全液压转向器按阀芯的功能形式分:开芯无反应、开芯有反应、闭芯无反应、闭芯有反应(实际运用中没有人使用)、负荷传感(和不同的优先阀分别可以构成静态系统与动态系统)、同轴流量放大等几类。
1.全液压转向器的结构(见图4-9)
全液压转向器(以下简称转向器)主要有以下几部分组成。
(1)阀芯、阀套剖面结构(见图4-10) 随动转阀的作用是控制油流的方向。阀体上有四个和外界管路相连的孔,分别与转向液压泵、液压油箱及转向液压缸的两腔相连。阀芯通过连接块直接与转向盘的转向柱连接,阀芯、阀套起配油作用。
(2)转子、定子剖面结构(见图4-11) 定子在阀体的下端固定不动,它有7个内齿,转子在定子内转动,它有6个齿,定子与转子组成了一组没有太阳轮的行星轮机构。动力转向时,转子和定子组成的一对内啮合齿轮起计量马达的作用,以保证流进转向液压缸的流量与转向盘的转角成正比;在人力转向时,该啮合副相当于手动液压泵。
图4-9 全液压转向器的结构
1—连接块 2—前盖 3—弹簧片 4—拔销 5—阀套 6—阀芯 7—联动轴 8—阀体 9—隔板 10—后盖 11—定子 12—转子 13—钢球
图4-10 阀芯、阀套剖面结构
图4-11 转子、定子剖面结构
(3)接转子和阀套的联动轴及拔销 在动力转向时,保证阀套与转子同步(起反馈作用);在人力转向时,起传递转矩作用。
(4)弹簧片 弹簧片的作用是确保伺服阀的中间位置,起定中作用。所以弹簧片又称定中弹簧。
(5)单向阀 进油口与回油口之间装有单向阀,在人力转向时,把转向液压缸一腔的油经回油口吸入进油口,然后再通过摆线针轮啮合副压入转向液压缸的另一腔(即在人力转向时起吸油作用)。
2.工作原理
(1)开芯无反应型(BZZ1型)(见图4-12)与闭芯无反应型(BZZ3型)(见图4-13) 转向器的工作原理可以从其液压功能图所展示的油路原理来理解,从液压功能图上不难看出转向器的工作状态分为三个工况,即:中位状态(转向盘不转动时);左转状态(转向盘向左连续转动时);右转状态(转向盘向右连续转动时)。
图4-12 开芯无反应型(BZZ1型)
图4-13 闭芯无反应型(BZZ3型)(www.xing528.com)
1)中位状态(转向盘不转动时)。从转向器的液压功能图可以看出,进入转向器进口(P口)的液压油流进转阀后就直接回到了转向器的回油口(T口)流回油箱,BZZ1型其余的油口全部处于封闭状态,转向器并没有工作。也就是说,这时转向器仅仅起到了沟通油路的功能,实现了中位卸荷;此时,转向系统的油液处于低压条件下循环(BZZ3型的油口全部处于封闭状态)。两种转向器的区别如图4-14所示。
图4-14 两种转向器的区别
2)左转或右转状态(转向盘向左或向右连续转动时)。图4-14中可以看出,当转向盘带动阀芯向左或向右转动时,阀芯将克服阀芯套间弹簧片的弹力,使阀芯相对于阀套产生了一定量的转角,只要该转角>1.5°~2°,阀芯与阀套间中位时处于封闭状态的油槽就开始沟通,且随着转向器其相互间的转角增大,各配油槽的开口也随之增大,使进入转向器进油口的油液经过阀芯套以及阀体的配油槽进入到摆线啮合副(即转、定子啮合副)一侧的容积腔,使油液得以计量的同时又推动转子相对于定子做行星运动。
实现这一运动的目的:一方面,通过另一侧排油腔容积腔的变化(容积腔的缩小)将经过计量的油液排入转向器的左或右转向油口(A口或B口)。从而使进入转向液压缸的液压油与计量马达的排量建立起比例关系。另一方面,利用该转子的同向自转运动(与阀芯的转动方向相同)通过齿轮联轴器的运动传递,将该同向转动运动反馈至起配油机构作用的阀套上,使阀套与阀芯的转动实现随动,即当转向盘带动阀芯的转动一旦停止,在转子的自转运动带动下,阀套就会自动将与阀芯间的配油槽关闭,使转向器进油口(P口)的液压油无法进入转向器内部,转向器便立即处于中位状态,从而使进入转向液压缸的液压油容积与转向盘的转速建立起联系。
