BS-1200型邊坡清篩機走行液壓系統設計改進

何洲

（中國鐵建高新裝備股份有限公司，云南 昆明 650215）

0 引言

BS-1200型邊坡清篩機，走行液壓系統不能與其它車長時間連掛運行。由于國內線路長大下坡比較多、坡道角度大，外加國內天窗時間比較短，需要快速到達作業現場和快速撤離作業現場。各鐵路局采用調車機和邊坡清篩機同時連掛運行。這種作業模式下，發生過走行液壓馬達被反拖、馬達燒毀、車軸齒輪箱損壞的嚴重問題，導致列車在正線無法運行，不僅不能按時完成作業任務，更不能在規定的時間離開作業線路，影響該條線路上后續客運和貨運車輛的正常通行。

經研究發現，通過在液壓系統上加裝一套控制閥組，可以有效避免反拖，降低反制動壓力。這套方案不僅有扎實的理論基礎，更是經過了實踐的檢驗。改造以后的邊坡清篩機液壓系統在各鐵路局沒有再發生過這類安全事故。

1 存在弊端和改造目的

邊坡清篩機走行液壓系統原理圖和程序控制邏輯顯示，液壓原理圖不具備防反拖和連掛運行功能（美國邊坡清篩機的制造商LORAM公司也多次強調該車不能與其它車連掛運行）。已有邏輯程序只控制邊坡清篩機自身走行，起到柴油機轉速不被拖高和保護液壓系統的功能。當與其它車連掛運行時，存在以下安全風險：

柴油機轉速被拖高，嚴重時損壞柴油機；

液壓馬達被反拖，損壞液壓馬達，甚至損壞整個液壓系統。

針對上述弊端及可能出現的問題，本項目通過改造液壓系統，加裝防反拖閥組，保證列車在連掛運行時柴油機轉速不被拖高，液壓馬達不被損壞等。

2 改進前的技術方案

邊坡清篩機自運行由5個100cc排量的泵驅動4個250cc的馬達。補油泵的排量為20cc，5個補油泵的總排量為100cc。額定轉速下，5補油泵的最大流量為140L/min左右，補油泵為系統能補給的最大油量為140L/min。5個泵滿排量工作時，其最大流量為1400L/min，該流量是列車達到80Km/h時的流量。列車到達80km/h時，馬達處于其設定的最小排量，當列車減速或者出現大下坡時，列車在慣性下運行，馬達變為泵工況，列車帶動馬達運行，此時4個馬達的最大輸出流量也為1400L/min。由于系統為閉式系統，馬達輸出多大的流量，就要吸收同樣大流量的油液。

圖1 BS-1200 型邊坡清篩機液壓修行系統原理圖

從表1可以看出，在車速低于37km/h時，隨著列車速度的增大，泵的排量逐步增大。速度達到37km/h時，泵的排量保持不變，系統的總流量達到了最大1445L/min，馬達的排量達到了最大250ml。但是隨著車速繼續增加，系統的總流量保持不變，馬達的排量卻開始逐步下降。從中可以看出，車速與馬達排量在一定條件下存在著反比關系。列車在減速過程中，馬達排量逐漸減小。車速在35～80km/h范圍期間，系統的總流量維持在1445L/min。補油泵的總流量為140L/min，此時系統還需要5個主泵提供1305L/min的流量。也就是每個泵的排量不能小于90cc才能保證系統不被吸空。

表1 邊坡清篩機車速與流量圖

邊坡清篩機不與其它列車連掛運行時，可監測車速、柴油機轉速、壓力等參數。通過程序控制，可以保證系統不被吸空，滿足列車的正常運行。但是當邊坡清篩機與其它車連掛運行時，由于受到外界車輛慣性的影響，程序無法及時反映，也不能及時控制泵馬達的排量位置，系統油量不足，系統就會在瞬間產生吸空的現象。瞬間吸空會對泵馬達造成破壞性的磨損，日積月累會導致馬達毀滅性的破壞。如果吸空狀態持續時間稍久一些，馬達瞬間就會被燒毀。

3 改進后的技術方案

經深入研究，決定在邊坡清篩機已有的液壓系統中增加2個閥組。每個閥組上安裝2個先導液控換向閥和1個溢流閥。液控換向閥的通油能力在200～700L/min，溢流閥的最大通油能力為760L/min。2個閥組的總通油能力為1400L/min左右。見原理圖。紅色框內為加裝的液壓閥組。

圖2 BS-1200 型邊坡清篩機液壓修行系統原理圖

增加這套閥組可以實現兩個目的：

（1）防止系統被吸空。該套閥組在列車出現反拖狀態時（馬達變為泵工況），該閥組可以連通泵馬達AB口。AB口連通后首先保證系統不被吸空，然后由補油泵補充經沖洗閥等閥組泄漏的油液，從而完全滿足系統的流量要求。

（2）降低液壓系統對其它系統的沖擊。在反拖過程中，反制動壓力瞬間增高。已有的系統上通過泵上的溢流閥控制該壓力，這個閥的壓力不能調低。改進后的方案中，增加的閥組上有一個溢流閥。當發生反拖時，該溢流閥工作，降低系統的壓力，液壓系統產生的扭矩變小，對車齒箱、柴油機等系統的沖擊大大減小[1-3]。

4 反制動壓力的設定和作用

上文中提到，反拖過程中反制動壓力瞬間增高，會沖擊其他系統造成損壞。通過增加控制閥組可以有效降低反制動壓力。

通過借鑒其它成熟養路機械產品的經驗，經過計算，得出5個泵滿排量工作時反制動壓力應設置為110bar。在80km/h運行時，4個馬達的排量為115cc左右。變為泵工況時，4個115cc的泵在壓力為110bar的情況下功率為220kW。柴油機的輔助功率為70kW左右，外加其它一些泵的功率在40～50kW左右。柴油機需要消耗的反拖功率為220-70-50=100kW左右。這個功率通過柴油機自身克服。110bar的壓力既保護了液壓系統被吸空，也防止了柴油機轉速被拖高的現象[4-5]。

通過增加這套閥組，不僅可以解決列車連掛同動力運行的問題，也可以有效防止柴油機轉速被拖高的現象發生。

5 結語

本文通過介紹邊坡清篩機走行液壓系統的原理和控制機構，總結出該系統最易出現的故障以及故障產生的原因。鑒于該系統在邊坡清篩機中的重要作用，無論是生產人員、調試人員還是用戶，都應該對走行液壓系統給予高度的重視。實踐證明，該系統改造后，性能穩定可靠，用戶操作方便，切合各路局的作業工況，大大提高了生產效率，可以有效防范作業事故的發生。