RGD130超大缸径液压动力转向器的设计

梁峰

【摘 要】 本文主要介绍RGD130超大缸径液压动力转向器的结构及工作原理，分别从三大职能板块机械传动、液压油缸、液压控制阀进行详细说明。阐述了超大缸径液压动力转向器在系统压力过载保护上与中、大缸径液压动力转向器的最大区别，即卸荷阀、安全阀的设计。并列举了一些关键部位的强度校核计算实例。

【关键词】 工作原理  阀的设计  校核计算

1 设计要求

1.1 性能参数

最大工作压力（MPa）：15;输入轴总圈数：6;前桥负荷（T）：8;旋向;左旋;角传动比：23;输出摆角（°）：±45;缸径（mm）：130。

1.2 使用工况

载重大，路况不好，多粉尘、泥桨。

2 结构及工作原理（如图1）

RGD130超大缸径液压动力转向器的结构形式属整体循环球式液压动力转向器，是汽车转向系统中的一个关键部件。如图1，壳体总成（1）、螺母总成（2）、阀体总成（3）、端盖总成（4）、输入轴与螺杆总成（5）、摇臂轴总成（6）、侧盖总成（7）。按功用可分三个部分：机械传动、液压油缸、液压控制阀。此转向器是这三个功用的集成。

2.1 机械传动

把由转向管柱与转向器输入端相连的竖直圆周运动，经转向器后输出水平圆周运动，与之相连的垂臂前后摆动。达到降低速度，增大传动扭矩的目的。转向器内部由两级传动副来实现，第一级是螺杆、螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。

2.2 液压油缸

液压油由进油孔进入，通过分配阀使液压油进入壳体的上下腔，螺母相当于活塞在壳体大腔内上下运动，推动摇臂轴转动，实现摇臂摆动。

3 阀的设计

3.1 卸荷阀的设计

（1）功能及结构;由于RGD130属于超大缸径、高压动力转向器，所以在汽车转向时，与中小缸径靠车轮限位不同，它的动能及冲击力非常大，为避免造成车轮机械装置损坏，要求转向器本身有限位及卸荷的功能。设计卸荷阀，组成如图2所示;安装在转向螺母通孔的两端，与上下腔相通。阀座与阀套紧配合旋入螺纹孔，阀芯受压缩弹簧弹力顶紧阀座，弹簧由推管稳定。

（2）工作原理;工作时上下腔通油，方向盘转动使液压转阀开启，上下腔产生压力差推动螺母运动。假如由上腔高压油推动螺母向下腔低压油运动，上腔一侧的阀芯受高压油的作用产生克服弹簧弹力的力使其轴向位移，从而与阀座分离，高压油进入卸荷阀内腔。当螺母运动到下腔底部时，下腔的阀芯撞击壳体内壁，产生克服弹簧弹力的作用力使阀芯产生轴向位移，从而与阀座分离，高低压油腔相通，高压油腔压力卸荷，两腔压力相同，螺母运动停止，达到限位及卸荷的目的。反方向同样道理。限位起始位置的设定，在不通油的情况下即靠机械传动，到达位置时阀芯与阀座同时撞击内壁，阀座相对于阀套向内侧产生位移，这样就改变了下次撞击时螺母运动的位置，也就是方向盘转向的角度，即限位起始位置被设定。

3.2 安全阀的设计

（1）功能及结构;由于RGD130属于超大缸径、高压动力转向器，工作时系统压力很高，随着负载增加而压力增高，达到或超过油泵的允许最高压力，从而造成油泵的损坏。所以系统压力高的转向器必须设置安全阀，起到保护油泵的作用。此安全阀组成如图3所示;堵盖与阀体紧配合，靠压力压入阀体一端，并留有油孔，此孔与进油回路相通。上面的钢球恰好落到进油孔上，靠上面压缩弹簧的弹力作用到钢球上把进油孔堵死。钢球旁边贯穿阀体的油孔与出油回路相通。弹簧座旋入阀体螺纹孔，压迫压缩弹簧产生弹性变形，产生的压力作用到钢球上。

