動力轉(zhuǎn)向液壓泵新型實驗方法簡單介紹

　　分析了動力轉(zhuǎn)向液壓泵試驗方法的不足，提出了新的試驗方法，經(jīng)生產(chǎn)實踐使用證明，該試驗方法易于操作，測試結(jié)果能真實、準(zhǔn)確地反映轉(zhuǎn)向液壓泵的使用性能，并介紹了動力轉(zhuǎn)向液壓泵的試驗設(shè)備。

　　1、引言

　　汽車動力轉(zhuǎn)向液壓泵是動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的心臟，其性能好壞對汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能有著重要的影響，并將直接影響到汽車的轉(zhuǎn)向和操縱穩(wěn)定性。此外，隨著新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)的不斷應(yīng)用，以及轎車用高速轉(zhuǎn)向液壓泵的大量引進(jìn)，對轉(zhuǎn)向液壓泵性能的試驗研究更為迫切，因此，必須對轉(zhuǎn)向液壓泵試驗方法進(jìn)行深入探討，提出行之有效的試驗方法，完善試驗手段，深入研究轉(zhuǎn)向液壓泵特性。

　　動力轉(zhuǎn)向液壓泵在試驗過程中，需要測量的主要參量除了一般液壓泵具有的溫度、流量、壓力、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等特性參量外，由于動力轉(zhuǎn)向液壓泵的特殊結(jié)構(gòu)和使用要求決定了它有其特定的性能，因此在研制動力轉(zhuǎn)向液壓泵試驗臺時，如何能準(zhǔn)確、方便地測量轉(zhuǎn)向液壓泵的性能參量，便是最為關(guān)鍵的問題。

　　2、動力轉(zhuǎn)向液壓泵試驗方法

　　轉(zhuǎn)向液壓泵試驗標(biāo)準(zhǔn)“ZBT23002汽車動力轉(zhuǎn)向液壓泵臺架試驗方法”是1984年開始制訂，1987年頒布執(zhí)行，現(xiàn)已使用十多年。當(dāng)時，國內(nèi)汽車動力轉(zhuǎn)向液壓泵產(chǎn)品均為齒輪泵，轎車轉(zhuǎn)向液壓泵還是空白。

　　隨著近幾年汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，動力轉(zhuǎn)向液壓泵行業(yè)也有了長足進(jìn)步，轉(zhuǎn)向葉片泵幾乎取代了齒輪泵，轎車轉(zhuǎn)向液壓泵得到了廣泛使用，特別是大量國外技術(shù)的引進(jìn)，原試驗方法已較落后，不能全面、準(zhǔn)確地檢測現(xiàn)有產(chǎn)品。尤其是1997年1季度，重慶汽車研究所在承擔(dān)國家技術(shù)監(jiān)督局下達(dá)的汽車轉(zhuǎn)向液壓泵產(chǎn)品質(zhì)量抽查任務(wù)中發(fā)現(xiàn)，原試驗方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有產(chǎn)品的檢測要求，而且在試驗過程中難以操作，對產(chǎn)品質(zhì)量的好壞很難做出全面、公正、準(zhǔn)確的評價。因此，為適應(yīng)我國汽車工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展需要，有效地控制產(chǎn)品質(zhì)量，對試驗方法進(jìn)行深入探討和研究很有必要。

　　2.1、0.85pmax壓力概念

　　原試驗方法要求在做跑合、流量檢測等性能試驗時，產(chǎn)品是在最高工作壓力pmax條件下進(jìn)行的，此時轉(zhuǎn)向液壓泵安全閥已完全開啟，處于流量為0的斷流狀態(tài)，根本無法試驗，并且容易燒泵。試驗時為了避免轉(zhuǎn)向液壓泵安全閥的開啟，在試驗前，必須將轉(zhuǎn)向液壓泵安全閥鎖死。這種做法相當(dāng)于對液壓泵進(jìn)行了調(diào)整，因而該方法既不科學(xué)，也不符合裝車狀況，同時也不能較全面、準(zhǔn)確地檢測出產(chǎn)品使用性能。因此提出了0.85pmax壓力概念，即產(chǎn)品在0.85倍最高壓力條件下進(jìn)行跑合和流量檢測等性能檢測，此時轉(zhuǎn)向液壓泵安全閥不會開啟，這樣檢測出的性能才準(zhǔn)確地反映了轉(zhuǎn)向液壓泵的真實情況。

