轮胎压路机转向系统性能评价

摘要：通过研究轮胎压路机转向系统的结构特点及组成部分，提出了转向系统客观评测和主观评价的方法，对轮胎压路机转向系统的设计、优化及故障处理有指导意义。

关键词：轮胎压路机；压路机转向系统；转向系统工作效率

0 引言

转向系统是轮胎压路机的重要组成部分，可以直接影响轮胎压路机的驾乘主观感受，且对车辆的操控性、稳定性、舒适性、安全性、工作效率等方面都有重要影响，因此对轮胎压路机的转向系统及其性能进行研究就显得尤为重要。

1 轮胎压路机转向系统

轮胎压路机转向系统按照功能可以分为转向机构、转向操控系统和转向助力系统，其中转向机构包括转向轮、转向限位装置等，操控系统包括方向盘、转向链条等，转向助力系统包括转向泵、转向器或转向阀、转向油缸等。

轮胎压路机转向系统结构形式多样。转向机构方面有整体偏转轮转向、分组偏转轮转向、机架转向等型式；转向助力系统方面存在液压助力系统和电子助力系统，及单油缸转向和双油缸转向等型式。

2 转向系统性能影响因素

轮胎压路机转向系统性能影响因素众多，包括转向机构的结构型式，转向系统的匹配、转向操控系统调试、人机工程、轮胎特性、道路条件等。转向系统的性能可以表现为车辆的转向轻便性、转向角度、左右转向一致性、转向舒适性、转向振动、转向噪声和直线行驶性能等方面。

3 轮胎压路机转向系统性能评价

对于轮胎压路机转向系统性能评价，我们采用客观评价和主观评价相结合的方法，根据转向系统性能参数对其进行客观评价，根据驾乘体验的主观感受对其进行主观评价。客观加主观相结合，既可以避免数据失真，又可以避免主观偏见，保证评价结果的客观公正。

3.1 转向系统性能客观评价

客观评价通过对轮胎压路机转向系统的性能参数进行测量，根据测试数据进行评价。评价结果不以人为意志进行转移，相对客观，是转向系统评价的基础。

3.1.1 转向轻便性评价

转向轻便性是转向系统匹配设计的首要目标，转向力是影响转向轻便性的主要参数，也是转向系统重要的性能参数。转向轻便性一般采取行驶中转向操纵力和原地转向操纵力2个参数进行评价。轮胎压路机因采用方向盘进行转向操控，因此转向操纵力采用扭力计进行测量（如图1所示）。在测量时车辆处于干燥平整的水泥路面，发动机处于额定转速。行驶中转向力车辆以1挡工作速度行走，原地转向力车辆处于原地不动，分别转动方向盘向左及向右转向，测量3组数据记录并取平均值。

3.1.2 直线行驶性能评价

直线行驶性能决定了车辆行驶方向的稳定性及走直线的能力，暂时没有国家统一的测量标准，我们可以参考《GB/T8506—2008平地机试验方法》中行驶直线性的测量方法。轮胎压路机在行驶性能试验跑道上以1挡工作速度行驶，允许轮胎压路机偏离中心线的值不大于0.5m，记录行驶200m的距离需要转动方向盘的次数。

3.1.3 转向舒适性评价

转向舒适性及轮胎压路机方向盘的操作舒适性，是轮胎压路机重要的性能参数之一，决定了驾驶员驾驶车辆是否容易产生疲劳感。转向舒适性可以根据GB/T21935—2008土方机械操纵的舒适区域与可及范围进行测量。轮胎压路机方向盘在司机中位，因此如图2所示，主要对侧视图的舒适区域进行判断即可。

3.1.4 转向一致性评价

转向一致性指轮胎压路机在方向盘向左或向右转相同角度时，转向轮实际向左或向右转动角度的差值。受结构限制，双油缸转向系统的转向一致性一般优于单油缸转向系统。在实际测量过程中，我们以轮胎压路机方向盘中位为零点，分别测量方向盘向左和向右旋转1圈时转向轮偏转的角度，并以偏转角度的差值进行转向一致性评价。

3.1.5 转向系统振动评价

转向系统的振动指方向盘在车辆行驶及工作时的振动情况，受驾驶室减振匹配、转向机构的结构、转向液压系统匹配等因素影响。方向盘在工作时的振动会影响驾驶员的驾驶体验，造成驾驶员手臂发麻，产生驾驶疲惫感，严重甚至会影响驾驶员健康。

转向系统振动评价可以通过在方向盘上安装加速度传感器（如图3所示），采集轮胎压路机在工作时方向盘的振动加速度值，根据采集的振动加速度有效值、均值和峰值这3个方面进行评价。

3.1.6 转向系统噪声评价

转向系统噪声一般由转向器在工作时产生，分贝值不高但声音音质较差，影响驾乘体验。转向噪声可以通过分贝仪测定分贝值并进行评价，但由于转向噪声一般不超过发动机工作的声音，直接测量转向器噪声会受到发动机噪声的干扰。我们采用将分贝仪靠近转向器，在相同工况下分别测量转向器工作和不工作2组噪声分贝值，并根据这两组分贝值的差值计算转向器噪声的能量，再转换成转向器噪声分贝值。

3.2 转向系统性能主观评价

主观评价通过评价者操纵轮胎压路机转向系统，根据主观感受来进行评价。评价分为原地转向评价和行驶中转向评价。因转向系统的操纵受地面因素影响较大，为保证评价的公平性，必须保证车辆行驶路况一致。原地转向评价在干燥平整的水泥路面上进行，行驶中转向评价分别在干燥平整的水泥路面和平整的沙土路面进行。

3.2.1 原地转向评价

转向系统在进行原地转向评价时主要可以从转向力、转向一致性、转向舒适性、转向灵活性和转向系统振动与噪声这5个维度进行。

轮胎压路机整机重量大，轮胎接地面积大，导致轮胎压路机转向阻力高于其他车辆。因此在轮胎压路机原地转向的评价项目中，转向力是最重要的评价因素。轮胎压路机的方向盘在中位时，方向盘向左右两边的转向力应一致，且左右转向角度也应一致。轮胎压路机的方向盘一般可以调整角度，在评价之前应由评价人员根据自身情况调整至最佳位置后，再进行操纵并评价。原地转向评价5个评价项目的评价原则及评分范围见表1。

3.2.2 行驶中转向评价

轮胎压路机转向系统在行驶中转向评价时，除了原地转向的5个评价维度外，还需要增加直线行驶性能和转向系统稳定性这2个评价维度。直线行驶性能由评价人员驾驶轮胎压路机直线行驶时，根据操控方向盘的频次、幅度和车辆行驶表现进行评价。转向系统稳定性由评价人员分别在水泥路面和沙土路面驾驶轮胎压路机并操作转向系统，并根据车辆在不同路况的表现情况进行评价。行驶中转向评价7个评价项目的评价原则及评分范围见表2。

4 结束语

综上所述，轮胎压路机转向系统结构形式多样，性能参数影响因素众多，因此必须建立一套客观评价与主观评价相结合的评价方法，才能对轮胎压路机转向系统的性能有客观的认知及评价，并且对轮胎压路机转向系统设计及优化也有指导意义。

受条件限制，当前缺少对转向系统工作效率和能耗方面合适的测试方法及评价指标，这也是后续产品研究和技术发展的方向。