GMC-96x鋼軌打磨車動(dòng)力車動(dòng)力系統(tǒng)淺析

蔡山虎

摘 要：隨著全球運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，我國的鐵道發(fā)展日新月異，在此情況下，對鐵軌的保護(hù)和日常維修成為了重要的命題，鋼軌打磨技術(shù)就是其中基本且常用的手段。GMC-96x鋼軌打磨車作為國內(nèi)知名的打磨設(shè)備，具備良好的打磨性能，其采用的兩臺3508B型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為整臺設(shè)備提供了充足的動(dòng)力能源，是保證機(jī)器有效運(yùn)行的關(guān)鍵。本文分析來了GMC-96x鋼軌打磨車動(dòng)力車動(dòng)力系統(tǒng)的電氣裝置原理，及該系統(tǒng)的常見故障和應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：GMC-96x鋼軌打磨車;動(dòng)力系統(tǒng);故障分析

GMC-96x鋼軌打磨車，由金鷹重型工程機(jī)械有限公司引進(jìn)生產(chǎn)，該車的原技術(shù)方為美國哈斯科鐵路公司（Harsco）。其工作原理是由列車上方的打磨電機(jī)帶動(dòng)磨頭砂輪，用以削磨鋼軌來使軌面平滑。本文試探究GMC-96x鋼軌打磨車動(dòng)力車動(dòng)力系統(tǒng)的相關(guān)問題，對GMC-96x鋼軌打磨車的升級優(yōu)化提供參考，具體如下。

1 MC-96x鋼軌打磨車概述

GMC-96x型打磨車，整車重量約500t，由5節(jié)車組成，中間車為動(dòng)力車，1、5節(jié)為打磨控制車，2、4節(jié)為打磨作業(yè)車。作業(yè)最小曲線半徑180m，通過最小曲線半徑150m。中間的動(dòng)力車上安裝有2臺美國卡特彼勒公司的3508B型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，額定功率970kW。柴油機(jī)進(jìn)氣采用兩級過濾，柴油機(jī)的排氣消音器安裝于車體頂部。

車組配有96個(gè)呈縱向排列的打磨頭，平均在每股鋼軌上裝有48個(gè)打磨電機(jī)，均可實(shí)現(xiàn)角度的自由調(diào)控。砂輪角度為內(nèi)側(cè)70度至外側(cè)20度，調(diào)整精度為0.5度。打磨速度3-24km/h，能實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)行及雙向打磨作業(yè)。

2 GMC-96x鋼軌打磨車動(dòng)力系統(tǒng)分析

GMC-96x鋼軌打磨車具備完整的動(dòng)力設(shè)備和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，全車的5節(jié)車中，3號車為動(dòng)力車，提供全車運(yùn)行所需要的動(dòng)能?？偣灿袃膳_動(dòng)力傳送設(shè)備，兩臺設(shè)備可合作完成驅(qū)動(dòng)，也可獨(dú)自完成工作。分別有兩種動(dòng)力提供方式：高速運(yùn)行模式和低速作業(yè)模式，高速運(yùn)行模式的時(shí)速可達(dá)到每小時(shí)100千米，且動(dòng)力傳送的方式為“液力傳動(dòng)”;低速作業(yè)模式的時(shí)速在每小時(shí)3～24千米的范圍內(nèi)，動(dòng)力傳送的方式為“液壓傳動(dòng)”。

2.1發(fā)動(dòng)機(jī)電氣控制系統(tǒng)

GMC-96x鋼軌打磨車由兩臺3508B卡特彼勒發(fā)動(dòng)機(jī)提供主動(dòng)力，每臺發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為970kW。發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣系統(tǒng)由以下四部分組成：電源系統(tǒng)、電氣起動(dòng)系統(tǒng)、傳感及顯示系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)。控制過程如下圖。

2.1.1電源系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括兩個(gè)部件：電瓶及充電機(jī)?？筛鶕?jù)實(shí)際情況配電瓶，例如通過串聯(lián)的連接方式安裝規(guī)格為195AH、12V的電瓶。而充電機(jī)有規(guī)定的規(guī)格，應(yīng)達(dá)到60A的統(tǒng)一要求。一般而言，充電機(jī)由生產(chǎn)廠家卡特彼勒公司提供，在出廠時(shí)就會(huì)配備，如需更換就要注意其配置要求。這一部分具體的工作原理如圖。

2.1.2起動(dòng)系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)電氣起動(dòng)系統(tǒng)含三個(gè)部分：分別是開關(guān)、馬達(dá)和繼電器。而測轉(zhuǎn)速齒輪、傳感器、調(diào)速板和執(zhí)行器組成發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，其中最關(guān)鍵的部分是“調(diào)速板”。

電磁傳感器位于發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼上，線圈電阻約為300ΩM，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號將通過傳感器感應(yīng)傳給調(diào)速板。接下來，調(diào)速板將接受到的信號對比參考信號，若有不同，調(diào)速板會(huì)調(diào)整電流大小。最后，執(zhí)行器裝在PT燃油泵的 EFC空腔中，用于控制進(jìn)入噴嘴的燃油量并控制系統(tǒng)整體的工作效率。該控制過程如下圖。

2.1.3傳感及顯示系統(tǒng)

該系統(tǒng)包含轉(zhuǎn)速表、電壓表、油壓表、油溫表、水溫表、計(jì)時(shí)表等。主要作用是監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況，并在發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)資源。該系統(tǒng)的工作過程如下圖所示。

