全液压动力转向器（精选六篇）
全液压动力转向器 篇1
一、 拆卸
1. 清除转向器外部的油污。
2. 拧开四根油管, 做好记号, 并包住管头, 以防尘土杂物进入。
3. 用-10#轻柴油将转向器外部彻底清洗干净。
4. 倒置转向器壳体, 拧下固定双向转子泵螺丝, 取下双向转子泵及其配油盘。
5. 拧下螺套, 取出单向阀、钢球。
6. 拧下上盖固定螺丝, 取出止推轴承、止推环。
7. 从下部顶出阀套、阀杆部件。
8. 取出拨销、定位弹簧片, 把阀套、阀杆分解开。
二、 装配
经检查, 对已损坏件如拨销、定位弹簧片进行更换后, 可以装配。
1. 用-10#轻柴油将各部件清洗干净。
2. 将定位弹簧片弓形相对装入阀套和阀杆的长槽孔中, 并使阀套、阀杆的18对小孔相对, 转动一个角度时又相互错开。
3. 装入拨销、套环、止推环、止推轴承, 然后推入壳体。
4. 装上盖、O型密封圈后拧紧螺钉。
5. 倒置壳体, 放入钢球, 拧上螺套。
6. 放好O型密封圈、联动器。
7. 按记号装好定子和转子。
8. 先拧上进油口部位带钉的固定螺丝, 再拧好其他螺丝。
9.按记号拧上油管, 将全液压方向机装在收割机上。
三、 注意事项
1.拆卸前, 应清理工作场地环境, 保持干净、整洁, 并熟悉全液压方向器的内部结构。
2.拆装时不得损伤和划伤密封胶圈和结合面, 各零件不得相互碰撞, 避免划伤配油阀密封面及双向转子泵结合面。
3.配油阀和双向转子泵的结合面都有密封胶圈, 不允许加任何垫片。
4.安装前所有零件都要用清洁的-10#轻柴油认真清洗, 绝对不能用棉纱擦洗, 待装配时再涂一层干净的机油。
5.拆装单向阀支承螺栓、阀杆、阀套时, 要将双向转子泵朝上。
6.安装阀芯与阀套时, 应保证在弹簧片弹力的作用下, 阀套与阀芯的定位槽口相互对齐, 阀芯与阀套下部的18对小孔相互对齐, 使阀芯与阀套处于正确的“中立”位置。
7.安装联动器时要注意装配记号, 要使连动器花键上的记号对准转子花键齿上的记号;如无记号, 可使连动器上端的拨销槽中心线对准转子上任意齿槽中心线, 不得装乱。
全液压动力转向器 篇2
一、转向沉重
1.若快转或慢转时方向盘均沉重且转向无压力, 则可能是油箱液面过低、油液粘度太大或阀体内单向阀失灵。首先检查油箱油位及液压油的粘度, 如果油位低于标准高度则添加液压油, 如油液粘度太大则应更换粘度合适的液压油, 如油位粘度正常则应分解转向器。若阀体内单向阀钢球丢失则装入新钢球, 若有脏物卡住钢球应进行清洗。
2.若慢转方向盘轻或快转方向盘沉, 则可能是液压泵供油量不足引起的。在油位高度及粘度合适的前提下应检查液压泵工作是否正常, 如液压泵供油量小或压力低则应更换及修复。
3.若空负荷或轻负荷转向轻而重负荷转向沉重, 则可能是阀块中溢流阀压力低于工作压力或溢流阀芯被脏物卡住或弹簧失效或密封圈损坏而导致的。应首先调整溢流阀工作压力, 在调整无效时分解清洗溢流阀, 如弹簧失效、密封圈损坏应换新。
4.转动方向盘时若液压缸时动时不动且发出不规则的响声, 则可能是转向系统中有空气或转向液压缸内漏太大造成的。应打开油箱盖查看油箱中是否有泡沫, 如有先检查吸油箱中有无漏气处, 再检查各管路连接处是否完好, 并排除系统中的空气。如液压缸仍时动时不动则应检查活塞的密封状况, 必要时更换密封件。
二、转向失灵
1.转动方向盘时若它不能自动回中和定位, 中间位置压力降增加, 这可能是转向器定位弹簧片弹力不足或已经折断。此时, 可将转向器分解查看定位弹簧片, 如弹簧片完好则为弹性不足所致, 应更换;如弹簧片折断则应更换新弹簧片, 不容许用其它零件替代。
2.转动方向盘时若压力振摆明显增加甚至不能转动, 可能是转向器传动销折断或变形、传动杆开口折断或已变形。此时可分解转向器查看传动销及传动杆, 如传动销无折断看其是否变形, 如变形应更换或校正, 传动杆开口如有折断应换新。
3.若方向盘自转或左右摆动则可能是转子与传动杆相互位置装错的缘故。此时可分解转向器将传动杆上带冲点的齿与转子花键孔带冲点的齿相啮合即可。
4.若机械跑偏或转动方向盘时油缸不动或缓动, 则可能是安全阀的钢球被脏物卡住或密封圈损坏。应分解转向器、清洗安全阀并更换密封圈。
三、转向器漏油
1.察看漏油痕迹可发现漏油部位。如漏油部位是阀体、配油盘、定子及后盖结合面处可用手检查结合螺栓的松紧度, 若螺栓太松且拧紧后不再漏油, 则故障在此。若螺栓不松可将后盖上的所有螺栓拧松, 然后按交叉顺序分别拧紧, 如再不漏油说明结合螺栓没有按规定顺序拧紧。
