液压转向齿轮泵综合性能试验台的研制

朱宇

摘要：近年来，高新科技的发展带动工业水平现代化的人提高。在汽车制造领域中，液压元件的主要作用是为车辆的控制系统和动力系统提供重要支持，并保证液压系统及各项机械部件的稳定运行。基于此，文章对夜叉转型齿轮泵的结构特点及实现原理进行概念是的理清，并通过仿真试验测试液压转向齿轮在调速特性和液压功率分流比特性方面的整體性能。

关键词：液压转向齿轮泵;综合性能;试验台;研制

液压转向齿轮泵在工程车辆、农用车辆、军用车辆等多个领域中均有所应用，在很大程度上决定了车辆传动控制技术水平。传统的传动控制结构为单行星排结构，该液压结构的调速、效率、液压功率分流3项特性存在较大提升空间。考虑到单行星排结构输出与输入端布设位置存在差异，可以将转动划分为两种形式，分别为分矩汇速、分速汇速，结合两种形式，布设两行星排，便可以打造液压系统。本文在液压转向齿轮泵综合性能试验台中测试调速特性和液压功率分流比特性，以此来判断液压转向齿轮泵的优势所在。

一、液压转向齿轮泵的结构及特点

液压泵是液压系统的动力元件，也是工程机械和农用机械液压动力转向系统的重要组成部分。转向齿轮泵主要由齿轮泵头装置和压力、流量控制装置组成，通过泵缸与齿轮之间工作体积的形态变化来实现液体加压过程。基本恒流控制和限压控制是通过调整恒流阀来实现的，在齿轮转动时，齿轮脱开侧的空间体积由小变大，形成真空，吸入液体;当啮合侧的空间由大变小，并将液体挤进管道中，形成高压，从而实现转向轻巧、平稳、转向安全[5]。

二、液压转向齿轮泵原理实现分析

在液压转向齿轮泵综合性能实验中，通过测试掌握齿轮泵的压力参数、流量参数以及转向性能和传动性能等各项数据，以保证液压转向齿轮泵符合车辆工程的各项指标要求。要满足测试要求需要具备以下三点：

（1）冲击跑合回路：在液压转向齿轮泵加工完成后，由于内部仍存在铁屑和铸砂等工业残留物，一旦被直接安装在汽车内部，会影响其性能的发挥和车辆的安全与稳定性。而跑合试验不仅可以对元件内部残留物质进行清理，还能帮助元件完成初始性磨合，保证其在车辆内部性能最大化发挥[1]。

（2）动力单元：使用变频驱动电机对液压转向齿轮泵在不同调速下进行动力系统测定。

（3）自循环冷却过滤回路：在试验阶段，压力阀长时间作业会导致负载过高、热量增大、油温上升等现象，不仅影响试验结果还影响压力阀的使用寿命。而咨询会冷却过滤回路不仅能起到冷却降温、元件过滤的效果，还能大幅度增加齿轮泵的使用寿命[2]。

三、液压转向齿轮泵综合性能试验台仿真实验

本研究选取MATLAB作为仿真工具，对液压转向齿轮泵的调速、液压功率分流比2项特性进行仿真测试。

（1）调速特性仿真测试

其中，ni代表输入轴调速，no代表输出轴调速。根据表1中的联接系数关系可知A1和A2取值，分别为、k2。将两项参数代入公式中，观察各项参数关系，可以确定调速特性主要取决于i0～i3和k取值，即各个传动齿轮对应的传动比。为了检验此结论可靠性，本研究组织仿真实验，结果如图1所示。

从曲线变化情况来看，随着排量比e数值的增加，调速特性曲线斜率逐渐减小，并且k取值越大，斜率越小[3]。由此可以判断，调速可控性与k数值呈正相关关系。

（2）液压功率分流比仿真测试

液压功率分流比特性可以用两项输出功率的比值来定义，分子为液压路输出功率，分母为变速器总输出功率。A1和A2取值分别为、k2，将两项参数代入公式：

中，观察各项参数关系，可以确定调速特性主要取决于i0～i3和k取值，仿真测试结果如图2所示。

根据曲线变化特点可知，当k取值为3.5时，曲线中调速特性范围宽度最大，范围0.2～2.1。该范围比大约10倍，与普通车辆液压转向齿轮泵的调速范围相比，优势更大一些。所以，k应该取3.5。

结语：本文通过分析混合式液压—机械无级变速传动结构，掌握不同输入与输出传动形式，探究调速、液压功率分流比2项特性。根据传动形式结构，探究特性计算公式。仿真结果显示，液压转向齿轮泵传动形式变速系统调速可控性与k数值呈正相关关系，调速范围比较宽，该范围是普通调速范围的10倍左右。证明液压转向齿轮泵的性能更加适用于现代汽车转向系统。

参考文献：

[1]邱坤，王康.基于并联开关阀技术的新型数字液压阀特性仿真[J].液压与气动，2019， 329（1）：85-89.

[2]杨肖委，熊巧巧，杨婷.基于功率键合图和Simulink的电液比例阀控液压系统的建模与仿真[J].机械设计与制造，2019（12）：128-130，134.

[3]彭京，牛慧峰，李振宝，等.阀控非对称缸全液压转向系统建模与动态性能分析[J].机床与液压，2019，494（20）：145-150，198.

[4]傅依新，木合塔尔·克力木.基于AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真的采棉头液压系统设计[J].机床与液压，2020，509（11）：143-147.

[5]王霞.液压转向齿轮泵综合性能试验台的研制[D].大连理工大学，2018.