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汽车与公路设备 |
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保障重载车桥的可靠性的可靠性实验台 |
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作者：万山特种车辆制造厂 张建峰 于海军 |
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万山特种车辆制造厂承担着研制、生产特种重型车轮、车桥总成部件以及对外购车轮、车桥总成入厂进行复验台架试验等工作。2002年我厂轮桥车间成立以来，发现了车轮过热、车轮抱死、桥壳开裂等严重质量问题。为了保证后续产品的装配质量，稳定生产流程，我们根据该型号主减速器技术条件的要求对特种重型车轮、车桥进行可靠性试验，试验方法参照目前我国汽车行业标准QC/T533-1999汽车驱动桥台架试验方法执行，但该标准仅适用于车桥载荷为8t以下小型车辆，而我厂生产的产品有效载荷为10-15t以上重载车桥，所以该标准不能直接适用于我产品的寿命试验，必须寻求一个能够适应我厂生产的重型车桥产品寿命试验的方法来保证现有车轮、车桥的使用寿命，确保产品质量，同时为今后新研制开发的车轮、车桥性能和疲劳寿命测试提供科学依据。为此，我们自行开发了一套重载车桥的可靠性实验台并用于实际检测工作，取得了良好的效果。
系统组成
本系统采用二次液压调节元件实现特种车辆的驱动和加载。系统包括恒压油源及管路单元（一次元件）、加载单元（二次元件）、控制系统、机械支架及试验平台四部分（试验台系统结构如图1）。一次元件的作用是为整个加载二次元件提供恒压网络，包含高压网络和低压网络。二次元件实现传动系统驱动和加载的模拟，其中动力轴模拟驱动单元（模拟柴油机）一般为转速控制方式，只有在模拟下坡运行时才切换至扭矩控制，其它模拟加载单元一般为扭矩控制方式。控制系统完成整个系统的控制，包括二次元件的转速和扭矩控制、系统状态超限和保护、系统逻辑控制、系统状态检测和参数测量等。机械支架和试验平台提供加载试验对象、变速器和驱动及加载二次元件的支撑和连接。
试验过程
由于试验台各变速器的工作效率和二桥减速器的工作效率都未知，因此，在理论计算过程中按经验值0.96考虑。实际加载过程中，转矩仪显示值和理论计算值误差很大，同时，由于试件在试验中多次损坏，让人难以相信测试结果的准确性，而重载车桥的加载试验在我国还没有没有现成的标准可以使用或参考，于是，我们就把各次的试验数据都收集起来，通过对试验数据进行统计分析和预测掌握其变化规律，最终完成了重载车桥靠性试验工作，最后利用已掌握的试验规律顺利完成重载车轮轮毂的可靠性试验（重载车轮轮毂和车桥试验简图如图2、图3，输入动力按图中箭头方向流动）。
图3 重载车桥实验简图
克技术难题
因被试件各端口实际扭距很大，难于接测量，因此，我们在测量传感器（测点）和被试件之间各加了一个变速箱，利用变速箱进行扭距变换，完成加载试验工作。
在创新过程中最大的技术难题包括：加载变速箱和被试件的传递效率的确定；测点显示值和被试件各端口实际载荷之间函数关系的确定；如何对试验数据的分析整理、预测变化趋势；该试验方法能否满足技术条件的要求。
在试验初期，由于我们对车桥的认识不够深入，仅仅按照汽标QC/T533-1999汽车驱动桥台架试验方法进行参数选取，进行试验时出现了2次桥壳开裂、5次主动圆柱斜齿轮断齿等严重故障。经过认真分析和反复探索，不断在失败中吸取教训，我们最终探索出了一套适合重型车轮、车桥进行可靠性试验的方法。
采取的措施和解决手段
为了解决上述技术难题，我们收集各次加载试验的试验数据，查阅了大量资料，最后进行了大量的实践验证。
例如在以二桥减速器为实验对象的试验中，试验参数为输入端最大扭距为12000N·m；输入端转速为160r/min，整个寿命试验分磨合试验、正式试验两个阶段。磨合试验分别按0.25 MPa、0.5 MPa、0.75 MPa三种负载进行试验，每种载荷从小到大逐渐增加到设定负载（即0.25MPa、 0.5 MPa或0.75 MPa）；试验转速为160r/min；每种载荷要求主动轮运转10000次。正式试验按载荷MPa进行，试验转速为160r/min。该条件下，要求主动轮运转50万次。
对收集的二桥减速器的试验数据进行回归分析后，利用回归分析结果就可以预测和分析重载车桥输入端实际加载载荷的大小和测点显示值之间的关系、系统中各部件的传动效率。
研究成果及试验意义
在实际的检测中，通过对一系列实验结论的分析，我们得出了如下结论：
1、利用损耗效率和输入功率之间的关系曲线，查出在试件在某功率下的的损耗效率，根据系统工作原理计算出在该功率下驱动单元的损耗功率；然后利用该曲线计算在该载荷下各加载变速箱的工作效率和试件工作效率，准确确定被试件各个端口的载荷大小；最后根据被试件各端口载荷大小准确确定显示值，经试验验证其准确度为95%以上，且操作方便、灵活，容易把握。
2、从试验过程来看，该试验可准确确定各种载荷下的设备效率和试件工作效率，减少试验准备时间，提高了试验工作效率；从试验数据来看，能够准确确定被试件各个端口的载荷大小，准确预测测点显示值大小。
3、试验工况尽可能要和试件的实际使用工况相同，并符合能量传递流程。为保证试件不因超载损坏，各端口载荷大小要和计算值相等。
4、重载车桥加载试验没有国家标准和相关行业标准能直接使用，其加载参数确定和试验手段是难点，没有相关资料可供参考。通过我们对试验过程和试验参数分析确定试件最佳参数和最佳工作状态，实现了车辆主要传动系统的寿命、可靠性等性能参数检测能力的突破，为我国重型车研究提供了有利的技术保障。(end)
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(8/7/2005) |
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