　　2.2、氣密性試驗

　　原試驗方法沒有氣密性試驗要求，通過大量的試驗表明，氣密性試驗?zāi)軌驕?zhǔn)確、可靠地反映轉(zhuǎn)向液壓泵密封件的密封性和各零件之間的裝配質(zhì)量，并且試驗簡便、可行，成本低廉，容易推廣應(yīng)用。

　　2.3、可靠性試驗的油溫

　　轉(zhuǎn)向液壓泵的使用工況比一般工程用泵的使用工況要復(fù)雜得多。

　　使用時，轉(zhuǎn)向液壓泵常處于轉(zhuǎn)速、壓力多變的復(fù)雜工況下，油溫變化劇烈且范圍較大。加之在轉(zhuǎn)向液壓泵出油口處都安裝了孔徑很小的節(jié)流孔，使多余流量溢流泄出，并直接返回進(jìn)油腔，在轉(zhuǎn)向液壓泵內(nèi)形成小循環(huán)，這使轉(zhuǎn)向液壓泵發(fā)熱現(xiàn)象比一般泵要嚴(yán)重得多。同時，由于受結(jié)構(gòu)的限制，轉(zhuǎn)向液壓泵在整車上一般安裝于發(fā)動機(jī)旁，環(huán)境溫度很高，因而轉(zhuǎn)向液壓泵發(fā)熱更為嚴(yán)重。而且動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中油液很少，一般為1～3L，其熱量不易散發(fā)。

　　因此，為了準(zhǔn)確地考核轉(zhuǎn)向液壓泵的使用性能和壽命，其試驗油溫在70℃左右為宜。

　　2.4、斷流試驗

　　原試驗方法中參照一般泵的試驗方法，提出了斷流試驗。由于動力轉(zhuǎn)向器總成一般均有行程卸荷閥，當(dāng)轉(zhuǎn)到極限位置時，行程卸荷閥開啟，使轉(zhuǎn)向液壓泵處于卸載狀態(tài)。即使沒有行程卸荷閥，由于動力轉(zhuǎn)向器總成內(nèi)不可避免的會有一定的內(nèi)泄漏量，因而轉(zhuǎn)向液壓泵也不會處于斷流狀態(tài)。特別是葉片泵幾乎沒有斷流能力。因此，應(yīng)取消斷流試驗項目。

　　2.5、變轉(zhuǎn)速沖擊試驗

　　眾所周知，由于轉(zhuǎn)向的特殊使用工況，汽車在行駛過程中，轉(zhuǎn)向液壓泵根本不可能處于連續(xù)超載狀態(tài)。相反，汽車在行駛過程中，其行駛速度在不斷的變化，而轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又隨時在確保汽車按一定的軌跡行駛，由于路面的原因，轉(zhuǎn)向車輪也不斷的受到路面的逆向沖擊，因而汽車行駛過程中轉(zhuǎn)向液壓泵不斷的承受到?jīng)_擊載荷。

　　為了使試驗工況與實際使用工況相一致，使試驗數(shù)據(jù)真實、準(zhǔn)確地反映轉(zhuǎn)向液壓泵的使用壽命，因此提出了將原試驗方法中的連續(xù)超載試驗改為變轉(zhuǎn)速沖擊試驗。

　　3、試驗臺結(jié)構(gòu)簡介

　　驅(qū)動裝置采用交流變頻調(diào)速，交流電機(jī)通過連接套及滑塊直接驅(qū)動被試泵，對于不同安裝形式的試件只須更換連接法蘭盤與滑塊即可。

　　油箱安裝在工作臺面上，容積約150L，油箱內(nèi)安裝有3kW加熱器，油箱底部距驅(qū)動軸中心高約為200mm，吸油口管徑為30mm，可以保證被試液壓泵吸油良好。油箱面板配有真空表和壓力表，以監(jiān)測吸油口真空度和出油口加載壓力。

　　吸、回油口均采用快換接頭，使其安裝簡便、迅速，同時防止油箱油液流出。

　　4、試驗臺液壓系統(tǒng)

　　ZYBT-Ⅱ型汽車轉(zhuǎn)向液壓泵試驗臺液壓原理如圖所示。

　　液壓原理圖

　　該試驗臺采用比例溢流閥加載，由計算機(jī)通過電信號控制比例電磁閥進(jìn)行加載，并且通過壓力傳感器反饋信號對比例溢流閥進(jìn)行微調(diào)，其加載準(zhǔn)確，實現(xiàn)了加載過程自動化。

