【導(dǎo)讀】轉(zhuǎn)向器的正效率??分配閥的泄漏量Q?

　　

【正文】 pump output pipepass channel 動(dòng)力缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 動(dòng)力缸相對(duì)于轉(zhuǎn)向器有兩種布置方法。 整體式的 動(dòng)力缸活塞與轉(zhuǎn)向器均布置在同一個(gè)由 QT40018 或 KTH35010 制造的轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi) ,活塞與齒條制成一體。 在動(dòng)力缸的計(jì)算中需確定其缸徑 cD 、活塞行程 s、活塞桿直徑 d 以及缸筒壁厚 t。 剛徑尺寸 Dc 的計(jì)算 動(dòng)力缸的缸徑尺寸 Dc 可由作用于活塞 — 齒條上的力的平衡條件來(lái)確定： 0oc f pF F F F? ? ? ? （ 4— 1） 式中 ocF —— 由轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向阻力矩所確定的作用于齒扇上的圓周力； fF—— 活塞與缸筒間的摩擦力； pF—— 由轉(zhuǎn)向 盤(pán)切向力所引起的作用在活塞上的軸向力； F —— 高壓油液對(duì)活塞的推力。 其中 39。39。roc wpTF ri?? （ 4— 2） ta nf R ocF F f F f ?? ? ? ? ? （ 4— 3） 39。02ta n ( )hhp skFrF d ???? ? （ 4— 4） 22()4csF D d p??? （ 4— 5） 式中 （ 1） rT —— 轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向阻力矩； 313 GfTr p? f 為輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)，一般取 ； G1 為轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷（ N），取 75000N； p為輪胎氣壓（ MPa） ,取 p=。 所以 313 GfTr p? ? 10 N mm?? （ 2） 22w d mzr ??—— 齒扇的嚙合半徑； 22w d mzr ?? m 是齒扇模數(shù)， z是齒扇全齒齒數(shù)。查表取 m=6 。 z=15 所以 22w d mzr ??=45(mm) (3) 39。pi —— 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比； 取 39。 2pi ? （ 4） 39。? —— 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率； 39。? =（ ~）；取 39。? = （ 5） f —— 活塞與缸筒間的摩擦系數(shù)；取 ? （ 6） ? —— 齒扇的嚙合角；查表取 ? =27176。 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 （ 7） hF —— 轉(zhuǎn)向盤(pán)上的切向力； 122 rhswLTF L D i????= 1L 為轉(zhuǎn)向搖臂； 2L 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂； swD 為轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑； i? 為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比； ?? 為轉(zhuǎn)向器正效率。 （ 8） hr —— 轉(zhuǎn)向盤(pán)的半徑； hr = 2swD=250mm （ 9） sd —— 轉(zhuǎn)向螺桿直徑；查表取 sd =34mm (10) 0? —— 轉(zhuǎn)向螺桿螺旋滾道的導(dǎo)程角； 0 8?? 176。 （ 11） 39。k? —— 換算摩擦角； 39。 a rc ta n 0. 00 85 0. 5k? ??176。 （ 12） cD —— 動(dòng)力缸缸徑； （ 13） p —— 動(dòng)力缸內(nèi)的油液壓力。一般 ~ , 最高 ~。取 8MPa 。 將式（ 4— 1） 與式（ 4— 2）（ 4— 3）（ 4— 4）（ 4— 5） 聯(lián)立，經(jīng)過(guò)整理即可求得： 239。 39。 39。024 ( 1 t a n ) t a n( )hhrcsw p s kFrTD f dp r i d?? ? ? ???? ? ? ??? ??? （ 4— 6） 將以上參數(shù)帶入方程（ 4— 6）解得 cD ? 。查表取標(biāo)準(zhǔn)值 104mm 活塞行程 s 的計(jì)算 當(dāng)動(dòng)力缸與轉(zhuǎn)向器一體時(shí)，活塞行程 s 可由搖臂軸轉(zhuǎn) 至最大轉(zhuǎn)角 max? 時(shí)齒扇轉(zhuǎn)過(guò)的節(jié)圓弧長(zhǎng)來(lái)球得，即 ? ? ? ?m a x 1 8 0 6 0 1 8 0 4 5 4 7ws r m m? ? ?? ? ? ? ? （ 4— 7） 式中 max? —— 搖臂軸由中間位置轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)的轉(zhuǎn)角 。 wr —— 齒扇的節(jié)圓半徑。 