聯(lián)連接[3-5]。

3）拆下車輛原裝方向盤，安裝帶扭矩傳感器的測(cè)試用方向盤。

4）測(cè)試場(chǎng)地選擇水泥路面，面積足夠完成車輛繞“8”字行駛。

2 性能測(cè)試

2.1 靜態(tài)性能測(cè)試

1）不同轉(zhuǎn)速下的壓力損失測(cè)試（方向盤在對(duì)中位置，不轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤）。目的是檢測(cè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中油液的流通性。要求發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速（轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量大于11 L/min）及高速下轉(zhuǎn)向助力泵達(dá)到控制流量時(shí)，系統(tǒng)壓力不能超過8 bar，測(cè)試數(shù)據(jù)見圖2。

圖2 在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速700r/min、1200r/min、2600r/min時(shí)的轉(zhuǎn)向管路壓力曲線

由測(cè)試數(shù)據(jù)可知，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速700 r/min、1 200 r/min、2 600 r/min 3種工況下，轉(zhuǎn)向管路相應(yīng)流量和系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)分別為 13.2 L/min、19.2 L/min、20.5 L/min和3 bar、5.3 bar、5.9 bar。因測(cè)試過程不轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速下測(cè)得的系統(tǒng)壓力即為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作過程中首先要克服的自身壓力損失。根據(jù)以上轉(zhuǎn)向管路壓力測(cè)試結(jié)果，其壓力損失滿足轉(zhuǎn)向器配套廠在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速下流量大于11 L/min和發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力損失不大于8 bar的要求。

2）原地轉(zhuǎn)向測(cè)試（發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)）。目的是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速（700 r/min）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)靜態(tài)助力性能。要求方向盤從對(duì)中位置分別向左、右轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓助力能提供足夠的液壓助力[6-8]。測(cè)試數(shù)據(jù)見圖3。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速700 min時(shí)原地轉(zhuǎn)向性能曲線

由測(cè)試數(shù)據(jù)可知，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，方向盤向左、右轉(zhuǎn)向至極限位置時(shí)，輸入扭矩都在8～10 N·m；方向盤最大轉(zhuǎn)角分別為929°和903°；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立的最大壓力分別為84 bar、100 bar，均小于助力泵最大工作壓力140 bar；且左、右轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大壓力差為16 bar，滿足轉(zhuǎn)向器配套廠左、右轉(zhuǎn)向最大壓力差小于20 bar的要求。

3）原地轉(zhuǎn)向測(cè)試（發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)+踩剎車）。目的是在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速（700 r/min）運(yùn)轉(zhuǎn)+踩剎車工況下，測(cè)試轉(zhuǎn)向系統(tǒng)靜態(tài)最大轉(zhuǎn)向助力儲(chǔ)備。要求方向盤從對(duì)中位置分別向左、右轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓助力能提供足夠的液壓助力。測(cè)試數(shù)據(jù)見圖4。

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速700 r/min+踩剎車時(shí)原地轉(zhuǎn)向性能曲線

由測(cè)試數(shù)據(jù)可知，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速+踩剎車工況下，方向盤向左、右轉(zhuǎn)向至極限位置時(shí)，輸入扭矩都在8～10 N·m；方向盤最大轉(zhuǎn)角分別為929°和903°；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立的最大壓力分別為100 bar、116 bar，均小于助力泵最大工作壓力140 bar；且左、右轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大壓力差小于20 bar。

4）車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 200 r/min的原地轉(zhuǎn)向性能測(cè)試。目的是在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 200 r/min的工況下，測(cè)試轉(zhuǎn)向系統(tǒng)靜態(tài)模擬高速運(yùn)行液壓助力性能。要求方向盤從對(duì)中位置分別向左、右轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓助力能提供足夠的液壓助力。測(cè)試數(shù)據(jù)曲線與圖4類似，數(shù)據(jù)區(qū)別是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立的最大壓力分別為83 bar、102 bar，均小于助力泵最大工作壓力140 bar；且左、右轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大壓力差小于20 bar，其他同上。

5）車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 600 r/min的原地轉(zhuǎn)向性能測(cè)試。目的是在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 600 r/min的工況下，測(cè)試轉(zhuǎn)向系統(tǒng)靜態(tài)模擬高速運(yùn)行液壓助力性能。要求方向盤從對(duì)中位置分別向左、右轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓助力能提供足夠的液壓助力。測(cè)試數(shù)據(jù)曲線與圖4類似，數(shù)據(jù)區(qū)別是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立的最大壓力分別為85 bar、103 bar，均小于助力泵最大工作壓力140 bar；且左、右轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大壓力差小于20 bar，其它同上。

根據(jù)2）、4）、5）測(cè)試數(shù)據(jù)可知，轉(zhuǎn)向阻力保持不變，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立的最大壓力逐漸增大，是因?yàn)殡S著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要克服自身管路壓力損失所需的壓力也逐漸增大。

