轮式工程车辆全液压转向系统的性能

轮式工程车辆全液压转向系统的性能

李元林 王晓江 谢超 仝波

中国人民解放军 69236 部队 新疆沙湾县 832106

摘要：近年来，随着工程机械技术的发展，对转向系统的性能要求不断提高，其中全液压转向系统获得了较为广泛的应用，作为一种利用液压动力实现转向的系统，它可以借助于全液压转向装置对相应设备进行直接控制。一般来说，转向系统应该具备较强的动力与速度特性，要确保转向速率的稳定。由于全液压转向在实际应用中表现出操作方便、稳定性好、安全性高等特点，因此被广泛的应用于轮式工程车辆中。本文将对轮式工程车辆全液压转向系统的性能进行研究。

关键词：全液压转向系统；流量放大；轮式工程车辆

1全液压转向系统

车辆常用转向系统主要为机械转向、液压助力转向、电子助力转向和全液压系统转向。其中全液压转向具有功率密度比大、布置方式灵活等优点，在工程车辆得到广泛应用。全液压转向系统是通过液压能转换为机械能实现转向，控制部分和执行机构之间完全是流体连接的，可实现灵活的布置方式。原理为通过方向盘手动操作方向控制伺服阀和壳体内的摆线式定转子副计量马达，使分配到转向油缸的油液与操作方向盘的角度成比例，实现转向。方向盘的方向和转速控制进入转向油缸的油液方向和速度，方向盘的转角或圈数决定了进入转向油缸的油液体积。

2负荷传感全液压动力转向系统

2.1结构特点

其主要由转向器与放大阀(即带压力传感信号接口)集成一体形成的负荷传感全液压转向器、优先阀(带Ls油口)、转向液压缸等组成的转向液压系统。它集中了小排量转向器作为先导控制的流量放大系统的特点，在转向系统中，既起到全液压流量放大系统的作用，又减少了一个流量放大阀，使其体积小，重量轻，操作轻便，节能效果明显等特性。负荷传感全液压转向器比原来的全液压转向器多了一个压力传感信号口，这个信号口与优先阀的Ls油口连通。优先阀实质上是一个差压式流量控制阀，与转向器中的可变节流口C1开度变化组成转向系统的流量调节机构，能够按照转向器的要求提供所需流量的油液且不受转向油路压力变化的影响。根据转向系统的工作要求，转向器与优先阀组成的负荷传感Ls回路中，系统中的压力、流量时刻都在发生着变化，作用在优先阀两端的液压力与弹簧力的较量，使阀芯不断移动达到新的平衡点。在优先保证转向系统的压力和流量前提下，将剩余流量供给工作装置液压系统使用，消除了功率损失，使系统能量充分利用。采用负荷传感转向系统更为节能，同时用小排量转向系统易实现人力转向功能，性能优越，具有更为广阔的应用前景。

2.2工作原理

在负荷传感全液压转向系统中，当发动机不工作时，液压泵即停止转动，转向系统回路没有油液供给，优先阀在控制弹簧的作用下，阀芯右移，转向泵通过优先阀左位与油路CF接通。当发动机工作后，机械未转向，转向泵出来的油液通过优先阀分配给CF油路的油液经转向器内的中位固定节流口C0产生压降，在C0节流口两端的压力传到优先阀阀芯的两端，形成很大的压力差，其产生的液压力与弹簧力平衡，使阀芯处于一个平衡位置。由于流经C0节流口的液阻很大，转向泵通过转向器中位有大量油液经C0口流回油箱，会可以产生足以推动优先阀阀芯左移的压差的液压力，克服左侧的弹簧力，推动优先阀阀芯左移，使CF阀口逐渐关小，而EF阀口逐渐开大，所以只有很少的油液流过CF油路，在转向系统回路中循环。当转动方向盘开始转向时，就会使转向器的阀芯与阀套之间产生相对角位移，当角位移达到某值后，中位节流口C0完全关闭，转向泵的液压油从优先阀的CF口流出进入转向器的P口，通过转向器到达转向油缸，压力油经过转向器内的可变节流口C1产生压降，可变节流口C1的左右两端分别与优先阀的控制阀芯两端相连，在LS负载反馈油压的作用下，使优先阀两端的压差减小，阀芯右移，CF口开大；若急转方向盘，加大转向速度，此时转向泵还来不及供给转向器所需流量，使得计量马达带动阀套的转动迟于方向盘带动阀芯转动的速度，形成转速差，造成阀芯相对阀套的角位移增加，可变节流口C1的开度增加，使优先阀阀芯两端的液压力小于其左端弹簧力的作用，阀芯右移，CF口开度进一步增大。因此，随方向盘转速的提高优先阀内接通CF油路的阀口开度也增大，最终实现优先阀向转向器的供油量将等于方向盘转速与转向器排量的乘积。转向油缸行程至终点，若继续转动方向盘，油液无法通过转向器流向转向油缸，使得转向系统的压力迅速上升，当压力超过转向安全阀的调定值时，该阀开启。压力油流经节流口C2，这个压差传到优先阀阀芯的两端，推动阀芯左移，迫使CF油路的阀口关小，接通EF油路的阀口开大，使转向油路的压力下降，接通其他工作回路工作。

2.3系统的特点

始终保证转向优先，使转向可靠性提高；无论转向系统是否工作，都有少量油液在转向系统中循环，使转向灵敏，响应快；当环境温度较低时，由于转向器内部的油处于循环状态，可以大大提高启动性能，提高了转向系统的效率。

3通过流量放大阀转向的动力转向系统

3.1普通流量放大阀的全液压转向系统

其主要元件由双联齿轮泵、小排量转向器、流量放大阀和转向液压缸等组成。这种转向液压系统的特点是：操纵转向盘，打开全液压小排量(只有125ml/r)转向器，通过全液压转向器的先导、用小流量去操纵流量放大阀的阀杆左右移动，使双联转向泵(小齿轮泵也供给工作装置先导回路)的大流量通过流量放大阀进入左右转向缸，使装载机完成左右转向，这就是流量放大转向。实现以小流量、低压力控制大流量、高压力。使转向更轻更灵敏。转动方向盘，转向器排出的油与方向盘的转速成正比，先导油进入流量放大阀的控制端后，作用在流量放大阀的主阀杆上，控制主阀杆的位移，控制阀杆开口的大小，从而控制进入转向油缸的流量。由于流量放大阀采用了压力补偿，通过流量放大阀内装有的梭阀和流量控制阀的作用，使通过流量放大阀杆进入转向油缸的流量与负载基本无关，只与阀杆开口大小有关。

3.2优先转向的优先阀+流量放大阀转向系统

带流量放大阀的转向系统主要由双联齿轮泵、转向器、带优先阀的流量放大阀、转向油缸等组成。优先阀实际上是流量放大阀内的一根浮动阀芯，泵供油经流量放大阀口形成负载压力作用于执行机构，装在流量放大阀内的浮动阀芯感应转向系统的负载压力，接受负载压力传感信号，通过压力补偿作用保持流量放大阀阀口两端压差不变，流过流量放大阀的流量只与换向阀开度面积大小有关而与负载大小无关，保证了执行机构运动速度良好的调节性，继承了普通放大阀的负载感应功能，无论负载压力大小，方向盘转速高低，能按照转向油路的要求，优先向转向系统分配流量，减少了系统溢流压力损失。

4结束语

本文对几种常见的全液压转向系统的构成、特点进行了分析，特别是负荷传感转向系统进行了重点研究，通过性能方面的分析，负荷传感转向系统运行稳定，且具有更好的节能效果，值得推广应用。

参考文献

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