動力轉(zhuǎn)向泵的結(jié)構(gòu)原理與匹配設(shè)計講解

1、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概要一、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作用1、按駕駛員的意志改變或保持車輛的行駛方向;2、減緩來自路面的沖擊，并保持適當(dāng)?shù)穆犯?；、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類三、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理 圖示四、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)成與功能1 2序號名稱主耍功能1轉(zhuǎn)向傳動 機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)向手力傳遞給錢向 器驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動2儲油罐儲存和提供轉(zhuǎn)向泵必要 的油液3進(jìn)油管把液壓油從儲油罐傳遞 給轉(zhuǎn)向泵4動力轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)牛加j用汕5高壓油管把高壓油從轉(zhuǎn)向泵傳遞 給轉(zhuǎn)向器6轉(zhuǎn)向器將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 弘動車輪轉(zhuǎn)動71川由管把液壓油從轉(zhuǎn)向器傳遞 回儲油罐動力轉(zhuǎn)向泵結(jié)構(gòu)原理一、動力轉(zhuǎn)向泵的作用1、動力轉(zhuǎn)向泵是液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力源，它通過發(fā)動機(jī)作為傳動介質(zhì)，將機(jī)械

2、能 轉(zhuǎn)換為液壓能，轉(zhuǎn)向器通過油泵輸出的液壓油把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，從而起到減輕 駕駛員操作強(qiáng)度，提高整車可操縱性的作用；2、通過壓力安全閥控制動力轉(zhuǎn)向管路內(nèi)部壓力，確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全；3、通過流量控制閥控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量，保證車輛高速行駛時駕駛員轉(zhuǎn)向手感二、動力轉(zhuǎn)向泵的分類1、從配車型分，可分為：商用車轉(zhuǎn)向泵和乘用車轉(zhuǎn)向泵。2、從結(jié)構(gòu)形式分，可分為：葉片式轉(zhuǎn)向泵、齒輪式轉(zhuǎn)向泵、柱塞式轉(zhuǎn)向泵；其中雙作用葉片式轉(zhuǎn)向泵因其尺寸小、噪音低、容積效率高等優(yōu)點在各種車型中被廣 泛采用。3、 從驅(qū)動形式分，可分為：齒輪驅(qū)動式轉(zhuǎn)向泵、皮帶輪驅(qū)動式轉(zhuǎn)向泵、十字滑鍵（花 鍵）式轉(zhuǎn)向泵；其中皮帶輪驅(qū)動轉(zhuǎn)向泵主要用于驅(qū)動

3、扭矩較小的乘用車，在商用車上齒輪驅(qū)動式和十 字滑鍵式較為普遍。三、動力轉(zhuǎn)向泵的構(gòu)成 目前汽車用轉(zhuǎn)向泵多為雙作用葉片式轉(zhuǎn)向泵，其主要由普通雙作用葉片泵、流量控制 閥和壓力安全閥組成；雙作用葉片泵提供高壓油，流量控制閥保證轉(zhuǎn)向泵輸出適合整 車需求的流量，壓力安全閥控制轉(zhuǎn)向泵的最高輸出壓力，對于發(fā)動機(jī)功率較小的汽油 機(jī)，還應(yīng)配備壓力開關(guān)。壓力安全閥流量控制閥葉片式轉(zhuǎn)向泵四、動力轉(zhuǎn)向泵爆炸圖3.卡簧4.油封5.軸承6.泵體7.鋼球8.壓力開關(guān)組件9. O1.驅(qū)動輪2.驅(qū)動軸14.螺栓15.泵蓋16.密封圈17.定位型密封圈10.壓力板11.定子12.葉片13.轉(zhuǎn)子 銷18.保護(hù)堵19.螺栓 20.進(jìn)油

