重型卡车转向沉重改进

杜梦阳,逄立深,李鹏,王宇

(中国第一汽车股份有限公司技术中心，吉林长春 130011)



重型卡车转向沉重改进

杜梦阳,逄立深,李鹏,王宇

(中国第一汽车股份有限公司技术中心，吉林长春 130011)

现在重型卡车几乎全采用液压系统辅助驾驶员转向。多次接到用户对于某重型卡车转向沉重的反馈，经过初步分析、试验、计算、对标、再试验、跟踪反馈的过程，解决了奥威自卸车存在的转向沉重的质量问题，优化了动力转向系统，提升了动力转向系统可靠性，为后续新设计的车型提供了帮助。

重型卡车；转向系统；转向油泵；改进

0 引言

目前重型卡车几乎都采用液压回路系统辅助转向，一旦液压系统故障或失效，驾驶员就会感觉到转向费力，甚至沉重。市场长期反馈：工程自卸车有转向沉重的质量问题，J6也存在转向沉的问题。

经过走访服务站和用户并实地考察，作者了解到：最为突出的是重载下坡(行车缓慢，发动机怠速)急打转向和原地重车调头的时候转向沉重，发动机转速高时不沉重。服务站常用的解决方式是为用户换新转向机和转向油泵，可用户反映转向依然沉重，没有明显改善。

1 转向沉传统解决方法

对于上述问题，过去一直将重点放在优化管路上，加大管路直径，改善转向油泵进、出油接头通油能力上，目的是提高管路通油能力, 可问题都没有解决。

2 原因分析

2.1 理论分析

针对以上问题，进行失效原因分析，见图1。

2.2 试验分析

2.2.1 故障转向油泵台架试验数据分析

对故障转向油泵进行台架试验，测试故障件的流量，结果如图2所示。

图2 转向油泵失效件流量特性曲线

从台架试验结果曲线可知：加载时油泵性能曲线下降明显，流量无法正常建立。

2.2.2 故障车道路试验数据分析

在重载下坡转弯时对试验车油压进行测量，重载下坡时油压只达到了9 MPa，见图3，司机反映手感重。

根据随车测试的道路试验结果曲线可知：重载下坡拐急弯时压力未有效建立，转向沉重，见图3、图4。

图3 随车测量的转向液压系统油压、发动机转速、油温(故障件)

图4 车速5 km/h拐急弯时的GPS信号

综合上述台架试验结果和道路试验结果，初步判断油泵的流量不足直接导致转向沉重。

2.3 理论计算

2.3.1 系统油压计算

奥威6×4自卸车前轴为现生产的2020前轴，按照满载前轴荷6.5×104N计算，系统匹配油压为13 MPa(见图5)，系统可提供的最大油压为15 MPa，满足要求。

图5 转向系统油压随车轮转角计算曲线

2.3.2 流量匹配计算

在发动机低速时，由于泵的转速较低，造成泵可提供的流量较低，从而不能有效地建立需要的油压或建立油压滞后，造成转向沉重。

参照一汽技术中心《汽车设计手册》，对国外主要动力转向器生产厂家关于转向速度的统计表明：一般流量的匹配应满足以下条件：工程自卸车，方向盘转速1.25 r/s,发动机怠速运转，动力转向泵应该提供足够的流量。

流量Q的计算公式如下：

Q=vS=ntS

式中：Q为转向器所需的油泵控制流量，L/min；v为转向器活塞移动速度，mm/min；S为转向器活塞面积，mm2；n为转向盘转速，r/min；t为转向器螺距，mm。

根据标准 QC/T 529-2013《汽车液压动力转向器技术条件与试验方法》规定：转向器内泄漏量最多不得超过油泵控制流量的15%，则需要转向动力泵提供的流量Q′为：

Q′=Q/0.85

经过计算：

Q′=11.4 L/min(6×4自卸车)

Q′=16 L/min(8×4自卸车)

现有系统可提供流量为9 L/min，原转向系统流量匹配不足，需要加大流量。

转向泵可以提供的流量Q为：

Q=Fn

式中：Q为转向器所需的油泵控制流量，L/min；F为几何排量，mL/r；n为发动机转速，r/min。

发动机怠速运转转速为定值，加大排量就加大了流量。

经过与ZF转向系统的对标，且综合考虑了降低能量损失的因素，将单前轴车油泵排量增加为18 mL/r，双前轴车油泵排量增加为22 mL/r。

改进内容见表1，可见：加大油泵排量和流量后，可以满足系统需要。

表1 改进方案与理论对比

2.4 系统匹配优化

对标ZF转向系统，系统匹配方案如表2所示。

表2 系统匹配优化方案

经对标，匹配方式改为转向器带压力卸荷阀，转向泵取消压力卸荷阀。

3 试验验证

为验证计算结果，在道路试验人员的协助下，作者再次走访用户，换上了加大排量和流量的转向油泵，同时更换了密封性好的油罐。

对奥威6×4自卸车换装前后油压测量数据进行对比：换装后，通过道路试验对油温和油压进行了测量，同样的条件，系统压力达到14 MPa，司机反映手感很轻。测试结果如图6—7所示，用户跟踪反馈见表3。

图6 改进后随车测量的转向液压系统油压、发动机转速、油温

图7 车速5 km/h拐急弯时的GPS信号

重载下坡时改进前改进后转向系统流量不满足满足转向系统油压9MPa14MPa转向液压油温度>100℃70～80℃1个月后试验车司机反映3个月后试验车司机反映6个月后试验车司机反映转向沉重转向沉重转向沉重转向轻便转向轻便转向轻便

如表3所示：根据实车测量，加大油泵排量和流量后，解决了转向沉重的问题。

4 结束语

通过提升油泵性能参数，优化系统匹配方式，解决了工程车重载下坡时转向沉重的问题。

(1)经研究和对标，这两项参数不是越大越好，盲目加大会增加功耗损失，导致转向液压油温度快速升高，降低转向系统可靠性，需要根据车的实际情况合理匹配参数。

(2)在后续工作中，提高转向系统可靠性成为关键：控制系统清洁度，提高散热能力应作为一个长期的工作开展下去。

[1]沈言行.汽车设计手册：整车：底盘卷[M].长春：长春汽车研究所，1998.

[2]王望予.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3]李壮云.液压元件与系统[M].3版.北京:机械工业出版社,2011.

Steering Heavy Improvement for a Heavy Truck

DU Mengyang， PANG Lishen, LI Peng， WANG Yu

(Research & Development Center, China FAW Co., Ltd., Changchun Jilin 130011, China)

Now in almost all heavy truck, auxiliary steering hydraulic system is adopted. Heavy steering feedback for a heavy truck was

for several times. After preliminary analysis, test, calculation, calibration, test again, and tracking feedback, the quality problem of heavy steering existing in a heavy truck Aowei was solved, and the power steering system was optimized to enhance its reliability, which provided help for the following new design models.

Heavy truck; Steering pump; Steering pump; Improvement

2017-03-20

杜梦阳(1983—)，男，学士，从事中重型车底盘设计工作。E-mail:dumengyang@rdc.faw.com.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.07.018

U269.34

B

1674-1986(2017)07-069-03