動力轉向泵的結構原理與匹配設計

1、轉向系統(tǒng)概要一、轉向系統(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?shù)穆犯校?二、轉向系統(tǒng)分類 三、轉向系統(tǒng)工作原理 圖示四、液壓助力轉向系統(tǒng)構成與功能 動力轉向泵結構原理一、動力轉向泵的作用 1、動力轉向泵是液壓動力轉向系統(tǒng)的動力源，它通過發(fā)動機作為傳動介質，將機械能轉換為液壓能，轉向器通過油泵輸出的液壓油把液壓能轉換成機械能，從而起到減輕駕駛員操作強度，提高整車可操縱性的作用；2、通過壓力安全閥控制動力轉向管路內部壓力，確保轉向系統(tǒng)安全；3、通過流量控制閥控制轉向系統(tǒng)流量，保證車輛高速行駛時駕駛員轉向手感 二、動力轉向泵的分類 1、從配車型分，可分

2、為：商用車轉向泵和乘用車轉向泵。 2、從結構形式分，可分為：葉片式轉向泵、齒輪式轉向泵、柱塞式轉向泵；其中雙作用葉片式轉向泵因其尺寸小、噪音低、容積效率高等優(yōu)點在各種車型中被廣泛采用。3、從驅動形式分，可分為：齒輪驅動式轉向泵、皮帶輪驅動式轉向泵、十字滑鍵(花鍵)式轉向泵；其中皮帶輪驅動轉向泵主要用于驅動扭矩較小的乘用車，在商用車上齒輪驅動式和十字滑鍵式較為普遍。三、動力轉向泵的構成 目前汽車用轉向泵多為雙作用葉片式轉向泵，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，流量控制閥保證轉向泵輸出適合整車需求的流量，壓力安全閥控制轉向泵的最高輸出壓力，對于發(fā)動機功率

3、較小的汽油機, 還應配備壓力開關。 四、動力轉向泵爆炸圖 1.驅動輪 2.驅動軸 3.卡簧 4.油封 5.軸承 6.泵體 7.鋼球 8. 壓力開關組件 9. O型密封圈 10.壓力板11.定子12.葉片 13.轉子 14.螺栓 15.泵蓋 16.密封圈 17.定位銷 18.保護堵19.螺栓 20.進油管 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，驅動輪帶動轉子旋轉后，葉片在離心力的作用下張開，并與定子、轉子、配油盤共同形成工作腔，當轉子與葉片從定子內表面的小圓弧區(qū)向大圓弧區(qū)轉動時，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)

4、轉到小圓弧區(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向油管進入轉向器，提供轉向助力。六、流量控制閥的工作原理1、當油泵處于低轉速時，由于F+P1*A>P2*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。 2、油泵轉速逐漸升高，當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。 3、油泵轉速升高，當F+P1*A<P2*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

5、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。 4、當油泵轉速繼續(xù)升高，由于F+P1*A<<P2*A，油泵滑閥向后移動，出油口尺寸在錐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。 七、壓力安全閥的工作原理如下圖所示，當外負載壓力達到設定的最大壓力時，壓力油推動滑閥內部的錐閥向右移動，使出油口與低壓腔接通，出油口壓力Ps迅速下降； 此時Psv<<P0，滑閥組件快速向左移動打開溢流口，使進油口與溢流口聯(lián)通，系統(tǒng)壓力不再升高，從而起到保護轉向系統(tǒng)的作用

6、 八、壓力開關的作用及工作原理 在停車狀態(tài)下發(fā)動機回轉時, 由于泵內部壓力的增加而發(fā)動機回轉速度降低，從而導致發(fā)動機熄火的可能, 因此需要提升發(fā)動機轉速. 為此泵內產生一定壓力時啟動壓力開關, 傳遞發(fā)動機ECU數(shù)據(jù)開放一定部分節(jié)氣門, 起著提高轉速的作用。 動力轉向泵的匹配設計一、動力轉向泵匹配計算相關參數(shù) 排量V：轉向泵旋轉一周時理論上應排出的油液體積（ml/r）； 最高轉速Nmax：維持轉向泵正常穩(wěn)定工作的最高轉速（r/min）； 最低轉速Nmin：維持轉向泵正常穩(wěn)定工作的最低轉速（r/min）； 理論流量Qt：泵在單位時間內理論上排出的油液體積，它正比與泵的排量V與轉速N，即Qt =N*

7、V（L/min）； 實際流量Q：泵在單位時間內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），在泵的進出口壓力差不等于零時，泵的內部存在一定的泄漏量Q，因此實際流量Q小于理論流量Qt，即Q=QtQ（L/min）； 控制流量Qk：轉向泵流量控制閥開啟時泵每分鐘內向轉向器輸出的流量（L/min）； 容積效率v：轉向泵實際流量Q與理論流量Qt的比值（%）； 控制壓力Pk ：轉向泵壓力安全閥開啟時的輸出壓力（ MPa）； 輸出功率P：轉向泵輸出的液壓功率（KW） 消耗功率Px：轉向泵輸出功率為Ps時需要發(fā)動機輸入的機械功率（KW)最高工作溫度Tmax：維持轉向泵正常穩(wěn)定工作的最高

