型客车液压助力转向系统的设计匹配.pdf

《型客车液压助力转向系统的设计匹配.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《型客车液压助力转向系统的设计匹配.pdf（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、设计计算研究2 0 0 9 年第2 期客车技术与研究大中型客车液压助力转向系统的设计匹配于志强。李晶(郑州宇通客车股份有限公司，郑州4 5 0 0 1 6)摘要：通过分析液压式助力转向系统的组成及原理，阐述转向系统部件的参数特性对液压助力转向系统的影响，并提出设计中的注意事项。关键词：大中型客车；液压式助力转向系统；转向器；转向油泵；压力；流量中图分类号：u 4 6 3 4文献标志码：B文章编号：1 0 0 6 3 3 3 1(2 0 0 9)0 2 一0 0 2 3 0 3月山s t r a c t：B ya n a I y z j n gt h ef o r ma n dp r i n c

2、 i p I e0 fh y d r a u cp o w e rs t e er n gs y s t e m，廿1 ep a p e re x p a t i a t e sO nt h ei n f I u e n c eo fp a r a m e t e rs p e c i a I l t yo fs t e er i n gs y s t e mp a r t so nt f l eh y d r a u I i cp o w e rs t e e r I n gs y s t e m，a n dp u t sf O n v a r dt h ea n e n t i V ei

3、l e m sI nd e s i g n K e yw o r d s：I a r g ea n dm e d i u mc o a c ha n db u s：h y d r a u|j cp O w e rs t e e r i n gs y s t e m：s t e er i n gg e a r：s t e e n gO i Ip u m p：p r e s s u r e：f I o wc a p a c i t y大中型客车一般都有载荷重、车速高的特点，传统的机械式转向系统满足不了要求，所以普遍采用液压助力系统来实现转向轻便及稳定性能。1液压助力转向系统的组成及工作原理如图1

4、所示，液压式助力转向系统由转向油罐、转向油泵、动力转向器和转向管路等部件组成。当驾驶员转动方向盘时，发动机驱动油泵将来自转向油灌的低压油变成高压油，经转向管路进入动力转向器中，推动动力转向器活塞，螺杆与扇齿将活塞运动转化为输出轴的旋转运动，从而实现液压转向助力。一转向油罐；一转向油泵；一转向管路；一动力转向器图l 液压助力转向系统的组成1 1转向器液压式动力转向器主要有循环球动力转向器和齿轮齿条式动力转向器。大中型客车主要选用循环球动力转向器。该种转向器的最大特点是采用转阀结构，贯通结构的转向螺杆和齿条活塞，扭杆作为复位弹性元件，并设有行程限位机构，内设限压阀。当系统压力超过转向器设定压力，限

5、压阀打开泄荷，能有效保护转向器内部元件，延长液压系统的使用寿命。转向器设定的主要参数有：传动比f、最大输出扭矩r、最大压力P、流量Q、转向垂臂行程、方向盘转动圈数等。选用转向器最大输出扭矩时，可用以下公式进行估算：胁=【(G。3，P)m】3式中胁为在沥青或混凝土路面上的原地转向阻力矩，N 姗；厂为轮胎与地面间的滑动摩擦系数，取0 7；G，为转向轴负荷，N；P 为轮胎气压，M P a。转向器最大输出扭矩隧取时，要满足r M r，一般取r=1 2 5M r，这样可以较好发挥转向器的效率，并保持液压系统有一个良好的工作工况。表l 是宇通某1 2m 大型旅游客车所选用的转向器参数(转向器行程的初始及两

6、端三种状态时参数)。表1 某转向器参数方向盘罔数+2 402 4转向垂臂行程+4 7。0 0一4 7 0速比2 0：l1 7：l2 0：l最大压力下输出扭矩，N m+58 2 94 9 5 458 2 9最大1=作压力，M P a1 3流量，d m 7|I l i n1 6 万方数据客车技术与研究2 0 0 9 年第2 期选择转向器时，首先考虑转向器的最大输出扭矩要满足整车要求，还要综合考虑转向系统整体布置形式、悬架特性(前悬架的后倾角、前束等)对转向器的影响、内轮最大转角需要的垂臂行程、方向盘圈数等因素。1 2 转向油泵液压式助力转向系统可采用的转向油泵类型很多，如齿轮泵、叶片泵、柱塞泵，现