全液压动力转向器 篇3
1.1 传统机械转向系统 (MS) 主要由转向操
纵机构、转向器和转向传动机构3部分组成。转向操纵机构是驾驶员操纵转向器工作的机构, 包括从方向盘到转向器输入端的零部件。转向器最早采用的是蜗轮蜗杆式, 以后陆续出现了螺杆螺母式、齿轮齿条式、循环球式等形式。转向传动机构是把转向器输出的力矩传递给转向车轮的机构, 包括从转向摇臂到转向车轮的零部件。当汽车需要改变行驶方向时, 驾驶员通过转动方向盘, 转向力矩经由转向轴、转向器、直拉杆、横拉杆和梯形臂等机件使转向节偏转, 实现汽车方向的改变。传统机械转向系统的优点是结构简单、工作可靠、生产成本低。其缺点也非常明显: (1) 随着汽车速度的提高和汽车质量的增大, 转向操纵难度增大, 转向越来越费力。 (2) 是其传动比是固定的, 即角传递特性无法改变, 导致汽车的转向响应特性无法控制, 传动比无法随汽车转向过程中的车速、侧向加速度等参数的变化而进行补偿。
1.2 液压助力转向系统 (HPS) 是在传统机
械转向系统基础上额外加装了一套液压助力系统, 一般由油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀等组成。它以液压油为动力, 通过液压泵产生的动力来推动机械转向器工作。由于该系统通过液压力作用来推动传统机械转向机构的转向运动, 从而减轻了驾驶员的劳动强度, 在一定程度上解决了传统机械转向系统由于传动比固定而造成的转向“轻便”与“灵敏”之间的矛盾。转向盘转过的角度越大, 液压系统提供的助力也越大。同时, 该系统存在着以下缺点: (1) 不管汽车转不转向, 只要发动机工作, 液压助力泵就会在发动机带动下工作, 额外消耗发动机的能量。 (2) 转向助力特性不可调, 高速和低速时助力特性相同。在低速转向需要较大助力时, 往往因发动机转速低而助力效果差, 而在高速转向需要较小助力时, 会因发动机转速高而助力作用大, 导致转向过于灵敏, 使汽车的操纵稳定性变差。 (3) 液压系统本身所固有的液压油泄漏问题和转向噪声使得转向舒适性大大下降, 同时对环境造成污染。由于液压助力转向系统工作可靠、技术成熟, 能提供大的转向助力, 目前被广泛应用。也是本文的侧重点所在。
1.3 电液助力转向系统。
1.4 电动助力转向系统是在传统机械转向
系统的基础上, 增加了传感器装置、电子控制装置和转向助力机构等。其特点是使用电动执行机构在不同的驾驶条件下为驾驶员提供合适的助力。
1.5 线控动力转向系统。随着动力转向技
术的发展, 线控动力转向系统 (Steering By Wire, 简称SBW) 是随着汽车电子技术发展的最新成果而成长起来的一种全新转向系统。该转向系统具有许多优点: (1) 消除转向干涉问题。 (2) 去掉了原来转向系统各个模块之间的刚性机械连接, 大大方便了系统的总布置。 (3) 舒适性提高。 (4) 可以个性化地适合特定的驾驶者和驾驶环境, 与转向有关的驾驶行为都可以通过软件来实现。 (5) 消除了撞车事故中转向柱伤害驾驶员的可能性, 不必设置转向防伤机构。 (6) 驾驶员腿部活动空间增加, 出入更方便。由于转向盘和转向柱之间无机械连接, 生成让驾驶员能够感知汽车实际行驶状态和路面状况的“路感”比较困难, 所以目前线控动力转向系统仅用于一些概念车。还没有进行批量生产和安装, 其可靠性和成本是阻挠其发展的主要原因。主要表现在如果微控制器出现问题, 转向系统将完全失灵, 它不像电动助力转向系统、电液助力转向系统和液压助力转向系统, 在电动机或者液压系统出现问题时, 还可以以人力来控制汽车。该系统的微控制器如果出现故障, 因为没有机械系统连接方向盘和转向器, 所以根本不可能控制汽车的转向。
2 电控液压系统主要故障现象及排除方法
2.1 油泵不供油
产生原因: (1) 油泵旋转方向不对。 (2) 传动轴或联轴节断开或松脱。 (3) 油箱到油泵间的吸油管路受阻。 (4) 油太稠, 粘度太高, 无法起动。 (5) 油泵进油道漏气, 不泵油。 (6) 叶片在转子槽内被卡住。
