GMC-96B型鋼軌打磨列車作業工況抖車故障分析及處理措施

董耐強，白軍強，李　濤，馬　泳，王迎新

（中車北京二七機車有限公司，北京100072）

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設備管理與維修

GMC-96B型鋼軌打磨列車作業工況抖車故障分析及處理措施

董耐強，白軍強，李濤，馬泳，王迎新

（中車北京二七機車有限公司，北京100072）

摘 要：針對北京局M5列GMC-96B型鋼軌打磨列車在新疆蘭新線高鐵段進行打磨作業時，作業工況出現萬向軸扭轉，全車抖動故障，對系統原理進行分析，對故障原因進行查找，并最終提出相應處理建議，對處理打磨車液壓系統故障具有指導意義。

關鍵詞：GMC-96B型打磨車；液壓變量泵；抖車故障

GMC-96B型鋼軌打磨列車廣泛用于國內的鐵路維護上，以其打磨頭數多，打磨效率高等優點，被各個鐵路局廣泛用于新線打磨以及鐵軌修復工作，對延長鐵軌壽命和預防鐵軌病害發生起到了減緩作用，但由于該車節數多，作業原理復雜，因此對故障排查及處理的難度很大。本文主要介紹了北京局M5 列GMC-96B型鋼軌打磨列車在新疆蘭新線高鐵段進行打磨作業時，作業工況出現萬向軸扭轉，全車抖動故障，通過對系統原理進行分析，對故障原因進行查找，并最終提出相應處理建議，從而解決該故障的過程。

1　故障現象描述

M5列GMC-96B型鋼軌打磨列車在新疆蘭新線高鐵段進行打磨作業，在作業工況時列車出現故障，整車發生前后抖動，從A車車下可看萬向軸出現強烈扭轉振動現象。隨后在繼續試車過程中，分別對B1 與B2端進行液壓作業走行實驗，當2#卡特發動機處于低速（600 r/min）和高速（1720 r/min）時，旋轉電位計，均出現一聳一聳的嚴重抖動現象，不能分別向B1和B2端前進，當旋轉電位計歸零時，抖動現象仍然存在，只有停發動機，才能停止抖動。實驗時經過觀察A車在液壓作業走行過程中，車軸轉動犯卡（不能順暢轉動）。后再次進行液壓作業走行實驗，仍然存在該故障問題。圖1所示，

圖1　萬向軸出現回轉現象

2　整車低恒速走行原理介紹

列車在進行低恒速走行時，由兩個斜盤式軸向柱塞變量泵同時供油，通過集流閥塊分流［1］給四個斜盤式軸向柱塞變量馬達，馬達同時工作帶動減速箱通過萬向軸使動力傳遞到轉向架。

在該車的液壓走行系統中，馬達轉動方向的改變是通過泵的壓力輸出口改變來實現的。該車的變量泵有A口和B口兩個輸出口，當變量泵A口輸出壓力油時，變量馬達正轉，列車是前進方向；當變量泵泵B口輸出壓力油時，馬達反轉，列車是后退方向。

馬達在正轉和反轉之間轉變，對應的就是變量泵的壓力輸出口在A口和B口之間進行轉變，這種壓力輸出口的轉變是通過泵內部的斜盤傾斜方向的改變實現的［2］。

而在正常情況下對泵換向的控制是通過換向電磁閥來控制油缸推動斜盤改變傾角來實現的。對液壓系統原理圖進行分析，泵的換向由電磁閥來控制，而電磁閥控制行程油缸，通過行程油缸的行程來控制泵的斜盤方向以及排量大小，由于泵的換向由電磁閥來決定，電磁閥的信號由控制器來給定，因此故障原因可能有兩種：一種是控制器所給信號有誤，即程序錯誤；另外一方面則是其他原因導致斜盤不斷變換方向。

根據故障的現象，萬向軸在正轉和反轉之間不斷切換，可以判斷出，這是由于馬達在不斷的改變著轉動方向。

3　故障分析與排查

首先根據故障現象是表現在牽引傳動系統，因此對牽引系統各部件進行排查：整個傳動系統正常工作主要是由機械部件、液壓系統、電氣系統及控制軟件等協同運作。因此判斷故障的原因需要從各種方面加以考慮。通過檢查和拆解，機械部件的各個箱體沒有明顯的損壞，因此將重點放在低恒速控制系統和液壓系統。

3.1對控制器問題進行排查

（1）首先，通過RS232串口連接變量泵控制器，然后將主泵1兩端電磁閥接頭1A、1B拔掉，測量主泵2的控制電流，1A、1B壓力值等信息，圖2所示。

圖2　對控制器進行故障排查

現象：往B2方向行車，2B控制電流正常為216 mA～205 mA，整車出現抖動，泵口壓力1A、1B反復變化，出現跳變；打到中立位，撥動調速手柄，1A、1B、2A、2B電流值為設定值，沒有變化，正常。

（2）將主泵2兩端電磁閥接頭2A、2B拔掉，主泵1兩端電磁閥接頭1A、1B接通，測量主泵1的控制電流，1A、1B壓力值。

現象：往B2方向行車，2A、2B電流值為設定值，無變化，1B電流值增大，1A，1B壓力值為2.1 MPa，1.8 MPa；中立位時，1A、1B、2A、2B電流值為設定值，無變化，1A，1B壓力值為2.1 MPa，1.8 MPa；往B1方向行車，1A、1B、2A、2B電流值為設定值，期間1A電流值為230 mA，1A，1B壓力值為2.3 MPa，1.8 MPa；

