GMC-96X 型鋼軌打磨車冷卻系統故障分析與處理

周井行，侯鑫堯，李晨升

（1.廣州鐵路職業技術學院，廣東廣州 510430；2.寶雞中車時代工程機械有限公司，陜西寶雞 721001）

0 引言

GMC-96X 型鋼軌打磨車牽引動力車的冷卻系統，由金鷹重型工程機械有限公司和中車大連機車研究所有限公司合作開發，大連機車研究所有限公司提供了配套冷卻裝置。該牽引動力車在高速運行時采用液力機械傳動，作業時采用液壓傳動。冷卻系統包括高速運行的冷卻裝置和低速作業走行的液壓油冷卻裝置，低速作業走行的液壓油一旦出現油溫過高甚至超限，會嚴重影響現場正常施工。因此，如何防止打磨車施工作業過程中的油溫過高，成為了當前急需解決的重要問題[1]。

1 低速走行冷卻系統及工作原理

1.1 冷卻系統組成

GMC-96X 型鋼軌打磨車冷卻系統由高溫水冷卻系統、低溫水冷卻系統、靜液壓油冷卻系統和走行液壓油冷卻系統等4個相互獨立的子系統組成。

靜液壓油冷卻系統用于冷卻驅動風扇的液壓馬達，柴油機冷卻間馬達規格為A2F125，打磨作業冷卻間馬達規格為A2F45。靜液壓油冷卻系統直接通過靜液壓油冷卻器將熱量散發到外界空氣中[2-3]。靜液壓油冷卻裝置由安裝在變速箱上取力口上的雙聯泵中變量泵（P2105R）驅動與風扇連接的定量液壓馬達（A2F125），主要冷卻發動機高溫水、低溫水和靜液壓系統油液。

走行系統液壓油冷卻系統用來冷卻走行系統的液壓油。走行液壓油經兩側的走行液壓油冷卻器，由外界空氣冷卻后流出，冷卻空氣冷卻走行液壓油后，由打磨作業間風扇排入大氣。走行系統液壓油冷卻裝置由雙聯泵中變量泵（P2105R）尾部連接的定量泵（T6DM-B14）驅動與風扇連接的定量液壓馬達（A2F45）。

走行液壓油冷卻器和靜液壓油冷卻器均采用鋁板翅式結構，該結構耐壓強度高，可以滿足打磨車油壓系統的壓力要求。根據系統散熱和流阻要求，走行液壓油冷卻器，采用雙冷卻翅片結構，以增大散熱面積。靜液壓油冷卻器采用單冷卻翅片結構，以減少內部油流通阻力[4]。

1.2 靜液壓油冷卻原理分析

變量泵（P2105R）出油口排出的壓力油直接進入定量液壓馬達（A2F125）進油口上驅動風扇轉動。風扇轉速快慢受比例溢流閥1 的輸入信號和變量泵（P2105R）的LS 口（負載壓力反饋信號輸出口）同時控制，安裝在靜液壓系統油箱中油液3 種介質的溫度通過傳感器作比較后，任一個溫度超過最高限定值時，控制系統就輸出0 V 到比例溢流閥，對應比例溢流閥壓力達到最大值，此時驅動風扇馬達的扭矩最大，風扇轉速增大，那么馬達需要的流量最大，同時此壓力信號傳遞到負荷敏感變量泵（P2105R）的LS 口上，油泵排量增大，油泵輸出流量與風扇馬達需要的流量相匹配，無能量損失。任何一個溫度低于最低限定值時，控制系統控制輸出10 V 到比例溢流閥，對應比例溢流閥壓力最小為0，此時馬達驅動扭矩小，風扇轉速慢，馬達需要流量少，LS 口壓力為0 時油泵排量變小，同樣油泵提供的流量與馬達需要的流量相匹配。節流閥是調節進入比例溢流閥的流量，避免大流量進入溢流閥后溢流閥壓力不準確，造成油泵輸出的流量不準確。

系統最高壓力通過油泵（P2105）上的壓力限制器螺釘進行調節，出廠前壓力設定值為19 MPa，在最高壓力下對應的風扇轉速在1450～1550 r/min。停機后風扇由于慣性帶動馬達繼續轉動，馬達進油口需要繼續供油，這時單向閥開啟，單向閥開啟壓力0.2 MPa，馬達通過單向閥從回油管路上反吸油，馬達不會因缺油而損壞。風扇正常運轉時，單向閥將壓力油路與回油路隔開。比例溢流閥設置成電壓越小、壓力越高的對應關系目的：車輛在線路上運行時，電氣系統出現故障時無法給比例溢流閥給電，輸入到比例溢流閥電壓0 V 時，比例溢流閥達到最高壓力，風扇以最快的轉速運轉，冷卻裝置可以給發動機高溫水、低溫水、靜液壓油散熱，車輛能夠繼續行車，保證了行車安全。液壓油散熱系統液壓原理如圖1 所示。

圖1 液壓油散熱系統液壓原理

1.3 走行系統液壓油冷卻原理分析

走行系統液壓油散熱由雙聯泵中T6DM 油泵出油口排出的壓力油直接供給定量馬達（A2F45）的進油口上，驅動風扇轉動。風扇轉速快慢受比例溢流閥2 的輸入信號控制，安裝走行系統回油管路溫度傳感器將溫度信號傳給比例溢流閥，改變溢流閥的壓力值，從而改變馬達的驅動力達到改變風扇的轉速達到熱平衡為止。當溫度液壓油油溫達到45 ℃時，控制系統控制輸出0 V 到比例溢流閥，比例溢流閥壓力最大，風扇以最快的轉速運轉，此時對應風扇轉速在1650～1750 r/min。單向閥1 作用及原理與單向閥2 一樣。溢流閥起安全閥作用，限制系統最高壓力，出廠前壓力設定值為16 MPa，設定好后一般不要動。

