開芯無反應轉向器在壓路機上的匹配研究

王榮慶

摘要：針對液壓轉向器在壓路機轉向系統中的合理匹配問題，從轉向器的組成、影響轉向器匹配的因素以及轉向泵的計算等方面進行了闡述。通過分析影響轉向器匹配的因素以及轉向器匹配的計算來研究轉向器的正確選用方法，并對轉向器拆裝過程中的注意事項和一些常見的故障進行了闡述與分析，可為同類產品的選型與計算提供參考。

關鍵詞：液壓轉向器；壓路機；計算；匹配

中圖分類號：U415.5文獻標志碼：B

Abstract： 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.

Key words： hydraulic steering gear； roller； calculation； matching

0引言

轉向系統的作用是使壓路機保持穩定的直線行駛或準確靈活地改變行駛方向（即轉向）。轉向系統應滿足以下基本要求：前后車輪形成統一的轉向中心及工作可靠、操縱輕便、轉向靈敏[13]。

由于全液壓轉向器具有操縱靈活省力、結構緊湊、安裝布置方便以及在發動機熄火后能實現人力轉向等特點，因此，振動壓路機上廣泛采用了全液壓轉向器。這種轉向器的組成主要包括轉向泵、轉閥式分配閥（由擺線計量馬達和轉閥組成）和轉向油缸。

開芯多功能轉向器是全液壓轉向器的一種，適用于中等壓力環境，屬開芯定量泵系統。當不轉向時，全部流量供應其他油路，而一旦轉向，即有部分油供轉向回路，且具有得到全部流量的優先權。

開芯無反應轉向器以其價格低廉、質量可靠的優點在壓路機領域也得到了廣泛應用。如何進行轉向器在轉向系統中的合理匹配是選擇轉向器的重點。本文正是從轉向器的匹配影響因素以及選擇計算入手來研究轉向器在壓路機轉向系統中的應用。

1開芯無反應轉向器轉向系統及其組成

1.1轉向系統

圖1為開芯無路感的轉向系統。當轉向閥在中位時，轉向油缸不能通過轉向閥芯構成回路，所以作用在轉向輪上的外力傳不到方向盤上，駕駛員無路感。這種轉向器被廣泛采用在振動壓路機的液壓轉向系統上。

1.2開芯無反應轉向器組成

壓路機屬于路面施工中的重要設備，不同的碾壓工況對壓路機的轉向系統有不同的要求，一個顯著特點是轉向時間不需要很快（一般是3～4 s），若轉向時間太短（轉向太快）會損傷路面，尤其是在面層碾壓時（輪胎壓路機、雙鋼輪壓路機）尤為明顯。壓路機的轉向系統一般由轉向齒輪泵、轉向器、轉向油缸等組成，如圖2所示。

2影響壓路機轉向器匹配的因素

2.1發動機的轉速與轉向泵的關系

一般都是由發動機自帶轉向泵，或借用發動機取力口來輸出轉速。這些轉速往往是升速，比發動機飛輪轉速要高，在轉向泵的排量已定的情況下，轉向泵的流量較大（與飛輪轉速相比），但若轉向泵流量過大，將導致轉向器噪音加大；而轉向泵流量過小，則導致轉向時間延長。所以在選擇轉向器時要注意轉向泵的流量對轉向器產生的影響。

2.2轉向泵是否配有穩流閥

發動機上的轉向泵一般配有穩流閥，也可用齒輪泵代替轉向泵，這樣在選擇轉向器時就有不同的方案。若轉向泵有穩流閥，則流量匹配合適，轉向器系統噪音低；若轉向泵沒有穩流閥，選擇轉向器時應注意流量的合理匹配，這時需增加元件，一般需要溢流閥或安全塊等，以保證轉向器的工作正常穩定。由此看出，轉向泵流量是影響轉向器正常工作的一個重要因素。

2.3轉向器排量的大小

在轉向油缸不變的前提下，轉向器排量過小，轉向泵流量會變大，從而產生噪音、發熱等問題；若轉向器排量大，則轉向泵排量變小，容易發生轉向時間延長，不利于壓路機進行碾壓作業。

2.4轉向圈數的影響

壓路機轉向圈數是指油缸從一個極限位置轉到另一個極限位置的總圈數，一般5～7圈較為合適，過快會影響壓實效果，過慢會影響操作效率。同樣工況下，轉向器排量小時轉向圈數多，排量大時轉向圈數少。

