开芯无反应转向器在压路机上的匹配研究

王荣庆

(徐州市交通工程机械化施工处，江苏 徐州 221005)



开芯无反应转向器在压路机上的匹配研究

王荣庆

(徐州市交通工程机械化施工处，江苏 徐州 221005)

针对液压转向器在压路机转向系统中的合理匹配问题，从转向器的组成、影响转向器匹配的因素以及转向泵的计算等方面进行了阐述。通过分析影响转向器匹配的因素以及转向器匹配的计算来研究转向器的正确选用方法，并对转向器拆装过程中的注意事项和一些常见的故障进行了阐述与分析，可为同类产品的选型与计算提供参考。

液压转向器；压路机；计算；匹配

0 引 言

转向系统的作用是使压路机保持稳定的直线行驶或准确灵活地改变行驶方向(即转向)。转向系统应满足以下基本要求：前后车轮形成统一的转向中心及工作可靠、操纵轻便、转向灵敏[1-3]。

由于全液压转向器具有操纵灵活省力、结构紧凑、安装布置方便以及在发动机熄火后能实现人力转向等特点，因此，振动压路机上广泛采用了全液压转向器。这种转向器的组成主要包括转向泵、转阀式分配阀(由摆线计量马达和转阀组成)和转向油缸。

开芯多功能转向器是全液压转向器的一种，适用于中等压力环境，属开芯定量泵系统。当不转向时,全部流量供应其他油路，而一旦转向,即有部分油供转向回路,且具有得到全部流量的优先权。

开芯无反应转向器以其价格低廉、质量可靠的优点在压路机领域也得到了广泛应用。如何进行转向器在转向系统中的合理匹配是选择转向器的重点。本文正是从转向器的匹配影响因素以及选择计算入手来研究转向器在压路机转向系统中的应用。

1 开芯无反应转向器转向系统及其组成

1.1 转向系统

图1为开芯无路感的转向系统。当转向阀在中位时,转向油缸不能通过转向阀芯构成回路,所以作用在转向轮上的外力传不到方向盘上,驾驶员无路感。这种转向器被广泛采用在振动压路机的液压转向系统上。

1.2 开芯无反应转向器组成

压路机属于路面施工中的重要设备，不同的碾压工况对压路机的转向系统有不同的要求，一个显著特点是转向时间不需要很快(一般是3～4 s)，若转向时间太短(转向太快)会损伤路面，尤其是在面层碾压时(轮胎压路机、双钢轮压路机)尤为明显。压路机的转向系统一般由转向齿轮泵、转向器、转向油缸等组成，如图2所示。

2 影响压路机转向器匹配的因素

2.1 发动机的转速与转向泵的关系

一般都是由发动机自带转向泵，或借用发动机取力口来输出转速。这些转速往往是升速，比发动机飞轮转速要高，在转向泵的排量已定的情况下，转向泵的流量较大(与飞轮转速相比)，但若转向泵流量过大，将导致转向器噪音加大；而转向泵流量过小，则导致转向时间延长。所以在选择转向器时要注意转向泵的流量对转向器产生的影响。

2.2 转向泵是否配有稳流阀

发动机上的转向泵一般配有稳流阀，也可用齿轮泵代替转向泵，这样在选择转向器时就有不同的方案。若转向泵有稳流阀，则流量匹配合适，转向器系统噪音低；若转向泵没有稳流阀，选择转向器时应注意流量的合理匹配，这时需增加元件，一般需要溢流阀或安全块等，以保证转向器的工作正常稳定。由此看出，转向泵流量是影响转向器正常工作的一个重要因素。

2.3 转向器排量的大小

在转向油缸不变的前提下，转向器排量过小，转向泵流量会变大，从而产生噪音、发热等问题；若转向器排量大，则转向泵排量变小，容易发生转向时间延长，不利于压路机进行碾压作业。

2.4 转向圈数的影响

压路机转向圈数是指油缸从一个极限位置转到另一个极限位置的总圈数，一般5～7圈较为合适，过快会影响压实效果，过慢会影响操作效率。同样工况下，转向器排量小时转向圈数多，排量大时转向圈数少。

2.5 转向油缸对转向器的影响

转向器的排量大小与转向油缸的容量存在一定关系，在转向器排量已定的情况下，转向油缸大，则转向器转向圈数多，反之转向圈数少。

Vi=πDL

(1)

