DXC—500大修列車驅動同步調試方法的優化

摘 要：通過對DXC-500大修列車走行驅動控制原理進行了分析，構建了對驅動系統調試的方法模型，判斷系統調試到位的依據，提出了驅動調試的經驗值。經實際驗證，該方法快捷可靠，為解決走行閉環系統中的液壓馬達的同步調試問題提供了借鑒

關鍵詞：DXC-500型大修列車 ；走行驅動；同步調試

DXC - 500 overhaul train driven synchronous debugging methods of optimization

HU Chuanliang

Abstract： By DXC-500 drive control principle analysis of train overhaul， build a debugging method model of drive system， judging system in place based on the proposed driver debugging exp. An actual verified， which is fast and reliable， closed-loop system of solving hydraulic motor synchronizing debugging provided in reference

Keywords： dxc-500 type overhaul train； walk the line driver； synchronous debugging

中圖分類號：U216.1

DXC-500線路大修列車具有單獨更換鋼軌、軌枕和同步更換鋼軌及軌枕三種作業功能。其走行驅動采用閉式液壓系統，四個軸重不同的兩軸動力轉向架，一個動力轉向架上兩個馬達串聯分別給兩車軸提供驅動力。在運用中，驅動同步的調試難度大。本文提出一種快捷可靠的調試方法。

1.走行驅動系統概述

DXC-500大修列車的扣件車有兩個動力轉向架，作業車有一個動力轉向架，動力車有一個動力轉向架。四個液壓泵帶動八個液壓馬達，由馬達驅動車軸。其四個液壓泵并聯，每個油泵給一個轉向架上的兩個串聯馬達提供動力。驅動示如圖1。

圖1單個動力轉向架走行驅動示意圖

驅動系統為閉液壓系統，每個雙向變量泵為一個轉向架的兩個馬達供油，馬達為雙向變量馬達。三位四通電磁閥控制兩個馬達的旋轉方向。前行時，液壓油由變量泵出油口流到馬達A，流經馬達B，再回到變量泵的回油口。作業時外荷載變化頻繁，馬達的容積效率存在差異，引起馬達排量的變化[1]，會導致馬達不同步，需要進行同步控制。與其它控制方式相比，液壓同步控制具有組成方便、同步控制精度高、易于實現與控制和適宜大功率場合等特點[3]。主要分為機械、節流調速、液壓缸串聯、同步閥、同步缸、同步馬達、泵控式和比例伺服控制以及數字閥控同步回路等[2]。液壓同步控制可用補油或放油方式實現。根據實驗和計算機仿真結果證明補油式同步回路的動態特性明顯優于放油式同步回路[4]。該車設計了補油式補油機構。其功能是補償馬達容積效率變化導致的流量損失。此外，作為輔助油源，系統對應每個動力轉向架驅動回路設計了蓄能器。

對于由兩個液壓馬達同時驅動同一機械構件的系統來說，一般的同步控制是以兩個液壓馬達輸出的速度相等作為控制的目標[5]。 由于四個動力轉向架的軸重不同，與鋼軌的粘著力也不同，系統在實際運用工況下，可承受的最大荷載應不小于最大粘著力，并且能在最大荷載條件下正常工作。為獲得高精度的同步輸出，系統各執行元件、反饋、檢測元件及控制元件等的性能間應具有嚴格的匹配關系[6]。因此，調試方法對保證馬達驅動力匹配，運轉同步非常關鍵。

2.控制原理、調試模型及調試方法

2.1驅動控制原理

補油機構在整個走行驅動控制中起著非常關鍵的作用，它把壓力的變化轉換成流量，對主管路補油，平衡兩個馬達工作壓力。其補油功能與動力系統的合理匹配，直接關系到同一個動力轉向架上的兩個動力軸的同步精度。否則，兩個馬達會出現干涉，動力軸相互干涉，影響作業能力，甚至出現跳輪、擦傷鋼軌，縮短馬達的壽命。圖2為同一個轉向架的兩個馬達不同步造成鋼軌擦傷的照片。

圖2鋼軌擦傷示意

補油機構功能的實現，其預置彈簧起著核心作用，調整補油機構彈簧的預緊力，就能調整補油機構的補油時機，當系統調定到一定值時，即可滿足量馬達同步，又可滿足承受極限荷載的工況。其控制原理如圖3。 圖3 補油機構原理圖

