动力转向管路设计

5.3.1动力转向管路
动力转向管路在动力转向系统中用于传输液压油,另外还可以降低动力转向系统的
噪声和工作油的温度。现已建立起自己的企业标准:Q/SQR.04.006《动力转向油管技术
条件和试验规范》,涵盖了高压油管、回油管、吸油管的技术要求及试验规范等方面的内容.
a.吸油软管总成
吸油软管总成的功能在于连接于储油罐和泵之间,用于将动力转向油由储油罐输送
到转向泵。其结构通常只由成型胶管组成,胶管是由内胶层、外胶层及编织层组成。但
有些时候根据布置需要也可以由胶管部分、钢管及连接胶管与钢管的挤压管座组成。吸
油软管的工作要求有:允许工作温度范围为-40℃~ +100℃,瞬时耐热+120℃;耐臭氧、油及热空气;工作压力要求0.5Mpa,爆破压力≥1.5Mpa;内部清洁度≤0.06mg/cm2
b.高压管总成
高压管总成的功能为连接泵与转向机之间,用于将转向泵泵出的转向油输送到转向
机的转阀中,再由阀将动力转向油分配到转向机的油缸中,实现转向助力。其结构主要由高压软管、钢管及一些附件组成(包含:空心螺栓、密封垫片、压紧螺栓、降噪装置、
防磨隔热管、密封橡胶圈);高压软管是由多层材料组成的特殊结构,主要目的是用来
消除动力转向系统中的噪声和振动。工作要求有:总成内部清洁度≤0.06mg/cm2
、非金
属件需耐油、臭氧及热空气、体积膨胀在15Mpa压力下为20%~40%(具体按高压软管标准)、工作压力最大为13Mpa、防护软管安装后无扭曲、工作温度在-40℃~+120℃、瞬时耐热+135℃(具体见高压软管标准)、爆破压力见高压软管标准。高压管的金属件拉伸速度为25mm/min;钢管断面径向收缩率最大为0.8;金属件表面处理见相关标准。
设计高压管的要素有:高压软管内部有消除噪声和振动的特殊结构;与转向泵连接端的
胶管里有一段螺旋管,有降噪及降温作用;与转向机连接端和转向泵连接端有正确的空间位置关系,以保证管路的正确连接;与泵及转向机连接处应有O型橡胶密封圈或密封
垫片;中间软管部分有支架固定,以防止振动。
c.回油管总成
回油管总成的位于转向机和储油罐之间,用于将转向机低压腔的油输送到转向储油
罐中;降低动力转向油温度;有些回油管还具有减缓回油流速的装置。其工作要求有:
工作压力0.5MPa、爆破压力5MPa、工作温度在-40℃~+100℃。油管金属表面处理按相关标准。
各转向油管的尺寸已经标准化,具体见下表:
名称外径(mm)内径(mm)材料
高压油软管20±0.3 10±0.2
回油胶管17±0.15 10±0.15 CR/NBR
吸油胶管22±0.2 16±0.15 CR/NBR
金属硬管10±0.15 8±0.15 ST35
各种管子的最小弯曲半径的要求见下表:
管路名称最小弯曲半径(mm)备注
高压胶管100 需自然弯曲,不能为成型管
回油胶管45 成型或自然弯曲
吸油胶管60 成型或自然弯曲
金属硬管20 管外径的2倍以上
对于金属硬管而言,两弯角之间的直管的长度至少为20mm,以给弯管的夹具留有足
够的空间。
动力转向管路设计应注意的事项有:合理利用发动机罩上的有效空间,不应与其它零
部件发生运动干涉;应防止油管弯曲半径过小(应参考弯管工艺);软管外最好加防护套, 以免油管与其它零部件相互摩擦;发动机侧倾时,橡胶管发生弯曲,但不应发生扭转和拉伸;调整皮带张紧机构不应引起橡胶油管的扭转和拉伸;对于较长的软管应加支架或夹
子固定。
转向油管与其他部件间的最近布置距离极限要求有:
钢管――热的部件(如:排气歧管)>15 mm
胶管(无隔热套)――热的部件>60mm
钢管(无防护套)――运动部件>25mm
胶管(无防护套)――运动部件>30mm
钢管(无防护套)――固定部件>10mm
胶管(无防护套)――固定部件>30mm
5.3.2转向储油罐
转向储油罐的功能是储存转向油;向转向泵及系统供油;散热、降低转向油工作温
度;滤清转向系统中的杂质,保证转向油清洁度。
转向储油罐的材料一般有:钢制、铝合金、塑料。
转向储油罐最小容积的确定:
V=V1+V2+V3+V4
式中:V1 为转向泵进出油管及工作腔容积之和,L;V2 为各管路容积之和,L;V3
为转向机工作腔、管路、控制阀容积之和,L;V4—储油罐空间容积,L。其中V4 需保证汽车倾斜20°时油罐液面不能到达上盖油封处,以便最大限度地减少漏油的可能性。
注意油罐直径不能过大,过大则在倾斜20°角度时油罐的空间容积就过大,一般油罐的直径在φ120mm ~φ150 mm。还有进行转向储油罐散热量的校核,希望转向系统油温控制在100℃以下。这主要靠冷却油管的冷却作用及油罐的有效散热面积起作用,即油罐面以下的油罐表面直接散热作用。
转向油罐的安装要求有:固定方式一般固定在车身上,有些由于布置需要直接把油
