【经典液压培训资料】伊顿：全液压转向系统原理.ppt
培训内容,一.公司及产品简介二.转向器结构介绍三.全液压转向系统原理四.主要转向系统回路介绍五.转向器规格及参数介绍六.转向器配套组合阀块介绍七.转向柱介绍八.单路稳定分流阀介绍九.优先阀介绍十.装载机常用系统举例十一.转向系统选型计算十二.故障分析及处理,公 司 简 介,伊顿液压系统(济宁)有限公司(JEHYCO)是美国伊顿(EATON)公司在中国专业制造摆线类元件的独资公司，座落于山东省济宁市高新技术开发区。美国伊顿公司是一家以高新技术产品闻名于世的跨国公司。产品广泛应用于电力.电子控制.重型车辆.汽车工程机械与农业机械等多种行业。在世界各国和各工业界享有高技术.高质量的声誉。伊顿公司液压部的产品50多年来在车辆液压行业中一直具有领先地位,伊顿公司并购了在工业液压处于领导地位的威格士(Vickers)公司后,更广泛的服务于液压领域。JEHYCO采用伊顿先进的产品技术.制造工艺和先进的管理,JEHYCO的全液压转向器.摆线液压马达以高质量受到市场青睐.广泛应用于塑料机械.渔业机械.石油机械.园林机械.工程机械.拖拉机以及农业机械.我们通过了由DNV进行的ISO9001质量体系认证,我们贯彻ISO9000质量体系精髓,坚持持续不断的质量改进,坚持”完全顾客满意”的质量方针.我们的目标是成为车辆液压的领导者,一.公司及产品简介,济南 Jinan,伊顿液压系统（济宁）有限公司,北京Beijing,徐州Xuzhou,上海 Shanghai,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,地理位置i,大连Dalian,沈阳Shenyang,Eden Prairie,MN,Jining,China,Kameoka,Japan,全球化设计和制造，本地化支持,Pune,India,主要产品及运用,全液压转向器,摆线液压马达,阀,转向柱,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,液压转向器的主要应用,二.转向器结构介绍,转向器主要有四部分组成:1.随动转阀:主要包括-阀芯,阀套,阀体,弹簧片 主要作用-控制油流方向.2.计量马达:主要包括-定子,转子.主要作用-计量通过的油液体积,熄火转向时起手动油泵的作用.3.传动部分:主要包括-连动轴,拨销 主要作用-传动扭矩和保持转阀与定转子的同步.4.组合阀:主要包括:入口单向阀,进油溢流阀,双向缓冲阀和双向补油阀.主要作用:入口单向阀-防止油液倒流.进油安全阀-限制转向系统的最高压力,保护转向系统元件.双向缓冲阀-负载受到力外突然增大时,此阀打开,保护油缸,油管和转向器.双向补油阀-缓冲阀开启时,向系统补油,防止油液发生气蚀.,转向器结构剖面图:,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,三.全液压转向系统原理,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,Steering Operation,机械式转向器,液压助力转向,全液压转向系统,开芯转向系统示意图(中位),转向器中位时内部油的流向,转向器右转向时内部油的流向,闭芯转向系统示意图(中位),闭芯转向系统示意图(左转),负荷传感转向系统示意图(中位),负荷传感转向系统示意图(左转),Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,开芯式转向器原理,转向器中位时油的流向,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,转向器右转时油的流向,四.