4、管21.O型密封圈22.閥堵23.彈簧24.滑閥組件五、泵的工作原理如下圖所示，驅(qū)動輪帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，葉片在離心力的作用下張開，并與定子、轉(zhuǎn) 子、配油盤共同形成工作腔，當(dāng)轉(zhuǎn)子與葉片從定子內(nèi)表面的小圓弧區(qū)向大圓弧區(qū)轉(zhuǎn)動 時，兩個葉片之間的容積增大，壓力減小，通過配油盤的吸油口吸油；由大圓弧區(qū)轉(zhuǎn) 到小圓弧區(qū)時，兩個葉片之間的容積縮小，壓力增加，通過壓力板的排油口排油，排 出的高壓油通過轉(zhuǎn)向油管進(jìn)入轉(zhuǎn)向器，提供轉(zhuǎn)向助力。吸油過代六、流量控制閥的工作原理1、當(dāng)油泵處于低轉(zhuǎn)速時，由于 F+P1*AP2*A滑閥處于原始位置，不發(fā)生位 移。此時流量Q=q*n,在流量曲線上為A-B段。斜率為油泵排量。PHAS

5、E 1Qout=Qin=q*n2、油泵轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng) F+P1*A=P2*A 時，滑閥向后移動至打開溢流口，從而有部 分高壓油通過溢流口返回吸油腔，此時流量Q=q*n-Q溢流，在流量曲線上為 B-C段。PHASE 2Qout=Qin-Q 溢流3、油泵轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)F+P1*AP2*A 時，油泵滑閥繼續(xù)向后移動，出油口尺寸在錐度 的作用下變得更小，同時溢流口變得更大，從而減小Qout增大Q溢流，此時流量Q=q* n-Q溢流，在流量曲線上為C-D段。PHASE 3Qout=Qin-Q?Si 流Cm. p2 Q溢涼4、當(dāng)油泵轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，由于F+P1*AvP2*A ，油泵滑閥向后移動，出油口尺寸在錐

6、閥大端作用下維持在一個較小的尺寸，同時溢流口變得更大，從而限制Qout增大Q溢流，此時流量Q=q*n-Q溢流，在流量曲線上為 D-E段。PHASE 4Qout=Qin-Q 溢流七、壓力安全閥的工作原理如下圖所示，當(dāng)外負(fù)載壓力達(dá)到設(shè)定的最大壓力時，壓力油推動滑閥內(nèi)部的錐 閥向右移動，使出油口與低壓腔接通，出油口壓力Ps迅速下降；此時PsvvvPQ滑閥組件快速向左移動打開溢流口，使進(jìn)油口與溢流口聯(lián)通， 系統(tǒng)壓力不再升咼，從而起到保護(hù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用八、壓力開關(guān)的作用及工作原理在停車狀態(tài)下發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)時，由于泵內(nèi)部壓力的增加而發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)速度降低， 從而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)熄火的可能，因此需要提升發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為此泵內(nèi)

7、產(chǎn)生一定壓 力時啟動壓力開關(guān)，傳遞發(fā)動機(jī)ECU數(shù)據(jù)開放一定部分節(jié)氣門，起著提高轉(zhuǎn)速 的作用。工作原理：設(shè)定壓力(1520 kgf/cd)以下-氐力幵關(guān)OFF狀態(tài)泵負(fù)荷小.不補(bǔ)償發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定壓力(1520 kgf/cm)以上壓力開關(guān)ON狀態(tài)，判斷為泵負(fù)荷高時補(bǔ)償轉(zhuǎn)速俵動機(jī)轉(zhuǎn)速補(bǔ)償是根據(jù)發(fā)動機(jī)狀態(tài)柞決定)一壓力開關(guān)OFF壓力開關(guān)0N動力轉(zhuǎn)向泵的匹配設(shè)計、動力轉(zhuǎn)向泵匹配計算相關(guān)參數(shù)排量V:轉(zhuǎn)向泵旋轉(zhuǎn)一周時理論上應(yīng)排出的油液體積（ml/r ）；最高轉(zhuǎn)速Nmax :維持轉(zhuǎn)向泵正常穩(wěn)定工作的最高轉(zhuǎn)速（r/min ）；最低轉(zhuǎn)速Nmin :維持轉(zhuǎn)向泵正常穩(wěn)定工作的最低轉(zhuǎn)速（ r/min）；理論流量Qt:泵在

