GK1C型機車手動檔改進(jìn)

蔡湘琦

摘要：GK1C型機車自動檔出現(xiàn)故障時，可以轉(zhuǎn)換動檔操作機車，但自動檔故障導(dǎo)致了柴油機最高轉(zhuǎn)速限制在750轉(zhuǎn)/分以下，使機車達(dá)不能全功率輸出，滿足不了大噸位貨物的運輸要求。我們可以對其電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)、PLC程序改寫，使機車在手動檔位工作時，柴油機轉(zhuǎn)速仍能達(dá)到1000轉(zhuǎn)/分，保持全功率輸出。

關(guān)鍵詞：GK1C型機車;手動檔;PLC

前言

GK1C型機車是資陽機車廠專為工礦企業(yè)設(shè)計的中小型液力傳動調(diào)車機車，其優(yōu)點突出，起動扭矩大、操作簡易、維修簡單、可靠性高。

我廠從99年引進(jìn)該種車型以來，使用情況良好，當(dāng)然，有些方面也是需要改進(jìn)的，比如手動檔工況，在機車牽引大噸位貨物時，柴油機必須全功率輸出，轉(zhuǎn)速將達(dá)到1000轉(zhuǎn)/分，這樣才能保證機車的正常作業(yè)。若此時，機車自動檔出現(xiàn)故障，我們可以轉(zhuǎn)換到手動檔工況操作，但從現(xiàn)有機車的控制過程來看，轉(zhuǎn)速最高只能達(dá)到750轉(zhuǎn)/分，顯然這無法滿足大負(fù)荷的需要。

1.原車的設(shè)計思路及不足

GK1C型機車設(shè)有自動檔和手動擋兩個檔位。采用自動擋工作時，柴油機轉(zhuǎn)速與機車速度的比值一旦達(dá)到設(shè)定值，機車就會進(jìn)行自動換檔，以達(dá)到提高變扭器的工作效率的目的。而手動檔則是在自動檔出現(xiàn)故障時才采用的，當(dāng)柴油機轉(zhuǎn)速和機車運行速度達(dá)到換檔條件時，可以人為地進(jìn)行擋位切換。

若在柴油機高轉(zhuǎn)速時進(jìn)行液力制動，即液力傳動箱的充油方向與機車移動方向不一致，此時變扭器的機械負(fù)荷很大，甚至超過材料極限，液力油溫升很快，這些都對機車的正常使用帶來不良影響。因此，在對機車實施液力制動時，必須限制柴油機轉(zhuǎn)速在750轉(zhuǎn)/分以下，同時控制進(jìn)行液力制動的變扭器是部分負(fù)荷充油，以保護(hù)變扭器各部件，這個過程可以用裝在充量調(diào)節(jié)閥管路上的油壓繼電器（1KPT：2.5kg/cm?）進(jìn)行監(jiān)測。

當(dāng)機車在自動檔運行時，如固態(tài)繼電器、電控閥、啟動閥或換向閥等出現(xiàn)異常，都會造成機車不能正常加載，此時我們可以采用手動檔位操作機車。而機車在手動檔位運行時，由于自動檔位的故障會造成液力換向控制閥與充量調(diào)節(jié)閥的油路上無油壓，即導(dǎo)致1KPT 斷開，PLC控制系統(tǒng)會限制柴油機轉(zhuǎn)速在750轉(zhuǎn)/分以下，機車也只能輸出部分功率。另外，由于換擋電控閥故障造成的機車加載方向與移動方向不一樣，即使轉(zhuǎn)換到手動擋，此故障也不能消除，機車自動檔和手動檔均無法安全使用。

2.改進(jìn)方案

首先是改進(jìn)柴油機轉(zhuǎn)速提升。在機車運行過程中，只有出現(xiàn)液力制動時，才必須要限制柴油機轉(zhuǎn)速。如果機車沒有出現(xiàn)液力制動，在設(shè)備安全的條件下，可以提高柴油機轉(zhuǎn)速使其滿負(fù)荷工作。解決這個問題的關(guān)鍵是讓PLC能夠及時識別機車沒有實施液力制動，這樣就可以安全地提高柴油機轉(zhuǎn)速。

在電氣控制系統(tǒng)中，非液力制動信號除了可用1KPT來感應(yīng)外，還可以由裝在前后向變扭器充油管路上的4個油壓繼電器及裝在惰性泵出口來感應(yīng)機車移動方向的2個油壓繼電器來共同傳送。具體感應(yīng)信號如下：前向充油監(jiān)控：2KPT（I檔）及3KPT（II檔）、后向充油監(jiān)控：4KPT（I檔）及5KPT（II檔）、機車前向移動6KPT、機車后向移動7KPT。

當(dāng)機車前向加載時，柴油機轉(zhuǎn)速達(dá)到750轉(zhuǎn)/分之前，有無液力制動都不影響柴油機轉(zhuǎn)速的升降。當(dāng)柴油機達(dá)到750轉(zhuǎn)/分以上時，此時若后向充油管路上的4KPT及5KPT均沒信號，機車移動信號6KPT有信號且7KPT無信號，則認(rèn)為機車是前向移動且前向加載，控制系統(tǒng)可以不限制柴油機轉(zhuǎn)速，允許根據(jù)需要繼續(xù)提升轉(zhuǎn)速。在此過程中，只要出現(xiàn)2KPT、3KPT、7KPT中的任何一個信號，即代表機車有液力制動，控制系統(tǒng)會自動降低使柴油機轉(zhuǎn)速到750轉(zhuǎn)/分。機車后向加載運行，情況依此類推。

其次是改進(jìn)換擋閥控制過程，當(dāng)機車處于手動檔位時，使啟動閥的電控閥不起作用，自動擋和手動檔的操作完全獨立控制，互不干擾，這可以提高工況檔位轉(zhuǎn)換的可靠性，同時也利于故障處理。

改造具體步驟：

（1）將2KPT（X50），3KPT（X51），4KPT（X52），5KPT（X53）、6KPT（X54）、7KPT（X55）等六個個繼電器接入PLC輸入端。

（2）更改PLC部分控制程序，具體的控制程序依照上述流程編寫。圖1為改造后的部分PLC梯形圖。

3.改進(jìn)效果

經(jīng)過此次改造，采用手動檔位工作時，柴油機轉(zhuǎn)速仍可達(dá)到全功率的1000轉(zhuǎn)/分。

4.結(jié)束語

（1）經(jīng)過此次改進(jìn)，當(dāng)機車由于自動檔故障導(dǎo)致不能加載或2.5kg/ cm?油壓繼電器損壞導(dǎo)致柴油機不能高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，均可以立即轉(zhuǎn)換到手動檔位運行，機車轉(zhuǎn)速仍達(dá)到1000轉(zhuǎn)/分，但這并不意味著我們可以隨意地提高柴油機轉(zhuǎn)速，而是必須先檢測機車是否存在反向充油的情況，只有在確保機車沒有實施液力制動，才允許根據(jù)需要提高柴油機轉(zhuǎn)速。

（2）如果機車采取了正常的液力制動或由于故障導(dǎo)致出現(xiàn)異常的液力制動時，控制系統(tǒng)會自動限制柴油機轉(zhuǎn)速在750轉(zhuǎn)/分以下，確保設(shè)備安全。

圖1 ?改進(jìn)后的部分PLC梯形圖

參考文獻(xiàn)：

[1]GK1C機車內(nèi)燃機車使用維護(hù).南車資陽機車廠

[2]可編程控制器原理及應(yīng)用教程.清華大學(xué)出版社