主要系统回路,基本转向系统回路开芯闭芯 流量放大负荷传感 静态信号/动态信号/同轴流量放大负载回路负载有反应 负载无反应,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,24,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,开芯无反应转向系统原理图,闭芯无反应转向系统原理图,开芯有反应转向系统原理图,开芯无反应转向系统原理图(带组合阀),双向补油阀,入口单向阀,安全阀,人力转向单向阀,双向缓冲阀,负荷传感转向系统原理图(动态信号),负荷传感全液压转向系统该系统具有如下优点（比较开芯系统）对转向负载的变化有良好的压力补偿 转向回路与其他工作回路互不影响，主流量优先保证转向回路，转向器在中位时只有很少流量通过转向器，系统节能 转向回路压力流量保持优先，转向可靠 中位压力特性不受排量的影响可以实现流量放大等功能,负荷传感转向系统,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,五.转向器规格及参数介绍,502系列（BZZ)-标准系列设计-无组合阀-排量80-500cc/r-入口压力172Bar-开芯、闭芯、负荷传感,530系列(BZZ)-低扭矩系列设计-无组合阀-排量80-500cc/r-入口压力172Bar-开芯、闭芯、负荷传感,510系列(BZZ)-大排量系列设计-无组合阀-排量630-1000cc/r-入口压力172Bar-开芯、闭芯、负荷传感,550系列(BZZ)-流量放大系列设计-无组合阀-排量320-1250cc/r-入口压力172Bar-负荷传感,400系列(Xcel45)-整体式系列设计-含组合阀-排量80-500cc/r-入口压力190Bar-开芯、负荷传感,502系列转向器 是一种转阀式全液压转向器,采用与组合阀分体设计,可根据需要直接连接FK.FKS组合阀块,形成不同的阀功能满足各种系统的要求.该转向器含有人力转向单向阀,可实现熄火人力转向.特点：优化的流量特性曲线,不同流量下不同的控制转阀设计.根据不同的排量范围提供三种额定流量12LPM;25LPM;45LPM.铸造内通道设计,压力损失小 转向器形式:按转阀功能分为:开芯.闭芯和负荷传感 提供各种连接形式:长止口,短止口,内花键 排量范围:80500ml/r.,最大系统压力 17.2Mpa最大背压 2.1Mpa额定流量:80-125cc/r 7.5-15LPM 160-250cc/15-30LPM 320-500cc/r 30-60LPM转向力矩 502系列 2.8-4.0Nm人力转向最大力矩 136Nm最高系统温度 93C最大温差 28C推荐油液污染度 ISO 19/16,主要性能参数,502系列转向器,530系列转向器 是一种转阀式全液压转向器,采用与组合阀分体设计,可根据需要直接连接FK.FKS组合阀块,形成不同的阀功能满足各种系统的要求.该转向器含有人力转向单向阀,可实现熄火人力转向.较502系列转向器具有更低的转向力矩.更低的液压噪声和较小的终点滑移等.530系列低扭矩转向器是公司设计专利(专利号:ZL 00 2 13605.8)特点：优化的流量特性曲线,不同流量下不同的控制转阀设计.根据不同的排量范围提供三种额定流量12LPM;25LPM;45LPM.低液压噪声.小终点滑移.铸造内通道设计,压力损失小 转向器形式:按转阀功能分为:开芯.闭芯和负荷传感 提供各种连接形式:长止口,短止口,内花键.排量范围:80500ml/r.,最大系统压力 17.2Mpa最大背压 2.1Mpa额定流量:80-125cc/r 7.5-15LPM 160-250cc/15-30LPM 320-500cc/r 30-60LPM转向力矩 530系列 1.7-2.8Nm人力转向最大力矩 136Nm最高系统温度 93C最大温差 28C推荐油液污染度 ISO 19/16,主要性能参数,530 系列转向器,510系列转向器是一种大排量全液压转向器,采用双定转子专利设计技术,其除具有502系列转向器的优点外,还具有在大排量下低压力损失.双定转子结构使得定转子制造精度高,终点滑移小等优点.双定子结构设计为JEHYCO专利技术(专利号:(ZL 97 2 33601.X)该系列转向器的特点 特殊的转阀结构设计和内部大通径油道,实现较低的压力损失 转向灵敏可靠,轻便省力 低液压噪声 转向器形式:按转阀功能分:开芯无反应.