動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的結(jié)構(gòu)原理與匹配設(shè)計(jì)

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(chē)輛的行駛方向； 2、減緩來(lái)自路面的沖擊，并保持適當(dāng)?shù)穆犯校?二、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類(lèi) 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 動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵結(jié)構(gòu)原理一、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的作用 1、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵是液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)力源，它通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)作為傳動(dòng)介質(zhì)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，轉(zhuǎn)向器通過(guò)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(chē)可操縱性的作用；2、通過(guò)壓力安全閥控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向管路內(nèi)部壓力，確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全；3、通過(guò)流量控制閥控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量，保證車(chē)輛高速行駛時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)向手感 二、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的分類(lèi) 1、從配車(chē)型分，可分

2、為：商用車(chē)轉(zhuǎn)向泵和乘用車(chē)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(diǎn)在各種車(chē)型中被廣泛采用。3、從驅(qū)動(dòng)形式分，可分為：齒輪驅(qū)動(dòng)式轉(zhuǎn)向泵、皮帶輪驅(qū)動(dòng)式轉(zhuǎn)向泵、十字滑鍵(花鍵)式轉(zhuǎn)向泵；其中皮帶輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向泵主要用于驅(qū)動(dòng)扭矩較小的乘用車(chē)，在商用車(chē)上齒輪驅(qū)動(dòng)式和十字滑鍵式較為普遍。三、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的構(gòu)成 目前汽車(chē)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(chē)需求的流量，壓力安全閥控制轉(zhuǎn)向泵的最高輸出壓力，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)功率

3、較小的汽油機(jī), 還應(yīng)配備壓力開(kāi)關(guān)。 四、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵爆炸圖 1.驅(qū)動(dòng)輪 2.驅(qū)動(dòng)軸 3.卡簧 4.油封 5.軸承 6.泵體 7.鋼球 8. 壓力開(kāi)關(guān)組件 9. O型密封圈 10.壓力板11.定子12.葉片 13.轉(zhuǎn)子 14.螺栓 15.泵蓋 16.密封圈 17.定位銷(xiāo) 18.保護(hù)堵19.螺栓 20.進(jìn)油管 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(dòng)輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，葉片在離心力的作用下張開(kāi)，并與定子、轉(zhuǎn)子、配油盤(pán)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(dòng)時(shí)，兩個(gè)葉片之間的容積增大，壓力減小，通過(guò)配油盤(pán)的吸油口吸油；由大圓弧區(qū)

4、轉(zhuǎn)到小圓弧區(qū)時(shí)，兩個(gè)葉片之間的容積縮小，壓力增加，通過(guò)壓力板的排油口排油，排出的高壓油通過(guò)轉(zhuǎn)向油管進(jìn)入轉(zhuǎn)向器，提供轉(zhuǎn)向助力。六、流量控制閥的工作原理1、當(dāng)油泵處于低轉(zhuǎn)速時(shí)，由于F+P1*A>P2*A，滑閥處于原始位置，不發(fā)生位移。 此時(shí)流量Q=q*n，在流量曲線(xiàn)上為A-B段。斜率為油泵排量。 2、油泵轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)F+P1*A=P2*A時(shí)，滑閥向后移動(dòng)至打開(kāi)溢流口，從而有部分高壓油通過(guò)溢流口返回吸油腔， 此時(shí)流量Q=q*n-Q溢流，在流量曲線(xiàn)上為B-C段。 3、油泵轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)F+P1*A<P2*A時(shí)，油泵滑閥繼續(xù)向后移動(dòng)，出油口尺寸在錐度的作用下變得更小，同時(shí)溢流口變得更大，從

5、而減小Qout增大Q溢流， 此時(shí)流量Q=q*n-Q溢流，在流量曲線(xiàn)上為C-D段。 4、當(dāng)油泵轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，由于F+P1*A<<P2*A，油泵滑閥向后移動(dòng)，出油口尺寸在錐閥大端作用下維持在一個(gè)較小的尺寸，同時(shí)溢流口變得更大，從而限制Qout增大Q溢流， 此時(shí)流量Q=q*n-Q溢流，在流量曲線(xiàn)上為D-E段。 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(shí)，壓力油推動(dòng)滑閥內(nèi)部的錐閥向右移動(dòng)，使出油口與低壓腔接通，出油口壓力Ps迅速下降； 此時(shí)Psv<<P0，滑閥組件快速向左移動(dòng)打開(kāi)溢流口，使進(jìn)油口與溢流口聯(lián)通，系統(tǒng)壓力不再升高，從而起到保護(hù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用

6、 八、壓力開(kāi)關(guān)的作用及工作原理 在停車(chē)狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí), 由于泵內(nèi)部壓力的增加而發(fā)動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)速度降低，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的可能, 因此需要提升發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速. 為此泵內(nèi)產(chǎn)生一定壓力時(shí)啟動(dòng)壓力開(kāi)關(guān), 傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)ECU數(shù)據(jù)開(kāi)放一定部分節(jié)氣門(mén), 起著提高轉(zhuǎn)速的作用。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的匹配設(shè)計(jì)一、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵匹配計(jì)算相關(guān)參數(shù) 排量V：轉(zhuǎn)向泵旋轉(zhuǎn)一周時(shí)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：泵在單位時(shí)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Qt =N*

