某重型機動車雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量分析

王 印

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

某重型機動車雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量分析

王 印

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

本文主要介紹了雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理，分析計算了多軸轉(zhuǎn)向機動車雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的流量需求。

雙回路；液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；多軸轉(zhuǎn)向

CLC NO.:U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-98-03

引言

隨著科技的發(fā)展， 人們對汽車行駛的舒適性和安全性要求逐漸提高，汽車已越來越趨向于高端化、安全性方面的發(fā)展，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車行駛安全性起著至關(guān)重要的作用。

但是多軸轉(zhuǎn)向的重型卡車當(dāng)轉(zhuǎn)向泵失效或發(fā)動機突然熄火時，系統(tǒng)液壓油會形成較大的回油阻尼，增大轉(zhuǎn)向阻力，使轉(zhuǎn)向變得異常困難，甚至轉(zhuǎn)向失控。光靠駕駛員的手力是轉(zhuǎn)不動方向盤的，歐洲經(jīng)濟委員會第 79號法令及我國 GB l7675也規(guī)定了汽車轉(zhuǎn)向系的基本要求，對于轉(zhuǎn)向失效的助力轉(zhuǎn)向器都規(guī)定了其轉(zhuǎn)向力和轉(zhuǎn)向操作時間，這就是說當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效時，要有一套應(yīng)急系統(tǒng)來保證汽車短時間內(nèi)的助力轉(zhuǎn)向，因此可實現(xiàn)應(yīng)急轉(zhuǎn)向功能的雙回路液壓控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運而生。

1、雙回路液壓控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡介

1.1 原理

雙回路液壓控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在原液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加了新的功能部件，為車輛轉(zhuǎn)向增加一套可自動選擇的安全裝置。在車輛行駛過程中，一旦發(fā)動機停車或主轉(zhuǎn)向油泵出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將自動切換到應(yīng)急供油管路，從而保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常工作，保障駕乘人員和車輛的安全。

雙回路轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理簡圖如下：

如圖1所示，整車雙回路液壓控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括兩個三口油罐（1）、應(yīng)急泵（2）、轉(zhuǎn)向葉片泵（3）、應(yīng)急閥（4）、方向機（5）、助力缸（6）及油管接頭附件。

車輛正常行駛情況下，轉(zhuǎn)向葉片泵輸出油通過應(yīng)急閥進入轉(zhuǎn)向機，應(yīng)急泵油液通過應(yīng)急閥回油罐。當(dāng)發(fā)動機熄火或轉(zhuǎn)向葉片泵出現(xiàn)故障時，應(yīng)急閥將應(yīng)急泵油液切換到轉(zhuǎn)向機，由應(yīng)急泵和轉(zhuǎn)向葉片泵同時為轉(zhuǎn)向機供油，實現(xiàn)應(yīng)急轉(zhuǎn)向。應(yīng)急泵動力來源于變速箱或分動箱，是由車輪拖動的，只要車輛在行走，車輪在轉(zhuǎn)動，應(yīng)急泵就可以工作，為系統(tǒng)提供壓力油。應(yīng)急泵具備雙旋向工作特點，能夠保證在任何情況下為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供液壓助力，保證車輛正常轉(zhuǎn)向。

1.2 車輛帶有應(yīng)急系統(tǒng)的功用

帶有應(yīng)急系統(tǒng)的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在以下狀況中能正常工作：

（1）發(fā)動機熄火不能正常運轉(zhuǎn)等故障時；（2）主轉(zhuǎn)向泵失效不能提供所需流量時；（3）怠速轉(zhuǎn)向流量小（此時主泵和應(yīng)急泵同時供油）從而解決怠速方向沉重問題。

總之，應(yīng)急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在發(fā)動機和主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)任何故障時，都能保證行走車輛具備轉(zhuǎn)向能力，最大程度提高車輛的安全性能。

2、雙回路液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量需求分析

2.1 主泵流量分析

當(dāng)主泵正常工作時，應(yīng)急泵不參與方向機流量供應(yīng)，動轉(zhuǎn)泵控制流量計算如下：

經(jīng)計算：S1=11906.88mm2；Q0=12.06 L/min

參數(shù)表格

對于雙前橋轉(zhuǎn)向的汽車，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)向助力缸，所以計算增加轉(zhuǎn)向助力缸需求流量，雙前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的簡圖如下：

Fasist——助力缸輸出力，N

V——轉(zhuǎn)向助力缸推進速度，mm/s

助力缸參數(shù)表格

轉(zhuǎn)向助力缸推進速度 V=41.1mmm/s

助力缸所需要的流量 Q01=60?S?N?V

實際的動轉(zhuǎn)泵流量計算：

動力轉(zhuǎn)向泵流量25 L/min可滿足整車轉(zhuǎn)向過程中流量需求。

2.2 應(yīng)急轉(zhuǎn)向泵流量需求計算

應(yīng)急泵安裝在分動器上，當(dāng)車速10km/h時，分動器取力口輸出轉(zhuǎn)速為：446.9 r/min；正常行駛時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制流量：25 L/min；系統(tǒng)最高壓力：15MPa；國家標準要求：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)匹配計算時，基準方向盤角速度為：1.25 r/s；在該條件下，油泵輸出流量為25 L/min；

根據(jù)歐盟法規(guī)要求：N3車型，6S內(nèi)轉(zhuǎn)到半徑20米的圓上，轉(zhuǎn)向手力小于450N；（如下圖）

在上述條件下，車輛從直行到轉(zhuǎn)到直徑40m圓上，方向盤轉(zhuǎn)角與車輛配置有關(guān)，匹配車型實際測試結(jié)果為依據(jù)進行如下計算：

應(yīng)急轉(zhuǎn)向泵參數(shù)列表

油泵輸出流量 Q2=q*n (q:排量 ml/r; n:輸入轉(zhuǎn)速 r/ min)，q=16ml/r：

Q2=16×446.9=7.15 L/min

Q2>>Q1；能夠滿足系統(tǒng)應(yīng)急轉(zhuǎn)向流量需求。

3、結(jié)論

雙回路液壓應(yīng)急助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的出現(xiàn)，解決了當(dāng)液壓系統(tǒng)主油泵出現(xiàn)故障時不能提供助力轉(zhuǎn)向的問題，應(yīng)急系統(tǒng)能夠為方向機提供液壓助力，使車輛易于操縱，以滿足法規(guī)要求，極大提高安全性，有效避免由于車輛轉(zhuǎn)向失控造成的安全事故。

[1] 汽車轉(zhuǎn)向系基本要求，中華人民共和國國家標準，1999．

[2] 液壓工程手冊．北京理工大學(xué)出版社．1998．12.

[3] 汽車設(shè)計手冊整車·底盤卷．長春汽車研究所．1998.

[4] 陳靜，高飛，王春宏，宋海兵.重型商用車雙回路液壓應(yīng)急助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)淺析．汽車實用技術(shù).2014年第二期.

Analysis of flow for dual circuit hydraulic steering system of Certain heavy motor truck

Wang Yin
(Technology Center, Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601)

This paper mainly describes the structure and working principle of dual-circuit hydraulic power steering system, analysis and calculation of the flow requirements for multi-axis steering the commercial vehicle dual-circuit hydraulic power steering system.

dual circuit；hydraulic steering system；emergency steering system；multi-axis steering

U463.4

A

1671-7988(2015)05-98-03

王印，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。