于夫足

摘 要：液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是協(xié)助駕駛員減輕打方向盤強度的裝置，由液壓和機械等兩部分組成，其性能參數(shù)須匹配合理，否則就會出現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向異常現(xiàn)象。本文介紹了輕卡動轉(zhuǎn)機構(gòu)與轉(zhuǎn)向器的匹配計算方法，針對某輕卡動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)及轉(zhuǎn)向器的選用通過計算來驗證優(yōu)化其匹配的合理性。

關(guān)鍵詞：輕卡;轉(zhuǎn)向器;助力泵

0 引言

液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由液壓和機械等兩部分組成，是以液壓油為動力傳遞介質(zhì)，通過液壓泵產(chǎn)生的動力來推動轉(zhuǎn)向器，從而實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。為保證汽車原地或低速轉(zhuǎn)向時的輕便性，液壓泵要保證發(fā)動機怠速時的流量。無論是否轉(zhuǎn)向，這套系統(tǒng)都要工作，而且在低速時大轉(zhuǎn)向，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力，所以在一定程度上浪費了發(fā)動機的動力資源。

動轉(zhuǎn)機構(gòu)采用的動力源到目前為止應(yīng)用最廣泛的是液壓源。動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)應(yīng)用在選擇上有一個與方向機匹配的過程，在這一選擇過程中，如果匹配不合理，就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)向發(fā)飄或者沉重的現(xiàn)象。本文主要就是來研究在設(shè)計過程中如何通過計算做出正確的選擇。

在一個含動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，主要由四部分構(gòu)成：方向機、動轉(zhuǎn)油罐、動轉(zhuǎn)泵以及管路。下面針對某輕卡型進行動轉(zhuǎn)機構(gòu)與轉(zhuǎn)向器的匹配計算。

1 方向機的確定

該車型方向機為此系列成熟產(chǎn)品。下表為該產(chǎn)品的主要性能參數(shù)：

那么，以具備上表參數(shù)的方向機作為基礎(chǔ)，通過計算進行動轉(zhuǎn)泵的選擇。

2 動轉(zhuǎn)泵的選擇

在進行動轉(zhuǎn)泵的選擇的時候，應(yīng)該從以下幾個方面來考慮：

2.1 動轉(zhuǎn)泵結(jié)構(gòu)

就目前動轉(zhuǎn)機構(gòu)的特點，助力泵結(jié)構(gòu)本身要帶有流量控制閥和壓力限制閥。

流量控制閥保證油泵輸出流量基本為一恒定值。即使車輛高速行駛時方向盤不發(fā)飄。

壓力限制閥對超限壓力進行卸壓，將動轉(zhuǎn)系統(tǒng)最高壓力限制在設(shè)計范圍內(nèi)。

2.2 動轉(zhuǎn)泵的主要參數(shù)

選擇油泵之前，需要以下三個參數(shù)：發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速、油泵的公稱排量、發(fā)動機曲軸與油泵轉(zhuǎn)速之比。

該車型發(fā)動機怠速700r/min;動轉(zhuǎn)油泵公稱排量11ml/r;曲軸與動轉(zhuǎn)油泵速比有兩個選擇分別是1.25和0.84。

2.3 動轉(zhuǎn)油泵選擇計算

轉(zhuǎn)向油泵必須有足夠的流量以保證汽車有較快的轉(zhuǎn)向速度?？ㄜ嚪较虮P的最快轉(zhuǎn)速一般要求在1.0～1.25轉(zhuǎn)/秒 。如取中間值為1.125轉(zhuǎn)/秒，則要求泵在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時要能夠提供給轉(zhuǎn)向器足夠的流量，由此對于油泵的流量計算如下：

其中：Q—動轉(zhuǎn)系統(tǒng)實際需要流量（L/min）;S—動力轉(zhuǎn)向器油缸實際工作面積（mm2）;Q1—動力轉(zhuǎn)向器允許的內(nèi)泄漏量（L/min）;V—活塞移動速度（mm/min）;n—汽車方向盤最大瞬時轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/秒）;t—螺距（mm）。

根據(jù)上面計算結(jié)果，可確定助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所需要的實際流量。

如將轉(zhuǎn)向器所提供的參數(shù)代入公式1-1可得該車型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實際需要流量為6.57L/min。

2.4 怠速流量與轉(zhuǎn)向油泵實際流量比較

油泵公稱排量11ml/r。發(fā)動機轉(zhuǎn)速與油泵轉(zhuǎn)速速比有兩種選擇分別是1.25和0.84，發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速為700r/min。則：

其中：Q怠—發(fā)動機怠速狀態(tài)流量（L/min）;V怠—發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速（r/min）;η1—發(fā)動機轉(zhuǎn)速與動轉(zhuǎn)泵轉(zhuǎn)速速比;V排—動轉(zhuǎn)泵公稱排量（ml/r）。

將速比1.25和0.84分別計算，當(dāng)速比1.25時發(fā)動機怠速流量6.21L/min，小于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實際工作流量6.57L/min。不能滿足轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量要求。速比0.84時發(fā)動機怠速狀態(tài)流量9.17L/min，大于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實際工作流量6.57L/min。滿足轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量要求。故選擇動轉(zhuǎn)泵時應(yīng)將發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速與油泵轉(zhuǎn)速速比定為0.84。

3 完善設(shè)計文件

3.1 確定動轉(zhuǎn)泵參數(shù)表

參照方向機所供參數(shù)及以上的計算結(jié)果我們可以對轉(zhuǎn)向泵主要性能參數(shù)如下：

公稱排量11ml/r，相對曲軸傳動比0.84。

4 小結(jié)

某型輕卡底盤上搭載上述發(fā)動機后，選定具有表1-1所示參數(shù)的轉(zhuǎn)向器，可以直接確定所選用的動轉(zhuǎn)油泵主要性能參數(shù)：公稱排量11ml/r、最大工作壓力13MPa、控制流量13L/min、與曲軸速比0.84。此外，通過油泵怠速流量與油泵實際流量比對，優(yōu)化選擇動轉(zhuǎn)油泵參數(shù)。

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