新型双联泵结构的液压动力转向泵的开发.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 2年 第 2期 新型双联泵结构的液压动力转向泵的开发 刘存根 王大军 冯锦 国 中煤张家 口煤矿机械有限责任公司， 河北张家 口0 7 5 0 0 0 摘要 采用 双联 叶片泵结构的新型转 向泵取代 目前常用的 、 能量损耗较大的双作用叶片结构转 向泵 。介绍 了这种新型泵的工作原理 和结构 ， 并与常用 双作用叶片泵结构转 向泵进行比较 、 分析 ， 结果表明这种新转向泵能够有效提高转向泵在高转速下的工作效 率。 关键词 双联 泵； 转向泵 液压系统 中图分类号 T HI 3 7 ． 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 0 2 一 o o 6 0 一 o 2 Th e Ex p l o i t a t i o n o f a Ne w s t y l e S t e e r i n g Pu mp Ba s e d O H Twi n Pu mp L I U C u n - g e n WANG D u n F ENG J i n - g a o C h i n a C o a l Z h a n g j i a k o u C o a l Mi n i n g Ma c h i n e r y C o ． ， L t d ． ，Z h a n g j i a k o u 0 7 5 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t A n e w- s t y l e s t e e r i n g p u mp b a s e d o n t wi n p u mp wa s p u t f o r wa r d t o d e a l w i t h t h e p r o b l e m o f h i g h e n e r g y c o n s u mp t i o n o f t h e o r d i n a r y v a n e s t e e rin g p u mp ． T h e p ri n c i p l e a n d s t r u c t u r e o f t h i s n e w- s t y l e s t e e rin g p u mp i s i n t r o d u c e d ， a n a l y z e a n d c o mp a r e wi t h o r d i n a ry s t e e rin g p u mp ， t h e r e s u l t i n d i c a t e s t h a t t h i s n e w- s t y l e s t e e ri n g p u mp c a n s e rio u s l y i mp rov e t h e e f fi c i e n c y o f s t e e ri n g p u mp wo r k i n g i n h i g h r o t a t i o n s p e e d ． Ke y W o r d s t w i n p u mp； s t e e rin g p u mp； h y d r a u l i c s y s t e m O 引言 转向泵是液压动力转向系统中的关键部件 。在各 种转 向泵中，双作用叶片结构 的转 向泵由于具有尺寸 小 、 重量轻 、 流量均匀和噪声低等优点 ， 被广泛应用 于 各种小型的液压转 向系统中。由于双作用叶片泵是一 种定流量泵 ， 一般由发动机通过传输带来驱动旋转 ， 因 此其输 出流量与发动机的转速成正比。为了防止液压 系统的高速运行时转 向泵输出给转 向器 的流量过大 ， 对转 向安全性带来不利影响，在转 向泵内一般设有溢 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 5 2 3 作者简介 刘存根 1 9 7 1 一 ， 河北宣化人 ， 工程师 ， 主要从事设 备液压机械 改造及设计工作。 3 结语 金属锯是连轧生产线上机 、 电、 液 、 水系统一体化 设备 ， 工作 中冲击振动较大 ， 工作环境恶劣 ， 跑 冒滴漏 是设备稳定运行和场地清洁的顽疾 ，对金属锯密封的 两次改进 ， 基本上杜绝 了泄漏 ， 使用证明 ， 改进后的密 封效果 良好 ， 使用寿命较长。为棒材轧制线热锯机的轴 端密封结构提供了有益的借鉴 ， 具有推广价值。 参考文献 【 1 】 成大先． 机械设计T - 4 t t [ M ] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 0 ． 6 0 流阀组 回油 ， 产生大量能量损耗 ， 从而降低了转向系统 的工作效率。 为 了改善这种情况 ，提出一种新型双联泵结构 的 液压动力转向泵 ， 并对其工作原理 、 结构和能耗进行 了 分 析研 究 。 1 双作用叶片结构转 向泵 能耗分析 如 图1 是一种常用双作用叶片结构转 向泵的液压 原 理 图 。 图中 I I 部分的作用是限制转向泵的最大输出流量 和最高工作压力 ， 在这里称为限流限压阀组。 由于限流限压阀组的限流作用 ，超过最大流量的 多余流量部分通过溢流主阀 2回油。多余流量越多 ， 产 [ 2 】 周三爱 ， 胡 树贵． 水泵机 械密封 的失效 与处 理【 J ] ． 