第13章 转向系.ppt

1、第十三章转向系统，工程机械转向系统的功能：根据操作者的意图，保持或改变工程机械的行驶方向，操作者可以通过操作转向系统使工程机械保持直线或转弯运动状态，或使上述两种运动状态相互改变。根据转向原理的不同，工程机械的转向系统可分为两类：轮式车辆转向系统和履带式车辆转向系统。第一部分是轮式工程机械的转向系统。首先，转向系统的基本要求(1)形成统一的转向中心。无论哪种转向类型，转向时每个车轮必须形成一个统一的转向中心，以达到无侧滑的纯滚动状态；否则，除了增加转向阻力和动力消耗外，还会增加轮胎磨损。图13-1显示了整体车架的前轮转向模式，其两个前轮偏转角必须保持以下关系：(2)运行可靠；(3)操作轻便；(

2、4)转向灵敏度好；(5)结构简单，维护调整方便。转向系统的分类根据工程机械的车架是整体式还是铰接式，转向系统可分为两类：转向轮式和铰接式。1.斜轮一般用于整体车架，可分为三种类型：前轮转向、后轮转向和全轮转向。(1)前轮转向(图13-2a)是一种常用的转向类型，符合人们的操作习惯。操作者在避开障碍物时可以很容易地判断方向盘应该转动的角度，并且可以很容易地自由操纵方向盘，以适应不同的弯道，方便安全驾驶。但是，当工作装置安装在车辆前方时(如叉车、装载、推土等)。)，如果采用前轮转向，在结构布置上会遇到困难，而且作用在前轮上的载荷也很大，使得转向费力，所以必须采用后轮转向。(2)后轮转向(图13-2

3、b)如上所述，后轮转向克服了上述缺点，但是操作者不容易掌握方向盘以适应不同的路线。(3)全轮转向当工程机械需要高机动性和小转弯半径时，采用图13-2c所示的全轮转向。然而，具有这种转向模式的车辆通常具有独立前轮转向、后轮转向和对角行驶的功能(见图13-2a、b和c)。倾斜转向可以缩短转向距离和时间，并且容易接近工作面。小，结构简单，通用前轴和后轴，都可以使用驱动桥。然而，缺点是框架的整体刚性差和直线驱动性能差。根据驱动方向盘(或驱动前后车架)的转向力的来源，转向系统可分为两类：手动型和动力型。(1)由人驱动的手动(机械)转向执行器。如图13-4所示，其完整的传动机构仅用于放大作用力，一般用于低

4、功率整体框架。方向盘1、转向轴2、蜗杆3和扇形齿轮4组成转向装置，其功能是放大作用在方向盘上的作用力，改变传动方向。垂直转向臂5、转向横拉杆6和转向横拉杆臂7构成传动装置，其功能是将放大的力传递给车轮。转向节13在其外端具有轮轴，在其内端具有凹口。它通过中枢销8与前轴11铰接，并且通过相对于前轴围绕中枢销旋转来实现车轮偏转。前轴11、转向节臂9和12以及转向横拉杆10构成一个转向梯形机构，其功能是使左右车轮分别转动和倾斜，以满足公式(13-1)的要求，每个车轮绕转向中心转动。其中，所有相关的铰链机构均由球销连接，以满足各件完成空间运动的要求。(2)动力型采用液压系统驱动转向执行器，如图13-3

5、和图13-5所示。液压动力转向系统由转向液压元件和转向机构组成，如转向油泵、全液压转向器、转向助力缸和管路。发动机驱动转向油泵将油箱中的低压油转化为高压油，高压油被输送至全液压转向机。方向盘控制全液压转向器的工作状态。高压油通过全液压转向器和管路流入转向助力缸的各工作室，推动转向助力缸伸缩，使与其相连的转向机构带动方向盘偏转。液压动力转向广泛应用于工程机械中。在使用安全可靠、转向灵敏、操作轻便和良好的后续使用方面，大大提高了车辆转向系统的性能。3.液压动力转向系统液压动力转向系统液压系统示意图如图13-6所示。转向油泵是转向液压系统的动力源，提供动力转向所需的液压油流量和压力。齿轮泵是使用频率

6、最高的泵，为保证转向机所需的稳定流量，采取了确保流量稳定性的措施(带稳定阀)。转向油缸是动力转向系统的执行元件，单级双作用油缸应用广泛。全液压转向机右转向油缸左转向油缸为了满足全液压转向机各部件之间精确配合的要求，转向液压系统设有两级过滤装置，粗滤器位于转向油泵的吸油端，精滤器位于液压系统的回油端。全液压转向器BZZ型全液压转向器是一种流行的转向元件，具有操作灵活、省力、结构紧凑、运行可靠、安装布置方便等特点，发动机熄火后可实现手动转向。其结构如图13-7所示，其主要部件包括：(1)随动回转阀由阀体、阀芯和阀套组成，用于控制油流方向。阀体3上设有四个与外部管道相连的孔，分别与转向油泵、液压油箱

