某型輕卡動(dòng)轉(zhuǎn)系統(tǒng)匹配優(yōu)化設(shè)計(jì)

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(pán)強(qiáng)度的裝置，由液壓和機(jī)械等兩部分組成，其性能參數(shù)須匹配合理，否則就會(huì)出現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向異?，F(xiàn)象。本文介紹了輕卡動(dòng)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向器的匹配計(jì)算方法，針對(duì)某輕卡動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)向器的選用通過(guò)計(jì)算來(lái)驗(yàn)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(jī)械等兩部分組成，是以液壓油為動(dòng)力傳遞介質(zhì)，通過(guò)液壓泵產(chǎn)生的動(dòng)力來(lái)推動(dòng)轉(zhuǎn)向器，從而實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。為保證汽車(chē)原地或低速轉(zhuǎn)向時(shí)的輕便性，液壓泵要保證發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的流量。無(wú)論是否轉(zhuǎn)向，這套系統(tǒng)都要工作，而且在低速時(shí)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(fèi)了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力資源。

動(dòng)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用的動(dòng)力源到目前為止應(yīng)用最廣泛的是液壓源。動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)用在選擇上有一個(gè)與方向機(jī)匹配的過(guò)程，在這一選擇過(guò)程中，如果匹配不合理，就會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向發(fā)飄或者沉重的現(xiàn)象。本文主要就是來(lái)研究在設(shè)計(jì)過(guò)程中如何通過(guò)計(jì)算做出正確的選擇。

在一個(gè)含動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，主要由四部分構(gòu)成：方向機(jī)、動(dòng)轉(zhuǎn)油罐、動(dòng)轉(zhuǎn)泵以及管路。下面針對(duì)某輕卡型進(jìn)行動(dòng)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向器的匹配計(jì)算。

1 方向機(jī)的確定

該車(chē)型方向機(jī)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(jī)作為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算進(jìn)行動(dòng)轉(zhuǎn)泵的選擇。

2 動(dòng)轉(zhuǎn)泵的選擇

在進(jìn)行動(dòng)轉(zhuǎn)泵的選擇的時(shí)候，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮：

2.1 動(dòng)轉(zhuǎn)泵結(jié)構(gòu)

就目前動(dòng)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，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(chē)輛高速行駛時(shí)方向盤(pán)不發(fā)飄。

壓力限制閥對(duì)超限壓力進(jìn)行卸壓，將動(dòng)轉(zhuǎn)系統(tǒng)最高壓力限制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

2.2 動(dòng)轉(zhuǎn)泵的主要參數(shù)

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

該車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)怠速700r/min;動(dòng)轉(zhuǎn)油泵公稱排量11ml/r;曲軸與動(dòng)轉(zhuǎn)油泵速比有兩個(gè)選擇分別是1.25和0.84。

2.3 動(dòng)轉(zhuǎn)油泵選擇計(jì)算

轉(zhuǎn)向油泵必須有足夠的流量以保證汽車(chē)有較快的轉(zhuǎn)向速度?？ㄜ?chē)方向盤(pán)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(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要能夠提供給轉(zhuǎn)向器足夠的流量，由此對(duì)于油泵的流量計(jì)算如下：

其中：Q—?jiǎng)愚D(zhuǎn)系統(tǒng)實(shí)際需要流量（L/min）;S—?jiǎng)恿D(zhuǎn)向器油缸實(shí)際工作面積（mm2）;Q1—?jiǎng)恿D(zhuǎn)向器允許的內(nèi)泄漏量（L/min）;V—活塞移動(dòng)速度（mm/min）;n—汽車(chē)方向盤(pán)最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/秒）;t—螺距（mm）。

根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果，可確定助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所需要的實(shí)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(chē)型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)際需要流量為6.57L/min。

2.4 怠速流量與轉(zhuǎn)向油泵實(shí)際流量比較

油泵公稱排量11ml/r。發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速為700r/min。則：

其中：Q怠—發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)流量（L/min）;V怠—發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速（r/min）;η1—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與動(dòng)轉(zhuǎn)泵轉(zhuǎn)速速比;V排—?jiǎng)愚D(zhuǎn)泵公稱排量（ml/r）。

將速比1.25和0.84分別計(jì)算，當(dāng)速比1.25時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速流量6.21L/min，小于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)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(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)流量9.17L/min，大于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)際工作流量6.57L/min。滿足轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量要求。故選擇動(dòng)轉(zhuǎn)泵時(shí)應(yīng)將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速與油泵轉(zhuǎn)速速比定為0.84。

3 完善設(shè)計(jì)文件

3.1 確定動(dòng)轉(zhuǎn)泵參數(shù)表

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

公稱排量11ml/r，相對(duì)曲軸傳動(dòng)比0.84。

4 小結(jié)

某型輕卡底盤(pán)上搭載上述發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)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(guò)油泵怠速流量與油泵實(shí)際流量比對(duì)，優(yōu)化選擇動(dòng)轉(zhuǎn)油泵參數(shù)。

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