活塞移至有活塞桿一端的極限位置時(shí)，與缸體端面間還應(yīng)有 ( ~ ) ceD? 的間隙以利活塞桿的導(dǎo)向，另一端也應(yīng)有 10 mm 的 間隙以免與缸蓋碰撞。 動(dòng)力缸缸筒壁厚 t 的計(jì)算 根據(jù)缸體在橫斷平面內(nèi)的拉伸強(qiáng)度條件（見(jiàn)式 4— 8）和在軸向平面內(nèi)的拉伸強(qiáng)度條件（見(jiàn)式 4— 9）進(jìn)行， ? ?22 12 csr cDp nD t t?? ????? ? ???? （ 4— 8） ? ?224 csz cDp nD t t?? ????????? （ 4— 9） s? 為缸體材料的屈服點(diǎn)。缸體采用球墨鑄鐵 QT500— 05，抗拉強(qiáng)度為 500MPa ,屈服點(diǎn)為 350MPa 。 n 為安全系數(shù)，通常取 n=~5 ，這里取 n=5 將兩式聯(lián)立解得： 9 .2 2 2 .2mm t mm?? ，查表取標(biāo)準(zhǔn)值 t = 10 mm 分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 預(yù)開(kāi)隙 1e 預(yù)開(kāi)隙 1e 如圖（ 44）所示，為滑閥處于中間位置時(shí)分配閥內(nèi)各環(huán)形油路沿滑閥 軸向的開(kāi)啟量，也是為使分配閥內(nèi)某油路關(guān)閉所需的滑閥最小移動(dòng)量。 1e 值過(guò)小會(huì)使油液常流時(shí)局部阻力過(guò)大； 1e 值過(guò)大則轉(zhuǎn)向盤(pán)需轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)大的角度才能使動(dòng)力缸工作，轉(zhuǎn)向靈敏度低。一般要求轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角 2?? 176。 ~ 5176。時(shí)滑閥就移動(dòng) 1e 的距離。 整體 式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系分配閥的預(yù)開(kāi)隙 1e 為 1 2 ~ 5 1 1 0 . 1 5 23 6 0 3 6 0e P m m?????? ? ? ? （ 4— 10） P為轉(zhuǎn)向螺桿的螺距，取 11mm ； ? 為相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角。 1e 值通常約在 ~ 范圍內(nèi)，所以 1e 取值合 理 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 。 圖 4— 4 滑閥的總移動(dòng)量 e和預(yù)開(kāi)隙 1e Fig 4— 4 The total amount of slide valve movement and preopening egap 滑閥總移動(dòng)量 e 滑閥總移動(dòng)量 e 過(guò)大時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)向盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后滑閥回到中間位置的行程長(zhǎng)，致使轉(zhuǎn)向車輪停 止偏轉(zhuǎn)的時(shí)刻也相應(yīng)“滯后”，從而使靈敏度降低；如 e 值過(guò)小，則使密封長(zhǎng)度21e e e?? 過(guò)小導(dǎo)致密封不嚴(yán)，這就容易產(chǎn)生油液泄漏致使進(jìn)、回油路不能完全隔斷而使工作油液壓力降低和流量減少。通常，當(dāng)滑閥總移動(dòng)量為 e 時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)允許轉(zhuǎn)動(dòng)的角度約為20176。左右。據(jù)此可參照式（ 4— 11）， 并取 ? =20176。來(lái)計(jì)算 e 值。 半分之式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的滑閥總移動(dòng)量為 20 ????mm （ 4— 11） 局部壓力降 p? 當(dāng)汽車直行時(shí)，滑閥處于中間位置，油液流經(jīng)滑閥后再回到郵箱。油液流經(jīng)滑閥時(shí)產(chǎn)生的局部壓力降為 2 421 3 .8 1 02vpv?? ?? ? ? ? （ 4— 12） 式中 ? 為油液密度； ? 為局部阻力系數(shù)； v為油液的流速。 p? 的允許值 [ p? ]= 223 10 ~ 4 10???? MPa 。 油液流速的允許值 [v] 將 p? 的允許值 [ p? ]帶入上式（ 4— 12）可得油液流速的允許值為 [v]= ? ? 22443 1 0 ~ 4 1 0 4 . 6 6 ~ 5 . 3 81 3 . 8 1 0 1 3 . 8 1 0p ms????? ?????? （ 4— 13） 滑閥直徑 d m a x m a x1112 6 3 7 .7d e v e v?? ? ? （ 4— 14） m a x 30 45 m inQL? ? ?為溢流閥限制下的油液最大排量， L/min，一般為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)油泵排量的 倍。 油泵采用雙作用 YB型葉片泵，最大壓力 14MPa 。排量 16mLr ；最高轉(zhuǎn)速 3200r/min ?？