7、和转向油缸的两个腔室相连。阀芯7通过连接块1与方向盘的转向柱直接连接，阀芯7相对于阀套6转动。阀芯7和阀套6起到机油分配的作用。(2)由转子和定子组成的一对内啮合齿轮，即摆线针轮啮合副。定子13固定在阀体的下端，具有七个内齿；转子9在定子中旋转，定子有六个齿。定子和转子形成一组没有太阳轮的行星齿轮机构。动力转向时，由转子和定子组成的一对相互啮合的齿轮起到计量马达的作用，保证流入转向油缸的油量与方向盘的角度成正比；在手动转向中，啮合副相当于手动油泵。(3)当连接转子和阀套的联动轴和拨销处于动力转向时，确保阀套和转子同步(起到反馈作用)；手动转向起到传递扭矩的作用。(4)弹簧片的作用是保证伺服阀的

8、中间位置，起到对中作用。因此，弹簧板也称为定心弹簧。(5)液压控制阀，全液压转向器上的控制阀，主要由单向阀、溢流阀、过载阀和补油阀等组成。其功能是：一方面保证舵机和整个转向系统在额定压力下正常平稳工作；另一方面，它能保证转向油缸和连接管路在突然过载时不会损坏，并能保护转向油泵，因此控制阀是液压转向系统中不可缺少的液压元件。溢流阀限制转向系统的压力，防止系统过载；过载阀用于对两个转向油缸的油口进行过载保护，确保油路安全；供油阀从油箱中吸油，防止系统气蚀；单向阀防止空气从泵出口吸入，防止机油回流，并避免转向故障。全液压转向器的工作原理当方向盘不转动时，定心弹簧起作用。由于油口L和R被阀芯1堵塞，转

9、向油缸中的油既不能进入也不能排出，活塞不能移动，工程机械按原来的方向运行。(2)当方向盘向左转动时，方向盘带动阀芯1逆时针转动，定心弹簧向一个方向受压。因为阀芯1和阀套3之间的旋转最大，所以阀芯可以相对于阀套旋转。此时，阀芯的油槽与阀套的入口和油口p相连，来自油泵的油流经阀套3和阀芯1的油槽，并从阀套流向转子5和定子4，推动转子5相对于定子4旋转。同时，来自转子和定子的油通过油口1通过阀套进入一侧转向油缸的大腔，使油缸的活塞杆向外伸出，推动转向机构带动车轮左转。油缸小腔内的油从油口R进入阀套3，经过阀芯1的回油槽后，从阀套的回油孔通过油口T流回液压油箱。左转过程中，左转向油缸的小腔(带杆腔)与

10、右转向油缸的大腔相连，小腔的进油口使活塞杆缩回到油缸内，拉动转向机构左转；左转向油缸的大腔与右转向油缸的小腔相连。来自右转向油缸小腔的油通过左转向油缸大腔进入R口，从阀套回油孔通过油口T流回油箱.当阀芯与阀套的相对转角约为时，油路开始接通，转子的转动使转向油泵的油引向油缸，供油量与方向盘的转角成正比。当方向盘向左转动一定角度时，来自转向油泵的机油推动转子5向右转动。当转子5的转角与方向盘转角相同时，由于阀套3通过联动轴与转子5机械连接，转子带动阀套3向左“跟随”转动，直到定子弹簧使阀套和阀芯回到“中间”位置，转角与方向盘转角相同。此时，阀套3和阀芯1处于没有相对旋转角度的位置，通向转子和转向油

11、缸的油路关闭，使得来自转向油泵7的油通过油口P进入阀套，通过阀芯1的回油槽，然后从阀套3的回油孔通过油口T流回油箱，工程机械停止转动。如果你继续转动方向盘，转子和阀套将继续“跟随”，直到你左转到极限位置。也就是说，液压“反馈”与动作一起使用。(3)向右转，并将方向盘向右转。方向盘驱动阀芯顺时针旋转。它的工作原理和左转一样。(4)手动转向当发动机突然停机或转向油泵出现故障时，可以用手转动方向盘进行静液压转向。当方向盘向右转动时，阀芯通过拨销转动，带动阀套、联动轴和转子转动，转子和定子起到油泵的作用。转子5的旋转从油口T吸出油，并通过单向阀、阀套和阀芯进入转子泵的进油室。由于手动转向时泵油的作用，

12、吸入转向机的液压油产生压力，进入转向油缸的大腔内，使活塞杆伸出，工程机械右转。小腔内的油从油口L通过阀套和阀芯，然后从阀套通过单向阀进入转子泵的进油腔，并不断补充到大腔内，保证连续转向。第二节履带式工程机械转向系统1。履带式工程机械的转向原理与此不同二.转向离合器的工作原理转向离合器是一种多片式离合器，其工作原理如图13-10所示。驱动鼓7安装在驱动轴4上，并且花键加工在驱动鼓7的外圆周上。驱动摩擦片9通过其相应的内花键与驱动鼓7相匹配。铆接有摩擦衬片的从动摩擦片8通过其外齿与从动鼓6啮合；主动摩擦片和从动摩擦片交替安装。弹簧座10的右端固定在压板3上，弹簧座10的左端套有压缩弹簧1(见图13-10a)。主动和从动摩擦片的压力由弹簧产生。动力可以通过驱动轴4和从动轴5之间的摩擦从驱动轴4传递到从动轴5