某高端重卡轉(zhuǎn)向回正性差原因分析及改進

張琦 劉賢彪 樂玉兵

集瑞聯(lián)合重工有限公司 安徽 蕪湖 241080

引言

某高端重卡自開發(fā)以來一直反饋轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性差，特別是轉(zhuǎn)向回正性差，主要包括回正速度慢、回正時間長且回正不到位等現(xiàn)象，嚴重影響車輛操縱性能及行駛安全。

1 重卡轉(zhuǎn)向回正性的現(xiàn)狀調(diào)查

依據(jù) QC/T480 汽車操縱穩(wěn)定性指標限值與評價方法，評價車輛轉(zhuǎn)向回正性能指標主要有殘余橫擺角速度及橫擺角速度總方差二個性能指標，現(xiàn)針對某高端重卡及標桿和競品車型參照標準進行轉(zhuǎn)向回正性能試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行評價。

2 影響重卡轉(zhuǎn)向回正性的及解決方案

動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結構復雜，影響重卡轉(zhuǎn)向回正性的因素但大體可分為來自于液壓方面的氣穴現(xiàn)象和流量、壓力波動，以及來自于機械方面的轉(zhuǎn)向泵本身和轉(zhuǎn)向泵與發(fā)動機連接處?，F(xiàn)分別敘述之。

（1）所謂氣穴現(xiàn)象，是液壓系統(tǒng)中帶有氣泡的液壓油進入高壓區(qū)后，周圍的高壓使氣泡絕熱壓縮，迅速縮小、溶解和消失，形成真空，周圍的液體質(zhì)點以極高的速度填補真空，局部將會達到極高的壓力和溫度，有時壓力能達到（150～200）MPa，溫度能達到1000℃。另一方面會引起流量和壓力脈動，進而引起泵構件的振動，從而影響重卡轉(zhuǎn)向回正性。

如果助力系統(tǒng)缺油，造成系統(tǒng)內(nèi)有空氣，此時不僅轉(zhuǎn)向沉重，而且在轉(zhuǎn)向時還有噪音。通過增加泵溢流閥螺栓處的墊片數(shù)量而增大流量，及重新制做新泵，將流量降低，此時按加油與放氣的程序進行排氣即可。

（2）轉(zhuǎn)向機助力油壓較低時也會影響重卡轉(zhuǎn)向的回正性，轉(zhuǎn)向機出現(xiàn)故障則會造成方向較重。重卡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所用泵，通常都是葉片泵，葉片泵周期性轉(zhuǎn)動，有一定的流量波動，如果活塞圓周面上的各種密封圈、轉(zhuǎn)向螺桿上的密封圈破損，也會造成高壓卸荷，而使助力壓力降底。此時應請專業(yè)廠家來進行修理。

（3）助力泵與發(fā)動機連接處會直接影響重卡轉(zhuǎn)向的回正性。目前，重卡轉(zhuǎn)向泵與發(fā)動機的連接有齒輪、十字套、花鍵三種方式，齒輪連接比其他兩種連接容易產(chǎn)生噪聲，而故障車輛即采用齒輪連接，轉(zhuǎn)向泵齒輪齒數(shù)為32，總傳動比i為1.53，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1200，嚙合頻率f=32X1200X1.53/60=979.2Hz，與儀器測得的泵異響頻率接近。

首先應檢查流量控制閥與閥座的嚙合面、安全閥鋼球是否封閉不嚴。如果是流量閥或安全閥泄漏，可通過研磨的方法修復。其次再檢查安全閥的彈簧是否失效。這點可通過在彈簧后面加墊片的方法檢查，如果這兩個部位都無問題，則應拆卸解體助力泵，觀察葉片泵的腔壁是否磨損和拉傷。

3 重卡回正性能差的分析

（1）轉(zhuǎn)向管柱啟動力矩

轉(zhuǎn)向管柱啟動力矩在生產(chǎn)制造過程中受轉(zhuǎn)向軸與軸承間的同軸度及軸承阻力影響，參照標準要求檢測轉(zhuǎn)向管柱啟動力矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向軸輸出端空載，記錄轉(zhuǎn)動力矩最大值Mmax為0.12N·m，接近標桿的0.1N·m，遠小于國標要求的0.3N·m，可判定為轉(zhuǎn)向管住啟動力矩不是主要因素。

（2）球銷轉(zhuǎn)動擺動力矩

某高端重卡轉(zhuǎn)向直拉桿采用免維護接頭結構，球銷擺動力矩和轉(zhuǎn)動力矩均比普通非免維護結構力矩小，通過對標桿車和某高端重卡直拉桿球頭銷進行性能對比試驗，檢測其擺動力矩和轉(zhuǎn)動力矩略大于標桿車，因此轉(zhuǎn)向直拉桿球銷轉(zhuǎn)動擺動力矩也不是主要因素。

（3）轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)動阻力

某高端重卡前橋轉(zhuǎn)向節(jié)、前軸、主銷等關鍵零部件為參照標桿設計，而前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷等關鍵零部件加工精度及前軸與轉(zhuǎn)向節(jié)之間調(diào)整間隙對轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸的轉(zhuǎn)動力矩有較大影響。

將標桿前橋的前軸轉(zhuǎn)向節(jié)主銷等更換至某高端輕卡，其余零部件不變，通過轉(zhuǎn)向回正試驗對比，其回正性能有明顯提升，因此前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷等零部件與標桿前橋零部件加工精度的差距是導致轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)動力矩大的主要原因，轉(zhuǎn)向回正試驗結果如表3所示：

表3 某高端重卡更換 WSL 前橋試驗結果

對某高端重卡前橋總成機某標桿前橋總成的前軸、主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)等零部件關鍵尺寸及形位公差等進行精測對比，發(fā)現(xiàn)某高端重卡前軸的拳部上下端面垂直度、粗糙度、轉(zhuǎn)向節(jié)襠部粗糙度與標桿差距較大，前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)加工精度低導致轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)向阻力大，影響整車轉(zhuǎn)向回正性能。

4 整改方案

通過調(diào)整工裝及提升刀盤精度來提升前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)的加工精度，將前軸拳部上下端面垂直度加工精度要求由目前的0.05提升到0.02，將前軸拳部粗糙度及轉(zhuǎn)向節(jié)襠部粗糙度加工精度要求由3.2提升到2.5。

5 整改驗證

將檢測合格的前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)隨機抽取裝配在前橋總成上，并將該前橋總成更換至樣車進行轉(zhuǎn)向回正性能試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行評價，駕駛員主觀評價該車轉(zhuǎn)向回正性能良好；駕駛員撒手后轉(zhuǎn)向盤響應時間較快，轉(zhuǎn)向回正后殘余橫擺角速度較小。

6 結束語

本文從影響車輛轉(zhuǎn)向回正性能的基本影響因素出發(fā)，通過與標桿對比，找出轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)向阻力大是導致回正差的主要原因，并通過與標桿零部件詳細對比，發(fā)現(xiàn)前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)加工精度偏低，最后通過提升加工工藝提高零部件精度，經(jīng)過試驗驗證，提升某高端重卡轉(zhuǎn)向回正性能，超過競品，接近標桿水平，標桿有許多已經(jīng)在實踐中取得成功的經(jīng)驗，可以為自身提供模板，減少從理論到實踐的探索過程，提高效率，節(jié)約成本。本文所涉及分析方法及思路對類似問題的解決具有一定的借鑒作用，同時也為后續(xù)前橋等零部件開發(fā)提供指導意見。