開芯無反應(yīng)轉(zhuǎn)向器在壓路機(jī)上的匹配研究

王榮慶

(徐州市交通工程機(jī)械化施工處，江蘇 徐州 221005)

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開芯無反應(yīng)轉(zhuǎn)向器在壓路機(jī)上的匹配研究

王榮慶

(徐州市交通工程機(jī)械化施工處，江蘇 徐州 221005)

針對液壓轉(zhuǎn)向器在壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的合理匹配問題，從轉(zhuǎn)向器的組成、影響轉(zhuǎn)向器匹配的因素以及轉(zhuǎn)向泵的計(jì)算等方面進(jìn)行了闡述。通過分析影響轉(zhuǎn)向器匹配的因素以及轉(zhuǎn)向器匹配的計(jì)算來研究轉(zhuǎn)向器的正確選用方法，并對轉(zhuǎn)向器拆裝過程中的注意事項(xiàng)和一些常見的故障進(jìn)行了闡述與分析，可為同類產(chǎn)品的選型與計(jì)算提供參考。

液壓轉(zhuǎn)向器；壓路機(jī)；計(jì)算；匹配

0 引 言

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用是使壓路機(jī)保持穩(wěn)定的直線行駛或準(zhǔn)確靈活地改變行駛方向(即轉(zhuǎn)向)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)滿足以下基本要求：前后車輪形成統(tǒng)一的轉(zhuǎn)向中心及工作可靠、操縱輕便、轉(zhuǎn)向靈敏[1-3]。

由于全液壓轉(zhuǎn)向器具有操縱靈活省力、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝布置方便以及在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后能實(shí)現(xiàn)人力轉(zhuǎn)向等特點(diǎn)，因此，振動(dòng)壓路機(jī)上廣泛采用了全液壓轉(zhuǎn)向器。這種轉(zhuǎn)向器的組成主要包括轉(zhuǎn)向泵、轉(zhuǎn)閥式分配閥(由擺線計(jì)量馬達(dá)和轉(zhuǎn)閥組成)和轉(zhuǎn)向油缸。

開芯多功能轉(zhuǎn)向器是全液壓轉(zhuǎn)向器的一種，適用于中等壓力環(huán)境，屬開芯定量泵系統(tǒng)。當(dāng)不轉(zhuǎn)向時(shí),全部流量供應(yīng)其他油路，而一旦轉(zhuǎn)向,即有部分油供轉(zhuǎn)向回路,且具有得到全部流量的優(yōu)先權(quán)。

開芯無反應(yīng)轉(zhuǎn)向器以其價(jià)格低廉、質(zhì)量可靠的優(yōu)點(diǎn)在壓路機(jī)領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。如何進(jìn)行轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的合理匹配是選擇轉(zhuǎn)向器的重點(diǎn)。本文正是從轉(zhuǎn)向器的匹配影響因素以及選擇計(jì)算入手來研究轉(zhuǎn)向器在壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 開芯無反應(yīng)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其組成

1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

圖1為開芯無路感的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。當(dāng)轉(zhuǎn)向閥在中位時(shí),轉(zhuǎn)向油缸不能通過轉(zhuǎn)向閥芯構(gòu)成回路,所以作用在轉(zhuǎn)向輪上的外力傳不到方向盤上,駕駛員無路感。這種轉(zhuǎn)向器被廣泛采用在振動(dòng)壓路機(jī)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上。

1.2 開芯無反應(yīng)轉(zhuǎn)向器組成

壓路機(jī)屬于路面施工中的重要設(shè)備，不同的碾壓工況對壓路機(jī)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有不同的要求，一個(gè)顯著特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向時(shí)間不需要很快(一般是3～4 s)，若轉(zhuǎn)向時(shí)間太短(轉(zhuǎn)向太快)會(huì)損傷路面，尤其是在面層碾壓時(shí)(輪胎壓路機(jī)、雙鋼輪壓路機(jī))尤為明顯。壓路機(jī)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向齒輪泵、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向油缸等組成，如圖2所示。

