摘要：转向系统是车辆中重要的系统，为了克服传统梯形转向系统转向沉重，转向模式有限，转向不灵活、很难保证各转向轮为纯滚动等缺点，人们开始研究了各种转向方法，于是液压助力转向、电动助力转向和电子控制的助力转向应运而生。对于某些大型工程车辆，考虑到机械结构与操纵机构的布置、行走装置的轮压、机架的强度与刚度，以及与相配套机械的协调作业等因素，往往需要采用多轴线驱动和多模式转向，电液转向在该方面显示出极大的优越性。
关键词：轮式工程车辆；电液转向系统；设计研究
1引言
全液压转向系统是一种在转向盘与转向传动机构之间，不需要用连杆连接的液压动力转向形式，利用全液压转向器直接控制转向油缸实现转向。通常要求液压转向机构具有稳定的动力特性和速度特性。转向液压缸的工作行程与转向盘转角成比例，并且保证转向速度的恒定。
由于全液压转向能提供较大的转向力矩并且具有转向速度较快、可靠性高、操作轻便平稳等优点，因此在轮式工程机械上应用广泛。目前，常用的轮式工程机械全液压动力转向系统一般有：稳流阀动力转向系统、带流量放大阀的动力转向系统、负荷传感控制的动力转向系统。
2转向盘系统设计
目前，机械助力转向系占主流，大多数汽车已经装配了助力转向系。就装备的助力转向系而言，有液压助力和电动助力两种。目前轮式汽车起重机普遍采用机械式液压助力转向，该转向系统一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。无论车辆是否转向，这套系统都需要工作，而且在大转向车速较低时，需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力。所以，也在一定程度上浪费了资源。该转向系统尤其是低速转弯的时候，转向比较沉重，发动机也较易损坏。又由于液压泵的压力很大，也比较容易损坏助力系统。还有，机械式液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成，为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总要处于工作状态，能耗较高。除此之外还存在以下不足：该系统转向时所用的力矩随车速的提高而降低，这样，在低速时的长途运营中极易引起驾驶员疲劳；转向系统与车轮刚性连接，路况不良易引起车辆方向盘的抖动，直接影响汽车驾驶的舒适性；车辆正面相撞时，车架或车身变形使转向盘、转向管和转向器整体移位是导致驾驶员受伤主要原因之一；在中高速行驶转向时，驾驶员作用在方向盘的转向力矩较小，转向易“发飘”，转向不稳定，行驶不安全，即所谓的驾驶员无“路感”。
3负荷传感全液压动力转向系统
3.1结构特点
负荷传感全液压转向系统。主要由转向器与放大阀（即带压力传感信号接口）集成一体形成的负荷传感全液压转向器、优先阀（带Ls油口）、转向液压缸等组成的转向液压系统。它集中了小排量转向器作为先导控制的流量放大系统的特点，在转向系统中，既起到全液压流量放大系统的作用，又减少了一个流量放大阀，使其体积小，重量轻，操作轻便，节能效果明显等特性。
负荷传感全液压转向器比原来的全液压转向器多了一个压力传感信号口，这个信号口与优先阀的Ls油口连通。优先阀实质上是一个差压式流量控制阀，与转向器中的可变节流口C1开度变化组成转向系统的流量调节机构，能够按照转向器的要求提供所需流量的油液且不受转向油路压力变化的影响。
根据转向系统的工作要求，转向器与优先阀组成的负荷传感Ls回路中，系统中的压力、流量时刻都在发生着变化，作用在优先阀两端的液压力与弹簧力的较量，使阀芯不断移动达到新的平衡点。在优先保证转向系统的压力和流量前提下，将剩余流量供给工作装置液压系统使用，消除了功率损失，使系统能量充分利用。采用负荷传感转向系统更为节能，同时用小排量转向系统易实现人力转向功能，性能优越，具有更为广阔的应用前景。