砖 瓦世界 ， 2 0 1 0 2 ． [ 3 ] 周智宾， 张宁． j Z Q型减速器的新型密封装置[ J 】 ． 起重运输机 械， 2 0 1 0 4 ． 『 4 】 刘金 标， 仝志永． 密 封装 置的泄漏与防控【 J 】 ． 液压气动与 密封， 2 0 1 l 2 ． 【 5 】 王玉 明， 刘伟 ， 刘莹． 非接触式机械密封基础研究现状与展望 [ J ] ． 液压气 动与密封， 2 0 1 1 2 ． [ 6 】 王海 文． 牟 L 钢机械设计[ M】 ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 8 3 ． 【 7 】 邹家 祥． 轧钢机械 理论与结 构设计【 M 】 ． 北京 冶 金工业 出版 社 ． 1 9 9 3 ． Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ N o ． 2 ．2 0 1 2 生的功率损耗就越多。从图 2中可以看到液压动力转 向系统的能量损耗分布，其中 4 8 ％的损失来 自多余流 量。因此 ， 如何解决和降低这部分能量损耗 ， 是解决整 个转向系统能耗问题的重点所在。 4 8 ％ 厂 - ’ l 6 ％ 1 6 ％ l 6 ％ 器 失 图 1 双作用 叶片结构 转 向泵 工作原理 图 图 2液压 动力 系统 的 能量损 失 2 新型双联结构泵转向泵的结构和工作原理 针对以上能量损耗 问题 ，于是提 出在现有双作用 叶片结构转向泵的基础上 ，采用双联结构双作用叶片 转向泵。 再增加部分控制阀， 可以有效地降低多余流量 的能量损耗。 图 3是双联结构转向泵的液压原理图。该转向泵 分四个部分 I 双联结构转向泵 ； I I 限流限压阀组 ； I I I 合 流 控 制 部 分 ； I V 电控 单 元 E C U， E l e c t r o n i c C o n t r o l U n i t 。双联结构转向泵包括主泵单元 1 和副泵单元 8 。 两个泵单元由同一根轴带动一起旋转 。合流控制部分 包括一个单向阀 7和一个 电磁换 向阀 6以及相应的油 路。电控单元 9接收到发动机转速等信号后 ， 通过一定 的规则输出控制信号 ， 控制电磁换向阀 6换向。 图 3新 型 双联 泵 结 构 转 向泵 工 作 原 理 图 工作原理如下 双联结构转向泵 由发动机带动旋转 ， 从油箱 吸油 ， 并从两个泵单元各 自的出油 口输 出油液。当发动机转 速较低时 ， 泵输 出的流量也较小 ， 此时换 向阀 6处于断 开油路状态 ， 副泵单元 8输 出的油液只能通过单向阀 7 流到主泵单元 I 的出口处 ，与主泵单元 1 输 出的油液 合流 ， 一起向转向器供油。 随着发动机的转速逐步提高，转 向泵的两个单元 的输出流量也逐渐增大 。当转速高到一定程度时 ， 主泵 单元 1的输出流量就能够满足转 向器 的工作 需要 。 电 控单元 9发出控制信号 ，使 电磁换向阀 6切换到接通 油路状态。 此时副泵单元 8输出油液直接通过换向阀 6 流 回油箱 或吸油口 它的出口油处的压力下降为零 ， 单 向阀 7关闭 ，阻止主泵单元 1 输 出的油液流至副泵单 元 8的出油 口。在这种状态下， 只有一个主泵单元通过 限流限压 阀组 向转向器输 出油液，因而只有主泵单元 输 出的多余流量会通过限流限压 阀组 的溢流主阀 2回 油而产生功率损耗。副泵单元输 出的流量全部通过换 向阀 6回油 ， 由于换向阀 6的开 口量很大 ， 副泵单元 8 的出 口压力接近零 ，因此做功近似于零 ，功率损耗极 小 ， 可以忽略不计 。通过此种方法 ， 减小了经过溢流主 阀2回油的多余流量，从而降低了这部分多余流量产 生能量损耗。 在转速超过 1 8 0 0 r ／ m i n以后 ，由于只有主控单元做 功 ， 节省了副泵单元的功率消耗， 所以整个转向泵的效率 大幅上升 。 接近常用双作用叶片结构转向泵效率的两倍 。 3 结束语 本文提出的采用双联结构双作用叶片转 向泵 ， 在 高速运转时可以大幅度提高工作效率 ， 减小功率损耗。 对于这种新型转 向泵在低转速的问题 ，可以通过 改变换 向阀的结构 如采用锥阀或球 阀形式的换 向阀 ， 减小其关闭流量的泄漏来解决 。另外 ， 建议此新型转向 泵运用于转速大于 7 0 0 ～ 9 0 0 r ／ rai n的运行情况之下。 在换向阀切换时 。不可避免地会引起输出流量的 波动， 波动的大小取决于换 向阀的换向速度 ， 换向速度 越快 ， 则波动越大 。但是波动持续 的时间很短 ， 只要波 动不大 ， 对系统 的正常工作不会产生多大影响。 由于采用 了双联结构双作用叶片转向泵 。又增加 了一个单 向阀和换向阀，因此该泵的结构比常用双作 用叶片结构转 向泵要复杂 ，在结构设计上需尽量紧凑 以减小体积。 参 考 文 献 [ 1 】 陈奎生． 液压与气压传动【 M 】 ． 武汉 武汉理工大学出版社， 2 0 0 7 【 2 】 李一染 ， 权龙． 液压转 向助力系统能耗 特性 的分析和比较f J ] ． 工程设计学报 ， 2 0 0 2 1 ． 【 3 】 雷天觉． 液压工程手册[ MI ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 1 ． f 4 1 官 中范． 液压传动系统[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 9 7 ． [ 5 】 李洪人． 液压控制系统【 M] ． 北京 国防工业 出版社 ， 1 9 8 1 ． 61