（2）工作原理;RGD130的阀体上有螺纹孔，并与进、出油回路相通。安全阀旋入此螺纹孔，堵盖的锥面与底孔的倒角棱边线接触，靠压力密封液压油。通过调整弹簧座与阀座螺纹的旋合长度，来改变压缩弹簧的变形量，控制钢球的预紧压力，靠钢球与油孔的接触压力密封液压油。通过试验把此预紧压力设定为小于油泵的允许最高压力。当进油回路即高压油腔的压力小于设定的压力时，钢球不会顶开，进出油回路不会相通;当进油回路即高压油腔的压力大于设定的压力时，钢球被顶开，进、出油回路会相通;从而系统压力降低，起到保护油泵的作用。

4 结语

RGD130动力转向器的设计，使动力转向器的最大缸径从φ120增大到φ130mm，缸径更大、压力更高，输出扭矩更大，整机具有更好的机械性能，更高的安全系数。对设计能力及制造能力提出了更高的要求。满足了重载货车、矿山专用自卸车的使用需求。

参考文献：

[1]刘惟信主编.汽车设计[M].清华大学出版社，2001.

[2]成大先主编.机械设计手册[M].化学工业出版社.

[3]路甬祥主编.液压与气动技术手册[M].机械工业出版社.endprint

【摘 要】 本文主要介绍RGD130超大缸径液压动力转向器的结构及工作原理，分别从三大职能板块机械传动、液压油缸、液压控制阀进行详细说明。阐述了超大缸径液压动力转向器在系统压力过载保护上与中、大缸径液压动力转向器的最大区别，即卸荷阀、安全阀的设计。并列举了一些关键部位的强度校核计算实例。

【关键词】 工作原理  阀的设计  校核计算

1 设计要求

1.1 性能参数

最大工作压力（MPa）：15;输入轴总圈数：6;前桥负荷（T）：8;旋向;左旋;角传动比：23;输出摆角（°）：±45;缸径（mm）：130。

1.2 使用工况

载重大，路况不好，多粉尘、泥桨。

2 结构及工作原理（如图1）

RGD130超大缸径液压动力转向器的结构形式属整体循环球式液压动力转向器，是汽车转向系统中的一个关键部件。如图1，壳体总成（1）、螺母总成（2）、阀体总成（3）、端盖总成（4）、输入轴与螺杆总成（5）、摇臂轴总成（6）、侧盖总成（7）。按功用可分三个部分：机械传动、液压油缸、液压控制阀。此转向器是这三个功用的集成。

2.1 机械传动

把由转向管柱与转向器输入端相连的竖直圆周运动，经转向器后输出水平圆周运动，与之相连的垂臂前后摆动。达到降低速度，增大传动扭矩的目的。转向器内部由两级传动副来实现，第一级是螺杆、螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。

2.2 液压油缸

液压油由进油孔进入，通过分配阀使液压油进入壳体的上下腔，螺母相当于活塞在壳体大腔内上下运动，推动摇臂轴转动，实现摇臂摆动。

3 阀的设计

3.1 卸荷阀的设计

（1）功能及结构;由于RGD130属于超大缸径、高压动力转向器，所以在汽车转向时，与中小缸径靠车轮限位不同，它的动能及冲击力非常大，为避免造成车轮机械装置损坏，要求转向器本身有限位及卸荷的功能。设计卸荷阀，组成如图2所示;安装在转向螺母通孔的两端，与上下腔相通。阀座与阀套紧配合旋入螺纹孔，阀芯受压缩弹簧弹力顶紧阀座，弹簧由推管稳定。

