某越野车转向油泵壳体爆裂原因分析及验证

沈阿荣 刘伟建 舒勇 田豪 范广龙

摘 要：文章通过对某越野车型转向油泵爆裂进行了分析，提出解决方案，并对方案进行验证，为各类变型车及新车型开发提供理论依据与参考。

关键词：转向系统；齿轮泵；壳体爆裂

中图分类号：U463.4 文献标识码：B 文章编号：1671-7988（2018）17-80-02

Abstract： In this thesis， we make the analysis and validation of the pump split on the off-road Steering， put forward the method of the resolvent and verify it. The thesis provide a theoretical basis for the development of all kinds of variants and new models reference.

Keywords： steering systems； gear pump； split

CLC NO.： U463.4 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）17-80-02

前言

某型號越野车在出厂摸底试验中，五辆样车中有三辆样车在举升备轮时发生油泵壳体爆裂的故障。本文通过对转向-备轮举升液压系统进行分析，找到转向油泵壳体爆裂的原因，并通过对系统改进结合试验验证解决了该问题，提高了转向系统的可靠性。

1 故障现象

样车在行驶大约1000公里后，车辆进行常规检查，举升备轮时发生油泵壳体爆裂的故障。如图1所示。

对损坏的齿轮泵进行拆解，发现内部的主动齿轮有高温灼烧的颜色，浮动轴承座表面有严重的磨损痕迹，安全阀弹簧变形，长度比正常的弹簧长度缩短5mm左右。如图2所示。

2 故障原因分析

由于油泵壳体是在举升备轮时发生爆裂，所以先对液压系统中的转向系统和备轮操纵系统进行分析。

2.1 转向-备轮举升液压系统原理介绍

该越野车转向系统与备轮举升系统共用一个液压泵。液压油箱1中的液压油通过吸油多通接头3分别进入发动机驱动的转向油泵5和安装在分动器上的应急泵10。转向油泵5驱动液压油进入备轮升降控制阀12后分为两路：一路进入应急阀9的P1口，另一路直接进入双回路转向器7的第一回路；应急泵10驱动液压油进入应急阀9的P2口，应急阀A口与转向器7的第二回路连接，驱动前二桥转向助力缸8进行工作。由于转向油泵5内置安全阀，所以当压力升高时，通过内置安全阀进行卸荷保护，转向器7和应急阀9的回油通过回油多通接头4流回液压油箱1。转向-备轮举升液压系统原理示意图如图3所示。

备轮操纵控制阀由一个三位四通电磁换向阀和一个双向调速阀集成，可以分别调节备轮油缸的上升和下降速度，保证油缸运动平稳性和安全性的要求，同时在油缸未工作时，保证油液最大限度通过控制阀，进入转向系统。根据备轮举升特性和车辆液压系统参数，备轮操纵控制阀中位的最小通过流量可以达到50L/min，以满足转向系统的流量需求。按照油缸运动平稳和安全性的要求，按30s时间，液压缸的行程为470mm，举升油缸具体参数见表1。

通过表3的备轮举升油缸性能参数可以计算出活塞运动的平均速度 ，从而计算可得备轮举升时需要的流量为： 。发动机怠速时转速为600r/min±50r/min，发动机曲轴速比为1.47，所以发动机怠速时油泵的转速为600×1.47=882r/min。油泵性能参数如表2所示，性能特性曲线如图4所示。

根据图4转向油泵特性曲线可以看出，在油泵转速882r/ min时，油泵的输出流量大约为21L左右。由于备轮举升系统与转向系统共用转向油泵，所以油泵输出的油液经过备轮举升电磁阀，有21-2.86=18.14L/min的油液需要进行溢流。故障样车的转向油泵内置安全阀，安全阀卸荷孔直径仅有1mm，多余的油液直接进入油泵进油口。当操作备轮举升系统时，由于转向油泵溢流油液多，溢流时间长，使油泵内部建立高压，产生高温，铸铝材料的油泵壳体变形，导致主动齿轮旋转中二次扫膛，扫膛下来的铝屑将安全阀卸荷孔堵塞，致使安全阀失效，系统压力超过油泵壳体使用极限，致使油泵壳体开裂。

3 解决措施

根据前面的原因分析，要彻底解决油泵壳体开裂的情况，需要解决转向油泵（齿轮泵）安全阀内部溢流，将安全阀内置油泵改为外置管路中，并将溢流油液回到油箱。改进后的转向-备轮举升液压系统原理示意图如图5所示。

4 验证效果

五辆样车整改后，各经过3万公里可靠性试验验证，转向油泵未再出现壳体开裂及其它异常现象，转向系统和备轮举升系统运行正常。

5 结束语

通过对该越野车暴露的问题进行分析验证，有效的解决了该类液压系统存在的安全隐患，并为各类变型车设计及新车型开发提供了理论依据和设计参考。

参考文献

[1] 汽车构造.机械工业出版社.

[2] 机械设计手册.化学工业出版社.

[3] 液压与气压.传动机械工业出版社.