液压转向系统台架耐久试验研究

赵赢

(中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆 401122)

液压转向系统台架耐久试验研究

赵赢

(中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆 401122)

通过分析液压助力转向系统各子零件的台架耐久试验，提出了采用5通道试验台模拟系统耐久试验。以某转向系统为例，设计了全寿命周期耐久台架试验规范，为进一步研究系统耐久打下坚实基础。

液压助力转向系统；台架耐久试验；5通道试验台

0 引言

液压助力转向系统(HPS)(1)主要由油壶、液压油管(高压管、低压管、冷凝管)、转向输入轴、中间轴、液压转向器、调节结构等组成一个有机整体，具有传递助力、反馈路感和防盗功能，如图1为系统三维装配结构图。

作为车辆上一个极其重要的系统，其耐久性的优劣直接影响到整个车辆的使用寿命和客户对车辆品牌的评价，因而具有重要的研究意义。

文中详细地分析了转向系统各子零件的台架耐久试验方法的差异性，结合系统的实际使用工况和环境，提出了采用5轴系统试验来综合评价系统耐久性，进一步全面地考核系统的耐久性能和发现各子零件耦合后产生的异常现象。

1 系统中各子零件耐久试验对比分析

转向系统中各子零件台架耐久试验主要考核车辆实际行驶工况下(冬季、夏季；转弯、直行、上坡、下坡、前进、后退；沥青路面、坏路；极限驾驶、正常驾驶等)，各子零件在不同温度(环境温度)、油温、负载(转向拉杆两端载荷)等条件下的耐久性，如转向机缸筒和活塞密封耐久性、转向管柱动态扭转疲劳、转向机驻车耐久等，具体如表1—4所示。

表1 转向器耐久试验

注：pmax为最大工作油压；Tmax为最大工作油温；RT.为室温(25±3) ℃；Fmax为最大设计载荷

表2 转向管柱耐久试验

注：RT.为室温(25±3) ℃

表3 转向油管耐久试验

注：RT.为室温(25±3) ℃

表4 转向油泵耐久试验

注：pmax为最大工作油压；RT.为室温(25±3) ℃

由表1—4可以看出转向系统各子零件耐久试验主要考虑几个方面：

(1)路面冲击对零件的影响，如转向轴承、压块间隙等；

(2)温湿度、光照老化对橡胶件的影响，如油管、油泵密封件等；

(3)行驶工况变化对零件的影响，如驻车耐久试验(图2)、全寿命耐久试验(图3)等。

为更好地评价单个零件的耐久性能，又可以评价各子零件间联接的可靠性，更能接近实车，可考虑整个液压转向系统耐久性，综合温湿度、路面冲击，前桥载荷等。

2 系统试验

液压转向系统台架试验不仅可以考核整个转向系统的性能，如背压、突然转向时力矩变化、坑洼路面的方向盘冲击、俘获、噪声等性能，而且可以通过五轴系统试验台严格考核系统中各零件耐久和相关连接件耐久，更能模拟转向系统整个生命周期的寿命试验，进而可取代整车路试对系统耐久考核。试验过程中需注意：

(1)满足各零件硬点布置要求(三维空间)；

(2)螺母、螺栓等拧紧力矩与实车一致；

(3)油管走向与实车一致，拉杆载荷谱能再现实车路谱或者等效；

(4)模拟环境温湿度控制。

作者根据多年工作经验，深入分析研究，提出采用5轴转向系统试验台进行系统耐久试验。

2.1 系统试验台架

液压转向系统测试台架为5通道独立伺服控制液压操纵系统，如图4所示，其原理图如图5所示。

2.2 系统全寿命耐久试验设计

系统全寿命耐久是模拟整车使用寿命内转向系统的寿命，即模拟不同温度(冬季、夏季)、不同路面(沥青路、山路等)、不同工况(紧急避险、驻车等)、不同载重(轻载、满载)条件下，转向系统等整个使用寿命范围内的转角、转速、拉杆载荷、循环次数、温度的正交组合，其台架试验可以通过5通道试验台来完成；它由4个高精度直线液压伺服缸和1个高精度的旋转液压伺服缸组成。两个水平作动器可精确模拟转向拉杆两端载荷，两个垂直作动器模拟拉杆两端摆动，旋转伺服缸模拟方向盘转角。

试验载荷。采集整车普通道路耐久拉杆载荷、拉杆摆动角度、方向盘转角、方向盘速度、车速、温度等，通过时域路谱、频率功率谱、穿级计数等方法简化后通过伺服液压系统再现。

试验次数： 计算不同组合下的循环次数。

以某转向系统为例，设计如下全寿命周期的台架耐久试验，一个大循环载荷角度分布见表5，具体大循环次数以实车数据采集为准。

台架搭建。整个系统按照实车三维空间坐标布置，进油管、回油管、吸油管走向与实车一致；温度载荷可通过环境箱模拟；螺母、卡箍、拧紧力矩按照设计图纸。

表5 1个大循环寿命耐久试验

3 总结

详细分析了转向系统各子零件的台架耐久试验，提出了采用5通道试验台模拟系统耐久试验。以某转向系统为例，设计了全寿命耐久台架试验规范，为进一步研究系统耐久打下坚实基础。

【1】 程飞，颜尧，李玉琴，等．汽车动力转向系统匹配试验研究[J]．汽车工程，2008，30(7)：18-20.

StudyonDurabilityBenchTestforHydraulicPowerSteeringSystem

ZHAO Ying

(China Automotive Engineering Research Institute Co.,Ltd.,Chongqing 401122,China)

Through the analysis of bench durability test of each subsystem of hydraulic power steering system, the 5-channel test rig was presented to simulate system durability test.Taking a steering system as an example, the whole life cycle durability bench test specification was designed.It provides a foundation for the further study of system durability.

Hydraulic power steering system; Durability bench test; 5-channel test bench

2014-07-10

赵赢(1980—)，男，本科，工程师，研究方向为汽车试验测试。E-mail：ccarizhaoying@sina.com。