液壓助力的地彈簧設計探討

摘 要：地彈簧是目前廣泛應用的一種液壓助力閉門器，壓緊裝置采用渦輪裝置，開啟過程需要很大的外力。文章結合生產實際，對電子液壓助力技術在地彈簧設計上的應用進行具體的探討，提出了更合理、更省力的地彈簧結構，為地彈簧的進一步優化和改進提供了有效的技術支持。

關鍵詞：地彈簧；液壓助力；探討；設計

1 引言

地彈簧是用于大型門開啟的液壓助力結構，主要目的是緩沖大型門在開啟時的振動和沖擊，同時減少開啟門所需要的力。地彈簧通常有兩種結構，一種是采用渦輪裝置作為壓緊彈簧，通過渦輪的正反裝實現大型門的雙向開啟；另一種是采用齒輪齒條裝置作為大型門的閉門器壓緊裝置，這種裝置就只能實現大型門單向開啟。在實際生產中，大型門的開啟往往需要較大的推力和拉力才能完成大型門的開啟，給生產和生活造成了極大的不便，所以有必要對地彈簧的結構進行研究。文章通過對大型門開閉過程中地彈簧液壓助力結構的具體分析，對地彈簧機械式液壓助力系統和電子式液壓助力系統進行了詳細的對比分析，對地彈簧液壓助力系統的設計方案進行了探討，并分析了機械式系統和電子式系統各自的優點和缺點，為地彈簧的進一步改進和推廣提供了有力的支持。

2 液壓助力的地彈簧設計分析與探討

2.1 地彈簧的結構分析

地彈簧的基本結構有地軸和天軸兩部分組成，地軸又叫地腳。天軸是指在大型門的上方連接門框和門扇的部件，通常采用插銷式的軸和軸套進行連接，再通過螺栓進行調節；而地軸則是與地面平行，對大型門的開啟進行控制。

從機械制造的角度分析，地彈簧采用渦輪結構作為彈簧的壓緊裝置比齒輪齒條作為壓緊裝置的閉門器要小，地彈簧進行關門時的力臂結構也相對較短，從而導致地彈簧的質量和使用壽命受制于結構設計的準確性和加工精度，而加工精度要求的提高會大大加劇地彈簧的生產成本。另外，雙向開門的門扇在開啟過程中會對地彈簧施加很大的載荷，使地彈簧反復受到交變載荷的疲勞應力而減少壽命，又因為不同開啟頻率的門的地彈簧使用壽命差距很大，所以無法確定地彈簧的更換周期，同時地彈簧的安裝精度也會影響其使用壽命，地彈簧的長期拉伸會造成地彈簧的彈力減弱，影響其正常使用，而且門扇的運動給地彈簧造成很大的扭矩，加劇了主軸和軸承之間的磨損，極易造成地軸的偏心、漏油等問題，使大型門無法正常使用。

鑒于地彈簧的諸多缺點，需要對其進行改進設計，但是從渦輪到液壓泵的機械技術都已經非常成熟很難做出較大突破，所以文章引入電子控制技術，對這些問題進行改進，為地彈簧的優化設計提出了新的思路。

2.2 電子液壓助力技術在地彈簧設計中的應用分析

電子液壓助力技術的助力原理和機械式的完全相同，最大的區別在于將不再使用發動機驅動液壓泵，而是采用電力驅動電子泵，這樣就能夠更細微的控制地彈簧的力度大小，其性能對比如表1所示。

電子液壓助力技術的主要改進是在傳統的機械助力基礎上增加了流量控制閥、測速傳感器、電子控制單元以及信號處理器等，主要是將傳感器測量的信號傳遞到信號處理器和電子控制單元，對門開啟的速度實時控制，可以滿足大型門的高、低速的助力要求。

目前采用的地彈簧的電子液壓助力系統的主要構件為：助力傳感器、助力控制單元、電動泵、轉向機、儲油罐等，這種結構的最大好處在于轉向油泵的驅動不再有人力維持，二是通過電動機來驅動，并且通過電控系統使轉向、轉矩的控制更加實時化、自動化，具體控制流程為：首先轉矩傳感器、轉向傳感器等收集相應的信息，將這些信息轉化成模擬量傳遞給電子控制器，電子控制器將模擬量轉化成數字量，然后處理給信號邏輯處理器，然后由信號處理器出理后輸出給電動液壓泵，控制液壓泵的流量，從而控制傳動機構，最后控制門的轉動，在門閉合時，液壓系統通過回油，使門扇回到原本的位置，而此時單向節流閥可以達到緩沖的目的。電子液壓助力系統目前廣泛應用在汽車領域，能夠達到節省油耗、轉向輕便的效果，深受駕駛者的喜愛。

2.3 電子液壓助力地彈簧的優缺點分析

采用電子液壓助力的地彈簧閉門器的主要優點如下：（1）降低了能耗。機械式的液壓系統能量消耗是恒定的，在門扇不運動時仍然保持著能耗，極大的浪費的能量；（2）保證了轉向的實時性。電子液壓助力系統能夠保證電動機與助力結構直接相連，使系統直接作用于轉向軸，沒有機械轉向系統的遲滯效應，大大增強了轉向的實時性；（3）提高了大型門開閉的穩定性。采用電子控制的液壓助力系統能夠細微的控制轉向的速度，使門在開閉過程中不會出現卡斷的現象；（4）提供可變的轉向動力。通過軟件編程和信號控制器的控制可以隨時調節系統的轉向動力，使開閉門更加的省力；（5）使用綠色能源，降低環境污染。電子液壓助力的地彈簧，大大降低了發生液壓油泄漏的可能性，順應綠色化的時代優勢。

雖然從技術、功能以及經濟性方面看，電子液壓助力系統較機械液壓系統有較大的優勢，但是電子液壓助力系統也具有自身的缺點，具體如下：（1）電子液壓助力的地彈簧造價較高。與成熟的傳統機械式助力系統相比，電子控制系統的制造成本更高，技術也更復雜，保養和維修的成本也更高；（2）可靠性較差。與傳統液壓助力相比，電控系統除了可能出現轉向機構故障、液壓機構故障外，還可能出現電氣故障，而且維修更加困難；（3）電子液壓助力系統的負荷較小。電子液壓助力系統采用電子泵控制，功率和載荷受限，很難滿足特大型門的需求；（4）機械式助力系統的發展。機械式助力系統的迅速發展，使機械式液壓助力系統也能滿足隨速可變功能，甚至出現可變速比的轉向功能，導致電子式液壓助力系統不占優勢。

2.4 液壓助力地彈簧的使用注意事項

在液壓助力地彈簧閉門器使用過程中應該注意以下事項：（1）機械液壓式的助力系統要經常對儲油罐里的油量進行檢查，油量不能過少，如果有噪音或開閉很費力，應該檢查油泵，以及油壓等；（2）電子液壓式的系統也要注意助力油量的多少，一旦警示燈亮，一定要馬上進行檢查；（3）在門開啟過程中，如果發現速度又突變，或者有卡殼現象，一定要使用專用設備對系統進行故障檢測，不能繼續使用，以免發生危險。

3 結束語

文章通過液壓助力地彈簧設計過程中的機械式液壓助力系統和電子液壓式助力系統的具體闡述，對電子液壓式助力系統的特點進行了詳細的探討，并與相應的機械液壓式系統方案進行對比分析，說明了電子液壓式系統的優點和劣勢，并在最后對這兩種液壓助力系統的使用注意事項進行了論述，為液壓助力的地彈簧設計提供了技術上的支撐。

參考文獻

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