恒流源机液伺服系统——汽车液压动力转向器
出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册下册》第2073页（1934字）
(1)汽车液压动力转向器原理
汽车液压动力转向器本身有两个作用，第一是分配由转向油泵所给予的能量；其次是把上述能量转变成作用于转向杆上的机械能。转向助力作用由转向器的方向盘控制。
图34．5－1是汽车液压动力转向器原理图。其基本工作原理是：汽车发动机直接驱动转子泵10，通过进油软管从油箱9中把油吸出，并经限流阀12和管路将液压油送到液压动力转向器中。在液压动力转向器的回油口，液压油通过回油管被送回油箱9。
图34．5－1 汽车动力转向器
1－方向盘；2－滚珠丝扛；3－碟形弹簧；4－滚珠螺母；5－工作活塞；6－阀芯；7－柱塞；8－复位弹盖；9－油箱；10－转子泵；11－安全阀；12－限流阀；13－壳体
汽车直线行驶时，转子泵的输出压力，仅是克服四通阀正开口的零位液阻所需压力p0，一般是0．2～0．5MPa。转向时，方向盘1带动滚珠丝扛2，滚珠丝扛又带动滚珠螺母4转动。如果滚珠螺母4在滚珠丝扛2的作用下逆时针偏转，滑阀阀芯6在其作用下向右位移，滑阀控制口2、4关小，1、3开大。来自泵的液压油进入活塞5左腔，推动活塞右移。活塞上齿条作用于垂臂的齿轮，带动垂臂顺时针转动，垂臂驱动转向杆推动转向轮实现转向。活塞右移的同时又使滚珠螺母顺时针转动，使滑阀阀芯6又回到中位。液压系统最高压力，由系统中安全阀11的调定压力所限制，最大流量由限流阀12的调定流量所限制。
在转向过程中系统压力随转向负载的大小而变化，这一压力的变化经滑阀上阻尼孔传递到滑阀芯6两端，从而在方向盘上可感知到转动方向盘时用力大小的变化，这种感知叫路感。
汽车液压动力转向器采用的恒流源四通阀，其特性与恒压源四通阀的有很大差异，现将恒流源四通阀特性阐述如下：
(2)恒流源四通阀综合静特性
一个供油压力ps可变，供油流量Qs不变的恒流液压源与一正开口的控制阀可组成一恒流源液压放大元件。图一即为恒流源滑阀式液压放大元件。因为是恒流源，必须用正开口滑阀以保证节流口为常开。通过四个节流口的流量分别是：
式中 Cd——流量系数；
W——阀口面积梯度；
U——正开口阀的零位预开口量；
x——阀芯位移；
ρ——液体密度；
ps——能源压力；
p1，p2——阀口后的压力。
能源流量Qs，负载流量QL与四个节流口流量有如下关系
Qs=Q1+Q2=Q3+Q4
QL=Q1－Q3
假设阀零位四个控制口对称相等，那么零位时流经各控制口的流量Q0为
综合以上方程可得恒流源四通滑阀综合静特性方程
式中：PLmax——系统安全阀打开压力。这里Pmax是一个很重要的特性参数，图34．5－2给出三种不同Pmax值的恒流源控四通阀特性曲线，从曲线可以看出Pmax值越大，其特性的非线性越严重。
图34．5－2 恒流源四通滑阀综合静特性
综合以上分析，恒流源控制系统有以下两个特点
·恒流源以恒定的流量向控制阀输送液流，此特点决定了恒流源液压系统均采用正开口控制阀。
·恒流源系统的线性度和控制阀零位系统刚度由特性参数Pmax确定，Pmax值越小，线性度越好，且刚度也越好。Pmax值越大，阀中位时系统的能耗越小，但其线性度和刚度都变差。