2.1.4報(bào)警系統(tǒng)

GMC-96x鋼軌打磨車發(fā)動(dòng)機(jī)的報(bào)警保護(hù)系統(tǒng)有三重，俗稱“三保護(hù)”。第一重保護(hù)是高水溫報(bào)警開關(guān)，第二重為低油壓報(bào)警開關(guān);最后一重為超速開關(guān)。三者組成了整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)，能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)及時(shí)報(bào)警。

2.2發(fā)動(dòng)機(jī)電氣和機(jī)械故障分析

2.2.1起動(dòng)系統(tǒng)故障

一般有兩種情況，一種情況下關(guān)掉起動(dòng)開關(guān)，起動(dòng)線圈不會(huì)動(dòng)，證明根本未通電;另一種是關(guān)閉起動(dòng)開關(guān)，起動(dòng)線圈有動(dòng)作，但電動(dòng)機(jī)起動(dòng)能力或力度不夠。這兩種情況可對照下圖流程進(jìn)行查修：

如果故障是啟動(dòng)跳閘，處理方法如下：首先，觀察電機(jī)軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。如果沒有異常，進(jìn)一步測量電機(jī)接線端之間的電阻大小（正常值在0.5-0.7Ω之間），再檢測電機(jī)接線盒的電阻大?。ㄕＶ翟?.3-0.4Ω之間），最后檢測三項(xiàng)之中的任意一項(xiàng)與地面連接時(shí)的阻值，若顯示為無窮大，便無異常。此時(shí)，有必要檢查控制電路中的電機(jī)。

2.2.2發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)故障

首先，若發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后停止，請檢查連接線是否短路或斷路，若發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)，則分兩種情況：一種是在電磁閥線圈通電時(shí)，一種是電磁閥不通電時(shí)。前者會(huì)引發(fā)機(jī)械故障，后者會(huì)引發(fā)控制電路故障;再者，如果發(fā)現(xiàn)液壓油位低，顯示低油位警報(bào)，則應(yīng)關(guān)注油壓傳感器的溫度情況，可能是整個(gè)傳感器出現(xiàn)故障導(dǎo)致的;最后，如遇到緊急停車開關(guān)有示警反應(yīng)，則應(yīng)查看該開關(guān)的連接部位是否有問題。

2.2.3發(fā)電機(jī)不停機(jī)故障

如停機(jī)開關(guān)失靈，需檢查或更換停機(jī)開關(guān);如接線或繼電器有故障，需檢查相關(guān)連接或繼電器;如果停機(jī)電磁閥失靈無法復(fù)位，需檢查接線或更換電磁閥。

2.3發(fā)動(dòng)機(jī)檢修保養(yǎng)建議

定期對起動(dòng)馬達(dá)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查。定期拆卸起動(dòng)馬達(dá)，檢查清理起動(dòng)小齒輪防護(hù)罩與撥叉、馬達(dá)軸處的鐵粉;瞬間點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)開關(guān)（不起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，避免起動(dòng)馬達(dá)過載），觀察發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，簡單判斷通電狀態(tài)下起動(dòng)馬達(dá)是否正常。一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸出現(xiàn)不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行排查;非緊急情況下應(yīng)避免使用單個(gè)馬達(dá)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī);起動(dòng)馬達(dá)相關(guān)電器元件接線必須正確無誤接觸良好，絕對不允許有虛接、短路等現(xiàn)象。

每次起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)間不得超過10s。若起動(dòng)不成功，則需間隔至少2分鐘后才允許下一次起動(dòng)，如果第3次還不能使發(fā)動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)，則應(yīng)上報(bào)并進(jìn)行故障排查。發(fā)動(dòng)機(jī)一旦獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁誤操作起動(dòng)開關(guān)再次起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，避免損壞起動(dòng)馬達(dá)小齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒圈。

應(yīng)定期檢查蓄電池接線情況，保證蓄電池工作性能良好。定期檢查發(fā)動(dòng)機(jī)外部車體起動(dòng)控制系統(tǒng)元器件狀態(tài)，如起動(dòng)繼電器、斷路器、鑰匙開關(guān)等。

3 結(jié)論

上文對GMC-96x打磨車的基本情況及動(dòng)力系統(tǒng)做了簡要探討，在分析動(dòng)力系統(tǒng)的電氣組成情況基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究了發(fā)動(dòng)機(jī)常見的電氣和機(jī)械故障，分析了故障原因并提出了檢查及處理措施。結(jié)論顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障的主要原因可分為起動(dòng)故障和運(yùn)轉(zhuǎn)故障兩方面。針對不同的故障情況，應(yīng)該采取不同的處理措施。本文進(jìn)一步針對起動(dòng)馬達(dá)和蓄電池，提出了日常保養(yǎng)的部分建議，使其從多個(gè)方面來延長鋼軌打磨車的使用壽命，并保證其在工作中的安全、高效和穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳留金，苗素云.GMC96_B型鋼軌打磨列車動(dòng)力車電氣系統(tǒng)開發(fā)研制[J].裝備制造技術(shù)，2016（11）：122-124.

[2]武振北，王寧，王慶男，于祥.GMC-96B型鋼軌打磨車用增強(qiáng)型減速箱研制[J].鐵道機(jī)車與動(dòng)車，2020（11）：30-32+6.

[3]王朋. GMC-96_x鋼軌打磨列車打磨壓力控制系統(tǒng)試驗(yàn)研究[D].西南交通大學(xué)，2017.