RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的設計

梁峰

【摘 要】 本文主要介紹RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構及工作原理，分別從三大職能板塊機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥進行詳細說明。闡述了超大缸徑液壓動力轉向器在系統壓力過載保護上與中、大缸徑液壓動力轉向器的最大區別，即卸荷閥、安全閥的設計。并列舉了一些關鍵部位的強度校核計算實例。

【關鍵詞】 工作原理 ?閥的設計 ?校核計算

1 設計要求

1.1 性能參數

最大工作壓力（MPa）：15;輸入軸總圈數：6;前橋負荷（T）：8;旋向;左旋;角傳動比：23;輸出擺角（°）：±45;缸徑（mm）：130。

1.2 使用工況

載重大，路況不好，多粉塵、泥槳。

2 結構及工作原理（如圖1）

RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構形式屬整體循環球式液壓動力轉向器，是汽車轉向系統中的一個關鍵部件。如圖1，殼體總成（1）、螺母總成（2）、閥體總成（3）、端蓋總成（4）、輸入軸與螺桿總成（5）、搖臂軸總成（6）、側蓋總成（7）。按功用可分三個部分：機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥。此轉向器是這三個功用的集成。

2.1 機械傳動

把由轉向管柱與轉向器輸入端相連的豎直圓周運動，經轉向器后輸出水平圓周運動，與之相連的垂臂前后擺動。達到降低速度，增大傳動扭矩的目的。轉向器內部由兩級傳動副來實現，第一級是螺桿、螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。

2.2 液壓油缸

液壓油由進油孔進入，通過分配閥使液壓油進入殼體的上下腔，螺母相當于活塞在殼體大腔內上下運動，推動搖臂軸轉動，實現搖臂擺動。

3 閥的設計

3.1 卸荷閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，所以在汽車轉向時，與中小缸徑靠車輪限位不同，它的動能及沖擊力非常大，為避免造成車輪機械裝置損壞，要求轉向器本身有限位及卸荷的功能。設計卸荷閥，組成如圖2所示;安裝在轉向螺母通孔的兩端，與上下腔相通。閥座與閥套緊配合旋入螺紋孔，閥芯受壓縮彈簧彈力頂緊閥座，彈簧由推管穩定。

（2）工作原理;工作時上下腔通油，方向盤轉動使液壓轉閥開啟，上下腔產生壓力差推動螺母運動。假如由上腔高壓油推動螺母向下腔低壓油運動，上腔一側的閥芯受高壓油的作用產生克服彈簧彈力的力使其軸向位移，從而與閥座分離，高壓油進入卸荷閥內腔。當螺母運動到下腔底部時，下腔的閥芯撞擊殼體內壁，產生克服彈簧彈力的作用力使閥芯產生軸向位移，從而與閥座分離，高低壓油腔相通，高壓油腔壓力卸荷，兩腔壓力相同，螺母運動停止，達到限位及卸荷的目的。反方向同樣道理。限位起始位置的設定，在不通油的情況下即靠機械傳動，到達位置時閥芯與閥座同時撞擊內壁，閥座相對于閥套向內側產生位移，這樣就改變了下次撞擊時螺母運動的位置，也就是方向盤轉向的角度，即限位起始位置被設定。

3.2 安全閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，工作時系統壓力很高，隨著負載增加而壓力增高，達到或超過油泵的允許最高壓力，從而造成油泵的損壞。所以系統壓力高的轉向器必須設置安全閥，起到保護油泵的作用。此安全閥組成如圖3所示;堵蓋與閥體緊配合，靠壓力壓入閥體一端，并留有油孔，此孔與進油回路相通。上面的鋼球恰好落到進油孔上，靠上面壓縮彈簧的彈力作用到鋼球上把進油孔堵死。鋼球旁邊貫穿閥體的油孔與出油回路相通。彈簧座旋入閥體螺紋孔，壓迫壓縮彈簧產生彈性變形，產生的壓力作用到鋼球上。