刂屏髁?30L/min 。所以 m a x 30 45 m inQL? ? ? 將油液流速的允許值 [v]= ~ （ 4— 14），可求得 d=~，取 d= 滑閥在中間位置時(shí)的油液流速 v m a x m a x1112 6 3 7 .7v e d e d?? ? ? （ 4— 15） ? 152 s?? ? ? 滿足 [v]= ~ 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36 分配閥的泄漏量 Q? 3212pdQ e????? ??? （ 4— 16） ? 為滑閥與閥體間的徑向間隙， cm ，一般 ? =~ cm ，計(jì)算時(shí)取最大間隙 cm 。 ? 為油液的動(dòng)力粘度。選擇礦油型抗磨液壓油，運(yùn)動(dòng)粘度 7~9 2mms ，選擇 9 2mms ；油液密度 3850 ~ 960 kg m? ? ，取 900 3kgm 。 所以 2 6 39 900 10 081m m s g m m P a s? ?? ? ? ? ? 所以 3212pdQ e????? ??? = 3cms 小于溢流閥限制下最大排量 maxQ 的 5%~10%，滿足要求。 回位彈簧的預(yù)緊力和反作用閥直徑的確定 與分配閥的反作用力矩相平衡的轉(zhuǎn)向盤(pán)力矩為 2039。( ) ta n ( )42 srh h P kddF r z F p c s? ??? ? ? ? ? ? （ 4— 17） 式中 z—— 反作用閥的對(duì)數(shù)，在現(xiàn)有車上 z=1~4 0PF —— 回位彈簧預(yù)緊力； rd —— 反作用閥直徑； c—— 一個(gè)回位彈簧的剛度 ,c=122Nmm ； s? —— 反作用閥的行程 ,6mm； sd —— 轉(zhuǎn)向螺桿直徑，通常 取其平均值 ， sd =34mm； 0? —— 轉(zhuǎn)向螺桿螺旋滾道的導(dǎo)程角 ， 0? =8176。 ； 39。k? —— 換算摩擦角 ， 39。k? =176。 回位彈簧預(yù)緊力 0PF 的選擇條件為：動(dòng)力轉(zhuǎn)向開(kāi)始起作用時(shí)作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的切向力 0hF 應(yīng)達(dá)到預(yù)定值。 根據(jù)不同的車型，它的取值范圍為 0hF =20~100N，取 0hF =80N 當(dāng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向開(kāi)始起作用時(shí)， s? =0 及 p=0，代入式（ 4— 17）就可求得回位彈簧的預(yù)緊力 0PF 為 0039。02 2 8 0 2 5 0 3936ta n ( ) 2 3 4 ta n ( 8 0 . 5 )hhp skFrFNzd ?? ??? ? ?? ? ? ? （ 4— 18） 由式（ 4— 17）可知，加在轉(zhuǎn)向 盤(pán)上的切向力 Fh與作用 于動(dòng)力缸活塞上 的液壓 p成比例關(guān)系， 而 p又與轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向阻力矩有關(guān)，由此就 保證了使司機(jī)有“路感”。 反作用閥直徑 rd 的選擇是根據(jù)在動(dòng)力缸的最大液壓下作用于轉(zhuǎn)向盤(pán)上的切向力不應(yīng)超過(guò) m ax 100 ~ 150hFN? 的條件，并按式 (4— 17)來(lái)計(jì)算的 .即 ? ? 0m a x 39。m a x 024 t a n hhrPskFrd F c sp zd? ??????? ? ? ???? （ 4— 19） maxp —— 動(dòng)力缸內(nèi)液壓的最大值， maxp =8MPa； hr —— 轉(zhuǎn)向盤(pán)半徑， hr =250mm； 所以 rd =，取 rd =14mm 油泵排量與油罐容積的確定 轉(zhuǎn)向油泵的排量應(yīng)保證轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸能比無(wú)動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)以更高的轉(zhuǎn)速使汽車轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，否則動(dòng)力轉(zhuǎn)向反而會(huì)形成快速轉(zhuǎn)向的輔加阻力。油泵排量 要達(dá)到這一要求。必須滿足如下的不等式 : ? ? 21 4 svctdQDd?? ? ? ? （ 4— 20） Q—— 油泵的計(jì)算排量； v? —— 油泵的容積效率，計(jì)算時(shí)一般取 v? =~，取 ； ? —— 漏瀉系數(shù)， ? =~； cD —— 動(dòng)力缸缸徑； 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 38 stdd—— 動(dòng)力缸活塞移動(dòng)速度， 0ta ns t s hd d d n??? 其中 hn —— 轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的最大可能頻率，計(jì)算時(shí)對(duì)轎車去 hn =~ 1s? ；對(duì)貨車取hn =~ 1s? ，取 1s? ，則動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的油泵