全液压转向器应用基础知识20080911资料

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1、全液压转向器应用基础知识 镇江液压件厂有限责任公司 编写：刘金龙 2006年2月1稿 2007年2月2稿 2008年9月3稿,一、概述,工程行走机械的转向系统发展： 1）上世纪年代前的机械传动与控制； 2）1960-1970年的液压传动及控制； 3）1970-1980年代的机电一体化； 4）九十年代开始进入机电液一体化阶段。 5）本世纪以来，在广泛应用新技术的同时，不断涌现出新结构和新产品。主要表现： (1)提高整机可靠性， (2)增加产品的电子信息技术含量， (3)努力完善产品的标准化、系列化和通用化， (4)改善驾驶人员的工作条件，向节能、环保方向发展。,国 外 工程机械发展总的趋势：发展

2、快、水平高。在工程机械产品中集成电路、微处理器、微型计算机及电子监控等技术都有广泛的应用，一些节能新技术得到了推广;同时，可靠性、安全性、舒适性、环保性能也得到了高度重视。另外，根据作业特点和客户的要求工程机械正向大型化和微型化方向发展。 近几 年 国外工程机械产品：以信息技术为先导，在发动机燃料燃烧与电控、液压控制系统、自动操纵、可视化驾驶、精确定位与作业、故障诊断与监控、节能与环保等方面，进行了大量的研究，开发出许多新结构（或系统）和新产品，提高了工程机械的高科技含量，促进了工程机械的发展。,我国 的 工 程机械起步并不晚，但由于一些原因发展得并不快，且产品系列不多，综合性能也不佳，无法满

3、足国内一些客户的要求，以致国内一些大中型施工部门的相当一部分工程机械依赖进口。随着我国基础建设规模日益扩大，国内工程机械骨干企业纷纷瞄准国内外市场需求正大力研发工程机械新产品，并在性能上争取接近国外同类产品水平。借鉴国外工程机械产品的发展趋势，我国工程机械产品的发展走势应是:大力发展机电一体化产品，实现装载机工作状态的自动监测和控制，实现平地机的激光导平自动控制，实现在有毒、有危险环境下工程机械作业的遥控；大力提高产品的质量、可靠性和技术水平；大力发展品种；大力加强新技术的应用，改善驾驶员的工作条件。,我国建设机械的特点： 1）在能源、矿山、交通、电能电力等基础设施行业的发展方面对各类工程机械

4、的质量、数量及品种的需求亦日益渐增，这不仅给我国工程机械行业的发展带来了勃勃生机，同时也对各整机产品性能的先进性和可靠性方面提出了更新、更高的要求。近年来，随着各整机生产厂家产品质量意识的不断提高，加工设备条件的不断完善，以及对国外先进技术的消化吸收，使得其整机加工质量、装配技术水平均有了很大的提高。目前，就国产工程机械的总体质量而言，其整机技术指标、样机的技术水平方面与大部分国外同类产品的差距正在逐步缩小，但其性能可靠性和质量稳定性方面由于受到相关基础配套件尤其是整机液压系统水平的制约，与国外同类产品仍有较大差距。因此液压系统的改进（完善）和液压元件质量（元件的耐久性和可靠性）的提升对整机质

5、量水平提高的影响已被各整机生产厂和配套厂所日益重视。 2）用户群发生较大变化，原来的单位用户逐步被个体用户替代。设备的保养、维护意识发生变化，尤其是在主机的三包期内。操作人员的岗前技术培训消弱。 3）主机的系统清洁度加强的意识和理念，不断被主机制造企业接受。,如何提高液压系统的可靠性和质量稳定性？ 需要从系统的分析和故障现象的判断入手，从而获得准确的故障信息，找出导致故障产生的直接原因，以便去避免或解决这些问题。 对液压系统进行分析和故障现象的判断须具备一些液压基础知识： 1）整机液压系统的工作原理，元件在系统中的作用。 2）各液压元件的工作原理，主要性能参数的含义。 3）整机在各主要运动工况