罐固定在转向泵上,此种固定方式省去了吸油管,但由于发动机在运转时存在振动所以油罐内部结构应设计的比较复杂来减小油液晃动,保证系统正常工作;为了能使储液罐内的油液能顺利流入油泵并最大限度减少系统内由于负压的产生而吸入外界空气及系
统内气泡的形成,在布置储液罐时需要储液罐液面与油泵进油口中心线在垂直方向的高度差≥75mm。如下图所示。
承认论坛储液罐需要布置在尽量靠近油泵进油口处的地方且油口的指向与油泵进油口的指向
尽量一致。
转向油罐的试验项目包括:空气泄漏实验;爆破压力实验;热周期实验;振动实验;
渗油实验;冲击强度实验。
5.3.3转向油泵
现在已经建立起了公司的企业标准Q/SQR.04.272《乘用车普通动力转向油泵》,涵
盖的转向油泵的技术要求及试验规范等方面的内容。
转向油泵的功能在于,由发动机驱动为液压动力转向系统提供高压油、带有泄压阀
限制系统的压力。其类型主要有叶片泵、柱塞泵、齿轮泵、转子泵等几种。叶片泵与其它泵相比具有体积小、工作效率高、噪声低等优点,因此在轿车和小型货车上得到广泛的应用。目前我公司的车型中除了A15Tritec 发动机使用的为齿轮泵外,其它所有车型均采用叶片泵。
华硕s56转向泵的工作要求:
a.要有合适的流量及压力特性曲线,能够满足转向特性的要求;
b.工作噪声要低。
c.最高允许转速范围应能满足整车的需要。
转向泵的工作原理是:转向叶片泵主要由叶片、定子、转子、流量控制阀、安全阀、
泵轴、各种密封件、轴承等零件组成。在工作时,泵轴在外驱动力矩作用下带动转子旋转,使叶片扫过定子内曲面,形成容积变化,使油液的高低压状态形成。为适应发动机
高低转速变化,转向泵内设有流量控制阀以实现输出流量的自动调整,使得输出流量符
合系统要求。为使转向系统压力得到限定,在转向泵内,还设有系统安全阀,可按转向
系统要求给予调定,以保护转向系统安全。
转向泵安装调试要求:
a.应牢固地安装在泵支架上,并通过泵支架安装在发动机的相应联接点上
b.在泵安装后应尽可能使泵的皮带轮与发动机曲轴输出轮在一个平面上,如有张紧
轮则三个轮应尽可能在一个平面上。并通过张紧轮或其它张紧方式张紧皮带。张紧力应
符合车型的具体要求。
c.在系统连接前应保证系统各部件及管路的清洁,管路与器件的联接应可靠无泄漏。
d.转向系统应按标准要求加入油液。
e.加油前应对油液进行过滤,并提议用专用的加油设备加油。
f.叶片泵第一次加油时,先将油加满罐,起动发动机,低速驱动转向泵,使油迅速
充满转向系统。(在加油过程中必须使泵以最低转速工作)在整个加油过程中油罐的油
面将迅速下降,必须不断加油以避免转向泵吸入空气。
g.排气:转向系统必须充分排气。排气过程是顶起前轴(也可卸开直拉杆),顺时针
及逆时针转动方向盘,至两极限位置,往复数次,使系统内的空气从油罐中逐渐排出,
并随油罐油面下降不断补充油液,直至符合油面标记为止。
转向泵的设计参数主要为:
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a.排量q—油泵每转一周所排出液体的体积,l/r。
b.开启转速(n1k、n2k)—规定压力下,转向泵流量控制阀开启时的转速,min。
c.开启流量(Q1K、Q2K)—规定压力下,转向泵在开启转速工况下的输出流量,L/min。
d.空载压力(Po)—出油口压力不超过最大工作压力的5%或0.5MPa时的输出压力,MPa。
e.最低转速(nmin) —转向泵正常稳定工作的最低转速r/min。
f.最高转速(nmax) —转向泵正常稳定工作的最高转速,r/min。
g.最大工作压力(Pmax)—转向泵内安全阀全开时的压力,可短时间工作,MPa。
h.半载容积效率(ηv) —规定转速、油温、介质条件下,压力为0.5×Pmax时的容
积效率ηv=1000QS /q ×ns。
i.半载总效率(ηt) —第8项工况条件下的总效率ηt=(Ps+PVS)×QS/2000 π
×nS×Ms。中学英语园地
j.满载压力—油泵压力为0.85 Pmax时的压力,MPa。
5.4 助力转向系统的噪声分析
根据转向系统噪音来源,分为机械噪音和液压噪音。
机械噪音:传动连接件运动产生的噪音。
液压噪音:主要指油泵和动力转向器液力助力系统所产生的噪音。
关于油泵及油管的噪音的分析:
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动力转向系统常常趋向引起严重的噪音。主要的噪音源通常是泵,阀也是个噪音源。
噪音源通常分为三类:空气传播噪音(ABN)、结构传播的噪音(SBN)、流体传播的噪音(FBN)。
ABN是通过空气传播的噪音,人耳可以听到。
SBN是结构零件的机械振动,常常是ABN的主要原因。少年军校活动被写入哪部法律?