2.5轉向油缸對轉向器的影響

轉向器的排量大小與轉向油缸的容量存在一定關系，在轉向器排量已定的情況下，轉向油缸大，則轉向器轉向圈數多，反之轉向圈數少。

Vi=πDL（1）

式中：Vi為油缸容量；D為油缸內徑（mm）；L為油缸工作行程（mm）。

2.6轉向時間對轉向器匹配的影響

對于壓路機來講，合理的轉向器在驅動油缸活塞走完全程所需要的時間一般為4～5 s，時間過長或過短都會對路面碾壓產生不利影響。

3轉向器的選擇與計算

轉向器計量馬達排量qm應能滿足轉向油缸的工作容量需求，即endprint

qm=vlnηmv（2）

式中：vl為系統容量，單油缸轉向系統以油缸大腔容量計算，雙油缸轉向系統以油缸大腔加上油缸小腔容量之和計算；n為轉向圈數，壓路機取5～7圈；ηmv為轉向器的容積效率，取0.88。

根據計算出的計量馬達排量，在轉向器樣本上選取稍大或接近規格的排量。

4轉向泵的計算與選擇

轉向泵的排量應根據油缸所需流量和輸入轉速來計算，油泵排量的計算值為

qp=Qlnpηpv×103（3）

Ql=60vlt×10-3（4）

式中：qp為轉向泵的排量；np為油泵的輸入轉速，即發動機輔助取力口轉速；ηpv為油泵的容積效率，取0.90；Ql為壓路機在轉向時，轉向油缸活塞走完全程所需的流量；t為活塞走完全程所需要的時間，壓路機取4～5 s。

根據以上計算得出轉向泵的排量，按照油泵系列選擇接近的規格，從而計算出轉向油泵的流量為

Qp=qpnpηpv×10-3（5）

5轉向器的正確安裝

連接轉向器與轉向柱時，應在轉向柱與轉向器之間留有一定間隙，通常為1～1.5 mm，勿將轉向柱花鍵或十字塊前段與轉向器內花鍵端面頂死，這將造成轉向器工作不正常。

轉向器發生故障時，應將其整體拆卸下來，切不可原位拆裝，否則會引發其他故障，原因有以下幾點。

（1） 拆卸單向閥限位螺栓時，即使用單向閥限位螺栓將單向閥頂著向上裝，單向閥也會在重力的作用下落入殼體進油口內，造成因無單向閥而產生轉向沉重的故障。

（2） 應切記單向閥限位螺栓在各螺栓孔內的準確位置，否則會因螺栓過短而使單向閥掉入殼體進油口內，產生方向沉重故障。

（3） 組裝全液壓轉向器時應倒置組裝，組裝完畢后應檢驗單向閥是否處于正確位置。檢驗方法是將組裝完畢的轉向器上下晃動。若安裝正確，會聽見單向閥與單向閥限位螺栓之間來回運動的撞擊聲，若聽不見單向閥的撞擊聲，則應拆開重新組裝。

6全液壓轉向器轉向失靈情況及處置措施

若出現方向盤不能自動回中，中間位置壓降增加的故障，原因可能是彈簧片斷裂，應更換彈簧片。

若出現壓力振擺明顯增加，甚至不能轉動方向盤的故障，原因可能是撥銷折斷或變形，聯動軸開口折斷或變形。處理方案為更換撥銷及聯動軸，嚴禁用其他東西代替。

若出現車輛跑偏或轉動方向盤時轉向油缸不動或緩動的故障，原因可能是雙向緩沖閥失靈、彈簧失效或鋼球被臟污卡住。處理方案為更換彈簧或清洗雙向緩沖閥。

7結語

從本文的分析可以看出，開芯無反應轉向器應用在壓路機上有一定的要求，若忽視以上因素，會使得壓路機轉向系統故障頻發，因此，選擇合理的轉向器件，是壓路機轉向系統設計的關鍵所在。

參考文獻：

[1]吳永平，姚懷新.工程機械設計[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]王風喜，王蘇光.壓路機結構原理[M].北京：機械工業出版社 2012.

[3]王守城，段俊勇.液壓元件及選用 [M].北京：化學工業出版社，2007.

[責任編輯：杜衛華]endprint