静压轴承在助力式转向器性能试验台中的应用

　　1　引　言

　　现代汽车零部件的性能试验要求越来越接近实际工况，汽车齿轮齿条助力式转向器性能试验台就是典型的应用实例。该试验台模拟转向器的拉杆，在实际工作过程中既要承受轴向负荷，即转向阻力，同时又要承受径向负荷，即受路面反馈回来的振动。在此种工况下，模拟路面的垂直轴就要承受转向器输出端负荷和输出载荷与支撑机构之间的摩擦力，此摩擦力就成为测量转向器输出端的附加力，对试验结果至关重要。因此，选用静压轴承作为垂直轴的支撑导向，其优点是将垂直轴置于液压轴承的中心，从而避免了摩擦力和表面磨损，使之具有0.001-100Hz的灵敏度和频响。

　　2　转向器性能试验台简介

　　按照应用形式分，转向器试验台有两种，一种是生产线上使用的转向器出厂时检测用的性能检测台，主要是检测转向器出厂前的一些刚性指标;另一种是实验室使用的集综合性能检测和疲劳试验于一体的试验台，能够模拟转向器在装车状态下的实际工况，是一种综合性试验台，可以为产品研发、质量提升提供试验数据。

　　本文简要介绍综合性试验台的结构，及此结构中解决转向器输出端摩擦力所用的液体静压轴承。试验台主机主要包括模拟输入机构、水平模拟输出机构、垂直路面模拟机构。试验台主机结构如图1所示。

　　2.1　试验台技术指标

　　试验台通道数：5路;

　　输入端扭矩：50N·m;

　　输入端转速：0-30r/min;

　　输出端负荷：±20kN;

　　输出端速度：2-40mm/s;

　　垂直端频率：0.01-100Hz;

　　垂直端波形：正弦波、方波、三角波、随机波等。

　　2.2　各部分结构说明

　　模拟输入端是模拟方向盘输入;模拟输出端是模拟车轮转向阻力，即模拟转向器输出端的阻尼负载;路面模拟机构是利用液体静压轴承作动器的控制系统输入的路谱来模拟路面状况。当输入端转动时，输出端围绕垂直轴转动并输出一定转向动力负荷，水平两支伺服作动器则围绕垂直轴跟随转向器输出端运动，同时模拟出转向阻力，转向器输出端和模拟负载成90°角作用在路面模拟机构的垂直轴上，垂直机构的主轴也随着水平加载的运动而转动(如图2所示)。

　　因为垂直轴支撑两个夹角为90°角的两个力，同时又要转动，这就造成输出端和负载模拟端都有一个附加的摩擦力，对试验结果的影响很大，如果轴承失效，甚至造成试验失败。转向器性能试验中的回正能力测试、转向力特性试验、功能试验等项目中数据都来自输出端负荷和输入扭矩，且负荷数据不大，如果采用普通机构，负载模拟端的负荷传感器采集的数值不可避免地包含了摩擦力，从而造成试验结果出现较大偏差。而采用液体静压轴承作为路面模拟机构的垂直轴的导向，因为金属和液体的摩擦系数可以近似为零，所以垂直轴的摩擦力问题迎刃而解，可以确保测量数据的准确性。