6、下，系统及元件的工作状况。 4）故障现象的逻辑关系，进而推断和判断故障原因。 为此在以下的章节中对全液压转向系统的基础知识做一些介绍。,二、全液压转向系统,液压转向技术一般分为全液压转向和液压助力转向两种型式。 两者的主要区别：全液压转向系统仅仅依靠液压介质为动力去实现转向功能，且转向控制元件与执行元件之间无需刚性连接。 全液压转向允许用于：时速60 km/h 的非道路轮式移动车辆的方向操控。 全液压转向的特殊优点：操作轻便、转向灵活、安装布置方便。故：国内外的全液压转向技术，在轮式装载机、压路机、叉车、大（中）马力拖拉机以及联合收割机的转向系统中均已经得到了普遍的运用。 全液压转向系统的技术

7、核心：转向控制元件全液压转向器（SCU）。,全液压转向系统的构成要求,转向系由转向器和转向传动机构组成。功用：操纵车辆的行驶方向，能根据需要保持车辆稳定地沿直线行驶，并能按要求灵活地改变行驶方向转 向系 对 车辆的使用性能影响很大，直接影响行车安全，所以其必须满足以下基本要求: （1）操纵轻便 。转向时，作用在方向盘上的操纵力要小。 （2）转向灵敏 。方向盘转动的圈数不宜过多，由方向盘至转向 轮间的传动比应选择合理。同时，方向盘的自由转动量不能太大。 （3）高度可靠性。保证不致因转向系的损坏而造成严重事故。因此，转向系的结构要合理，各零件要有足够的强度和刚度。对于采用动力转向的车辆，除了要保证

8、发动机在怠速时转向器也能正常工作外，还应考虑发动机或油路发生故障时，有应急转向措施。 （4）方向盘至转向垂臂间的传动要有一定的传动可逆性。这样，转向轮就具有自动回正的可能性，使驾驶员有“路感”。但可逆性不能太大，以免作用于转向轮上的冲击全部传至方向盘，增加驾驶员的疲劳和不安全感。,1、 (全液压)转向器,转向器按阀的移动方式分：滑阀式和转阀式两大类。 其中： ）滑阀式又可分为机械滑阀式（循环球滑阀式）、液压滑阀式（主要代表生产企业：德国ZF公司）。 ）液压转阀式（主要代表生产企业：美国EATON公司，丹麦DANFOSS公司，中国镇江液压件厂有限责任公司，保加利亚M+S公司）。 液压转向器按阀芯

9、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、动态系统）、同轴流量放大，等几类。,1.1、 镇江液压件厂有限责任公司全液压转向器产品分类情况：,BZZ系列： BZZ1 -E501000（开芯无反应型） BZZ1 E10002500（特大排量，开芯无反应型） BZZ2 -E501000 （开芯有反应型） BZZ3 -E501000 （闭芯无反应型） BZZ3E10002500（特大排量，闭芯无反应型） BZZ5 -E501000（负荷传感型） TLF1系列：TLF1-E1000 1250 (负荷传感同轴流

10、量放大型） 10*(S)系列： 101 系列: （整体铸造短阀体，不含集成阀系列） 101S 系列：（整体铸造短阀体，含集成阀系列） 102 系列 : （整体铸造普通阀体，不含集成阀系列） 102S 系列 : （整体铸造普通阀体，含集成阀系列） 103 系列: （整体铸造阀体小体积，不含集成阀系列） 103S系列: （整体铸造阀体小体积，含集成阀系列） BZF1系列: BZF1-E800 1250 (开芯无反应同轴流量放大型）,10 系列（分解）,101 系列: 101-1- 50400-* 型 （不含集成阀，开芯无反应型） 101-2- 50400-* 型 （不含集成阀，开芯有反应型） 10