排除方法: (1) 必须立即改变旋转。 (2) 拆卸油泵, 检查传动转子体的损坏情况。 (3) 检查所有精滤器是否有积垢堵塞, 必要时应清理。 (4) 将系统中的油全部非空, 加入粘度适当的经过过滤的新油。 (5) 检查进油口接头, 找出漏气部位、拧紧松口部接头, 检查邮箱里的油位是否高于吸油口, 检查传动速度是否过低无法使泵泵油。 (6) 拆下油泵, 检查是否有赃物或金属削, 彻底清洗零部件, 更换损坏件, 如有必要, 用清洁的液压油洗系统并重新充油。
2.2 油泵压力不足
产生原因: (1) 系统溢流阀调试压力太低。 (2) 从油泵来的油全部流失。 (3) 吸油管或压油管损失。
排除方法: (1) 用压力表重新定溢流阀。 (2) 某个阀被阻, 油流流回油箱, 检查该阀。 (3) 接旁通管路。
2.3 油泵发出噪音
产生原因: (1) 油泵进油口部分堵塞。 (2) 进油泵传动速度过快。 (3) 联轴节校正不当。 (4) 油泵传动速度过低。
排除方法: (1) 清洗吸油精滤器, 检查油的状态, 如有必要将系统清空, 进行清洗, 重新加入清洁的兰炼8#液力传动油。 (2) 检查进油管接头和密封, 找出漏气部位, 必要时更换密封件, 检查油箱油位是否在吸油管接头口以上。 (3) 将油泵转速调在规定范围内。 (4) 检查传动件, 更换损坏件重新校正联轴节。
2.4 转向慢, 转向沉重或动力转向失效
产生原因: (1) 前桥负荷大。 (2) 卸荷阀发生故障致使系统压力低于规定值。 (3) 油泵磨损或有故障。
排除方法: (1) 减少前桥负荷。 (2) 更换卸荷阀。 (3) 更换或检查修理油泵。
2.5 跑偏
产生原因: (1) 在未转动方向盘的情况下, 转向动力缸活塞杆有缓慢的伸出。 (2) 转向横拉杆磨损或损坏。
排除方法: (1) 检查活塞伸出的原因。 (2) 更换横拉杆并检查调整或对前束检查调整。
2.6 车辆不能稳定直线行驶 (蛇行)
产生原因: (1) 由于油箱油位低, 空气进入系统, 油泵吸气, 接头泄漏, 软管收缩等。 (2) 转向系统中双向缓冲阀泄漏。 (3) 转向动力缸活塞松动。 (4) 连杆机构磨损。 (5) 连杆活塞弯曲。 (6) 转向器严重磨损。
排除方法: (1) 解决供油问题或油的泄漏。 (2) 修理或更换阀件。 (3) 修理或更换转向动力缸中有磨损的元件。 (4) 修理或更换。 (5) 修理或更换故障元件。 (6) 更换转向器。
2.7 举升控制阀手柄由0位转向举升位,
车箱不举升, 但举升分配阀阀芯有动作响声产生原因: (1) 溢流阀先导阀阀芯卡有脏物, 使举升压力建立不起来。 (2) 溢流阀调压弹簧折断。 (3) 溢流阀主阀芯卡住可移动不灵活。 (4) 油泵内泄严重, 举升压力建立不起来, 或油泵连接花键磨损, 油泵不转。 (5) 油箱油位低, 油泵吸油不足或不吸油。
排除方法: (1) 清洗先导阀。 (2) 更换弹簧。 (3) 清洗脏物, 消除卡阻原因。 (4) 检拆油泵, 消除漏损, 更换油泵或更换花键联接套。 (5) 按指示油标充满液压油。
摘要：随着科学技术的发展, 汽车的普遍化, 交通情况的复杂化, 使得驾驶员对动力转向系统的要求也越来越高。简略介绍了汽车转向系统的发展史以及各个转向系统的优缺点, 包括传统机械转向系统, 液压助力转向系统, 电液助力转向系统和下一代线控电动转向系统。其中, 着重描述了现今社会广泛应用的电控液压动力转向系统, 并对它的相关维修措施进行了探讨。
关键词：电控,液压,动力转向系统,维修措施
参考文献
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全液压动力转向器 篇4
动力转向系统是一个复杂精密的液压系统, 其常见故障主要有液压助力系统因油液泄漏、渗入空气、动力转向泵失效、转向控制阀损坏和机械传动机构损坏而引起的转向沉重、车辆发飘和转向噪声等故障。故障诊断的重点为液压助力系统。
1 转向沉重
1.1 故障现象:装有动力转向的工程机械, 本来转向是很轻便的, 但在其行驶中却感到转向困难, 转向沉重。
1.2 故障原因:一般是液压助力转向系统失效或助力不足、机械传动机构损坏或调整不当所致, 其具体原因如下:
1.2.1 储油罐缺油或油液高度低于规定要求。
1.2.2各油管接头处密闭不良, 有泄漏现象。1.2.3转向液压回路中渗入了空气。1.2.4油管变形、油路堵塞。1.2.5动力转向泵传动带张紧度不足, 传动带打滑。1.2.6动力转向泵内部磨损、泄漏严重, 使动力转向泵的输出压力达不到标准。1.2.7动力转向泵内部调压阀失效, 使得输出压力过低。1.2.8转向控制阀、动力液压缸内部泄漏。1.2.9转向齿轮机构损坏或调整不当。