8、單位時間內(nèi)理論上排出的油液體積，它正比與泵的排量V與轉(zhuǎn)速N,即卩 Qt =N*V （ L/min）；實際流量Q:泵在單位時間內(nèi)實際排出的油液體積（包括流量控制閥及壓力安全閥開 啟后的回流油液體積），在泵的進(jìn)出口壓力差不等于零時，泵的內(nèi)部存在一定的泄漏 量AQ,因此實際流量 Q小于理論流量 Qt，即Q=Qt -AQ （L/min ）;控制流量Qk :轉(zhuǎn)向泵流量控制閥開啟時泵每分鐘內(nèi)向轉(zhuǎn)向器輸出的流量（ L/min ）；容積效率n：轉(zhuǎn)向泵實際流量 Q與理論流量Qt的比值（%）；控制壓力 Pk :轉(zhuǎn)向泵壓力安全閥開啟時的輸出壓力（MPa）；輸出功率P:轉(zhuǎn)向泵輸出的液壓功率（KW）消耗功率Px：轉(zhuǎn)向泵

9、輸出功率為 Ps時需要發(fā)動機(jī)輸入的機(jī)械功率（KW）最高工作溫度Tmax :維持轉(zhuǎn)向泵正常穩(wěn)定工作的最高溫度（C）；最低工作溫度Tmin :維持轉(zhuǎn)向泵正常穩(wěn)定工作的最低溫度（C）；二、動力轉(zhuǎn)向油泵的流量匹配 動力轉(zhuǎn)向油泵工作流量的選取是根據(jù)轉(zhuǎn)向盤最大瞬時轉(zhuǎn)速計算的，先計算出滿足轉(zhuǎn)向 盤最大瞬時轉(zhuǎn)速所需要的理論流量Qt，然后再計算出實際需要的流量Q轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的理論流量計算公式為:-6Qt=60 XNXTXSXIWX10（L/min ）式中 T : 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的螺桿螺距或齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的線傳動比（ mm/r ）N : 轉(zhuǎn)向盤最大瞬時轉(zhuǎn)速（轎車按 1.5r/s 計算，其他車輛按 1.25r/s 計算S

10、 : 轉(zhuǎn)向器油缸實際工作面積I W : 換向器的傳動比（對無換向器的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)， IW=1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實際需要的流量 Q可由以下經(jīng)驗公式得到：Q=（1.52） Q t + AQ式中Q:實際需要的流量L/minAQ:轉(zhuǎn)向器允許的內(nèi)泄漏值（此值由廠家確定L/min ）動力轉(zhuǎn)向泵的控制流量 Qk一般取（1.051.1）Q三、動力轉(zhuǎn)向泵的流量特性一般轉(zhuǎn)向泵的流量隨泵的工作轉(zhuǎn)速升高而增加，要求在油泵的開啟轉(zhuǎn)速以下線性增 加，在開啟轉(zhuǎn)速以上流量不明顯增加。這是因為有動力轉(zhuǎn)向器的汽車，希望在正常車 速行駛時，系統(tǒng)的工作流量穩(wěn)定，不隨發(fā)動機(jī)的變化而變化。不希望出現(xiàn)隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn) 速升高而出現(xiàn)油泵流量增大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向過于靈

11、敏，以致轉(zhuǎn)向盤發(fā)飄的現(xiàn)象。對于車速 較高的轎車，則有隨泵轉(zhuǎn)速升高而流量適度下降的要求，以便增加轉(zhuǎn)向手感，提高高 速行駛安全性。一般車轉(zhuǎn)向泵流量特性流量T./mic四、動力轉(zhuǎn)向泵的排量匹配 在動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際需求流量及控制流量確定后，動力轉(zhuǎn)向泵的排量選取僅需滿足不同轉(zhuǎn)速下的流量需求即可，不宜過大，流量過大不僅造成發(fā)動機(jī)功率的浪費(fèi)，還增加泵系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，造成系統(tǒng)油溫過高，減少動力轉(zhuǎn)向泵及整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用壽命。動力轉(zhuǎn)向油泵排量的選取一般在發(fā)動機(jī)處于怠速工況時根據(jù)轉(zhuǎn)向器所需的理論流量Qt來計算( Qt 計算方法見動力轉(zhuǎn)向油泵的流量匹配) 動力轉(zhuǎn)向油泵排量計算公式為：V=(Qt + AQ)*n(ml/