（2）工作原理;RGD130的閥體上有螺紋孔，并與進、出油回路相通。安全閥旋入此螺紋孔，堵蓋的錐面與底孔的倒角棱邊線接觸，靠壓力密封液壓油。通過調整彈簧座與閥座螺紋的旋合長度，來改變壓縮彈簧的變形量，控制鋼球的預緊壓力，靠鋼球與油孔的接觸壓力密封液壓油。通過試驗把此預緊壓力設定為小于油泵的允許最高壓力。當進油回路即高壓油腔的壓力小于設定的壓力時，鋼球不會頂開，進出油回路不會相通;當進油回路即高壓油腔的壓力大于設定的壓力時，鋼球被頂開，進、出油回路會相通;從而系統壓力降低，起到保護油泵的作用。

4 結語

RGD130動力轉向器的設計，使動力轉向器的最大缸徑從φ120增大到φ130mm，缸徑更大、壓力更高，輸出扭矩更大，整機具有更好的機械性能，更高的安全系數。對設計能力及制造能力提出了更高的要求。滿足了重載貨車、礦山專用自卸車的使用需求。

參考文獻：

[1]劉惟信主編.汽車設計[M].清華大學出版社，2001.

[2]成大先主編.機械設計手冊[M].化學工業出版社.

[3]路甬祥主編.液壓與氣動技術手冊[M].機械工業出版社.endprint

【摘 要】 本文主要介紹RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構及工作原理，分別從三大職能板塊機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥進行詳細說明。闡述了超大缸徑液壓動力轉向器在系統壓力過載保護上與中、大缸徑液壓動力轉向器的最大區別，即卸荷閥、安全閥的設計。并列舉了一些關鍵部位的強度校核計算實例。

【關鍵詞】 工作原理 ?閥的設計 ?校核計算

1 設計要求

1.1 性能參數

最大工作壓力（MPa）：15;輸入軸總圈數：6;前橋負荷（T）：8;旋向;左旋;角傳動比：23;輸出擺角（°）：±45;缸徑（mm）：130。

1.2 使用工況

載重大，路況不好，多粉塵、泥槳。

2 結構及工作原理（如圖1）

RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構形式屬整體循環球式液壓動力轉向器，是汽車轉向系統中的一個關鍵部件。如圖1，殼體總成（1）、螺母總成（2）、閥體總成（3）、端蓋總成（4）、輸入軸與螺桿總成（5）、搖臂軸總成（6）、側蓋總成（7）。按功用可分三個部分：機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥。此轉向器是這三個功用的集成。

2.1 機械傳動

把由轉向管柱與轉向器輸入端相連的豎直圓周運動，經轉向器后輸出水平圓周運動，與之相連的垂臂前后擺動。達到降低速度，增大傳動扭矩的目的。轉向器內部由兩級傳動副來實現，第一級是螺桿、螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。

2.2 液壓油缸

液壓油由進油孔進入，通過分配閥使液壓油進入殼體的上下腔，螺母相當于活塞在殼體大腔內上下運動，推動搖臂軸轉動，實現搖臂擺動。

3 閥的設計

3.1 卸荷閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，所以在汽車轉向時，與中小缸徑靠車輪限位不同，它的動能及沖擊力非常大，為避免造成車輪機械裝置損壞，要求轉向器本身有限位及卸荷的功能。設計卸荷閥，組成如圖2所示;安裝在轉向螺母通孔的兩端，與上下腔相通。閥座與閥套緊配合旋入螺紋孔，閥芯受壓縮彈簧彈力頂緊閥座，彈簧由推管穩定。

（2）工作原理;工作時上下腔通油，方向盤轉動使液壓轉閥開啟，上下腔產生壓力差推動螺母運動。假如由上腔高壓油推動螺母向下腔低壓油運動，上腔一側的閥芯受高壓油的作用產生克服彈簧彈力的力使其軸向位移，從而與閥座分離，高壓油進入卸荷閥內腔。當螺母運動到下腔底部時，下腔的閥芯撞擊殼體內壁，產生克服彈簧彈力的作用力使閥芯產生軸向位移，從而與閥座分離，高低壓油腔相通，高壓油腔壓力卸荷，兩腔壓力相同，螺母運動停止，達到限位及卸荷的目的。反方向同樣道理。限位起始位置的設定，在不通油的情況下即靠機械傳動，到達位置時閥芯與閥座同時撞擊內壁，閥座相對于閥套向內側產生位移，這樣就改變了下次撞擊時螺母運動的位置，也就是方向盤轉向的角度，即限位起始位置被設定。