1.3 故障诊断
1.3.1 检查机械轮胎胎压是否正常, 按规定气压充气。
1.3.2检查转向液压系统各油管接头处是否泄漏, 检查油管有无损坏、变形或裂纹。一旦发现油管有缺陷应予以更换;若油管接头泄漏, 应予以拧紧, 必要时更换油管重新接上。1.3.3检查储油罐内的油液质量和油面高度。若油液变质则应重新更换规定质量的油液;若液面低于规定高度, 则应找出油液液面过低的原因, 重新加注规定的油液。1.3.4检查液压回路中是否渗入了空气, 若发现储油罐中的油液有气泡时, 说明油路中有空气渗入, 此时应检查渗入空气的原因, 检查油管接头松动、油管裂纹、密封件损坏等情况并排除故障, 然后对油液系统进行排气操作, 最后加注转向油液至液面高度。1.3.5检查动力转向泵传动带张紧程度, 察看传动带是否打滑或有无损坏。发现问题应按规定调整皮带紧度或更换新皮带。1.3.6就车重检。将转向盘向左、向右极限位置来回转动, 如转向轻便, 说明故障已经排除;如果转向仍然沉重, 则故障可能在动力转向泵、动力液压缸或转向传动机构;如左右转向助力不同, 则故障可能在转向控制阀。1.3.7检查转向传动机构。转动转向盘, 查看与转向柱轴相关的元件是否转动灵活, 查看转向万向连轴器、各传动杆球头连接部位是否过紧, 查看转向节推力轴承是否缺油或损坏, 发现问题应予以调整或更换重装;检查转向齿轮齿条机构, 调整齿条的压紧力, 保证齿条移动自如, 对于弯曲的齿条予以更换。
2 车辆发飘
2.1 故障现象:
转向盘位置居中时, 车辆向前行驶过程中从一侧飘向另一侧的过程。发飘的汽车直线行驶时, 难以保证向正前方行驶而总向一边跑偏。
2.2 故障原因如下:
2.2.1 转向控制阀扭力杆弹簧损坏或太软, 难以克服转向器的逆传动阻力, 使控制阀不能及时回位。
2.2.2因油液脏污使转向控制阀的阀芯与阀套运动受到阻滞。2.2.3转向控制阀阀芯偏离中间位置, 或虽然在中间位置但与阀套槽肩的缝隙大小不一致。2.2.4转向传动机构连接处间隙过大, 或连接件松动, 或磨损过甚。2.2.5车轮定位不当。2.2.6轮胎压力或尺寸不正确。
2.3 故障诊断
2.3.1 首先应当检查转向传动机的连接件是否松动, 各部间隙是否过大, 传动机构是否松旷, 排除转向传动机构的故障。
2.3.2检查轮胎尺寸, 调节轮胎气压。2.3.3检查油液是否脏污。对于新车或大修后的车辆, 由于不认真执行走合维护的换油规定, 往往易使油液脏污。对于脏污的油液应进行更换。2.3.4检查转向控制阀。在不起动发动机的情况下转动转向盘, 凭手感判断转向控制阀是否开启或运动自如, 若发现有问题, 一般应进行拆卸检查。2.3.5经上述检查若车辆仍然发飘, 则应该检查悬架元件是否损坏、车轮定位是否正确、车轮转动是否阻滞, 以确诊故障所在位置。
3 转向噪声
3.1 故障现象:汽车转向时出现过大的噪声。
3.2 故障原因:
汽车转向时, 转向系统有不太大的噪声是正常现象, 在冷天 (-20摄氏度或更冷) 起动发动机后, 开始2~3min转向助力泵有是正常现象, 但当或影响汽车转向性能时, 噪声就应视为故障。噪声故障的原因主要有如下几方面:
3.2.1 转向传动机构松动导致转向噪声过大。
3.2.2动力转向泵损坏或磨损严重。3.2.3动力转向泵传动带轮松动或打滑引起噪声过大。3.2.4转向控制阀性能不良。3.2.5油管接头松动或油管破裂, 使液压系统渗入空气导致噪声过大。3.2.6过滤器滤网堵塞, 或者液压回路中有过多的沉积物。
3.3 故障诊断
3.3.1 转向时若发生咔嚓声, 则可能是转向柱轴接头松动、横拉杆松