7、采用最多的是叶片泵，因为：1)叶片泵T 作压力高，可达1 3 1 5M P a，符合现大型客车转向器匹配的需要。Z F 的叶片式转向油泵最大压力可以达到1 7 1 8M P a。2)叶片泵体积小，结构紧凑，发动机更容易布置，方便安装。3)叶片泵流量好调整，容易系列化。4)叶片泵在不工作时，叶片无离心力作用，与定子内表面有间隙，形成油液回路，使油缸两腔自然相通，从而不必再单独设计小循环回路。转向油泵的压力、流量根据转向器需求及液压式助力转向系统需求设定，在本文2 2 中作详细介绍。1 3 转向管路液压式助力转向系统的管路一般由转向进油(高压)管、转向回油(低压)管、油泵进出油管及管接头组成。管件

8、一般采用钢管或橡胶软管，无论是哪种，都要满足液压系统的压力要求，并且管路的内径也要满足流量的需要。2 液压助力系统的匹配2 1压力选择液压式动力转向器的特性参数中重要参数之一就是压力，因为压力与转向器的输出扭矩有直接关系。转向器的输出扭矩公式为M=J P(&一S)耶(1)式中肘是动力转向器的输出扭矩，N m；户是油泵的最大工作压力，M P a；s 提油缸：【作面积，m 2；s，是螺杆外径所占面积，m 2；R 晨扇形齿分度圆半径，m。若动力转向器的缸径、螺杆等参数保持不变，则肘与尸成正比，即转向泵的压力越大，转向器输出的扭矩越大。动力转向器会标定一个最大压力，转向器在最大压力下输出的扭矩为r(此

9、时对应的转向器扭矩最2 4设计计算研究大，即r=M。)。此压力是转向器厂家根据转向器的缸径、输出扭矩需求、油封寿命、内部泄漏压力等因素综合设定的。因此，转向油泵的压力必须依据动力转向器设定的最大压力来选择。对没有泄压阀的动力转向器。转向油泵的压力可以和转向器的最大压力要求的一样；对有泄压阀的动力转向器，转向油泵的压力要略高于转向器的最大压力要求，以保证转向器在达到最大压力时进行泄压，有助于发挥整个液压助力系统的最大效率及保证系统的使用寿命。2 2 流量选择液压助力转向系统的油液流量是由转向泵提供的，转向泵流量是客车液压助力转向系统的一项重要参数，对转向系统的轻便性、反应速度、回正能力、寿命及功

10、率损耗等有很大影响。转向泵流量的选择要满足液压转向器对油液流量的需求，即提供填补客车转向时动力转向器的活塞移动产生的空间所需要的流量。保证液压转向系统正常工作的最小流量：Q，l 如=州f+Q(2)式中Q，l 胁是液压助力转向系统正常工作的最小流量；胛是方向盘转动的最大速度；爿是动力转向器活塞缸的面积；f 是动力转向器螺杆螺距；Q 足动力转向器允许的最大内泄漏量。驾驶员转动方向盘时，一般不超过2 圈，s；验算时甩一般选取9 0 1 2 0r m i n，大型客车方向盘直径一般为5 0 0m m，以可取1 0 0r，m i n。以某动力转向器为例，其活塞缸径为书1 2 0m m，螺距f=1 2m