3.2 安全閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，工作時系統壓力很高，隨著負載增加而壓力增高，達到或超過油泵的允許最高壓力，從而造成油泵的損壞。所以系統壓力高的轉向器必須設置安全閥，起到保護油泵的作用。此安全閥組成如圖3所示;堵蓋與閥體緊配合，靠壓力壓入閥體一端，并留有油孔，此孔與進油回路相通。上面的鋼球恰好落到進油孔上，靠上面壓縮彈簧的彈力作用到鋼球上把進油孔堵死。鋼球旁邊貫穿閥體的油孔與出油回路相通。彈簧座旋入閥體螺紋孔，壓迫壓縮彈簧產生彈性變形，產生的壓力作用到鋼球上。

（2）工作原理;RGD130的閥體上有螺紋孔，并與進、出油回路相通。安全閥旋入此螺紋孔，堵蓋的錐面與底孔的倒角棱邊線接觸，靠壓力密封液壓油。通過調整彈簧座與閥座螺紋的旋合長度，來改變壓縮彈簧的變形量，控制鋼球的預緊壓力，靠鋼球與油孔的接觸壓力密封液壓油。通過試驗把此預緊壓力設定為小于油泵的允許最高壓力。當進油回路即高壓油腔的壓力小于設定的壓力時，鋼球不會頂開，進出油回路不會相通;當進油回路即高壓油腔的壓力大于設定的壓力時，鋼球被頂開，進、出油回路會相通;從而系統壓力降低，起到保護油泵的作用。

4 結語

RGD130動力轉向器的設計，使動力轉向器的最大缸徑從φ120增大到φ130mm，缸徑更大、壓力更高，輸出扭矩更大，整機具有更好的機械性能，更高的安全系數。對設計能力及制造能力提出了更高的要求。滿足了重載貨車、礦山專用自卸車的使用需求。

參考文獻：

[1]劉惟信主編.汽車設計[M].清華大學出版社，2001.

[2]成大先主編.機械設計手冊[M].化學工業出版社.

[3]路甬祥主編.液壓與氣動技術手冊[M].機械工業出版社.endprint

【摘 要】 本文主要介紹RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構及工作原理，分別從三大職能板塊機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥進行詳細說明。闡述了超大缸徑液壓動力轉向器在系統壓力過載保護上與中、大缸徑液壓動力轉向器的最大區別，即卸荷閥、安全閥的設計。并列舉了一些關鍵部位的強度校核計算實例。

【關鍵詞】 工作原理 ?閥的設計 ?校核計算

1 設計要求

1.1 性能參數

最大工作壓力（MPa）：15;輸入軸總圈數：6;前橋負荷（T）：8;旋向;左旋;角傳動比：23;輸出擺角（°）：±45;缸徑（mm）：130。

1.2 使用工況

載重大，路況不好，多粉塵、泥槳。

2 結構及工作原理（如圖1）

RGD130超大缸徑液壓動力轉向器的結構形式屬整體循環球式液壓動力轉向器，是汽車轉向系統中的一個關鍵部件。如圖1，殼體總成（1）、螺母總成（2）、閥體總成（3）、端蓋總成（4）、輸入軸與螺桿總成（5）、搖臂軸總成（6）、側蓋總成（7）。按功用可分三個部分：機械傳動、液壓油缸、液壓控制閥。此轉向器是這三個功用的集成。

2.1 機械傳動

把由轉向管柱與轉向器輸入端相連的豎直圓周運動，經轉向器后輸出水平圓周運動，與之相連的垂臂前后擺動。達到降低速度，增大傳動扭矩的目的。轉向器內部由兩級傳動副來實現，第一級是螺桿、螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。