（2）工作原理;工作时上下腔通油，方向盘转动使液压转阀开启，上下腔产生压力差推动螺母运动。假如由上腔高压油推动螺母向下腔低压油运动，上腔一侧的阀芯受高压油的作用产生克服弹簧弹力的力使其轴向位移，从而与阀座分离，高压油进入卸荷阀内腔。当螺母运动到下腔底部时，下腔的阀芯撞击壳体内壁，产生克服弹簧弹力的作用力使阀芯产生轴向位移，从而与阀座分离，高低压油腔相通，高压油腔压力卸荷，两腔压力相同，螺母运动停止，达到限位及卸荷的目的。反方向同样道理。限位起始位置的设定，在不通油的情况下即靠机械传动，到达位置时阀芯与阀座同时撞击内壁，阀座相对于阀套向内侧产生位移，这样就改变了下次撞击时螺母运动的位置，也就是方向盘转向的角度，即限位起始位置被设定。

3.2 安全阀的设计

（1）功能及结构;由于RGD130属于超大缸径、高压动力转向器，工作时系统压力很高，随着负载增加而压力增高，达到或超过油泵的允许最高压力，从而造成油泵的损坏。所以系统压力高的转向器必须设置安全阀，起到保护油泵的作用。此安全阀组成如图3所示;堵盖与阀体紧配合，靠压力压入阀体一端，并留有油孔，此孔与进油回路相通。上面的钢球恰好落到进油孔上，靠上面压缩弹簧的弹力作用到钢球上把进油孔堵死。钢球旁边贯穿阀体的油孔与出油回路相通。弹簧座旋入阀体螺纹孔，压迫压缩弹簧产生弹性变形，产生的压力作用到钢球上。

（2）工作原理;RGD130的阀体上有螺纹孔，并与进、出油回路相通。安全阀旋入此螺纹孔，堵盖的锥面与底孔的倒角棱边线接触，靠压力密封液压油。通过调整弹簧座与阀座螺纹的旋合长度，来改变压缩弹簧的变形量，控制钢球的预紧压力，靠钢球与油孔的接触压力密封液压油。通过试验把此预紧压力设定为小于油泵的允许最高压力。当进油回路即高压油腔的压力小于设定的压力时，钢球不会顶开，进出油回路不会相通;当进油回路即高压油腔的压力大于设定的压力时，钢球被顶开，进、出油回路会相通;从而系统压力降低，起到保护油泵的作用。

4 结语

RGD130动力转向器的设计，使动力转向器的最大缸径从φ120增大到φ130mm，缸径更大、压力更高，输出扭矩更大，整机具有更好的机械性能，更高的安全系数。对设计能力及制造能力提出了更高的要求。满足了重载货车、矿山专用自卸车的使用需求。

参考文献：

[1]刘惟信主编.汽车设计[M].清华大学出版社，2001.

[2]成大先主编.机械设计手册[M].化学工业出版社.

[3]路甬祥主编.液压与气动技术手册[M].机械工业出版社.endprint

【摘 要】 本文主要介绍RGD130超大缸径液压动力转向器的结构及工作原理，分别从三大职能板块机械传动、液压油缸、液压控制阀进行详细说明。阐述了超大缸径液压动力转向器在系统压力过载保护上与中、大缸径液压动力转向器的最大区别，即卸荷阀、安全阀的设计。并列举了一些关键部位的强度校核计算实例。

【关键词】 工作原理  阀的设计  校核计算

1 设计要求

1.1 性能参数

最大工作压力（MPa）：15;输入轴总圈数：6;前桥负荷（T）：8;旋向;左旋;角传动比：23;输出摆角（°）：±45;缸径（mm）：130。

1.2 使用工况

载重大，路况不好，多粉尘、泥桨。

2 结构及工作原理（如图1）

RGD130超大缸径液压动力转向器的结构形式属整体循环球式液压动力转向器，是汽车转向系统中的一个关键部件。如图1，壳体总成（1）、螺母总成（2）、阀体总成（3）、端盖总成（4）、输入轴与螺杆总成（5）、摇臂轴总成（6）、侧盖总成（7）。按功用可分三个部分：机械传动、液压油缸、液压控制阀。此转向器是这三个功用的集成。