7、V（L/min）； 實(shí)際流量Q：泵在單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際排出的油液體積（包括流量控制閥及壓力安全閥開(kāi)啟后的回流油液體積），在泵的進(jìn)出口壓力差不等于零時(shí)，泵的內(nèi)部存在一定的泄漏量Q，因此實(shí)際流量Q小于理論流量Qt，即Q=QtQ（L/min）； 控制流量Qk：轉(zhuǎn)向泵流量控制閥開(kāi)啟時(shí)泵每分鐘內(nèi)向轉(zhuǎn)向器輸出的流量（L/min）； 容積效率v：轉(zhuǎn)向泵實(shí)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(kāi)啟時(shí)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)向泵輸出功率為Ps時(shí)需要發(fā)動(dòng)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

8、溫度（ ）； 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（ ）； 二、動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵的流量匹配動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵工作流量的選取是根據(jù)轉(zhuǎn)向盤(pán)最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算的，先計(jì)算出滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向盤(pán)最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)速所需要的理論流量Qt，然后再計(jì)算出實(shí)際需要的流量Q轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的理論流量計(jì)算公式為： Qt=60×N×T×S×IW×10-6 （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(xiàn)傳動(dòng)比（mm/r） N : 轉(zhuǎn)向盤(pán)最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)速（轎車(chē)按1.5r/s計(jì)算，其他車(chē)輛按1.25r/s計(jì)算） S : 轉(zhuǎn)向器油缸實(shí)際工作面積 IW : 換向器的傳動(dòng)比（對(duì)

9、無(wú)換向器的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)， IW=1） 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)際需要的流量Q可由以下經(jīng)驗(yàn)公式得到： Q=(1.52) Qt + Q 式中Q:實(shí)際需要的流量 L/min Q:轉(zhuǎn)向器允許的內(nèi)泄漏值 (此值由廠家確定L/min） 動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的控制流量 Qk一般?。?.051.1）Q三、動(dòng)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(kāi)啟轉(zhuǎn)速以下線(xiàn)性增加，在開(kāi)啟轉(zhuǎn)速以上流量不明顯增加。這是因?yàn)橛袆?dòng)力轉(zhuǎn)向器的汽車(chē)，希望在正常車(chē)速行駛時(shí)，系統(tǒng)的工作流量穩(wěn)定，不隨發(fā)動(dòng)機(jī)的變化而變化。不希望出現(xiàn)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高而出現(xiàn)油泵流量增大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向過(guò)于靈敏，以致轉(zhuǎn)向盤(pán)發(fā)飄的現(xiàn)象。對(duì)于車(chē)速較高的轎車(chē)，則有隨泵轉(zhuǎn)速

10、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。 四、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的排量匹配 在動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實(shí)際需求流量及控制流量確定后，動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的排量選取僅需滿(mǎn)足不同轉(zhuǎn)速下的流量需求即可，不宜過(guò)大，流量過(guò)大不僅造成發(fā)動(dòng)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(guò)高，減少動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵及整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用壽命。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵排量的選取一般在發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)向器所需的理論流量Qt來(lái)計(jì)算（Qt計(jì)算方法見(jiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵的流量匹配）動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵排量計(jì)算公式為： V= （Qt + Q）÷n÷v （ml/r ）式中V:轉(zhuǎn)向泵的理論排量（ml/r ） Qt:轉(zhuǎn)向盤(pán)最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)速所

11、需要的理論流量（L/min） Q: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(shí)轉(zhuǎn)向泵的轉(zhuǎn)速(r/min） v :轉(zhuǎn)向泵的容積效率（此值由廠家確定） 五、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的壓力匹配動(dòng)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(duì)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(shí)，一般取轉(zhuǎn)向泵的最大工作壓力Pmax= P1+P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 P :壓力損失，一般取(0.3-0.5)Mpa對(duì)于未裝有壓力安全閥的轉(zhuǎn)向器，為了保證轉(zhuǎn)向器的

12、工作壓力不會(huì)超過(guò)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-Ps。 式中Ps : 經(jīng)驗(yàn)值，一般取(0.3-0.5)Mpa 六、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的壓力曲線(xiàn)上文已經(jīng)提過(guò)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的壓力大小是由其負(fù)載決定的，而整車(chē)轉(zhuǎn)向需要的驅(qū)動(dòng)力一般隨發(fā)動(dòng)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(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的消耗功率計(jì)算動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的消耗功率計(jì)算公式如下： 消耗功率Px=P*Qt÷60÷=P*N*V÷60000÷(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） :轉(zhuǎn)向泵的總效率（此值由廠家提供，一般取0.8） 八、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的轉(zhuǎn)速匹配動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵工作轉(zhuǎn)速是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的最高、最低轉(zhuǎn)速確定的， 轉(zhuǎn)向泵的實(shí)際最低轉(zhuǎn)速Nmin=N1×I （r/min） 轉(zhuǎn)向泵的實(shí)際最高轉(zhuǎn)速Nmax=N2×I （r/min） 式中N1 :發(fā)動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速（r/min） N2 :發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速（r/min） I : 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向泵輪系傳動(dòng)比 考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向泵及傳動(dòng)輪系等的生產(chǎn)與配合誤差，轉(zhuǎn)向泵的設(shè)計(jì)最低轉(zhuǎn)速應(yīng)（1-20%）Nmin，最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速