喷射器应用于汽车动力转向器排油的工作参数设定

2014-11-18程凯高云鹏邹海林李广明

机床与液压 2014年20期

程凯，高云鹏，邹海林，李广明

(长春工业大学机电学院，吉林长春 130012)

汽车动力转向器总装后，必须进行性能试验，试验合格方能出厂。试验后的转向器中，充满了试验所用的液压油，按要求，必须将其所含液压油排除，然后再进行表面清洁与喷漆，最后进行包装。排油装置的目的是排除其内部残存的液压油。

在排油装置设计中，为使排油效果达到最佳，应使喷射器入口压力、排油过程中是否间断喷射和转向器出口摆放位置3 个主要参数达到最佳的匹配。应用正交试验法对其进行了优化设计，从而获取了最优方案［1］。正交试验设计方法就是使用正交表从所有可能搭配中选出若干必需的试验，然后再用统计分析方法对试验结果进行处理从而解决问题［2］。

1 实验准备

喷射排油实验所需设备及装置分别是空气压缩机、液压泵站、汽车动力转向器、喷射器、油箱、二位二通电磁换向阀以及快换接头与连接软管、称重电子台秤。汽车动力转向器型号为3411010-A50A，称重电子台秤的型号是梅特勒-托利多TCS-60，称重精度为0.005 kg。

整个实验分为两部分:一部分是先向汽车动力转向器注入液压油;另一部分是利用喷射器以及其他设备将转向器内的液压油排出。首先，通过液压泵把油箱中的油注入到汽车动力转向器中，使汽车动力转向器充满油;然后，用空气压缩机的接头替换注油管的接头连接在汽车动力转向器的入口，以为后续实验提供指定压力气体;汽车动力转向器出口接喷射器，喷射器出口通过油管把排出的液压油输送到油箱中。整个实验所需设备和连接顺序如图1 所示。

图1 排油实验设备系统图

2 排油装置重要参数的确定

实验发现，入口压力过小会达不到排油所需的压力，反之压力过大的话，会使转向器内部的液压油被雾化，所以入口压力应是设计过程中的一个主要参数。排油过程中是否间断喷射，其排油效果也有变化，所以它也应该是设计过程中的一个因素。转向器出口摆放位置也是影响最终排油效果的一个因素。在试验中发现，改变这3 个关键参数的任何一个，都对排油效果有着直接的影响。如何最合理地搭配这3 个要素，成为该排油装置设计的关键。为使排油效果达到最佳，采用了正交试验法，对这3 个重要参数进行了优化设计。

2.1 正交试验法处理问题的主要步骤

(1)确定试验的因子与水平

正交设计主要是把多个因素水平合理均匀地搭配起来，将这些因素水平组合成不同的试验条件，如此操作就能够降低试验次数，有效快捷地达到多因素试验的最优参数组合［3］。

试验指标的因素为因子，用A、B、C、…表示;每个因子可能处的状态称为水平，用该因子字母加上下标表示，例如A1、A2、…表示A 因子的第一、第二、……水平等。试验中选定了3 个试验因子。即A因子:喷射器入口压力;B 因子:排油过程中是否间断喷射，设置(代表1)，其意义就是通过二位二通换向阀对排油通路设置一个开关，在整个排油时间2 min 内，间断10 s 后接通排油20 s，如此循环;不设置(代表2)，其意义就是在整个排油过程中喷射器出口一直与油箱相连;C 因子:转向器出口摆放位置，出口位置在上部 (代表1)，出口位置在下部(代表2)。因子及水平选取见表1。

表1 因子及水平选取

(2)设计表头

确定了因子与水平后，就需要选择一张适当的正交表，把因子和需要考察的交互作用合理地安排到正交表头上，一般来说遵循一条原则:要考察的因子及交互作用的自由度总和必须不大于所选正交表的总自由度。计算正交试验表的自由度的公式［4］:

式中:aA为因素A 的水平数。

式中:a 为此列水平数。

因素A、B 间交互作用的自由度fA×B=fA×fB

(3)按照选定的方案进行试验，取得数据。

(4)对数据进行统计分析，作出合理的结论

基于正交设计具有均衡搭配性质的综合比较方法是分析数据的主要思想。正交试验法对数据进行统计分析共有两种方法［5］:一种是综合比较的直观分析法;另一种分析方法是方差分析法。

2.2 正交表的选择

正交试验法要既满足试验设计过程中的“用最少的试验次数得到最可靠的数据”的原则，还满足试验处理过程中的随机性、有效性、重复性等原则［6］。一项试验的因素水平不相等时，就会出现非等水平正交表。非等水平正交表又叫做混合型正交表［7］。文中所采用的就是混合正交表。根据试验计划，确立了其试验为十水平因子1 个，二水平因子2个，在形式中b1取10，c1取1，b2取2，c2取2，即101×22。根据以上的分析，可以获得3 个试验因素水平及其自由度，同时根据实验的实际情况，确定出了试验正交表，正交表形式是L20(101×22)，见表2。