8、溫度（ ）； 最低工作溫度Tmin：維持轉向泵正常穩(wěn)定工作的最低溫度（ ）； 二、動力轉向油泵的流量匹配動力轉向油泵工作流量的選取是根據(jù)轉向盤最大瞬時轉速計算的，先計算出滿足轉向盤最大瞬時轉速所需要的理論流量Qt，然后再計算出實際需要的流量Q轉向系統(tǒng)的理論流量計算公式為： Qt=60×N×T×S×IW×10-6 （L/min ） 式中T : 循環(huán)球轉向器的螺桿螺距或齒輪齒條轉向器的線傳動比（mm/r） N : 轉向盤最大瞬時轉速（轎車按1.5r/s計算，其他車輛按1.25r/s計算） S : 轉向器油缸實際工作面積 IW : 換向器的傳動比（對

9、無換向器的轉向系統(tǒng)， IW=1） 轉向系統(tǒng)實際需要的流量Q可由以下經驗公式得到： Q=(1.52) Qt + Q 式中Q:實際需要的流量 L/min Q:轉向器允許的內泄漏值 (此值由廠家確定L/min） 動力轉向泵的控制流量 Qk一般取（1.051.1）Q三、動力轉向泵的流量特性一般轉向泵的流量隨泵的工作轉速升高而增加，要求在油泵的開啟轉速以下線性增加，在開啟轉速以上流量不明顯增加。這是因為有動力轉向器的汽車，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)動機的變化而變化。不希望出現(xiàn)隨發(fā)動機轉速升高而出現(xiàn)油泵流量增大，導致轉向過于靈敏，以致轉向盤發(fā)飄的現(xiàn)象。對于車速較高的轎車，則有隨泵轉速

10、升高而流量適度下降的要求，以便增加轉向手感，提高高速行駛安全性。 四、動力轉向泵的排量匹配 在動力轉向系統(tǒng)的實際需求流量及控制流量確定后，動力轉向泵的排量選取僅需滿足不同轉速下的流量需求即可，不宜過大，流量過大不僅造成發(fā)動機功率的浪費，還增加泵系統(tǒng)內循環(huán)，造成系統(tǒng)油溫過高，減少動力轉向泵及整個轉向系統(tǒng)的使用壽命。 動力轉向油泵排量的選取一般在發(fā)動機處于怠速工況時根據(jù)轉向器所需的理論流量Qt來計算（Qt計算方法見動力轉向油泵的流量匹配）動力轉向油泵排量計算公式為： V= （Qt + Q）÷n÷v （ml/r ）式中V:轉向泵的理論排量（ml/r ） Qt:轉向盤最大瞬時轉速所

11、需要的理論流量（L/min） Q:轉向器允許的內泄漏值 (此值由廠家確定L/min） n:怠速時轉向泵的轉速(r/min） v :轉向泵的容積效率（此值由廠家確定） 五、動力轉向泵的壓力匹配動力轉向泵的壓力大小是由其負載決定的，因此轉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向器，考慮從轉向泵的出口到轉向器的進口之間的壓力損失，在選擇轉向泵的最大壓力時，一般取轉向泵的最大工作壓力Pmax= P1+P以確保轉向器的輸出力矩可以達到其理論最大輸出力矩。式中P1 : 轉向器的最大壓力 P :壓力損失，一般取(0.3-0.5)Mpa對于未裝有壓力安全閥的轉向器，為了保證轉向器的

12、工作壓力不會超過其最大工作壓力，確保轉向系統(tǒng)的工作安全，一般取轉向泵的最大工作壓力Pmax= P1-Ps。 式中Ps : 經驗值，一般取(0.3-0.5)Mpa 六、動力轉向泵的壓力曲線上文已經提過，動力轉向泵的壓力大小是由其負載決定的，而整車轉向需要的驅動力一般隨發(fā)動機轉速的增加而減小，因此轉向泵的壓力亦隨其轉速增大而減小。 七、動力轉向泵的消耗功率計算動力轉向泵的消耗功率計算公式如下： 消耗功率Px=P*Qt÷60÷=P*N*V÷60000÷(KW)式中P:轉向泵的輸出壓力（Mpa ）；Qt:轉向泵的理論流量（L/min） :轉向泵的總效率（此值由廠家提供，一般取0.8） 八、動力轉向泵的轉速匹配動力轉向泵工作轉速是根據(jù)發(fā)動機的最高、最低轉速確定的， 轉向泵的實際最低轉速Nmin=N1×I （r/min） 轉向泵的實際最高轉速Nmax=N2×I （r/min） 式中N1 :發(fā)動機的最低轉速（r/min） N2 :發(fā)動機的最高轉速（r/min） I : 發(fā)動機轉向泵輪系傳動比 考慮到發(fā)動機、轉向泵及傳動輪系等的生產與配合誤差，轉向泵的設計最低轉速應（1-20%）Nmin，最高穩(wěn)定轉速