动或球形接头松动, 应检查上述部位, 必要时进行紧固或更换损坏的部件;若转向柱轴摆动严重, 则应更换转向柱轴总成;若转向器安装过松, 则应进行紧固;对连接处的润滑部位进行必要的润滑。另外, 转向泵带轮松动也会发出咔嚓声, 所以应该检查转向泵皮带轮是否松动, 必要时拧紧或更换带轮, 以消除其噪音故障。3.3.2转向时, 若发出嘎嘎声, 且转向盘从一端极限位置转到另一端的极限位置时, 噪声更大, 则有可能是动力转向泵传动带打滑所致。此时可检查传动带松紧程度及磨损情况, 视需要张紧或更换传动带。3.3.3转向时, 若转向泵发出咯咯声, 则可能是转向油中有气泡, 以致油液流动时产生气动噪声。此时首先应检查油面高度, 若液位过低, 应向储油罐加油到规定位置并检查、排除泄漏故障。然后检查软管是否破损或卡箍是否松开, 致使空气进入系统, 必要时进行更换损坏的软管或卡箍。确认动力转向系统内液体有空气渗入后, 应将空气从动力转向系统中排出, 以消除气动噪声。若转向泵发出嘶嘶声, 而液压系统无漏气现象, 且传动带紧度正常, 则说明油路有堵塞处或转向泵严重磨损或损坏, 应予以修复或更换。3.3.4当转向盘处于极限位置或原地慢慢转动转向盘时转向器发出嘶嘶声, 若这种异响严重则可能为转向控制阀性能不良, 应更换控制阀时行对比检查, 以确诊机械故障。
结束语
随着工程机械在公路工程施工生产中的大量应用, 不仅提高了劳动生产效率, 而且加快了施工生产进度, 节约了大量人工劳动力, 带来了显著的经济效益。所以保证工程机械的完好率是我们机械管理工作的前提。以上是我在实际工作中总结的一些内容, 笔者希望同行提出更多的建议和意见, 把我们的机械设备管理工作做的更好。
摘要：主要介绍了在公路工程施工生产中的一些工程机械液压动力转向系统的故障诊断
全液压动力转向器 篇5
关键词：玉米联合收获机,全液压转向系统,设计
0 引言
全液压转向系统具有操纵灵活省力、结构简单、总体布置方便以及动力油源中断后仍能实现人力转向等优点, 而被大量应用到低速车辆上, 随着我国农业的发展, 土地逐渐集中, 人力成本的提高, 农业机械装备逐渐向应用智能化、操作简单化、整机大型化的方向发展, 全液压转向系统以其显著的特点成为玉米联合收获机最优的动力转向方案。本文主要分析玉米联合收获机全液压转向系统的设计和计算过程。
1 玉米联合收获机转向力矩计算
玉米联合收获机在作业时, 采用后轮偏转的方式进行转向, 这样的好处是转弯半径小, 方便在地头调头作业。玉米联合收获机转向轮承受的重量大约为整车重量的五分之二, 需要计算最大的转向力矩作为设计参考。当玉米联合收获机在非行驶状态下偏转车轮以调整车身时, 即原地转向, 此时的阻转力矩是正常行驶时的2~3倍, 以原地转向的阻转力矩计算转矩即为设计最大力矩。
在非行驶状态, 轮胎绕轮轴水平投影线上一点O' (如图1) , 在地面滚转 (包括绕主销轴线与地面的交点) 时, 所需的摩阻转矩, 可假定为一集中摩阻力绕O'形成的摩阻转矩。
在设计时, 一般可采用塔布莱克的简化公式来计算。
试中Z—轮压 (N) ;
ξ—综合摩阻系数 (见图2) ;
B—轮胎宽度 (mm) ;
e—轮轴水平投影线上O'点到轮胎接地面积中心的距离 (mm) 。
2 油缸参数计算
2.1 液压油缸最大推力
试中Mm—转动转向轮的力矩 (N·m) ;
rmin—最小力臂 (mm) 。
2.2 液压缸最小工作面积的计算
试中Smin—液压缸的最小工作面积 (mm2) ;
p—液压缸工作压力 (MPa) 。
在转向系统中, 很少超载的车辆, p值为转向系统溢流阀设定压力的80%;可能严重超载的车辆, p值为转向溢流阀设定压力的30%。
2.3 液压缸内径和活塞杆杆径
双出杆液压缸
并联液压缸
单出杆液压缸
试中D—液压缸内径 (mm) ;
d—活塞杆杆径 (mm) 。
转向油缸的内径D和活塞杆杆径d的计算值要按照国家标准进行圆整, 如果与标准液压缸参数相近, 最好选用标准油缸, 免于自行设计加工。常用液压缸内径及活塞杆杆径见表1和表2。
单位:mm
注:圆括号内为非优先尺寸选用者。
单位:mm
2.4 液压缸行程L (mm)
转向液压缸的行程由转向臂的尺寸及转角的范围所决定。
2.5 液压缸通过大行程所需要的油的体积V (m L)
3 转向器的排量的计算q (m L/r)
n为转向轮从一个极限位置转到另一个极限位置时方向盘转过的圈数, 设计时根据需要选择, 一般为2.5~5.5圈。
计算得到排量后, 在相关的转向器资料中找出与其最相近的排量的转向器, 若查到的排量为q0, 则转向器的实际转动的圈数应为:
应注意的是单出杆的液压缸其两个方向转动的圈数是不同的。
4 所需流量的计算Q (L)
试中N—为转向器的输入转速 (r/min) 。
流量的选择应保证在车辆的各种工况下转向器都能获得足够的流量, 进而使转向器能够获得足够的转向速度。