一個補油機構由四個單向閥、兩個過濾器、兩個節流孔和一個液控兩位兩通換向閥組成。當 口為進油口時， 為進油口壓力， 為馬達正常工作的背壓，壓力油經單向閥、過濾器、節流孔后到達液控兩位兩通換向閥 端。進油口壓力 通過兩位兩通閥與馬達 點壓力 形成比較器。在 、 斷開工況下，存在關系式：

；

令：

其中： 為閥芯動作的壓差； 為彈簧的彈性因數； 為彈簧的壓縮量； 為主油路壓力； 為 點的壓力； 為彈簧預緊力為； 為彈簧作用于閥芯面的有效面積。

時，液控兩位兩通換向閥 、 端斷開；當 時，液控兩位兩通換向閥 、 端導通，壓力油由 流向 ，實現補油。

彈簧預緊力 過小，在變荷載工況下，閥芯就會換位頻繁，造成馬達 的進油壓力產生脈動，當閥芯回位不及時，馬達 輸出扭矩大于車輪與鋼軌的粘著力矩時，導致車輪打滑甚至產生跳動。 過大，可能失去調節作用。 調整適中，系統對變荷載適應性提高，不會出現驅動不同步。

2.2調試模型及調試方法

對于馬達 、 ，作為一個動力輸出裝置，其進出口壓差可表示為 ；對于馬達 ，其進出口壓差可表示為 。 為馬達工作背壓，設計為2.5 。

理想狀態下，馬達 、 中間點壓力平衡公式可表示為：

令：

上式作為調試的理論計算公式。一般情況下，當調定 值在0.8～1.2之間時，系統工況趨于穩定。調試步驟如下。

（1）在 、 端點引出測試管路，安裝壓力表。

（2）設定 值在0.8～1.2之間，初算出調整值 。

（3）給定 ，逐漸加載，記錄測點壓力值。

（4）出現不同步時，調整彈簧預緊力。

（5）調整到兩軸同步打滑，驗證 值。

3.應用實例

動力轉向架車軸軸重不同，最大粘著力不同。為貼近現場作業時的工況，調整彈簧預緊力，對整車逐步加載，當同一轉向架的兩軸打滑開始時間相同時，驅動力達到最大粘著力，驗算 值。彈簧預緊力不同，測點會對應不同的壓力值。表1是C轉向架調試過程，不同彈簧預緊力下的測試值及 值。

由測量數據表可知，當測量深度為17mm時，對應的彈簧預緊力為合理值。

調試完成后，進行了多次更換軌枕作業，當工作壓力達到18 時，C轉向架兩軸同時出現打滑，滿足高負荷工況下的要求，

4.結論及建議

經實踐證明，運用文中所述公式指導調試非常有效，較快實現對走行驅動系統的調試。調試過程中，需注意一下幾點。

4.1在調試前，要對蓄能器檢查，使每個蓄能器充氮壓力達到15 。

4.2調試一個轉向架的馬達時，需將其余三個轉向架脫檔。確保只有被調試馬達所在的動力轉向架輸出動力。

4.3系統的最大調定壓力受車輪粘著力影響。調試到位的基本判斷要把握兩個要素。一是保證兩個車軸驅動力同時達到最大粘著力值；二是 值設定要在0.8～1.2之間。滿足以上條件，調試的結果較為可靠。

參考文獻：

[1]劉延俊.液壓系統適用與維護.北京：化學工業出版社，2006

[2]于振濤，丁錫武.礦用搬運車液壓系統設計及同步控制研究.流體傳動與控制.2010（3）：13-16

[3]鄒學新，廖金軍，李欣. 液壓系統流-壓互補同步回路仿真研究. 液壓氣動與密封. 2013（6）26-30

[4]張英嬋.液壓同步控制回路簡析及應用.重型機械科技.2006（4）：42-44

[5]李洪人.液壓控制系統[M] . 北京：國防工業出版社，1981

[6]蘇東海等.液壓同步控制系統及其應用. 沈陽工業大學學報.2005（3）：365-367

胡傳亮