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3.2工作原理
在负荷传感全液压转向系统中，当发动机不工作时，液压泵即停止转动，转向系统回路没有油液供给，优先阀在控制弹簧的作用下，阀芯右移，转向泵通过优先阀左位与油路CF接通。
当发动机工作后，机械未转向，转向泵出来的油液通过优先阀分配给CF油路的油液经转向器内的中位固定节流口C0产生压降，在C0节流口两端的压力传到优先阀阀芯的两端，形成很大的压力差，其产生的液压力与弹簧力平衡，使阀芯处于一个平衡位置。由于流经C0节流口的液阻很大，转向泵通过转向器中位有大量油液经C0口流回油箱，会可以产生足以推动优先阀阀芯左移的压差的液压力，克服左侧的弹簧力，推动优先阀阀芯左移，使CF阀口逐渐关小，而EF阀口逐渐开大，所以只有很少的油液流过CF油路，在转向系统回路中循环。
当转动方向盘开始转向时，就会使转向器的阀芯与阀套之间产生相对角位移，当角位移达到某值后，中位节流口C0完全关闭，转向泵的液压油从优先阀的CF口流出进入转向器的P口，通过转向器到达转向油缸，压力油经过转向器内的可变节流口C1产生压降，可变节流口C1的左右两端分别与优先阀的控制阀芯两端相连，在LS负载反馈油压的作用下，使优先阀两端的压差减小，阀芯右移，CF口开大；若急转方向盘，加大转向速度，此时转向泵还来不及供给转向器所需流量，使得计量马达带动阀套的转动迟于方向盘带动阀芯转动的速度，形成转速差，造成阀芯相对阀套的角位移增加，可变节流口C1的开度增加，使优先阀阀芯两端的液压力小于其左端弹簧力的作用，阀芯右移，CF口开度进一步增大。因此，随方向盘转速的提高优先阀内接通CF油路的阀口开度也增大，最终实现优先阀向转向器的供油量将等于方向盘转速与转向器排量的乘积。
3.3系统的特点
负载传感全液压转向系统始终保证转向优先，使转向可靠性提高；无论转向系统是否工作，都有少量油液在转向系统中循环，使转向灵敏，响应快；当环境温度较低时，由于转向器内部的油处于循环状态，可以大大提高启动性能，提高了转向系统的效率。
4借助稳流阀转向的动力转向系统
普通的全液压转向系统主要元件由：溢流阀、普通大（小）排量转向器、单稳阀等组成。在泵与转向器之间装有单稳阀，其作用是当转向系统流量发生变化或负载发生变化时，能保证转向系统流量稳定。
由于该液压转向系统采用大排量转向器其体积大，不转向时，功率损失较大，因此只在小型轮式行走机械中采用，大型轮式机械较少采用。
5通过流量放大阀转向的动力转向系统
转动方向盘，转向器排出的油与方向盘的转速成正比，先导油进入流量放大阀的控制端后，作用在流量放大阀的主阀杆上，控制主阀杆的位移，控制阀杆开口的大小，从而控制进入转向油缸的流量。由于流量放大阀采用了压力补偿，通过流量放大阀内装有的梭阀和流量控制阀的作用，使通过流量放大阀杆进入转向油缸的流量与负载基本无关，只与阀杆开口大小有关。
6结束语
本文简单分析了不同形式的全液压转向系统在轮式工程机械的简单原理和应用特点。可以看出，在装有稳流阀和流量放大阀的全液压转向系统能基本满足转向的基本要求，即系统流量或负载发生变化时，能保证转向系统流量稳定。但都存在着转向或不转向时的功率的合理利用问题，尤其为了提高效率，车辆不断朝着高速的方向发展，这就要求转向速度的快速响应必须随着提高。因此，在装有优先阀和负荷传感的全液压转向器的转向系统解决了上述的不足，节能性得到提高。
参考文献：
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论文作者:任玺,王峰
论文发表刊物:《建筑科技》2017年9期
论文发表时间:2017/10/12
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