RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的設計

梁峰

【摘 要】 本文主要介紹RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構及工作原理，分別從三大職能板塊機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥進行詳細說明。闡述了超大缸徑液壓動力轉向器在系統(tǒng)壓力過載保護上與中、大缸徑液壓動力轉向器的最大區(qū)別，即卸荷閥、安全閥的設計。并列舉了一些關鍵部位的強度校核計算實例。

【關鍵詞】 工作原理 ?閥的設計 ?校核計算

1 設計要求

1.1 性能參數(shù)

最大工作壓力（MPa）：15;輸入軸總圈數(shù)：6;前橋負荷（T）：8;旋向;左旋;角傳動比：23;輸出擺角（°）：±45;缸徑（mm）：130。

1.2 使用工況

載重大，路況不好，多粉塵、泥槳。

2 結構及工作原理（如圖1）

RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構形式屬整體循環(huán)球式液壓動力轉向器，是汽車轉向系統(tǒng)中的一個關鍵部件。如圖1，殼體總成（1）、螺母總成（2）、閥體總成（3）、端蓋總成（4）、輸入軸與螺桿總成（5）、搖臂軸總成（6）、側蓋總成（7）。按功用可分三個部分：機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥。此轉向器是這三個功用的集成。

2.1 機械傳動

把由轉向管柱與轉向器輸入端相連的豎直圓周運動，經(jīng)轉向器后輸出水平圓周運動，與之相連的垂臂前后擺動。達到降低速度，增大傳動扭矩的目的。轉向器內(nèi)部由兩級傳動副來實現(xiàn)，第一級是螺桿、螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。

2.2 液壓油缸

液壓油由進油孔進入，通過分配閥使液壓油進入殼體的上下腔，螺母相當于活塞在殼體大腔內(nèi)上下運動，推動搖臂軸轉動，實現(xiàn)搖臂擺動。

3 閥的設計

3.1 卸荷閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，所以在汽車轉向時，與中小缸徑靠車輪限位不同，它的動能及沖擊力非常大，為避免造成車輪機械裝置損壞，要求轉向器本身有限位及卸荷的功能。設計卸荷閥，組成如圖2所示;安裝在轉向螺母通孔的兩端，與上下腔相通。閥座與閥套緊配合旋入螺紋孔，閥芯受壓縮彈簧彈力頂緊閥座，彈簧由推管穩(wěn)定。

（2）工作原理;工作時上下腔通油，方向盤轉動使液壓轉閥開啟，上下腔產(chǎn)生壓力差推動螺母運動。假如由上腔高壓油推動螺母向下腔低壓油運動，上腔一側的閥芯受高壓油的作用產(chǎn)生克服彈簧彈力的力使其軸向位移，從而與閥座分離，高壓油進入卸荷閥內(nèi)腔。當螺母運動到下腔底部時，下腔的閥芯撞擊殼體內(nèi)壁，產(chǎn)生克服彈簧彈力的作用力使閥芯產(chǎn)生軸向位移，從而與閥座分離，高低壓油腔相通，高壓油腔壓力卸荷，兩腔壓力相同，螺母運動停止，達到限位及卸荷的目的。反方向同樣道理。限位起始位置的設定，在不通油的情況下即靠機械傳動，到達位置時閥芯與閥座同時撞擊內(nèi)壁，閥座相對于閥套向內(nèi)側產(chǎn)生位移，這樣就改變了下次撞擊時螺母運動的位置，也就是方向盤轉向的角度，即限位起始位置被設定。

3.2 安全閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，工作時系統(tǒng)壓力很高，隨著負載增加而壓力增高，達到或超過油泵的允許最高壓力，從而造成油泵的損壞。所以系統(tǒng)壓力高的轉向器必須設置安全閥，起到保護油泵的作用。此安全閥組成如圖3所示;堵蓋與閥體緊配合，靠壓力壓入閥體一端，并留有油孔，此孔與進油回路相通。上面的鋼球恰好落到進油孔上，靠上面壓縮彈簧的彈力作用到鋼球上把進油孔堵死。鋼球旁邊貫穿閥體的油孔與出油回路相通。彈簧座旋入閥體螺紋孔，壓迫壓縮彈簧產(chǎn)生彈性變形，產(chǎn)生的壓力作用到鋼球上。