12、r )式中V:轉(zhuǎn)向泵的理論排量(ml/r )Qt：轉(zhuǎn)向盤最大瞬時轉(zhuǎn)速所需要的理論流量(L/min )AQ :轉(zhuǎn)向器允許的內(nèi)泄漏值 (此值由廠家確定 L/min )n: 怠速時轉(zhuǎn)向泵的轉(zhuǎn)速 (r/min )nv :轉(zhuǎn)向泵的容積效率(此值由廠家確定)五、動力轉(zhuǎn)向泵的壓力匹配動力轉(zhuǎn)向泵的壓力大小是由其負(fù)載決定的，因此轉(zhuǎn)向泵的壓力匹配僅需考慮其最大工 作壓力即可。對于裝有壓力安全閥的轉(zhuǎn)向器，考慮從轉(zhuǎn)向泵的出口到轉(zhuǎn)向器的進(jìn)口之間的壓力損失，在選擇轉(zhuǎn)向泵的最大壓力時，一般取轉(zhuǎn)向泵的最大工作壓力Pmax= P1+ AP以確保轉(zhuǎn)向器的輸出力矩可以達(dá)到其理論最大輸出力矩。式中 P1 : 轉(zhuǎn)向器的最大壓力AP :

13、壓力損失，一般取 (0.3-0.5)Mpa對于未裝有壓力安全閥的轉(zhuǎn)向器，為了保證轉(zhuǎn)向器的工作壓力不會超過其最大工作壓力，確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作安全，一般取轉(zhuǎn)向泵的最大工作壓力Pmax= P1-APs。式中 APs : 經(jīng)驗值，一般取 (0.3-0.5)Mpa六、動力轉(zhuǎn)向泵的壓力曲線上文已經(jīng)提過，動力轉(zhuǎn)向泵的壓力大小是由其負(fù)載決定的，而整車轉(zhuǎn)向需要的驅(qū)動力一般隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而減小，因此轉(zhuǎn)向泵的壓力亦隨其轉(zhuǎn)速增大而減小。七、動力轉(zhuǎn)向泵的消耗功率計算動力轉(zhuǎn)向泵的消耗功率計算公式如下: 消耗功率 Px=P*Q t*60 -n=P*N*V 20000 訊KW）式中P:轉(zhuǎn)向泵的輸出壓力（Mpa ） ; Qt：轉(zhuǎn)向泵的理論流量（L/min ）n：轉(zhuǎn)向泵的總效率（此值由廠家提供，一般取 0.8）轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)速-功率經(jīng)驗曲線八、動力轉(zhuǎn)向泵的轉(zhuǎn)速匹配動力轉(zhuǎn)向泵工作轉(zhuǎn)速是根據(jù)發(fā)動機(jī)的最高、最低轉(zhuǎn)速確定的,轉(zhuǎn)向泵的實際最低轉(zhuǎn)速 Nmin=N 1XI （r/min ） 轉(zhuǎn)向泵的實際最高轉(zhuǎn)速 Nmax=N 2X1 （r/min ） 式中 N1 : 發(fā)動機(jī)的最低轉(zhuǎn)速（ r/min ）N 2 : 發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速（ r/min ）I : 發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)向泵輪系傳動比考慮到發(fā)動機(jī)、轉(zhuǎn)向泵及傳動輪系等的生產(chǎn)與配合誤差，轉(zhuǎn)向泵的設(shè)計最低轉(zhuǎn)速應(yīng)W（1-20% ） Nmin，最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)