负荷传感 提供各种连接形式 排量范围:6301000ml/r.,主要技术参数最大工作压力 17.2Mpa最大回油背压 2.1Mpa额定流量:75LPM动力转向力矩 2.8-5.0Nm最大人力转向力矩 136Nm系统最高工作温度 93C与系统最大温差 28C推荐油液污染度 ISO 19/16,510系列转向器,Xcel45系列转向器是一种转阀式具有组合阀功能的整体式全液压转向器,组合阀功能包括:入口单向阀,安全阀,双向缓冲阀,双向过载阀,双向补油阀和人力转向单向阀.结构紧凑,安装方便.优化的流量特性曲线,不同流量下不同的控制转阀设计.几种组合阀功能可供选择.低液压噪声.小终点滑移.铸造内通道设计,压力损失小 转向器形式:按转阀功能分为:开芯.闭芯和负荷传感 提供各种连接形式:长止口,短止口,内花键.排量范围:50500ml/r.,最大系统压力 190Bar最大背压 21Bar额定流量:50-125cc/r 7.5-15LPM 160-250cc/15-30LPM 320-500cc/r 30-45LPM转向力矩 标准型 1.7-2.8Nm 低扭矩型 1.3-2.2Nm人力转向最大力矩 136Nm最高系统温度 93C最大温差 28C推荐油液污染度 ISO 19/16,主要性能参数,Xcel45 系列转向器,六.转向器配套阀块,入口安全阀入口单向阀双向过载阀双向补油阀,FK/FKS阀块功能原理图,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,组合阀功能:1.安全阀-压力油到达安全阀设定压力时，安全阀打开泄油，提 供转向系统压力的安全保护。2.双向过载阀-当转向油缸受到外部冲击时，油缸内的压力升高，压力油到达过载阀设定压力时，过载阀打开泄油，对转向油缸实施过载保护。3.双向补油阀-当过载阀开启时,为防止油液产生气蚀,补油阀打开从组合阀块的回油口吸油，及时将压力油补充到转向油缸的左或 右油腔。4.单向阀-转向器进油时单向阀打开。在低转速时防止由于外部 载荷的冲击，高压油倒流，造成方向盘的抖动。油流方向 变化，单向阀截止。,转向器配套组合阀块的产品简介,转向器配套的组合阀块连接尺寸,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,1.安全阀堵 2.垫 3.阀体 4.安全阀压力调节堵 5.弹簧 6安全阀组件 7过载阀堵 8垫 9 过载阀座I 10密封圈 11 弹簧 12过载补油阀组件 13 阀座II 16 螺堵,转向器配套组合阀块剖面图,七.转向柱介绍,转向柱连接,八.单路稳定分流阀介绍,FLD 列单路稳定分流阀:FLD系列单路稳定分流阀是为开芯全液压转向器配套的流量控制元件,其作用是当系统流量发生变化或当工作负载发生变化的情况下,能够保证向转向系统提供稳定的流量,以满足全液压转向器对流量的需求.同时将多余的液压油并联 提供到其它工作回路.因此在中小型轮式行走机械中无需采用独立转向油泵,简化了液压系统,功 能 符 号:,单路稳定分流阀的分类:按功能型式分为:分流型和恒流型,九.优先阀介绍,VLC系列优先阀美国EATON设计图样和试验标准试验弹簧等关键零件从美国进口出自同一工厂的优先阀与负荷传感全液压转向器所组成的负荷传感转向系统不仅是理想的质量匹配，而且是较佳的元件匹配.,技术规格额定输入流量 60L/min额定入口压力 241bar最大负荷回路安全阀压力设定 172bar控制压力-静态信号:3.5 bar/5.2 bar/6.9 bar-动态信号:5.2 bar/7.6 bar/10.0 bar 静态信号优先阀必须匹配静态信号转向器动态信号优先阀必须匹配动态信号转向器,静态,动态,VLC 管式连接优先阀连接尺寸,VLE系列优先阀美国EATON设计图样和试验标准试验弹簧等关键零件从美国进口出自同一工厂的优先阀与负荷传感全液压转向器所组成的负荷传感转向系统不仅是理想的质量匹配，而且是较佳的元件匹配.,静态,动态,规格额定输入流量 