某型轻卡动转系统匹配优化设计

于夫足

摘 要：液压助力转向系统是协助驾驶员减轻打方向盘强度的装置，由液压和机械等两部分组成，其性能参数须匹配合理，否则就会出现汽车转向异常现象。本文介绍了轻卡动转机构与转向器的匹配计算方法，针对某轻卡动力转向机构及转向器的选用通过计算来验证优化其匹配的合理性。

关键词：轻卡;转向器;助力泵

0 引言

液压助力转向系统由液压和机械等两部分组成，是以液压油为动力传递介质，通过液压泵产生的动力来推动转向器，从而实现助力转向。为保证汽车原地或低速转向时的轻便性，液压泵要保证发动机怠速时的流量。无论是否转向，这套系统都要工作，而且在低速时大转向，需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力，所以在一定程度上浪费了发动机的动力资源。

动转机构采用的动力源到目前为止应用最广泛的是液压源。动力转向机构应用在选择上有一个与方向机匹配的过程，在这一选择过程中，如果匹配不合理，就会出现转向发飘或者沉重的现象。本文主要就是来研究在设计过程中如何通过计算做出正确的选择。

在一个含动力转向机构的转向系统中，主要由四部分构成：方向机、动转油罐、动转泵以及管路。下面针对某轻卡型进行动转机构与转向器的匹配计算。

1 方向机的确定

該车型方向机为此系列成熟产品。下表为该产品的主要性能参数：

那么，以具备上表参数的方向机作为基础，通过计算进行动转泵的选择。

2 动转泵的选择

在进行动转泵的选择的时候，应该从以下几个方面来考虑：

2.1 动转泵结构

就目前动转机构的特点，助力泵结构本身要带有流量控制阀和压力限制阀。

流量控制阀保证油泵输出流量基本为一恒定值。即使车辆高速行驶时方向盘不发飘。

压力限制阀对超限压力进行卸压，将动转系统最高压力限制在设计范围内。

2.2 动转泵的主要参数

选择油泵之前，需要以下三个参数：发动机的怠速转速、油泵的公称排量、发动机曲轴与油泵转速之比。

该车型发动机怠速700r/min;动转油泵公称排量11ml/r;曲轴与动转油泵速比有两个选择分别是1.25和0.84。

2.3 动转油泵选择计算

转向油泵必须有足够的流量以保证汽车有较快的转向速度。卡车方向盘的最快转速一般要求在1.0～1.25转/秒 。如取中间值为1.125转/秒，则要求泵在发动机怠速运转时要能够提供给转向器足够的流量，由此对于油泵的流量计算如下：

其中：Q—动转系统实际需要流量（L/min）;S—动力转向器油缸实际工作面积（mm2）;Q1—动力转向器允许的内泄漏量（L/min）;V—活塞移动速度（mm/min）;n—汽车方向盘最大瞬时转速（转/秒）;t—螺距（mm）。

根据上面计算结果，可确定助力转向系统所需要的实际流量。

如将转向器所提供的参数代入公式1-1可得该车型的转向系统实际需要流量为6.57L/min。

2.4 怠速流量与转向油泵实际流量比较

油泵公称排量11ml/r。发动机转速与油泵转速速比有两种选择分别是1.25和0.84，发动机的怠速转速为700r/min。则：

其中：Q怠—发动机怠速状态流量（L/min）;V怠—发动机的怠速转速（r/min）;η1—发动机转速与动转泵转速速比;V排—动转泵公称排量（ml/r）。

将速比1.25和0.84分别计算，当速比1.25时发动机怠速流量6.21L/min，小于转向系统实际工作流量6.57L/min。不能满足转向系统流量要求。速比0.84时发动机怠速状态流量9.17L/min，大于转向系统实际工作流量6.57L/min。满足转向系统流量要求。故选择动转泵时应将发动机曲轴转速与油泵转速速比定为0.84。

3 完善设计文件

3.1 确定动转泵参数表

参照方向机所供参数及以上的计算结果我们可以对转向泵主要性能参数如下：

公称排量11ml/r，相对曲轴传动比0.84。

4 小结

某型轻卡底盘上搭载上述发动机后，选定具有表1-1所示参数的转向器，可以直接确定所选用的动转油泵主要性能参数：公称排量11ml/r、最大工作压力13MPa、控制流量13L/min、与曲轴速比0.84。此外，通过油泵怠速流量与油泵实际流量比对，优化选择动转油泵参数。

参考文献：

[1]余志生.汽车理论[M].机械工业出版社，2000.

[2]王望予.汽车设计[M].机械工业出版社，2000.

[3]（日）武田信之.载货汽车设计[M].人民交通出版社，1997.