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上海市肯维汽车零部件上海市肯维汽车零部件有限公司徐杨2012年9月上海市肯维汽车零部件汽车转向系统简介液力转向机基本原理转向机选型与匹配转向机应用安装规范转向机故障判断及处理方法上海市肯维汽车零部件汽车转向系统简介概念：汽车上用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构称为汽车转向系。分类：按转向能源的不同可分为机械转向系和动力转向系两大类。机械转向系：以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械式的。主要由转向操纵机构、转向器、转向传力机构三大部分组成。动力转向系：为了减轻驾驶员的疲劳疲劳强度，提高驾驶的舒适性，在机械转向系的基础上加设一套转向助力装置而形成动力转向系。上海市肯维汽车零部件汽车液力转向系统图汽车液力转向系统图回目录上海市肯维汽车零部件动力转向机基本原理（循环球式）工作原理：转动螺杆时，通过钢球使齿条活塞沿螺杆轴线作往复摆动，并通过转向垂臂传力给梯形转向机构。结构特点：螺杆与齿条活塞为刚球滚动摩擦，故循环球转向器传递效率较高，转向轻便。但其结构较为复杂，成本也相对较高。上海市肯维汽车零部件动力转向系统动力转向系统：正常情况下，动力转向器需要转向助力油泵、油罐、联接油管等零部件辅助以实现转向功能，其系统原理图见右图。油泵：产生高压油，转向助力的动力源。油罐：用以储存转向助力介质。其推荐使用30-40号低温抗磨液压油；10号航空油；8号泸制液压油；CD级15W/40发动机用机油。联接油管：对其有长度、直径、管内表面粗糙度等的要求。上海市肯维汽车零部件动力转向器工作原理图（直线行驶）直线行驶：高压油从进油孔直接流向回油孔，无助力，实现直线行驶。上海市肯维汽车零部件动力转向器工作原理图（左转向）左转向：高压油流向左腔（下腔），推动活塞向右移动，实现左转向。上海市肯维汽车零部件动力转向器工作原理图（右转向）右转向：高压油流向右腔（上腔），推动活塞向左移动，实现右转向。上海市肯维汽车零部件输入轴扭杆蜗杆轴齿条活塞摇臂轴销钉销钉钢球阀套动力传动路线示意图上海市肯维汽车零部件片泵叶油管进油口（P）控制阀出油口（P）油管油罐虑芯直线行驶：齿条活塞在中间位置油路走向示意图（直线行驶）上海市肯维汽车零部件油路走向示意图（左向行驶）左转向：齿条活塞向右（向上）运动片泵叶油管进油口（P）控制阀螺杆内部油道下腔油缸上腔油缸控制阀出油口（P）油罐油管虑芯上海市肯维汽车零部件油路走向示意图（右向行驶）右转向：齿条活塞向左（向下）运动片泵叶油管进油口（P）控制阀上腔油缸下腔油缸控制阀出油口（P）油罐油管虑芯螺杆内部油道回目录上海市肯维汽车零部件汽车转向系统的匹配设计一、动力转向系统配套设计1.调查汽车在超载运营时的前桥载荷（双前桥转向时需要调查双桥载荷之和）；2.调查汽车厂助力方向机的规格，根据经验，前桥载荷P≤5500kg时可选择d=100mm缸径助力方向机，其它载荷可以根据P/5500=d2/1002进行计算，助力方向机的缸径系列为70mm、80mm、90mm、100mm、110mm等，助力方向机缸径选择过小会使助力转向液压系统容易产生故障；3.核算助力方向机流量需求。保证有足够的助力性能，在典型路面上，汽车按实际最高载重量，原地打方向时方向机进油压力为7~13MPa。低于7MPa可以考虑减小方向机油缸直径，高于13MPa时应考虑加大转向器油缸直径。上海市肯维汽车零部件汽车转向系统的匹配设计一、动力转向系统配套设计方向机最高压力限制（安全压力）：按典型公路重载原地转向时测试压力除以0.85，建议不要超过15MPa，一般建议使用12~13MPa安全压力，安全压力越高可靠性越差；4.确定转向泵在发动机上的安装位置及进出油口位置，给出一个尺寸范围，这样转向泵厂家方便设计性能更好的转向泵；5.