150L/min额定入口压力 241bar最大负荷回路安全阀压力设定 172bar控制压力-静态信号:4.5 bar/6.9 bar/10.3 bar-动态信号:5.5 bar/8.6 bar/12.8 bar 静态信号优先阀必须匹配静态信号转向器动态信号优先阀必须匹配动态信号转向器,十:装载机常用系统举例,ZL30F Current System,Gear Pump 40 cc/rFlow Control(FLD-30,no relief valve)BZZ,400cc/r,Open Center,Standard TorqueValve Block,Cylinder Relief(20MPa),Anti Cavitation,Inlet Check,Inlet Relief(14 Mpa)Cylinders(2)8045315 Volume=2664cc Turns Lock to Lock 6.7,Gear Pump 40 cc/rVLE Priority Valve 14Mpa Relief ValveBZZ,400 cc,LS,Dynamic 1.6:1 Q/AMP,Low TorqueValve Block,Cylinder Relief(20MPa),Anti Cavitation,Cylinders(2)8045315 Volume=2664cc Turns Lock to Lock 4.2,ZL30装载机负荷传感转向系统原理图,Gear Pump 80 cc/rVLE Priority Valve,Static,Relief valve 15 Mpa,BZZ,500 cc/r,1.6:1 Q-amp,LS,Static,Low Input TorqueValve Block,Cylinder Relief(20MPa),Anti Cavitation,Cylinders(2)9045340 Volume=3783cc Turns Lock t Lock 4.7,ZL50装载机转向系统液压原理图,十一.转向系统选型计算,（下面提供的选择计算方法仅供参考）轮式杠杆型转向系统见右简图，其液压转向器的选择计算如下：1.转动转向轮系所需要的总力矩 T=Wf B/8+E K1 式中:T 转动转向轮所需要的总矩(NM);W转向桥所承受的重量(Kg);f 轮胎与地面的摩擦系数,见右图 B 轮胎的名义宽度(mm);E 偏心距(mm),见右图 K1 系数0.01,转向器选择与计算,转向器选择与计算,2.油缸的计算 油缸需要的推力:F=K2T/r 式中:F 油缸需要的力(N);T 见前步计算;r 最小力臂,见右图(mm);K2 系数1000;油缸的工作面积:A=10F/P 式中:A 油缸工作面积(mm)P 油缸工作压力(Bar)*在转向系统很少超载的车辆中,P值为转向系统溢流阀设定压力的80%;可能严重超载的车辆,P值为转向系统溢流阀设定压力的30%。油缸内径,D油缸内径mm d 活塞杆直径mm 对等面积油缸：D=4A/+d 对并联油缸：D=2A/+d/2 对不等面积油缸：,D=4A/+d(d/D)0.15 油缸的行程S(cm)转向油缸的行程由转向臂的尺寸及转角范围所决定。,油缸通过大行程所需要的油的体积 V（ml）V=0.01 x S x A3.转向器排量的计算q(ml/r)q=V/n 其中:n为转向轮从一个极限位置转到另一个极限位置时方向盘转过的圈数,用户应根据需要选择,一般应为2.55.5圈 计算得到排量值后,应从本样本中查找最相近排量的转向器，如查到的排量为q0,则转向器的实际的圈数应为：n=V/q0,4、所需流量的选择计算 Q=q0 x N/1000 式中：N为转向器输入的转速，流量的选择应保证在车辆的各种工况下转向器能获得足够的流量，进而使转向器能够获得足够的转向速度。转向器 转速参考：小于250cc/r 125rpm 250cc/r500cc/r 100rpm 500cc/r1250cc/r 75rpm,转向器选择与计算,十二、使用注意事项及故障分析,Eaton Fluid Power(Jining)Co.,Ltd.,1)应保证所有零件清洁,防止赃物进入转向器内部或液压系统中。