2 影響壓路機(jī)轉(zhuǎn)向器匹配的因素

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向泵的關(guān)系

一般都是由發(fā)動(dòng)機(jī)自帶轉(zhuǎn)向泵，或借用發(fā)動(dòng)機(jī)取力口來輸出轉(zhuǎn)速。這些轉(zhuǎn)速往往是升速，比發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速要高，在轉(zhuǎn)向泵的排量已定的情況下，轉(zhuǎn)向泵的流量較大(與飛輪轉(zhuǎn)速相比)，但若轉(zhuǎn)向泵流量過大，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向器噪音加大；而轉(zhuǎn)向泵流量過小，則導(dǎo)致轉(zhuǎn)向時(shí)間延長。所以在選擇轉(zhuǎn)向器時(shí)要注意轉(zhuǎn)向泵的流量對轉(zhuǎn)向器產(chǎn)生的影響。

2.2 轉(zhuǎn)向泵是否配有穩(wěn)流閥

發(fā)動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)向泵一般配有穩(wěn)流閥，也可用齒輪泵代替轉(zhuǎn)向泵，這樣在選擇轉(zhuǎn)向器時(shí)就有不同的方案。若轉(zhuǎn)向泵有穩(wěn)流閥，則流量匹配合適，轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)噪音低；若轉(zhuǎn)向泵沒有穩(wěn)流閥，選擇轉(zhuǎn)向器時(shí)應(yīng)注意流量的合理匹配，這時(shí)需增加元件，一般需要溢流閥或安全塊等，以保證轉(zhuǎn)向器的工作正常穩(wěn)定。由此看出，轉(zhuǎn)向泵流量是影響轉(zhuǎn)向器正常工作的一個(gè)重要因素。

2.3 轉(zhuǎn)向器排量的大小

在轉(zhuǎn)向油缸不變的前提下，轉(zhuǎn)向器排量過小，轉(zhuǎn)向泵流量會(huì)變大，從而產(chǎn)生噪音、發(fā)熱等問題；若轉(zhuǎn)向器排量大，則轉(zhuǎn)向泵排量變小，容易發(fā)生轉(zhuǎn)向時(shí)間延長，不利于壓路機(jī)進(jìn)行碾壓作業(yè)。

2.4 轉(zhuǎn)向圈數(shù)的影響

壓路機(jī)轉(zhuǎn)向圈數(shù)是指油缸從一個(gè)極限位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極限位置的總?cè)?shù)，一般5～7圈較為合適，過快會(huì)影響壓實(shí)效果，過慢會(huì)影響操作效率。同樣工況下，轉(zhuǎn)向器排量小時(shí)轉(zhuǎn)向圈數(shù)多，排量大時(shí)轉(zhuǎn)向圈數(shù)少。

2.5 轉(zhuǎn)向油缸對轉(zhuǎn)向器的影響

轉(zhuǎn)向器的排量大小與轉(zhuǎn)向油缸的容量存在一定關(guān)系，在轉(zhuǎn)向器排量已定的情況下，轉(zhuǎn)向油缸大，則轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向圈數(shù)多，反之轉(zhuǎn)向圈數(shù)少。

Vi=πDL

(1)

式中：Vi為油缸容量；D為油缸內(nèi)徑(mm)；L為油缸工作行程(mm)。

2.6 轉(zhuǎn)向時(shí)間對轉(zhuǎn)向器匹配的影響

對于壓路機(jī)來講，合理的轉(zhuǎn)向器在驅(qū)動(dòng)油缸活塞走完全程所需要的時(shí)間一般為4～5 s，時(shí)間過長或過短都會(huì)對路面碾壓產(chǎn)生不利影響。

3 轉(zhuǎn)向器的選擇與計(jì)算

轉(zhuǎn)向器計(jì)量馬達(dá)排量qm應(yīng)能滿足轉(zhuǎn)向油缸的工作容量需求，即

(2)

式中：vl為系統(tǒng)容量，單油缸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以油缸大腔容量計(jì)算，雙油缸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以油缸大腔加上油缸小腔容量之和計(jì)算；n為轉(zhuǎn)向圈數(shù)，壓路機(jī)取5～7圈；ηmv為轉(zhuǎn)向器的容積效率，取0.88。

根據(jù)計(jì)算出的計(jì)量馬達(dá)排量，在轉(zhuǎn)向器樣本上選取稍大或接近規(guī)格的排量。

4 轉(zhuǎn)向泵的計(jì)算與選擇

轉(zhuǎn)向泵的排量應(yīng)根據(jù)油缸所需流量和輸入轉(zhuǎn)速來計(jì)算，油泵排量的計(jì)算值為

式中：qp為轉(zhuǎn)向泵的排量；np為油泵的輸入轉(zhuǎn)速，即發(fā)動(dòng)機(jī)輔助取力口轉(zhuǎn)速；ηpv為油泵的容積效率，取0.90；Ql為壓路機(jī)在轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向油缸活塞走完全程所需的流量；t為活塞走完全程所需要的時(shí)間，壓路機(jī)取4～5 s。