将转向泵安装连接尺寸、进出油口位置尺寸、方向机流量需求及安全压力提交转向泵生产厂家，转向泵生产厂家根据提供的参数要求设计匹配的转向泵。上海市肯维汽车零部件汽车转向系统的匹配设计二、动力转向泵的配套设计1.动力转向泵的最大压力：考虑从转向泵的出口到方向机的进口之间的管路损失，在选择转向泵的最大压力时，应使转向泵的最大压力：PP=P1+△P其中：P1为方向机的最大压力;△P为管路损失,一般取(0.3-0.5)MPa。如果压力已经很高，转向却依然沉重，只能是加大缸径。如果压力PP＜P1，必然会转向沉重或是打不动方向盘。动力转向泵应有可靠的压力装置，任何情况下，输出压力不能高于其许可的最大工作压力。若该输出接口用来驱动其他附件，应得到相关部门审查认可；上海市肯维汽车零部件汽车转向系统的匹配设计2.动力转向泵的控制流量Qp：一般取Qp≥（1.05-1.1）Qmax。Qmax为方向机所需的最大流量；3.动力转向泵的公称排量：根据怠速时(转向泵转速一般为650-750r/min)，方向机所需的流量，选择转向泵的排量，低速时（转向泵转速一般在1200r/s以下）转向泵输出的流量与排量之间的关系为：Q=qt*n其中：qt为泵的理论排量；n为怠速时转向泵的转速。转向泵的排量过小，容易出现怠速时转向沉重，排量过大，系统容易发热；4.对应发动机特征转速下的转向泵实际流量要求（怠速，最大扭矩转速，标定转速）。二、动力转向泵的配套设计上海市肯维汽车零部件汽车转向系统的匹配设计三、储油罐的选择1.储油罐容积选择：考虑系统的供油、散热、油中杂质的沉淀等，一般取油箱的容量：V=（0.15—0.2）Q1。其中:Q1为转向泵的最大输出流量；2.储油罐的散热能力：一般希望转向系统的油温控制在80℃以下。如果油温超过88℃，液压油将很快变质，形成碳化物，液压油失去润滑功能，转向泵将急剧磨损，造成转向沉重；析出胶状物质，堵塞阻尼孔或卡滞控制阀，使整个动力转向系统失效。油温过高，还将使整个系统中的密封件加快老化，密封不良而造成漏油。在大流量及高压力的转向系统中，储油罐的散热已经不能保证油温在80℃以下了，这时须附加专门的散热系统；上海市肯维汽车零部件汽车转向系统的匹配设计三、储油罐的选择3.转向系统一般采用回油过滤方式，根据系统管路工作压力、过滤精度、流通能力选择滤油器。汽车转向系统中，过滤精度一般取10-20μm，压力损失小于0.1MPa。如采用进油过滤，其铜丝网目数一般在100~180目之间；4.液压转向泵为叶片泵时，其自吸能力较差，应注意液压油罐的正确安装位置，要求油罐出油口位置高于液压转向泵进口20mm以上，同时管路尽可能避免转弯，如不可避免时，转弯角度和转弯半径应尽可能大，避免管路的压力损失；5.在储油罐中，建议设有压差信号发生器及安全阀。压差信号发生器是在过滤器堵塞时，把信号传递到驾驶室，提醒司机该换滤芯及更换液压油了；安全阀是在滤芯堵塞时，使油从旁路流过，从而保证行驶安全。上海市肯维汽车零部件汽车转向系统的匹配设计四、转向管路进、出油管的选择1.管路材料的选择：油管可以是软管、钢管或混合式。软管又分为高压钢丝编织耐油软管、高压耐油塑料软管及低压帘线编织耐油软管；钢管为高压无缝钢管，材料一般为20钢或08F钢。对于油管和选用，无论是钢管、耐油胶管或塑料管，都必须根据系统的工作压力进行选用。建议不采用高压钢丝编制耐油软管，避免因温升膨胀而缩小管路内径，最好采用高压钢管；2.管路内径的选择：根据管道内的流速，确定管道内径尺寸，允许流速的推荐值为：1）液压泵吸油管道：0.5～1.5m/s一般取1m/s以下；2）液压系统压油管道：3～?m/s压力高时取大值；3)液压系统回油管道：1.5～2.5m/s。上海市肯维汽车零部件汽车转向系统的匹配设计管道内径与流量、流速的关系式为：d=（4Q/πv）0.5其中：d为管道内径，Q为通过管道的流量，v为管道内液流平均流速。