2.2 液壓油缸

液壓油由進油孔進入，通過分配閥使液壓油進入殼體的上下腔，螺母相當于活塞在殼體大腔內上下運動，推動搖臂軸轉動，實現搖臂擺動。

3 閥的設計

3.1 卸荷閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，所以在汽車轉向時，與中小缸徑靠車輪限位不同，它的動能及沖擊力非常大，為避免造成車輪機械裝置損壞，要求轉向器本身有限位及卸荷的功能。設計卸荷閥，組成如圖2所示;安裝在轉向螺母通孔的兩端，與上下腔相通。閥座與閥套緊配合旋入螺紋孔，閥芯受壓縮彈簧彈力頂緊閥座，彈簧由推管穩定。

（2）工作原理;工作時上下腔通油，方向盤轉動使液壓轉閥開啟，上下腔產生壓力差推動螺母運動。假如由上腔高壓油推動螺母向下腔低壓油運動，上腔一側的閥芯受高壓油的作用產生克服彈簧彈力的力使其軸向位移，從而與閥座分離，高壓油進入卸荷閥內腔。當螺母運動到下腔底部時，下腔的閥芯撞擊殼體內壁，產生克服彈簧彈力的作用力使閥芯產生軸向位移，從而與閥座分離，高低壓油腔相通，高壓油腔壓力卸荷，兩腔壓力相同，螺母運動停止，達到限位及卸荷的目的。反方向同樣道理。限位起始位置的設定，在不通油的情況下即靠機械傳動，到達位置時閥芯與閥座同時撞擊內壁，閥座相對于閥套向內側產生位移，這樣就改變了下次撞擊時螺母運動的位置，也就是方向盤轉向的角度，即限位起始位置被設定。

3.2 安全閥的設計

（1）功能及結構;由于RGD130屬于超大缸徑、高壓動力轉向器，工作時系統壓力很高，隨著負載增加而壓力增高，達到或超過油泵的允許最高壓力，從而造成油泵的損壞。所以系統壓力高的轉向器必須設置安全閥，起到保護油泵的作用。此安全閥組成如圖3所示;堵蓋與閥體緊配合，靠壓力壓入閥體一端，并留有油孔，此孔與進油回路相通。上面的鋼球恰好落到進油孔上，靠上面壓縮彈簧的彈力作用到鋼球上把進油孔堵死。鋼球旁邊貫穿閥體的油孔與出油回路相通。彈簧座旋入閥體螺紋孔，壓迫壓縮彈簧產生彈性變形，產生的壓力作用到鋼球上。

（2）工作原理;RGD130的閥體上有螺紋孔，并與進、出油回路相通。安全閥旋入此螺紋孔，堵蓋的錐面與底孔的倒角棱邊線接觸，靠壓力密封液壓油。通過調整彈簧座與閥座螺紋的旋合長度，來改變壓縮彈簧的變形量，控制鋼球的預緊壓力，靠鋼球與油孔的接觸壓力密封液壓油。通過試驗把此預緊壓力設定為小于油泵的允許最高壓力。當進油回路即高壓油腔的壓力小于設定的壓力時，鋼球不會頂開，進出油回路不會相通;當進油回路即高壓油腔的壓力大于設定的壓力時，鋼球被頂開，進、出油回路會相通;從而系統壓力降低，起到保護油泵的作用。

4 結語

RGD130動力轉向器的設計，使動力轉向器的最大缸徑從φ120增大到φ130mm，缸徑更大、壓力更高，輸出扭矩更大，整機具有更好的機械性能，更高的安全系數。對設計能力及制造能力提出了更高的要求。滿足了重載貨車、礦山專用自卸車的使用需求。

參考文獻：

[1]劉惟信主編.汽車設計[M].清華大學出版社，2001.

[2]成大先主編.機械設計手冊[M].化學工業出版社.

[3]路甬祥主編.液壓與氣動技術手冊[M].機械工業出版社.endprint