某型輕卡動轉系統匹配優化設計

于夫足

摘 要：液壓助力轉向系統是協助駕駛員減輕打方向盤強度的裝置，由液壓和機械等兩部分組成，其性能參數須匹配合理，否則就會出現汽車轉向異常現象。本文介紹了輕卡動轉機構與轉向器的匹配計算方法，針對某輕卡動力轉向機構及轉向器的選用通過計算來驗證優化其匹配的合理性。

關鍵詞：輕卡;轉向器;助力泵

0 引言

液壓助力轉向系統由液壓和機械等兩部分組成，是以液壓油為動力傳遞介質，通過液壓泵產生的動力來推動轉向器，從而實現助力轉向。為保證汽車原地或低速轉向時的輕便性，液壓泵要保證發動機怠速時的流量。無論是否轉向，這套系統都要工作，而且在低速時大轉向，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力，所以在一定程度上浪費了發動機的動力資源。

動轉機構采用的動力源到目前為止應用最廣泛的是液壓源。動力轉向機構應用在選擇上有一個與方向機匹配的過程，在這一選擇過程中，如果匹配不合理，就會出現轉向發飄或者沉重的現象。本文主要就是來研究在設計過程中如何通過計算做出正確的選擇。

在一個含動力轉向機構的轉向系統中，主要由四部分構成：方向機、動轉油罐、動轉泵以及管路。下面針對某輕卡型進行動轉機構與轉向器的匹配計算。

1 方向機的確定

該車型方向機為此系列成熟產品。下表為該產品的主要性能參數：

那么，以具備上表參數的方向機作為基礎，通過計算進行動轉泵的選擇。

2 動轉泵的選擇

在進行動轉泵的選擇的時候，應該從以下幾個方面來考慮：

2.1 動轉泵結構

就目前動轉機構的特點，助力泵結構本身要帶有流量控制閥和壓力限制閥。

流量控制閥保證油泵輸出流量基本為一恒定值。即使車輛高速行駛時方向盤不發飄。

壓力限制閥對超限壓力進行卸壓，將動轉系統最高壓力限制在設計范圍內。

2.2 動轉泵的主要參數

選擇油泵之前，需要以下三個參數：發動機的怠速轉速、油泵的公稱排量、發動機曲軸與油泵轉速之比。

該車型發動機怠速700r/min;動轉油泵公稱排量11ml/r;曲軸與動轉油泵速比有兩個選擇分別是1.25和0.84。

2.3 動轉油泵選擇計算

轉向油泵必須有足夠的流量以保證汽車有較快的轉向速度。卡車方向盤的最快轉速一般要求在1.0～1.25轉/秒 。如取中間值為1.125轉/秒，則要求泵在發動機怠速運轉時要能夠提供給轉向器足夠的流量，由此對于油泵的流量計算如下：

其中：Q—動轉系統實際需要流量（L/min）;S—動力轉向器油缸實際工作面積（mm2）;Q1—動力轉向器允許的內泄漏量（L/min）;V—活塞移動速度（mm/min）;n—汽車方向盤最大瞬時轉速（轉/秒）;t—螺距（mm）。

根據上面計算結果，可確定助力轉向系統所需要的實際流量。

如將轉向器所提供的參數代入公式1-1可得該車型的轉向系統實際需要流量為6.57L/min。

2.4 怠速流量與轉向油泵實際流量比較

油泵公稱排量11ml/r。發動機轉速與油泵轉速速比有兩種選擇分別是1.25和0.84，發動機的怠速轉速為700r/min。則：

其中：Q怠—發動機怠速狀態流量（L/min）;V怠—發動機的怠速轉速（r/min）;η1—發動機轉速與動轉泵轉速速比;V排—動轉泵公稱排量（ml/r）。

將速比1.25和0.84分別計算，當速比1.25時發動機怠速流量6.21L/min，小于轉向系統實際工作流量6.57L/min。不能滿足轉向系統流量要求。速比0.84時發動機怠速狀態流量9.17L/min，大于轉向系統實際工作流量6.57L/min。滿足轉向系統流量要求。故選擇動轉泵時應將發動機曲軸轉速與油泵轉速速比定為0.84。

3 完善設計文件

3.1 確定動轉泵參數表

參照方向機所供參數及以上的計算結果我們可以對轉向泵主要性能參數如下：

公稱排量11ml/r，相對曲軸傳動比0.84。

4 小結

某型輕卡底盤上搭載上述發動機后，選定具有表1-1所示參數的轉向器，可以直接確定所選用的動轉油泵主要性能參數：公稱排量11ml/r、最大工作壓力13MPa、控制流量13L/min、與曲軸速比0.84。此外，通過油泵怠速流量與油泵實際流量比對，優化選擇動轉油泵參數。

參考文獻：

[1]余志生.汽車理論[M].機械工業出版社，2000.

[2]王望予.汽車設計[M].機械工業出版社，2000.

[3]（日）武田信之.載貨汽車設計[M].人民交通出版社，1997.