根據(jù)以上計(jì)算得出轉(zhuǎn)向泵的排量，按照油泵系列選擇接近的規(guī)格，從而計(jì)算出轉(zhuǎn)向油泵的流量為

Qp=qpnpηpv×10-3

(5)

5 轉(zhuǎn)向器的正確安裝

連接轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向柱時(shí)，應(yīng)在轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向器之間留有一定間隙，通常為1～1.5 mm，勿將轉(zhuǎn)向柱花鍵或十字塊前段與轉(zhuǎn)向器內(nèi)花鍵端面頂死，這將造成轉(zhuǎn)向器工作不正常。

轉(zhuǎn)向器發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)將其整體拆卸下來，切不可原位拆裝，否則會(huì)引發(fā)其他故障，原因有以下幾點(diǎn)。

(1) 拆卸單向閥限位螺栓時(shí)，即使用單向閥限位螺栓將單向閥頂著向上裝，單向閥也會(huì)在重力的作用下落入殼體進(jìn)油口內(nèi)，造成因無單向閥而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向沉重的故障。

(2) 應(yīng)切記單向閥限位螺栓在各螺栓孔內(nèi)的準(zhǔn)確位置，否則會(huì)因螺栓過短而使單向閥掉入殼體進(jìn)油口內(nèi)，產(chǎn)生方向沉重故障。

(3) 組裝全液壓轉(zhuǎn)向器時(shí)應(yīng)倒置組裝，組裝完畢后應(yīng)檢驗(yàn)單向閥是否處于正確位置。檢驗(yàn)方法是將組裝完畢的轉(zhuǎn)向器上下晃動(dòng)。若安裝正確，會(huì)聽見單向閥與單向閥限位螺栓之間來回運(yùn)動(dòng)的撞擊聲，若聽不見單向閥的撞擊聲，則應(yīng)拆開重新組裝。

6 全液壓轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向失靈情況及處置措施

若出現(xiàn)方向盤不能自動(dòng)回中，中間位置壓降增加的故障，原因可能是彈簧片斷裂，應(yīng)更換彈簧片。

若出現(xiàn)壓力振擺明顯增加，甚至不能轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的故障，原因可能是撥銷折斷或變形，聯(lián)動(dòng)軸開口折斷或變形。處理方案為更換撥銷及聯(lián)動(dòng)軸，嚴(yán)禁用其他東西代替。

若出現(xiàn)車輛跑偏或轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)轉(zhuǎn)向油缸不動(dòng)或緩動(dòng)的故障，原因可能是雙向緩沖閥失靈、彈簧失效或鋼球被臟污卡住。處理方案為更換彈簧或清洗雙向緩沖閥。

7 結(jié) 語

從本文的分析可以看出，開芯無反應(yīng)轉(zhuǎn)向器應(yīng)用在壓路機(jī)上有一定的要求，若忽視以上因素，會(huì)使得壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障頻發(fā)，因此，選擇合理的轉(zhuǎn)向器件，是壓路機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。

[1] 吳永平，姚懷新.工程機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社,2004.

[2] 王風(fēng)喜，王蘇光.壓路機(jī)結(jié)構(gòu)原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2012.

[3] 王守城，段俊勇.液壓元件及選用 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[責(zé)任編輯:杜衛(wèi)華]

Research on Matching of Open-cored Non-responsive Steering Gear with Roller

WANG Rong-qing

(Xuzhou Traffic Engineering Machanization Construction Department, Xuzhou 221005, Jiangsu, China)

Aimed at the reasonable matching of steering gear with roller, the composition of steering gear, factors that affect the matching and the calculation of steering pump were expounded. How to choose proper steering gear was studied in terms of the analysis of factors that affect the matching and the calculation work. And matters needing attention in the process of steering gear dismantling and some common failures were also mentioned, which provides reference for the selection of similar products.

hydraulic steering gear; roller; calculation; matching

1000-033X(2015)04-0092-03

2014-10-18

U415.5

B