6）車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速（700 r/min）時(shí)方向盤轉(zhuǎn)向速率（角速度）測(cè)試。目的是檢測(cè)在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，車輛在有限時(shí)間和空間內(nèi)的機(jī)動(dòng)性能[9-10]。轉(zhuǎn)向器配套廠要求在怠速及方向盤扭矩為15 N時(shí)，轉(zhuǎn)向速率至少要達(dá)到1.2圈每秒（即432°/s）。測(cè)試數(shù)據(jù)見圖5。

圖5 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)方向盤轉(zhuǎn)向速率（角速度）測(cè)試數(shù)據(jù)

由測(cè)試數(shù)據(jù)可知，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，方向盤左、右轉(zhuǎn)向輸入扭矩15N·m時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)左、右轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向速率分別為 450°/s和 500°/s，均大于 432°/s最小值的要求。

7）車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速（2 600 r/min）時(shí)方向盤轉(zhuǎn)向速率（角速度）測(cè)試。目的是在發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速工況下，檢測(cè)車輛在有限時(shí)間和空間內(nèi)緊急避險(xiǎn)的機(jī)動(dòng)性能。轉(zhuǎn)向器配套廠要求在高速及方向盤扭矩為15 N時(shí)，轉(zhuǎn)向速率至少要達(dá)到1.5圈每秒（即540°/s）[10-11]。測(cè)試數(shù)據(jù)見圖6。

圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速時(shí)方向盤轉(zhuǎn)向速率（角速度）測(cè)試數(shù)據(jù)

由測(cè)試數(shù)據(jù)可知，在發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速2 600 r/min工況下，方向盤左、右轉(zhuǎn)向輸入扭矩15 N·m時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)左、右轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向速率分別為 735°/s和 757°/s，均大于車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速下緊急避險(xiǎn)的機(jī)動(dòng)性能最小值540°/s的要求。

2.2 動(dòng)態(tài)性能測(cè)試

1）車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速（700 r/min）情況下，繞“8”字的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向測(cè)試。目的是檢測(cè)車輛運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向性能[10-11]。要求方向盤從對(duì)中位置分別向左、右轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓助力能提供足夠的液壓助力。測(cè)試數(shù)據(jù)見圖7。

圖7 車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速（700 r/min）情況下，繞“8”字的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向測(cè)試數(shù)據(jù)

由測(cè)試數(shù)據(jù)可知，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速（700 r/min）工況下，方向盤從對(duì)中位置以輸入扭矩8～10 N·m分別向左、右轉(zhuǎn)至極限位置，經(jīng)過2個(gè)連續(xù)繞“8”字測(cè)試，左、右轉(zhuǎn)向最大的系統(tǒng)壓力分別為34 bar和41 bar，均小于助力泵壓力140 bar和壓力差20 bar的要求，可知在車輛動(dòng)態(tài)測(cè)試中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠提供足夠的液壓助力儲(chǔ)備。

2）車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速（700 r/min）情況下，連續(xù)繞10個(gè)“8”字的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油溫測(cè)試。目的是檢測(cè)車輛運(yùn)行時(shí)連續(xù)大角度轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)油溫。要求油溫達(dá)到50℃開始測(cè)試，方向盤從對(duì)中位置分別向左、右轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓助力能提供足夠的液壓助力，且連續(xù)繞10個(gè)“8”字后，系統(tǒng)油溫不能超過120℃。測(cè)試數(shù)據(jù)見圖8。

由測(cè)試數(shù)據(jù)可知，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，方向盤從對(duì)中位置以輸入扭矩8～10 N·m分別向左、右轉(zhuǎn)至極限位置，經(jīng)過10個(gè)連續(xù)繞8字測(cè)試，系統(tǒng)油溫從開始測(cè)試51.1℃降到49.3℃，遠(yuǎn)低于允許最高溫度120℃。之所以出現(xiàn)測(cè)試后的溫度不升反降，主要原因是由外界的環(huán)境溫度（18℃）引起，同時(shí)說明轉(zhuǎn)向系統(tǒng)管路散熱性能良好。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析可知，此款客車轉(zhuǎn)向器的安裝及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的匹配性能良好，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在各種工況下都能為車輛正常行駛提供足夠的液壓助力，可以確認(rèn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝及匹配綜合性能滿足設(shè)計(jì)要求。

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Performance Test of Steering System for an 11 m Low-floor Export Bus

Li Xiaoming
（Guilin DawooBus Co.,Ltd,Guilin 541003,China）

Accordingtothe design requirements ofan 11 mbus,it is necessarytotest the static and dynamic performances of the steering gear installation and the steering system at different engine speeds of 700 r/min,1 200 r/min and 2 600 r/min,in order to evaluate the comprehensive performances of the bus steering system at different engine speeds requirements.

low-floor;export bus;steeringsystem;performance test

U463.4

B

1006-3331（2017）06-0052-03

李小明（1978-），男，底盤工程師；主要從事客車底盤懸架系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及底盤總體的設(shè)計(jì)與研究工作。

修改稿日期：2017-07-31