2)油口管接头应清洁,切不要采用生胶带代替密封圈进行密封。3)转向器阀块油口与转向器油口安装确保正确。4)转向器安装时一定要避免转向器输入端受轴向力。5)转向器负荷口应排气。6)转向器不要轻易拆开，确信肯定是转向器的故障时再拆开。7)组合阀块不要轻易拆开，组合阀块内的压力调整必须经试验设备8)拆装转向器时应保证所有零部件干净,防止磕碰。9)拆装阀芯阀套副时应特别注意须垂直取出或装入,防止拨销串出。10)联动轴与转子装配时注意标记点的对应。11)单向阀钢球和拨销不要忘装，此处螺栓不要装错。12)螺栓装配时应均匀拧紧，并保证力矩4550N.M，否则容易产生死点或转向沉。13)转向器最大允许人力转向力矩为136NM,转向器安装维修注意事项,撒播,转向器正常动力转向时力矩的组成因素:转向柱本身的转向力矩.阀芯与前盖密封件的摩擦力.阀芯与阀套副相对转动时弹簧片的弹力.阀芯与阀套副相对转动时之间的摩擦力.阀芯轴肩与前盖间平面轴承的摩擦力.,转向沉重的故障分析:1.方向盘慢转不沉快转沉或没有动力转向:转向泵效率低,不能达到所需压力.分流阀泄漏严重或阀芯卡滞或溢流阀压力低或弹簧强度变小.转向器安全阀压力低或安全阀阀芯卡滞.转向系统回油不畅通.转向负载过大.负荷传感管路漏油,不畅通,扭折,或过长.优先阀中溢流阀压力低,弹簧原因造成的控制压力低,阻尼孔堵塞或其阀芯卡住.转向器本身泄漏大或熄火转向单向阀不能复位,泄漏大等.入口单向阀损坏堵塞转向器进油.2.无论快转和慢转均沉重.转向柱本身阻力大,转向杆弯曲,或转向杆与转向器阀芯有干涉现象.转向器本身机械阻力矩大.转向泵效率低.安全阀压力低.,转向轮发飘,车辆不走直线:泵吸空,系统中产生空气.转向轮连接杆间隙大或弯曲转向油缸销子松动.转向油缸内密封损坏,产生内泄漏.缓冲阀或补油阀泄漏严重.转向器本身R和L口负载保持能力下降.车辆跑偏:单作用油缸.转向连接部位间隙大.缓冲阀或补油阀泄漏严重.转向器回位特性差.车辆转向轮气压差别大.,方向盘终点感小:转向器本身内泄漏大.安全阀或双向过载阀压力设置接近.转向油缸内泄漏大.双向过载或补油阀内泄大或卡住.方向盘有卡滞点:转向柱本身有卡滞点.转向机构有机械干涉点.转向不准确或爬行:系统中有空气.油缸泄漏.方向盘可轻松转动,转向轮不动或运动缓慢,无压力油作用转向机构连接脱落.缓冲阀或补油阀卡住.转向油缸串腔,或油缸杆活塞脱落.转向器内部零件损坏.油液不足.,方向盘空行程大:转向器与转向柱连接处间隙大.转向连接机构间隙大.系统有空气,油液气蚀严重.缓冲阀或补油阀复位不好.回位不好或跟转:转向柱与转向器连接干涉转动不灵活.阀芯与阀套间有毛刺等.过大的回油背压也会产生回位不好.弹簧片损坏或弹性差.阀芯轴端与转向器前盖摩擦阻力大.方向盘自转或反复振荡:转向器装配时配油关系错误.进油接到了R或L口上.阀芯阀套被卡住.,方向盘转不动:定转子有赃物卡住.泵源建立不起压力或转向安全阀建立不起压力.油路堵塞或管路连接不正确.转向柱卡住.转向器内部零件损坏.转向器入口单向阀堵塞油口或熄火单向阀卡住.方向盘转动时转向轮反向转:R和L口接反.方向盘转动时发啃:转向器入口单向阀损坏,有油液倒流.负荷传感转向系统中,管路振荡,有液压噪音,转动时车辆振荡:管路中有空气负荷口节流孔小.溢流阀压力设置有误.,转向柱与转向器安装注意事项:转向柱的结构必须能保证不传递轴向和径向负载到转 向器的阀芯轴上,安装时应使转向器在完成一个操作动作后能自动回位.人力转向时产生的压力:在正常操作条件下,转向油泵要能提供足够的压力油,方向盘的操作力矩不应超过5Nm,如果供油不足或供油压力不足,转向器将自动切换成人力转向.下表为施加在方向盘上力矩为120Nm时,转向油缸产生的压力.排量 50 80 100 125 160 200 315 400 500 630 800 1000压力 90 80 60 50 40 30 20 15 12 10 7 6Bar,