（2）工作原理;RGD130的閥體上有螺紋孔，并與進、出油回路相通。安全閥旋入此螺紋孔，堵蓋的錐面與底孔的倒角棱邊線接觸，靠壓力密封液壓油。通過調(diào)整彈簧座與閥座螺紋的旋合長度，來改變壓縮彈簧的變形量，控制鋼球的預緊壓力，靠鋼球與油孔的接觸壓力密封液壓油。通過試驗把此預緊壓力設定為小于油泵的允許最高壓力。當進油回路即高壓油腔的壓力小于設定的壓力時，鋼球不會頂開，進出油回路不會相通;當進油回路即高壓油腔的壓力大于設定的壓力時，鋼球被頂開，進、出油回路會相通;從而系統(tǒng)壓力降低，起到保護油泵的作用。

4 結語

RGD130動力轉向器的設計，使動力轉向器的最大缸徑從φ120增大到φ130mm，缸徑更大、壓力更高，輸出扭矩更大，整機具有更好的機械性能，更高的安全系數(shù)。對設計能力及制造能力提出了更高的要求。滿足了重載貨車、礦山專用自卸車的使用需求。

參考文獻：

[1]劉惟信主編.汽車設計[M].清華大學出版社，2001.

[2]成大先主編.機械設計手冊[M].化學工業(yè)出版社.

[3]路甬祥主編.液壓與氣動技術手冊[M].機械工業(yè)出版社.endprint

【摘 要】 本文主要介紹RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構及工作原理，分別從三大職能板塊機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥進行詳細說明。闡述了超大缸徑液壓動力轉向器在系統(tǒng)壓力過載保護上與中、大缸徑液壓動力轉向器的最大區(qū)別，即卸荷閥、安全閥的設計。并列舉了一些關鍵部位的強度校核計算實例。

【關鍵詞】 工作原理 ?閥的設計 ?校核計算

1 設計要求

1.1 性能參數(shù)

最大工作壓力（MPa）：15;輸入軸總圈數(shù)：6;前橋負荷（T）：8;旋向;左旋;角傳動比：23;輸出擺角（°）：±45;缸徑（mm）：130。

1.2 使用工況

載重大，路況不好，多粉塵、泥槳。

2 結構及工作原理（如圖1）

RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構形式屬整體循環(huán)球式液壓動力轉向器，是汽車轉向系統(tǒng)中的一個關鍵部件。如圖1，殼體總成（1）、螺母總成（2）、閥體總成（3）、端蓋總成（4）、輸入軸與螺桿總成（5）、搖臂軸總成（6）、側蓋總成（7）。按功用可分三個部分：機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥。此轉向器是這三個功用的集成。

2.1 機械傳動

把由轉向管柱與轉向器輸入端相連的豎直圓周運動，經(jīng)轉向器后輸出水平圓周運動，與之相連的垂臂前后擺動。達到降低速度，增大傳動扭矩的目的。轉向器內(nèi)部由兩級傳動副來實現(xiàn)，第一級是螺桿、螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。

2.2 液壓油缸

液壓油由進油孔進入，通過分配閥使液壓油進入殼體的上下腔，螺母相當于活塞在殼體大腔內(nèi)上下運動，推動搖臂軸轉動，實現(xiàn)搖臂擺動。

3 閥的設計

3.1 卸荷閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，所以在汽車轉向時，與中小缸徑靠車輪限位不同，它的動能及沖擊力非常大，為避免造成車輪機械裝置損壞，要求轉向器本身有限位及卸荷的功能。設計卸荷閥，組成如圖2所示;安裝在轉向螺母通孔的兩端，與上下腔相通。閥座與閥套緊配合旋入螺紋孔，閥芯受壓縮彈簧彈力頂緊閥座，彈簧由推管穩(wěn)定。