(2)BZZ1型转向器的工作 中位:转向器的P、A、B、T口互不相通。转向盘转动时,便带动阀芯旋转,定位弹簧片单向受压,转子、阀套瞬时不动,在转过1.5°后,逐渐打开计量马达通向转向液压缸的开口,液压油驱动转子转动,并把油排入转向液压缸。液压缸另一端的回油,经伺服阀上的孔槽流回油箱。转向盘转动的角度大小,就决定了进入转向液压缸的油量的多少。从而也就决定了转向盘与前、后车架的相对转角的对应关系。与此同时转子转动,带动与其相连的联动轴由于联动轴与阀套用销子连在一起,故使阀套同步转动,直到转子转角与转向盘转角相等时,阀套回到中间位置,即关闭通往液压缸的通道,供油停止。
当转向盘不转动时,即阀套、阀芯在定位弹簧的作用下处于中间位置,油液从阀芯和阀套端部小孔进入阀芯内腔,并经油管回油箱。在发动机熄火时,液压泵停止工作,转向盘通过转向轴、阀套、联动轴驱动转子转动,此时,转子、定子相当于一个手动液压泵,将液压缸一腔的油经回油管、单向阀吸入,然后再排到液压缸的另一腔,实现静压转向。为了保证人力转向的实现,转向器不应安装在高于油箱液面500mm以上的地方,以提高吸油效果。
(3)负荷传感型液压功能(见图4-15) 来自液压泵的液压油先通往优先阀,无论负荷和压力大小、转向盘转速高低、发动机怠速还是高速,优先阀优先向转向器分配流量,保证转向供油充足,使转向动作平稳可靠;当发动机处于高速或不转向、慢转向时,优先阀将剩余的油全部供给工作液压系统使用,从而消除转向系统供油过多而造成的功率损失,减少液压系统液压泵的总排量数,提高了液压系统效率。
图4-15 负荷传感型液压功能
转向器与转向液压缸组成一个位置控制系统,转向液压缸活塞杆的位移与转向器阀芯的角位移成正比。转向器内的摆线马达是一个计量装置(熄火转向时起液压泵作用),它把分配给转向液压缸的油液体积量转化为转向器阀套的角位移量,阀套相对阀芯的角位移决定了配油窗口的开口面积。转向盘转速越高,相对角位移越大;转向盘停止转动时,相对角位移为零,配油窗口关闭,实现反馈控制。回位弹簧使阀套越过死区与阀芯对中。优先阀是一个定差减压元件,无论负载压力和液压泵供油量如何变化,优先阀均能维持转向器内变节流口C1两端的压差基本不变,保证供给转向器的流量始终等于转向盘转速与转向器排量的乘积。优先阀向转向器的供油量将等于转向盘转速与转向器排量的乘积。
另外转向器还具有流量放大功能,当快速转向时,阀套上的可变节流口打开,一部分油液可通过此节流口进入转向液压缸,加快转向速度。优先阀是一个定差减压元件,无论负载和供油流量如何变化,优先阀均能维持转向器内变节流两端压差基本不变,保证转向器所需的流量。
3.转向器阀块
(1)转向器阀块的结构 转向器阀块主要由单向阀、溢流阀、双向溢流阀、补油阀等组成。
(2)转向器阀块的功能
1)单向阀。从液压泵来的高压油经单向阀进入转向器的进油口,作用是防止油液倒流,使其转向盘自动偏转,造成转向失灵。
2)溢流阀。安装在阀体内与进油口和回油口相通的阀孔内,以防止系统过载。
3)双向溢流阀。安装在阀体上与通向转向液压缸左右腔油孔相通的阀孔内并和回油口相通,保护转向液压免受过高的压力冲击,确保油路安全。
4)补油阀。安装在阀体内与通往转向液压缸左右腔油孔相通,并与双向缓冲阀沟通。当液压缸一腔压力高于缓冲阀调定压力时,缓冲阀卸荷,液压缸另一腔的补油阀补油。从而保证系统不产生气蚀现象。
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