FBN 是液体中的压力波动,它是SBN 的一个主要来源,从而也是ABN 的主要原因。FBN可以沿着液压管路传播很远。
ABN、SBN、FBN 之间的关系是极端复杂的。从FBN 转换到SBN 取决于许多因素,例如管线支承的类型和间隔、弯头的数量、油管长度和柔性油管等。
噪音术语:
盘时,转向系统发出的这种噪声。
b.Moan呻吟声——低声调的液压噪声。当发动机转速约为1000rpm时,较慢地来回
转动方向盘时,转向系统发出这种噪声。
c.Whine 颤音——高声调的噪声。在不转动方向盘的情况下,发动机转速从怠速增
大到3000rpm时,转向系统发出的这种噪声。洪礼和
d.Scream尖叫声——高声调的液压噪声。当发动机转速为3500rpm时,缓慢地来回
转动方向盘,并不因起限压的情况下,转向系统发出的噪声。
f.限压噪声——当发动机转速为1000rmp 时,转动方向盘直到限位状态,转向系统
发出这种噪声。
g.hiss——转向机的类似于蛇的“咝咝”声。
h.whistle——转向机的类似于水壶的哨声。
i.honk——雁叫声。
转向器阀的结构对噪音的影响:
a.槽深:槽深与噪音水平与气穴现象有关,对于我们能够了解到这一点,解决阀的
噪音问题有很大的帮助。液压油在通过小阀口时,流速及温度都很高,较浅的槽容易使
液压油产生气穴现象进而增大噪音,在实际应用中,槽深不应小于1mm.
b.槽的对称性:影响阀特征曲线的形状,槽的间隔不均匀会引起左右转向轻重不同
并增大噪音。
c.槽的直度:影响特征曲线中心附近的线形部分,如果槽的不直部分的长度超过一
定值,这种线形部分也会变成弯曲的。理论上,噪音也会增大,这种现象在实际中较易
避免。
d.在槽与平面连接处的圆角半径:会引起特征曲线中心附近线形部分变成弯曲,可
能对某些车的操纵特性有不利的影响,圆角大不利。
e.小阀口的平面角α:平面角的存在缓冲了液压油从高压向低压区速比的变化。α
角越大,曲线的变化越趋近线形,阀口的平面角影响阀特征曲线形状、输入扭矩、阀的
噪音及油压的范围。例如:当α=2时,安静阀(压低噪音的阀)的效果便会减小,输入
的扭矩增大,油压的范围减小,但是2度的平面易于加工;当α=8度时,阀的特征曲线
失去中心附近的线形部分,输入扭矩减小,油压范围增大(附注:方向盘手感变轻)安
静阀的效果增大。总之,为了噪音考虑,最好不使平面角α小于2度;为了制造工艺考虑,以6.5度的平面为最大较为适宜。(参照德尔福,进油口分布对应输入轴的阀筋)。
f.小阀口的平面宽度:平面宽度越宽,为建立一定的压力,所需的输入扭矩越大。
g.小阀口的长度:影响噪音和阀特征曲线的形状,而小阀口长度影响噪音是因为其
形状。长度越短,越易产生气穴现象,进而增大噪音。
h.阀的外圆圆度:阀的外圆不一致,会改变阀曲线的对称性,而且这种变化太大,

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