（2）工作原理;工作時上下腔通油，方向盤轉動使液壓轉閥開啟，上下腔產(chǎn)生壓力差推動螺母運動。假如由上腔高壓油推動螺母向下腔低壓油運動，上腔一側的閥芯受高壓油的作用產(chǎn)生克服彈簧彈力的力使其軸向位移，從而與閥座分離，高壓油進入卸荷閥內(nèi)腔。當螺母運動到下腔底部時，下腔的閥芯撞擊殼體內(nèi)壁，產(chǎn)生克服彈簧彈力的作用力使閥芯產(chǎn)生軸向位移，從而與閥座分離，高低壓油腔相通，高壓油腔壓力卸荷，兩腔壓力相同，螺母運動停止，達到限位及卸荷的目的。反方向同樣道理。限位起始位置的設定，在不通油的情況下即靠機械傳動，到達位置時閥芯與閥座同時撞擊內(nèi)壁，閥座相對于閥套向內(nèi)側產(chǎn)生位移，這樣就改變了下次撞擊時螺母運動的位置，也就是方向盤轉向的角度，即限位起始位置被設定。

3.2 安全閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，工作時系統(tǒng)壓力很高，隨著負載增加而壓力增高，達到或超過油泵的允許最高壓力，從而造成油泵的損壞。所以系統(tǒng)壓力高的轉向器必須設置安全閥，起到保護油泵的作用。此安全閥組成如圖3所示;堵蓋與閥體緊配合，靠壓力壓入閥體一端，并留有油孔，此孔與進油回路相通。上面的鋼球恰好落到進油孔上，靠上面壓縮彈簧的彈力作用到鋼球上把進油孔堵死。鋼球旁邊貫穿閥體的油孔與出油回路相通。彈簧座旋入閥體螺紋孔，壓迫壓縮彈簧產(chǎn)生彈性變形，產(chǎn)生的壓力作用到鋼球上。

（2）工作原理;RGD130的閥體上有螺紋孔，并與進、出油回路相通。安全閥旋入此螺紋孔，堵蓋的錐面與底孔的倒角棱邊線接觸，靠壓力密封液壓油。通過調(diào)整彈簧座與閥座螺紋的旋合長度，來改變壓縮彈簧的變形量，控制鋼球的預緊壓力，靠鋼球與油孔的接觸壓力密封液壓油。通過試驗把此預緊壓力設定為小于油泵的允許最高壓力。當進油回路即高壓油腔的壓力小于設定的壓力時，鋼球不會頂開，進出油回路不會相通;當進油回路即高壓油腔的壓力大于設定的壓力時，鋼球被頂開，進、出油回路會相通;從而系統(tǒng)壓力降低，起到保護油泵的作用。

4 結語

RGD130動力轉向器的設計，使動力轉向器的最大缸徑從φ120增大到φ130mm，缸徑更大、壓力更高，輸出扭矩更大，整機具有更好的機械性能，更高的安全系數(shù)。對設計能力及制造能力提出了更高的要求。滿足了重載貨車、礦山專用自卸車的使用需求。

參考文獻：

[1]劉惟信主編.汽車設計[M].清華大學出版社，2001.

[2]成大先主編.機械設計手冊[M].化學工業(yè)出版社.

[3]路甬祥主編.液壓與氣動技術手冊[M].機械工業(yè)出版社.endprint

【摘 要】 本文主要介紹RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構及工作原理，分別從三大職能板塊機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥進行詳細說明。闡述了超大缸徑液壓動力轉向器在系統(tǒng)壓力過載保護上與中、大缸徑液壓動力轉向器的最大區(qū)別，即卸荷閥、安全閥的設計。并列舉了一些關鍵部位的強度校核計算實例。

【關鍵詞】 工作原理 ?閥的設計 ?校核計算

1 設計要求

1.1 性能參數(shù)

最大工作壓力（MPa）：15;輸入軸總圈數(shù)：6;前橋負荷（T）：8;旋向;左旋;角傳動比：23;輸出擺角（°）：±45;缸徑（mm）：130。

1.2 使用工況

載重大，路況不好，多粉塵、泥槳。

2 結構及工作原理（如圖1）

RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構形式屬整體循環(huán)球式液壓動力轉向器，是汽車轉向系統(tǒng)中的一個關鍵部件。如圖1，殼體總成（1）、螺母總成（2）、閥體總成（3）、端蓋總成（4）、輸入軸與螺桿總成（5）、搖臂軸總成（6）、側蓋總成（7）。按功用可分三個部分：機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥。此轉向器是這三個功用的集成。

2.1 機械傳動

把由轉向管柱與轉向器輸入端相連的豎直圓周運動，經(jīng)轉向器后輸出水平圓周運動，與之相連的垂臂前后擺動。達到降低速度，增大傳動扭矩的目的。轉向器內(nèi)部由兩級傳動副來實現(xiàn)，第一級是螺桿、螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。