对于BZZ系列转向器, 在发动机怠速条件下, 流量应保证转向器可得到至少60 r/min的转速。在正常的工况下, 转向器能够获得的流量应使转向器能够获得最大的转向速度, 对于小于250 m L/r的转向器, 其设计最大转向速度为100 r/min, 大于250 m L/r的转向器, 其最大设计速度为90 r/min。
5 液压转向系统的选择
根据玉米联合收获机的工况, 应选择便于机手操作的液压转向系统, 以BZZ系列转向器为例来介绍几种较为典型的液压转向系统:开芯无反应系统 (BZZ1型) , 开芯有反应系统 (BZZ2型) , 闭芯无反应系统 (BZZ3) , 负荷传感无反应系统 (BZZ5) 和流量放大负荷传感转向系统, 下面分别介绍这几个系统的特点和使用要求。
5.1 开芯无反应系统
开芯无反应系统 (如图3) 的特点是, 方向盘静止时, 其阀芯和阀套处于中间位置, 来自泵的液压油直接回流到油箱, 该转向器配合单稳分流阀使用。单稳分流阀分为恒流型和分流型两种, 单稳分流阀的作用是当油量变化时优先保证供给转向系统恒定流量, 当只供给转向系统时可使用单稳分流阀的恒流型, 当需要其他工作系统时则可使用单稳分流阀的分流型, 该系统结构简单, 应用较为广泛。与之相匹配的供油泵要用定量泵供油。
5.2 开芯有反应系统
开芯有反应系统 (如图4) 的特点是, 转向器中位时转向油缸的两个油口分别与计量马达的上下游相通, 转向油缸受到负载作用后, 排出的油液驱动计量马达旋转, 带动方向盘转动从而使驾驶员有所感觉, 该系统方向盘和油缸有一定的对应位置, 所以转向油缸必须采用双出杆油缸。
5.3 闭芯无反应系统
闭芯无反应系统 (如图5) 的特点是, 转向器中位时处于断路状态, 即当转向器静止时, 液压油被转向器截止, 此时转向器入口为高压力。该系统一般配合压力补偿变量泵来使用。
5.4 负荷传感无反应系统
负荷传感无反应系统和开芯无反应系统在结构上的区别是在阀体上增加了一个负荷传感油口, 在阀芯和阀套上增加了一个液阻很大的中位节流口和负荷传感节流口 (如图6) 。该系统必须和优先阀配合使用, 可以和定量泵、压力补偿变量泵、压力流量补偿变量泵组成不同的负荷传感系统, 负荷传感系统良好的调节特性和节能效果。
5.5 流量放大负荷传感转向系统
流量放大负荷传感转向系统和负荷传感转向系统结构基本相同, 区别是中位时负荷传感转向系统封闭液压缸的两个油口, 而流量放大负荷传感转向系统在其内部将两个通缸的油口与回油口连通, 流量放大负荷传感系统必须与流量放大器配合使用, 它不但具有负荷传感转向器的所有特性, 同时还具有流量放大能力和非线性转速—流量特点, 因此排量大、体积小, 流量特性符合驾驶员的操纵习惯 (如图7) 。
现在大部分国产自走玉米收获机大都是用开芯无反应系统, 因其造价较低, 维修保养方便, 被广大的厂商和用户所接受。而负荷传感转向系统成本是普通开芯无反应系统的5倍以上, 在玉米收获机械上推广应用上还有一定难度, 但是负荷传感转向系统比传统的液压转向系统优点还是比较明显, 更省力、更节能、用户的操控感也更好。随着制造工艺的提高和农机工业的发展, 负荷传感转向系统必然会增大农机上的应用。
参考文献
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全液压动力转向器 篇6
随着液压动力转向系统在各级各类汽车上得到广泛应用,国内外许多学者对液压动力转向系统的助力性能进行了研究。毕大宁[1]与朱骏[2]分别从转向系统灵敏度特性曲线和手力特性曲线分析了系统的助力性能;Kang等[3]分析了液压动力转向系统压力和流量的振动特性;文献[4,5,6,7]研究了滑阀式动力转向系统的动态响应特性。但是,针对转阀式动力转向系统关键参数对系统助力性能影响的研究较少。在对转阀式动力转向系统进行匹配设计时,十分有必要清楚各参数对助力性能的影响及影响程度。本文参考Birsching[8]建立的转阀的二维模型,利用AMESim软件和LMS Virtual. Lab Motion软件建立了转阀式液压动力转向系统的联合仿真模型,采用正交试验分析方法,分析了系统供油量、转阀阀口尺寸及扭杆刚度对动力转向系统助力性能的影响。
1 转阀结构及工作原理简介