2 導致液壓油溫過高常見原因分析

2.1 電器控制元件故障

當I 位或Ⅱ位靜液壓油溫高于80 ℃后，顯示屏提示，聲光報警30 s 后執行，高速運行時液力傳動箱回空擋，柴油機降至怠速，低速運行時按目標車速為0 進行減速控制；打磨液壓油溫高于80 ℃后，顯示屏提示，聲光報警30 s 后執行，按目標車速為0 進行減速控制。常見原因包括：

（1）溫度傳感器顯示誤差過大或顯示不穩定需緊固電偶，清除積灰。如果溫度傳感器顯示無窮大，需找到斷點重新接好或更換新的傳感器。

（2）油散熱系統或水散熱系統比例溢流閥出現故障時，流量不能調節，流量一直處在最小值，導致馬達風扇轉速不受控制，影響散熱。

（3）EB33 箱內的比例放大板故障，不能對控制過程中反映出的微弱電流或電壓信號進行放大，也不能驅動比例閥參數按比例隨之引起變化，導致不能實現自動控制。

（4）電磁閥接頭或感應開關等接插部件存在松動，或壓力傳感器的工作位置不準確，安裝部件存在松動，造成馬達風扇不運轉。

2.2 液壓系統內部閥件異常

冷卻系統關鍵元器件如圖2，常見異常包括：

圖2 液壓系統關鍵元器件

（1）磨損嚴重，液壓系統內泄過大。由于液壓系統中許多元件都是通過間隙密封的，如液壓風扇傳動軸箱一旦磨損加大，引起內泄增加，就會導致風扇轉動不平穩，油溫上升，也會引起油的黏度下降，進一步導致油溫升高，引起惡性循環。

（2）系統安全閥的限定壓力未調節好。調定的限定安全壓力過高或過低都會引起系統發熱，增加能量損耗，導致油溫升高。

（3）冷卻泵、液壓風扇驅動馬達損壞，導致風扇工作異常。（4）散熱系統閥集成塊堵塞，造成液壓油量小，風扇以最低的轉速運轉。

2.3 維護保養不良

（1）保養更換的液壓油的品質問題。GMC-96X 型打磨車液壓系統夏季使用L-HM46#抗磨液壓油，冬季環境溫度低于-10 ℃時液壓油換成L-HS46 低凝液壓油，液壓油在添加或更換過程中若混入空氣或粉塵等雜質，液壓回路進入空氣會與液壓油不斷地在高低區進行循環，產生較大的液壓系統內部壓力沖擊，造成溫度升高。

（2）打磨車經常在長大隧道內作業，處在地下密閉空間，空氣流通量小，通風效果較差，粉塵吸附在濾網、散熱片及液壓軟管上，影響散熱。

（3）聯接螺栓松動或風扇軸承潤滑不良，風扇運轉不流暢。

3 液壓系統油溫過高防控措施

3.1 定期檢查電器控制系統

（1）溫度傳感器顯示誤差過大或顯示不穩定需緊固電偶，清除積灰。如果溫度傳感器顯示無窮大則需找到斷點，重新接好或更換新的傳感器。

（2）注意油液清潔，以減小比例閥銜鐵和導磁套的磨損程度，防止污物進入銜鐵與導磁套之間的間隙內造成銜鐵卡住，讓銜鐵可以隨著輸入值的變化按比例均勻地移動，不產生突跳現象。若產生了突跳現象，也會造成比例流量閥輸出所調流量不穩定。要注意修復磨損的導磁套銜鐵，使銜鐵與導磁套間的間隙保持在適當范圍內。以維持比例閥所調流量的穩定性。

（3）查各電磁換向閥是否處于原始狀態。

（4）確保電磁閥通電時的指示燈亮，插頭無松動現象，電磁閥芯動作靈活、穩定。

（5）檢查繼電器彈性良好、電磁鐵吸合聲音清脆、有金屬感，重點檢查繼電器的觸頭，更換動作不良的繼電器。

3.2 做好冷卻系統的維護保養

（1）按照系統要求進行液壓油的使用，經常注意檢查油箱液面高度和液壓油的質量，保證液壓油的清潔度，每年及時更換一次液壓油，定期清洗或更換濾清器。

（2）散熱器上沾染塵埃如若過多，將大大影響傳熱效果，必須定期清除散熱器上的塵埃。因此，散熱器或V 形散熱塔每隔3～4 個月，要經常清洗液壓油散熱器翅片和通氣濾清器，用壓縮空氣吹掃積塵。

（3）應注意檢查風扇驅動裝置的工作情況，在使用過程中注意觀察風扇葉片旋轉狀態。風扇每運轉1500 h，須向柱塞馬達風扇軸承座補充3#鋰基潤滑脂。

（4）各聯接螺栓應定期緊固，安全螺栓無松動無缺失，狀態良好。

（5）液壓泵正常運轉時的維護保養。注意泵的溫升，最高油溫不能超過說明書中規定的油溫。檢查壓力表有無損壞或異常現象。檢查泵的輸出軸、保護架及其他連接部分，檢查各管接頭和閥類元件有無泄漏，發現泄漏需查出原因，消除隱患。

（6）液壓馬達的維護保養，檢查啟動和停止是否正常，高溫高壓時，應檢查泄漏情況。

4 結束語

鋼軌打磨車走行液壓油溫過高會引起設備按目標車速為0進行減速控制，從而影響施工的順利進行。從液壓系統工作原理的角度出發，找出引起液壓系統油溫升高的電氣控制、液壓閥部件因素和維護保養方面的原因，并制定預防油溫過高的防控措施，將其運用到實際生產中去，能有效降低設備故障率，確保打磨施工的安全順利。