2.2 液壓油缸

液壓油由進油孔進入，通過分配閥使液壓油進入殼體的上下腔，螺母相當于活塞在殼體大腔內(nèi)上下運動，推動搖臂軸轉動，實現(xiàn)搖臂擺動。

3 閥的設計

3.1 卸荷閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，所以在汽車轉向時，與中小缸徑靠車輪限位不同，它的動能及沖擊力非常大，為避免造成車輪機械裝置損壞，要求轉向器本身有限位及卸荷的功能。設計卸荷閥，組成如圖2所示;安裝在轉向螺母通孔的兩端，與上下腔相通。閥座與閥套緊配合旋入螺紋孔，閥芯受壓縮彈簧彈力頂緊閥座，彈簧由推管穩(wěn)定。

（2）工作原理;工作時上下腔通油，方向盤轉動使液壓轉閥開啟，上下腔產(chǎn)生壓力差推動螺母運動。假如由上腔高壓油推動螺母向下腔低壓油運動，上腔一側的閥芯受高壓油的作用產(chǎn)生克服彈簧彈力的力使其軸向位移，從而與閥座分離，高壓油進入卸荷閥內(nèi)腔。當螺母運動到下腔底部時，下腔的閥芯撞擊殼體內(nèi)壁，產(chǎn)生克服彈簧彈力的作用力使閥芯產(chǎn)生軸向位移，從而與閥座分離，高低壓油腔相通，高壓油腔壓力卸荷，兩腔壓力相同，螺母運動停止，達到限位及卸荷的目的。反方向同樣道理。限位起始位置的設定，在不通油的情況下即靠機械傳動，到達位置時閥芯與閥座同時撞擊內(nèi)壁，閥座相對于閥套向內(nèi)側產(chǎn)生位移，這樣就改變了下次撞擊時螺母運動的位置，也就是方向盤轉向的角度，即限位起始位置被設定。

3.2 安全閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，工作時系統(tǒng)壓力很高，隨著負載增加而壓力增高，達到或超過油泵的允許最高壓力，從而造成油泵的損壞。所以系統(tǒng)壓力高的轉向器必須設置安全閥，起到保護油泵的作用。此安全閥組成如圖3所示;堵蓋與閥體緊配合，靠壓力壓入閥體一端，并留有油孔，此孔與進油回路相通。上面的鋼球恰好落到進油孔上，靠上面壓縮彈簧的彈力作用到鋼球上把進油孔堵死。鋼球旁邊貫穿閥體的油孔與出油回路相通。彈簧座旋入閥體螺紋孔，壓迫壓縮彈簧產(chǎn)生彈性變形，產(chǎn)生的壓力作用到鋼球上。

（2）工作原理;RGD130的閥體上有螺紋孔，并與進、出油回路相通。安全閥旋入此螺紋孔，堵蓋的錐面與底孔的倒角棱邊線接觸，靠壓力密封液壓油。通過調(diào)整彈簧座與閥座螺紋的旋合長度，來改變壓縮彈簧的變形量，控制鋼球的預緊壓力，靠鋼球與油孔的接觸壓力密封液壓油。通過試驗把此預緊壓力設定為小于油泵的允許最高壓力。當進油回路即高壓油腔的壓力小于設定的壓力時，鋼球不會頂開，進出油回路不會相通;當進油回路即高壓油腔的壓力大于設定的壓力時，鋼球被頂開，進、出油回路會相通;從而系統(tǒng)壓力降低，起到保護油泵的作用。

4 結語

RGD130動力轉向器的設計，使動力轉向器的最大缸徑從φ120增大到φ130mm，缸徑更大、壓力更高，輸出扭矩更大，整機具有更好的機械性能，更高的安全系數(shù)。對設計能力及制造能力提出了更高的要求。滿足了重載貨車、礦山專用自卸車的使用需求。

參考文獻：

[1]劉惟信主編.汽車設計[M].清華大學出版社，2001.

[2]成大先主編.機械設計手冊[M].化學工業(yè)出版社.

[3]路甬祥主編.液壓與氣動技術手冊[M].機械工業(yè)出版社.endprint