2.1 机械传动

把由转向管柱与转向器输入端相连的竖直圆周运动，经转向器后输出水平圆周运动，与之相连的垂臂前后摆动。达到降低速度，增大传动扭矩的目的。转向器内部由两级传动副来实现，第一级是螺杆、螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。

2.2 液压油缸

液压油由进油孔进入，通过分配阀使液压油进入壳体的上下腔，螺母相当于活塞在壳体大腔内上下运动，推动摇臂轴转动，实现摇臂摆动。

3 阀的设计

3.1 卸荷阀的设计

（1）功能及结构;由于RGD130属于超大缸径、高压动力转向器，所以在汽车转向时，与中小缸径靠车轮限位不同，它的动能及冲击力非常大，为避免造成车轮机械装置损坏，要求转向器本身有限位及卸荷的功能。设计卸荷阀，组成如图2所示;安装在转向螺母通孔的两端，与上下腔相通。阀座与阀套紧配合旋入螺纹孔，阀芯受压缩弹簧弹力顶紧阀座，弹簧由推管稳定。

（2）工作原理;工作时上下腔通油，方向盘转动使液压转阀开启，上下腔产生压力差推动螺母运动。假如由上腔高压油推动螺母向下腔低压油运动，上腔一侧的阀芯受高压油的作用产生克服弹簧弹力的力使其轴向位移，从而与阀座分离，高压油进入卸荷阀内腔。当螺母运动到下腔底部时，下腔的阀芯撞击壳体内壁，产生克服弹簧弹力的作用力使阀芯产生轴向位移，从而与阀座分离，高低压油腔相通，高压油腔压力卸荷，两腔压力相同，螺母运动停止，达到限位及卸荷的目的。反方向同样道理。限位起始位置的设定，在不通油的情况下即靠机械传动，到达位置时阀芯与阀座同时撞击内壁，阀座相对于阀套向内侧产生位移，这样就改变了下次撞击时螺母运动的位置，也就是方向盘转向的角度，即限位起始位置被设定。

3.2 安全阀的设计

（1）功能及结构;由于RGD130属于超大缸径、高压动力转向器，工作时系统压力很高，随着负载增加而压力增高，达到或超过油泵的允许最高压力，从而造成油泵的损坏。所以系统压力高的转向器必须设置安全阀，起到保护油泵的作用。此安全阀组成如图3所示;堵盖与阀体紧配合，靠压力压入阀体一端，并留有油孔，此孔与进油回路相通。上面的钢球恰好落到进油孔上，靠上面压缩弹簧的弹力作用到钢球上把进油孔堵死。钢球旁边贯穿阀体的油孔与出油回路相通。弹簧座旋入阀体螺纹孔，压迫压缩弹簧产生弹性变形，产生的压力作用到钢球上。

（2）工作原理;RGD130的阀体上有螺纹孔，并与进、出油回路相通。安全阀旋入此螺纹孔，堵盖的锥面与底孔的倒角棱边线接触，靠压力密封液压油。通过调整弹簧座与阀座螺纹的旋合长度，来改变压缩弹簧的变形量，控制钢球的预紧压力，靠钢球与油孔的接触压力密封液压油。通过试验把此预紧压力设定为小于油泵的允许最高压力。当进油回路即高压油腔的压力小于设定的压力时，钢球不会顶开，进出油回路不会相通;当进油回路即高压油腔的压力大于设定的压力时，钢球被顶开，进、出油回路会相通;从而系统压力降低，起到保护油泵的作用。

4 结语

RGD130动力转向器的设计，使动力转向器的最大缸径从φ120增大到φ130mm，缸径更大、压力更高，输出扭矩更大，整机具有更好的机械性能，更高的安全系数。对设计能力及制造能力提出了更高的要求。满足了重载货车、矿山专用自卸车的使用需求。

参考文献：

[1]刘惟信主编.汽车设计[M].清华大学出版社，2001.

[2]成大先主编.机械设计手册[M].化学工业出版社.

[3]路甬祥主编.液压与气动技术手册[M].机械工业出版社.endprint