11、1-3- 50400-* 型 （不含集成阀，闭芯无反应型） 101-5*- 50400-* 型 （不含集成阀，负荷传感型） 101S 系列： 101S-1- 50400-* 型 （含集成阀，开芯无反应型） 101S-2- 50400-* 型 （含集成阀，开芯有反应型） 101S-3- 50400-* 型 （含集成阀，闭芯无反应型） 101S-5*- 50400-* 型 （含集成阀，负荷传感型） 102 系列： 102-1- 50400-* 型 （不含集成阀，开芯无反应型） 102-2- 50400-* 型 （不含集成阀，开芯有反应型） 102-5*- 50400-* 型 （不含集成阀，负荷传感

12、型） 102S 系列： 102S-1- 50400-* 型 （含集成阀，开芯无反应型） 102S-2- 50400-* 型 （含集成阀，开芯有反应型） 102S-4- 50400-* 型 （只含溢流阀，开芯无反应型） 102S-5*- 50400-* 型 （含集成阀，负荷传感型） 103 系列: 103-1- 50400-* 型 （小体积不含集成阀，开芯无反应型） 103S系列: 103S-1- 50400-* 型 （小体积含集成阀，开芯无反应型）,1.2、BZZ全液压转向器的结构(以开芯无反应型为例说明),明细,转、定子剖面结构,阀芯、阀套剖面结构,1.、BZZ全液压转向器的液压功能 1.3

13、.1 BZZ1开芯无反应型,1.3.2、 BZZ2开芯有反应型,1.3.3 BZZ3 闭芯无反应型,1.3.4 BZZ5 负荷传感型,1.4、BZZ 全液压转向器的工作原理 1.4.1、开芯无反应型（BZZ1型）、闭芯无反应型（BZZ3型）全液压转向器的工作原理： 转向器的工作原理可以从全液压转向器的液压功能图所展示的油路原理来理解，从液压功能图上我们不难看出转向器的工作状态分为三个工况，即： 中位状态（方向盘不转动时） 左转状态（方向盘向左连续转动时） 右转状态（方向盘向右连续转动时） 1.4.1.1、中位状态（方向盘不转动时） 从BZZ1型全液压转向器的液压功能图我们可以看出，进入转向器进

14、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( BZZ3型的油口)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（见下页附图）；此时，转向系统的油液是处于低压条件下循环。,BZZ1型中位状态原理,BZZ3型中位状态原理,BZZ1型,BZZ3型,1.4.1.2、左转或右转状态（方向盘向左或向右连续转动时） 转向器在左转状态时的液压功能图（ BZZ1型，BZZ3型）。,图中可以看出，当方向盘带动阀芯向左或向右转动时，阀芯将克服阀芯套间的弹簧片的弹力，使阀芯相对于阀套产生了一定量的转角，只要该转角1.

15、52，阀芯与阀套间中位时处于封闭状态的油槽就开始沟通，且随着其相互间的转角增大，各配油槽的开口亦随之增大，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。 实现运动的目的： 1、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）。从而使进入转向油缸的压力油与计量马达的排量建立起比例关系。 2、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

16、：当方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）的压力油无法进入转向器内部，转向器便立即处于中位状态，从而使进入转向油缸的压力油容积与方向盘的转速建立起联系。,从上述原理，我们可以很容易得出以下结论： （1）转向器是一种由随动转阀和摆线计量马达所组成的 控制元件，它的主要功能是将转向系统的压力油液依据方向盘转动的方向和速度按照一定的比例传输到所指定的转向油缸内来实现动力转向。 即： （2）转向器输入至转向油缸的流量为 q 转向器的排量 n 方向盘的转速 （3）实现动力转向的必备条件是供给转向器的流量必须 大于转向器的输出流量，否则转向器就变成了手动阀，转向力矩就必然变大，成为人力转向。 （4）在动力转向状态下，转向器的操作扭矩取决于弹簧片的弹力。,1.5 BZZ1型全液压转向器的结构,1.5.1 常识资料： BZZ1型（开心无反应）转向器在中间位置时，转向器进、回油口是相通的，转向油缸的两腔是封