　　由于被試件在不停地更換，必將給整個系統(tǒng)帶來大量的污染物，而比例溢流閥對油液的清潔度要求較高。因此，為了確保整個系統(tǒng)的正常運行。設(shè)計時采用了2級高壓過濾。使其過濾精度達(dá)到5μm，并且采用全封閉油箱。

　　油液的黏度受油溫的影響極大，為了確保流量測試的準(zhǔn)確，系統(tǒng)使用水冷卻器對油溫進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其變化范圍在±2℃之內(nèi)。

　　5、試驗臺測試系統(tǒng)

　　該試驗臺的測試參量有轉(zhuǎn)速、流量、壓力、溫度等4個參量。

　　轉(zhuǎn)速傳感器是電感式傳感器，它的輸出為正弦波信號，經(jīng)三極管放大后，由施密特電路(4093芯片)整形，并經(jīng)電阻分壓，輸入到反向器(4011)的輸入端，再由反向器的輸出端接到計算機(jī)7210板的G2端。由于4093芯片的可靠觸發(fā)電平在6V以上，所以加在三極管及4093上的電壓均采用12V，這樣經(jīng)4093整形后輸出的高電平為12V，低電平為0V，而計算機(jī)輸入電壓以不高于5V為宜，所以經(jīng)電阻分壓，再經(jīng)反向電路后，將5V電壓的脈沖信號送入計算機(jī)。

　　流量傳感器的輸出本身是12V的脈沖信號，每個脈沖代表0.1L。在計數(shù)流量脈沖時，若以定時間計脈沖數(shù)，最大可以近似于丟掉1個脈沖數(shù)，而且由于測試時間較短，丟掉的脈沖數(shù)還將被放大，這樣就必然產(chǎn)生較大的測量誤差。因此，在計數(shù)流量脈沖數(shù)時，以定脈沖測時間的方法更為準(zhǔn)確。

　　為了減少干擾，壓力、溫度的信號均采用4～20mA的模擬量，將信號通過HK16芯插頭直接送到5411板進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

　　試驗臺的正確接地可以防止外部干擾信號。由于使用了變頻器，若接地方式不對，將對計算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。對該測試系統(tǒng)的接地問題進(jìn)行了大量探索后，最終圓滿地解決了干擾的問題。不管保護(hù)方式是接地保護(hù)還是接零保護(hù)，線路的走向都必須按如下方式：零(地)線首先進(jìn)入變頻器的接地端，然后引向試驗臺架，再與控制柜連接(注意不要用單芯線)，由于變頻器是掛在控制柜上，所以在安裝變額器時，必須將變頻器的外殼與機(jī)柜絕緣。

　　6、試驗臺計算機(jī)系統(tǒng)

　　控制軟件為基于MS-DOS操作系統(tǒng)的先進(jìn)多任務(wù)工業(yè)控制組態(tài)軟件，該軟件具有全中文圖形提示、操作簡便可靠、界面好等優(yōu)點。經(jīng)實踐證明是一個較為優(yōu)秀的工業(yè)控制組態(tài)軟件。

　　6.1、硬件系統(tǒng)

　　主機(jī)為IPC486DX4/100

　　NA5411和ACL7120控制模板

　　EPSON300K打印機(jī)

　　6.2、軟件系統(tǒng)

　　工業(yè)控制組態(tài)軟件可圖形顯示工況，在線打印報表，提供手動及自動操作畫面。在手動操作中具有圖形提示功能。

　　本工業(yè)控制組態(tài)軟件由以下文件組成：

　　CHZHI.EXE可執(zhí)行軟件

　　SYS.DAT組態(tài)數(shù)據(jù)文件

　　CQHI16J.116點陣字庫

　　CBTYPE.DAT型號數(shù)據(jù)文件

　　7、結(jié)論

　　通過大量的試驗摸索，提出了切實可行的轉(zhuǎn)向液壓泵試驗方法。經(jīng)一年多的生產(chǎn)實際使用證明，該試驗方法易于操作，測試結(jié)果能真實、準(zhǔn)確地反映轉(zhuǎn)向液壓泵的使用性能。經(jīng)使用證明，ZYBT-Ⅱ型汽車轉(zhuǎn)向液壓泵試驗臺工作安全可靠,性能穩(wěn)定,試驗過程全自動化,操作簡便,適應(yīng)性強(qiáng),測試結(jié)果準(zhǔn)確可信,并且大大地提高了試驗效率,具有廣泛推廣使用的價值。