（3）將主泵1、主泵2電磁閥兩端接頭1A、1B、2A、2B全部接通。

現象：往B1方向行車，1A電流值為271 mA，2A電流值為254 mA，出現抖動，1A壓力值為8.3 MPa，1B壓力值為1.4 MPa；往B2方向行車，出現抖動，1B電流值為280 mA，2B電流值為290 mA，1A壓力值為8.3 MPa，1B壓力值為14 bar，然后壓力變化為1A壓力值為1.4 MPa，1B壓力值為8.3 MPa，出現反復變化；

排查結果：通過上述三個實驗得出，往B1方向行車，1A，2A電流值為200 mA以上；往B2方向行車，1B、2B電流值為200 mA以上；中立位時電流都為設定值，符合正常控制器控制電流變化，證明控制器不存在問題。

3.2對液壓系統回路進行排查

由于是雙泵同時供油，為了確定具體是哪個泵造成這樣的故障，分別拆下泵1和泵2的電氣接頭進行單泵走行試驗。結果發現，單獨用泵1試驗時，整車無動作，說明泵1已經損壞；單獨用泵2試驗時，故障現象依然存在。

當泵2工作時用壓力表測量控制斜盤的行程油缸兩端的壓力，發現油缸兩端的壓力有一端不斷變化，但始終大于沒有壓力變化的另外一端。根據這一現象判斷，斜盤方向的改變，不是由行程油缸控制發生的。

如圖3所示，將原理圖簡化，并將已損壞的泵1考慮進去，不難發現，當泵2工作時，高壓油通過集流閥塊后，除了到達4個馬達之外，還會到達沒有工作的泵1，這時泵1的狀態將會類似于馬達，處于被動轉動的狀態。

圖3　簡化的低恒速走行原理

設定列車向前進方向行駛，電氣信號輸出后，泵1沒有工作，斜盤處于中位，無壓力輸出，泵2接收到電氣信號，電磁閥打開，在補油壓力作用下，行程油缸推動斜盤動作，A口輸出壓力油。

泵2在A口輸出的壓力油到達集流閥塊1之后，分五路分別到達四個馬達和泵1，馬達在壓力油的作用下開始轉動，提供列車向前的動力；同時泵1在壓力油的作用下，像是一個馬達一樣，與A口相連的柱塞被推動，導致斜盤向B口方向發生傾斜。

這時，泵1在柴油機的帶動下，迅速轉變為泵的工作工況，A口為吸油側，B口為壓油側。

由于泵1的吸油側A口與泵2的壓油側A口通過集流閥塊1相連，泵2輸出的壓力油通過泵1的吸收而降低了壓力，馬達向前轉動的動力減小；同時泵1的壓油側B口與泵2的吸油側B口通過集流閥塊2相連，泵1輸出的壓力油使泵2的吸油側和馬達的回油側壓力升高，當系統B口側的壓力大于系統A口側的壓力時，馬達開始反向轉動。

而就在系統B口側壓力增大和A口側壓力減小的過程中，泵1中與A口相連的柱塞所受壓力減小，與B口側相連的柱塞所受壓力增大，斜盤又開始向A口方向傾斜。

然后系統A口側的壓力又開始升高，B口側壓力降低，等到A口側壓力大于B口側壓力時，就回到了最開始時的狀態。如此反復循環，就造成了馬達不斷正轉又反轉的故障現象

4　結束語

經過分析與試驗，排除了傳動箱、減速箱、低恒速控制器的故障，最終得出造成列車前后抖動的原因是1#液壓泵發生故障。當泵2正常工作時壓力油反推泵1斜盤，泵1反向工作，互相影響從而發生抖車現象。

為不影響用戶使用，將泵1油路封堵，在低恒速情況下只有泵2工作，除作業速度降低外，抖車現象不再發生；建議用戶及時聯系變量泵廠家對問題泵進行更換。

參考文獻：

［1］梁曉東，馮茂林，孫芬.液壓系統雙泵合流技術探究［J］.有色設備，2011，（1）：14-17.

［2］王積偉.液壓與傳動技術［M］.北京：機械工業出版社，2006.

GMC-96B Rail Grinding Train Shaking Fault Analysis and Treatment of Operating Mode

DONG Nai-qiang，BAI Jun-qiang，LI Tao，MA Yong，WANG Ying-xin
（Beijing Feb 7th Railway Transportation Equipment Co.，Ltd，Beijing 100072，China）

Abstract：When M5 GMC-96B rail grinding train of Beijing railway administration grinding in LanXinXian highspeed section，the cardan shaft is torsional and the whole vehicle is found vibration fault.Through the analyze the principle of system，find the cause of the problem，finally put forward corresponding Suggestions，to deal with polished vehicle hydraulic system failure.

Key words：GMC-96B rail grinding train；the variable hydraulic pump；dither fault

中圖分類號：U269

文獻標識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）03-0097-03

收稿日期：2015-12-16

作者簡介：董耐強（1986-），男，河北唐山人，碩士研究生，工程師，研究方向：車輛工程。