管路内径经验值，可以参照下表：四、转向管路进、出油管的选择转向泵控制流量进油管路最小通径出油管路最小通径8L/minφ8φ511.5L/minφ10φ615L/minφ11φ716L/minφ11.2φ7.220L/minφ13φ8上海市肯维汽车零部件汽车转向系统的匹配设计前页表格中，管路内径是管路长为500mm时的经验值，当管路每增加△l=500mm时，管路内径增加△d=2mm。配套时保证管路密封合格，进油管漏气漏水时会使液压油变质，这一点很容易被忽视。管路直径不能过小，进油管口径过小时会引起吸空，产生气穴现象，出油管直径过小时会产生阻尼，引起系统压力升高，系统可靠性变差；3.方向机及进出油管必须保持清洁，不允许有铁屑、铁锈等杂质。四、转向管路进、出油管的选择上海市肯维汽车零部件汽车转向系统的匹配设计注意事项1.转向泵布置时要考虑泵体内不能有存留空气，必要时采取排气措施。转向系统排空气，一般在转向泵的出油口处排空气即可，具体方法是在发动机不转动时，拧松出油接头，待有油漏出来后再拧紧，这时起动发动机，左右扳动方向盘，空气便全部被排到储油罐中，通过呼吸器排到空气中；2.转向泵和方向机的进出油口应用专用的液压接头，配套时注意接头通道面积，应达到管路最小管径面积要求；3.转向泵接头尽量采用O型密封圈密封形式，接头在连接时不允许涂密封胶。接头密封形式和转向泵进、出油口的密封形式相匹配，角度密封的选择O型圈密封形式，端面密封的转向泵接头采用复合密封垫圈+铜螺母的密封形式。上海市肯维汽车零部件TRW转向机的选型选型需要客户提供两样基本数据，车辆前轴载荷和转向机安装布置图：A.根据车辆前轴载荷，初步选择满足要求的产品型号；B.根据客户对安装布置形式的要求，选择具体对应的产品：1.纯左旋转向机（壳体：左旋，芯子：左旋）2.假右旋转向机（壳体：左旋，芯子：右旋）3.纯右旋转向机（壳体：右旋，芯子：右旋）4.假左旋转向机（壳体：右旋，芯子：左旋）回目录上海市肯维汽车零部件转向机应用安装规范转向机安装环境条件要求若转向油路中含有杂质，可能会造成转向机失效，所以在转向机安装过程中必须保证环境清洁。转向机的安装（1）螺栓规格及拧紧力矩见相应的转向机图纸（2）安装面应保证没有油漆和油脂（3）保证转向机安装支架的强度转向机的可接近性高低压油管接头处、卸压阀、转向限位螺栓等部位应保证足够空间，便于检查和调整。上海市肯维汽车零部件转向垂臂应根据设计要求在转向垂臂上打上中间位置标记，安装时与扇形轴上标记对齐。转向系统设计要求（1）垂臂和直拉杆最大夹角小于150度；（2）保证转向垂臂上球节和底盘、直拉杆、车轮之间的空间，防止运动干涉；（3）设计过程中，应作运动校核，防止运动杆系之间的干涉。油管的安装与固定（1）若转向油管使用软管，应保证过渡尽量圆滑，固定安全可靠；（2）硬管与车架连接必须采用尼龙卡或橡胶垫，以减小振动和噪音。转向机应用安装规范上海市肯维汽车零部件对转向油罐和油泵的要求①转向油罐必须能够有效防止异物进入油路，油位检查容易，最高和最低油位标识清楚。油罐的安装位置应便于检查和加油，且尽量布置在发动机“冷”端，并保证通风。②要求的详细油泵规格，以图纸为准，推荐油泵不带卸压阀，系统卸压由转向机完成，若油泵带卸压阀，则其卸压点应与转向机卸压点相差至少20bar为宜。油泵的流量和排量应与相应的转向机适配，以协议要求为准。转向机应用安装规范上海市肯维汽车零部件安装注意事项1.安装过程中需保证方向盘中间位置，即车轮朝向正前方时，角传动输入端防尘套上标记与壳体上标记对齐；转向机输入端标记与壳体上标记对齐，扇形轴上标记与转向垂臂上标记对齐。具体见下图：2.安装转向垂臂时应保证垂臂摆角不超过限位螺栓的初始设定角，防止拧紧锁止螺母时转向机限位螺栓失效。转向垂臂安装螺母的拧紧力矩见图纸要求。3.转向机使用的油品规格需符合要求。回目录上海市肯维汽车零部件轮胎气压不对或者左右轮气压不相等转向系统元件（从方向盘到转向轮）损动或磨损转向轮的轴承调整不当或磨损前轮定位（主销后倾，主销内倾，车轮外倾，前束）调整不当拖车的转向润滑不足，或表面清洁度太差转向器与车架连接螺栓松动后桥总成松动或者拖车的转盘松动系统油压过高转向发飘可能原因转向机故障判断及处理措施上海市肯维汽