转阀在液压动力转向系统中控制着助力压力的大小和方向。图1a所示为六槽式转阀的截面结构,它由阀套、阀芯及扭杆组成,阀套和阀芯上均匀分布着3组进油孔、回油孔以及到转向动力缸左右腔的油孔。其中,到转向动力缸右腔的油路为阀芯孔与扭杆之间的径向间隙。阀套的内表面开有轴向盲槽,阀芯的外表面开有与阀套表面台肩相配合的槽,阀芯台肩与阀套槽在圆周方向留有预开间隙。
转阀工作时,阀芯与阀套相对转动,假设阀芯相对阀套顺时针转动,节流孔1和节流孔3的过流面积逐渐增大,节流孔2和节流孔4的过流面积逐渐减小以趋于关闭。由于转阀结构的对称性,其他进油口处的节流口工作方式相同,因此可将图1a所示的转阀表示为图1b所示的转阀模型。由图1b可以看出,该转阀由3组完全相同的惠斯通电桥式结构的油路并联而成。图1b中,带有向上箭头的节流孔表示在阀芯相对阀套顺时针转动时,过流面积逐渐增大的节流孔,带有向下箭头的节流孔表示过流面积逐渐减小的节流孔。
2 转阀式动力转向系统助力特性曲线的分析
转阀式动力转向系统的助力性能可以用转向灵敏度特性曲线表示,也可以用转向手力特性曲线表示。由于转向扭杆是线性弹簧,转向手力特性曲线中的转向手力矩大小与转向灵敏度特性曲线中的转向盘转角大小成比例关系,二者的比值即为扭杆刚度。但转向手力特性曲线包含了转向系统干摩擦力矩,即在曲线原点左右会出现一段助力压力很小的干摩擦力矩段。因此相对于转向灵敏度曲线,转向手力特性曲线表现出一定的滞后现象。
2.1转向灵敏度特性曲线
转阀工作过程中,节流孔的突然闭合会导致油压的突然升高,对转向操作不利,因此阀芯刃口上通常加工有短切口,用于减缓节流孔关闭时阀口过流面积的变化,避免系统压力出现突变,实现动力转向系统的压力变化理想控制。图2为转阀刃口示意图。
转阀结构尺寸确定后,根据薄壁小孔节流公式可以得出每个节流孔口压力随阀芯与阀套相对转角的变化关系,图1b所示的12个节流孔中,有6个节流孔的过流面积随着阀芯相对阀套的转动逐渐增大,其节流作用可忽略不计,只留下过流面积逐渐减小的节流孔,这些节流孔对转向助力起主要作用。动力转向系统供油量[8]为
式中,Cq为流量系数;ρ为油液密度,kg/m3;A为单个阀口过流面积,m2;Δp为动力转向系统助力压力,Pa。
阀口过流面积A为[1]
式中,R为阀芯半径,mm;L1为预开间隙,mm;L2为短切口周向长度,mm;W1为预开间隙的轴向有效长度,mm;W2为短切口的轴向长度,mm;ψ为阀芯与阀套的相对转角;α1为预开间隙关闭时阀芯相对阀套转过的角度,(°);α2为短切口关闭时阀芯相对阀套转过的角度,(°)。
图3所示为某转阀的转向灵敏度曲线,其阀口预开间隙在相对转角1°左右关闭,阀口接近完全关闭时,系统助力压力可达10MPa。
2.2转向手力特性曲线
图4所示为某动力转向系统转向手力特性曲线,曲线1、3为转向盘从中间位置分别向左右两个方向转动时动力转向系统输出压力的变化曲线,曲线2、4为转向盘回程时的压力变化曲线。转向手力特性曲线分为A、B、C、D四个区间[1,2]。
(1)区间A为汽车直线行驶位置附近的助力区。区间A的宽度影响系统助力性能,过宽会造成动力转向系统助力反应不灵敏,过窄则系统助力反应过于灵敏,驾驶手感不好。区间A的横坐标范围应不小于转向系统的干摩擦力矩,否则驾驶员在进行转向操作时,在克服转向系统干摩擦阶段就会有助力产生,即稍有转向盘转动,车辆行驶路线就会产生较大偏移,车辆直线行驶能力差。
(2)区间B为车辆从直线行驶位置附近的小角度转向区向快速转向区C的过渡区域,即临界转换区。B区末端对应的助力系统压力影响车辆的急速避障能力,该值越小,避障能力越差;但是随着该值的增大,车辆中心区行驶手感变差。
(3)区间C属于常用转向区,是助力转向系统的关键区域。在区间C内,系统助力压力的增加速度和区间末端助力压力的大小对车辆的转向性能有直接影响。压力增大速度越快,助力反应越灵敏;区间末端压力越大,车辆的急速避障能力越好,但该值过大,车辆中心区中心区行驶手感变差。
(4)区间D为车辆低速行驶的大助力区,系统助力压力大小接近原地转向工况,此时的转向阻力最大,动力转向系统助力压力迅速增大以满足转向需求。
3 联合仿真模型的建立及验证
3.1联合仿真模型的建立
分析国产某车型的助力性能,在AMEsim软件中建立该车转向系统的液压模块模型,在LMS Virtual. Lab Motion软件中建立整车动力学分析模型并进行联合仿真。考虑转阀结构的对称性,取图1b中的一个分支建立仿真模型,并将各个阀口的过流面积设置为原面积的3倍,模型基本参数如表1所示。