式中：Vi为油缸容量；D为油缸内径(mm)；L为油缸工作行程(mm)。

2.6 转向时间对转向器匹配的影响

对于压路机来讲，合理的转向器在驱动油缸活塞走完全程所需要的时间一般为4～5 s，时间过长或过短都会对路面碾压产生不利影响。

3 转向器的选择与计算

转向器计量马达排量qm应能满足转向油缸的工作容量需求，即

(2)

式中：vl为系统容量，单油缸转向系统以油缸大腔容量计算，双油缸转向系统以油缸大腔加上油缸小腔容量之和计算；n为转向圈数，压路机取5～7圈；ηmv为转向器的容积效率，取0.88。

根据计算出的计量马达排量，在转向器样本上选取稍大或接近规格的排量。

4 转向泵的计算与选择

转向泵的排量应根据油缸所需流量和输入转速来计算，油泵排量的计算值为

式中：qp为转向泵的排量；np为油泵的输入转速，即发动机辅助取力口转速；ηpv为油泵的容积效率，取0.90；Ql为压路机在转向时，转向油缸活塞走完全程所需的流量；t为活塞走完全程所需要的时间，压路机取4～5 s。

根据以上计算得出转向泵的排量，按照油泵系列选择接近的规格，从而计算出转向油泵的流量为

Qp=qpnpηpv×10-3

(5)

5 转向器的正确安装

连接转向器与转向柱时，应在转向柱与转向器之间留有一定间隙，通常为1～1.5 mm，勿将转向柱花键或十字块前段与转向器内花键端面顶死，这将造成转向器工作不正常。

转向器发生故障时，应将其整体拆卸下来，切不可原位拆装，否则会引发其他故障，原因有以下几点。

(1) 拆卸单向阀限位螺栓时，即使用单向阀限位螺栓将单向阀顶着向上装，单向阀也会在重力的作用下落入壳体进油口内，造成因无单向阀而产生转向沉重的故障。

(2) 应切记单向阀限位螺栓在各螺栓孔内的准确位置，否则会因螺栓过短而使单向阀掉入壳体进油口内，产生方向沉重故障。

(3) 组装全液压转向器时应倒置组装，组装完毕后应检验单向阀是否处于正确位置。检验方法是将组装完毕的转向器上下晃动。若安装正确，会听见单向阀与单向阀限位螺栓之间来回运动的撞击声，若听不见单向阀的撞击声，则应拆开重新组装。

6 全液压转向器转向失灵情况及处置措施

若出现方向盘不能自动回中，中间位置压降增加的故障，原因可能是弹簧片断裂，应更换弹簧片。

若出现压力振摆明显增加，甚至不能转动方向盘的故障，原因可能是拨销折断或变形，联动轴开口折断或变形。处理方案为更换拨销及联动轴，严禁用其他东西代替。

若出现车辆跑偏或转动方向盘时转向油缸不动或缓动的故障，原因可能是双向缓冲阀失灵、弹簧失效或钢球被脏污卡住。处理方案为更换弹簧或清洗双向缓冲阀。

7 结 语

从本文的分析可以看出，开芯无反应转向器应用在压路机上有一定的要求，若忽视以上因素，会使得压路机转向系统故障频发，因此，选择合理的转向器件，是压路机转向系统设计的关键所在。

[1] 吴永平，姚怀新.工程机械设计[M].北京：人民交通出版社,2004.

[2] 王风喜，王苏光.压路机结构原理[M].北京：机械工业出版社 2012.

[3] 王守城，段俊勇.液压元件及选用 [M].北京：化学工业出版社，2007.

[责任编辑:杜卫华]

Research on Matching of Open-cored Non-responsive Steering Gear with Roller

WANG Rong-qing

(Xuzhou Traffic Engineering Machanization Construction Department, Xuzhou 221005, Jiangsu, China)

Aimed at the reasonable matching of steering gear with roller, the composition of steering gear, factors that affect the matching and the calculation of steering pump were expounded. How to choose proper steering gear was studied in terms of the analysis of factors that affect the matching and the calculation work. And matters needing attention in the process of steering gear dismantling and some common failures were also mentioned, which provides reference for the selection of similar products.

hydraulic steering gear; roller; calculation; matching

1000-033X(2015)04-0092-03

2014-10-18

U415.5

B