11、m，内泄量不能过大，取Q=lL，m i n，则Q 抽=，纠f+Q=1 4 5U m i n动力转向器厂家会给出流量要求，选择转向油泵的控制流量一般略高于动力转向器所要求的。另外，转向泵流量的选择要注意发动机转速较低时的流量特性，如图2 所示。从该流量特性曲线可以看出，发动机怠速时转向泵提供的并不是控制流量，而是有一个提升过程，一般在l0 0 0r m i n 左右才能达到控制流量。因此，选择转向泵的控制流量后，还要注意转向油泵在低转速提供的流量是否能满足要求。转向油泵的流量并不是越大越好，因为：1)流量越大，损耗发动机的功率也越大，油耗就越高。万方数据设计计算研究2 0 0 9 年第2 期客车

12、技术与研究图2 流量特性曲线2)流量越大，当系统管路的通径和转向器分配阀的过流开隙一定时，系统的液流阻力就越大，产生的热量就越大，导致系统温度过高，加速油封和橡胶软管老化，缩短液压系统寿命，降低系统回正能力，甚至产生振动和噪声。因此，在满足液压转向系统的正常运转前提下，转向油泵的流量应尽可能小。考虑到满足原地转向时的流量需要及液压转向系统零部件本身的制造误差，以及转向器对油泵控制流量的要求，转向油泵的控制流量选择可比计算的最小流量大2 3L m i n。3影响液压助力转向系统的其他因素除了上述参数选择外，设计及装配还要注意：1)转向器输出扭矩的利用效率。转向器选择时不要让转向器的输出扭矩刚刚满

13、足转向需求，也不要过大。原地转向时，输出扭矩需要的系统工作压力为最大压力的8 0 比较理想，这样既可保证液压系统的寿命，又可以提高系统的输出功率。2)转向泵的排量。转向油泵的排量选择往往被忽视，转向油泵的流量=排量转速，达到设定的控制流量后通过截流阀工作，将流量控制在要求的流量值内(见图2)。排量是流量特性曲线斜线部分的斜率，可以通过排量的设定来获取客车原地转向或在低转速区的合适流量。3)转向器内部阻力的设定。评价转向性能的标准中有一项叫作“手力曲线”。在液压助力转向系统输出扭矩满足最大阻力矩时，影响转向力的因素之一就是转向器内部阻力，包括摩擦阻力和扭杆弹性阻力。转向器内部阻力过小，可能导致高

14、速发飘，路感过强，甚至方向盘打手；转向器内部阻力过大，则会影响回正效果。4)转向管路安装。转向管路女装时，要保证各接头的密封性及清洁性。安装过程中，如果工作环境不够清洁，铁屑等杂质进入管路，可能会导致转向器阀芯卡阻等故障。管路密封不好，漏油进气将产生方向沉重等故障。如果转向进回油管采用钢管，油泵出油管需要采用高压软管与钢管连接，以保证发动机跳动量的需要，钢管的固定最好采用有橡胶垫的支架或管夹，以减少钢管振动，且管路的折弯尽量平顺。另外，软管安装也要平顺，不要“拧”、“折”，以免影响流量。5)转向油罐。转向油罐首先满足补充液压系统的补充流量，滤芯的过滤精度能够满足系统的需要，油罐的安装位置尽量布

15、置在易加油检查的位置。4结束语液压助力转向系统是一个完整系统，系统所有元件的设计及选型必须保证系统的最优化，可靠、优良的液压助力转向系统，可以使驾驶员拥有轻便的操纵手力、适中的驾驶路感，并且在整车的通过性及舒适性等方面都会有较大提高。参考文献：【l】刘惟信汽车设计【M】北京：清华大学出版社，2 0 0 1【2 1 汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册(设计篇)f M】北京：人民交通出版社，2 0 0 1 收稿日期：2 0 0 8 一一0 7 万方数据大中型客车液压助力转向系统的设计匹配大中型客车液压助力转向系统的设计匹配作者：于志强，李晶，Yu Zhi-qiang，Li Jing作者单位：郑州宇通客车股份有限公司,郑州,450016刊名：客车技术与研究英文刊名：BUS TECHNOLOGY AND RESEARCH年，卷(期)：2009,32(2)参考文献(2条)参考文献(2条)1.刘惟信 汽车设计 20012.编辑委员会 汽车工程手册(设计篇)2001 本文链接：http:/