3.2联合仿真模型验证
使用建立的模型进行转向轻便性试验和急速避障试验。车辆急速避障试验[2],即车辆以较低车速稳定行驶时,前方突然出现障碍物,驾驶员需要快速对转向盘施加较大的转角,使车辆绕过障碍物。文中的车辆以20km/h稳定行驶时,1s内给转向盘施加300°转角,分析急速避障角输入时所需要的转向盘手力矩。转向轻便性试验和急速避障试验的转向盘转角和转向手力矩曲线分别如图5、图6所示。对比仿真结果与试验结果可知,试验数据与仿真数据一致,因此该联合仿真模型能代表原车物理模型。
4 动力转向系统助力性能正交试验研究
使用建立的联合仿真模型进行正交试验,分析液压动力转向系统关键参数对助力性能的影响,并对系统关键参数做出优化。
4.1试验指标的确定
液压动力转向系统在满足转向轻便性的同时应具有一定的“路感”。本试验以QC/T 480-1999《汽车操纵稳定性指标限值与评价方法》中汽车转向轻便性试验综合评价计分值为转向轻便性评价指标;以路感强度即转向手力特性曲线中相当于1/4最大载荷点的斜率为“路感”的评价指标[1]。
4.2试验因素及水平的确定
液压动力转向系统助力性能影响较大的主要参数有转阀阀口尺寸、扭杆刚度及动力转向系统供油量。因此,选择的试验因素为节流口的预开间隙量、短切口周向长度、扭杆刚度及动力转向系统供油量。为研究各因素的上下波动对助力性能的影响,各因素水平均取为3。确定的正交试验条件如表2所示。
4.3试验计划的安排
根据所选因素数和确定的水平数,不考虑因素间的交互作用,选择L9(34)型正交表安排试验,具体试验计划如表3所示。
表3中的转向轻便性综合评价计分值分三步计算,先根据GB/T 6323.5-1994《汽车操纵稳定性试验方法 转向轻便性试验》中规定的算法计算出转向盘的平均操舵力和最大操舵力,再根据QC/T 480-1999《汽车操纵稳定性指标限值与评价方法》中的规定分别求出转向盘平均操舵力和最大操舵力的评价计分值,最后计算出转向轻便性试验的综合评价计分值。在计算各项指标评价计分值时,大于100分的分值按100分计,因此本次试验中有4组试验的转向轻便性综合评价计分值为100分。
4.4试验结果分析
对试验数据进行处理,分别计算出各因素第i水平所在试验中对应的转向轻便性综合评价计分值及路感强度值的平均值ki与极差K。试验数据的处理结果记录在表4中。
由表4可知,试验分析的4个因素对转向轻便性影响最大的是系统供油量,其次分别是扭杆刚度、短切口周向宽度,影响最小的因素为预开间隙量;对路感强度影响最大的影响因素为扭杆刚度,其次为短切口周向宽度、系统供油量,影响最小的因素为预开间隙量。
由于不同指标对应的最优方案不相同,于是采用综合平衡法[9]确定系统最终的最优方案,对于因素A、B、D均取第一水平值大小;因素C为转向轻便性指标最主要的影响因素,取水平二值C2。因此,确定方案A1B1C2D1为最后优化结果。
5 优化结果分析
改进前后的转向盘手力矩随转角变化曲线与转向手力特性曲线如图7所示,改进前后的动力转向系统参数与评价指标如表5所示,改进后的动力转向系统在进行转向轻便性试验时的最大手力矩为4.5N·m,位于ZF公司的最佳手力矩3～5N·m范围内[2]。改进后方案在保证转向轻便性的同时路感由10.766增加到28.421,系统参数得到明显优化。
6 结论
(1)对动力转系系统转向轻便性影响最大的参数为系统供油量,影响最小的参数为节流口预开间隙量;对动力转向系统路感强度影响最大的参数为扭杆刚度,影响最小的参数为节流口预开间隙量。
(2)优化后的动力转向系统最大手力矩减小,且“路感”增强,系统参数得到明显优化。
摘要：为研究转阀式液压动力转向系统的助力性能,利用AMESim软件和LMS Virtual.Lab Mo-tion软件建立了液压动力转向车辆的联合仿真模型,以转向轻便性和“路感”为评价指标进行正交试验,分析了动力转向系统供油量、转阀阀口尺寸及扭杆刚度对动力转向系统助力性能的影响。分析结果表明,对轻便性影响最大的参数为系统供油量,对“路感”影响最大的参数为扭杆刚度;正交优化后的转向系统“路感”较优化前明显增强。
关键词：动力转向,转阀,正交试验,助力性能
参考文献
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