董耐強(qiáng)，白軍強(qiáng)，李　濤，馬　泳，王迎新

（中車北京二七機(jī)車有限公司，北京100072）

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設(shè)備管理與維修

GMC-96B型鋼軌打磨列車作業(yè)工況抖車故障分析及處理措施

董耐強(qiáng)，白軍強(qiáng)，李濤，馬泳，王迎新

（中車北京二七機(jī)車有限公司，北京100072）

摘 要：針對(duì)北京局M5列GMC-96B型鋼軌打磨列車在新疆蘭新線高鐵段進(jìn)行打磨作業(yè)時(shí)，作業(yè)工況出現(xiàn)萬(wàn)向軸扭轉(zhuǎn)，全車抖動(dòng)故障，對(duì)系統(tǒng)原理進(jìn)行分析，對(duì)故障原因進(jìn)行查找，并最終提出相應(yīng)處理建議，對(duì)處理打磨車液壓系統(tǒng)故障具有指導(dǎo)意義。

關(guān)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(guó)內(nèi)的鐵路維護(hù)上，以其打磨頭數(shù)多，打磨效率高等優(yōu)點(diǎn)，被各個(gè)鐵路局廣泛用于新線打磨以及鐵軌修復(fù)工作，對(duì)延長(zhǎng)鐵軌壽命和預(yù)防鐵軌病害發(fā)生起到了減緩作用，但由于該車節(jié)數(shù)多，作業(yè)原理復(fù)雜，因此對(duì)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(jìn)行打磨作業(yè)時(shí)，作業(yè)工況出現(xiàn)萬(wàn)向軸扭轉(zhuǎn)，全車抖動(dòng)故障，通過對(duì)系統(tǒng)原理進(jìn)行分析，對(duì)故障原因進(jìn)行查找，并最終提出相應(yīng)處理建議，從而解決該故障的過程。

1　故障現(xiàn)象描述

M5列GMC-96B型鋼軌打磨列車在新疆蘭新線高鐵段進(jìn)行打磨作業(yè)，在作業(yè)工況時(shí)列車出現(xiàn)故障，整車發(fā)生前后抖動(dòng)，從A車車下可看萬(wàn)向軸出現(xiàn)強(qiáng)烈扭轉(zhuǎn)振動(dòng)現(xiàn)象。隨后在繼續(xù)試車過程中，分別對(duì)B1 與B2端進(jìn)行液壓作業(yè)走行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)2#卡特發(fā)動(dòng)機(jī)處于低速（600 r/min）和高速（1720 r/min）時(shí)，旋轉(zhuǎn)電位計(jì)，均出現(xiàn)一聳一聳的嚴(yán)重抖動(dòng)現(xiàn)象，不能分別向B1和B2端前進(jìn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)電位計(jì)歸零時(shí)，抖動(dòng)現(xiàn)象仍然存在，只有停發(fā)動(dòng)機(jī)，才能停止抖動(dòng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)過觀察A車在液壓作業(yè)走行過程中，車軸轉(zhuǎn)動(dòng)犯卡（不能順暢轉(zhuǎn)動(dòng)）。后再次進(jìn)行液壓作業(yè)走行實(shí)驗(yàn)，仍然存在該故障問題。圖1所示，

圖1　萬(wàn)向軸出現(xiàn)回轉(zhuǎn)現(xiàn)象

2　整車低恒速走行原理介紹

列車在進(jìn)行低恒速走行時(shí)，由兩個(gè)斜盤式軸向柱塞變量泵同時(shí)供油，通過集流閥塊分流［1］給四個(gè)斜盤式軸向柱塞變量馬達(dá)，馬達(dá)同時(shí)工作帶動(dòng)減速箱通過萬(wàn)向軸使動(dòng)力傳遞到轉(zhuǎn)向架。

在該車的液壓走行系統(tǒng)中，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的改變是通過泵的壓力輸出口改變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該車的變量泵有A口和B口兩個(gè)輸出口，當(dāng)變量泵A口輸出壓力油時(shí)，變量馬達(dá)正轉(zhuǎn)，列車是前進(jìn)方向；當(dāng)變量泵泵B口輸出壓力油時(shí)，馬達(dá)反轉(zhuǎn)，列車是后退方向。

馬達(dá)在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間轉(zhuǎn)變，對(duì)應(yīng)的就是變量泵的壓力輸出口在A口和B口之間進(jìn)行轉(zhuǎn)變，這種壓力輸出口的轉(zhuǎn)變是通過泵內(nèi)部的斜盤傾斜方向的改變實(shí)現(xiàn)的［2］。

而在正常情況下對(duì)泵換向的控制是通過換向電磁閥來(lái)控制油缸推動(dòng)斜盤改變傾角來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)液壓系統(tǒng)原理圖進(jìn)行分析，泵的換向由電磁閥來(lái)控制，而電磁閥控制行程油缸，通過行程油缸的行程來(lái)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(lái)決定，電磁閥的信號(hào)由控制器來(lái)給定，因此故障原因可能有兩種：一種是控制器所給信號(hào)有誤，即程序錯(cuò)誤；另外一方面則是其他原因?qū)е滦北P不斷變換方向。

根據(jù)故障的現(xiàn)象，萬(wàn)向軸在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間不斷切換，可以判斷出，這是由于馬達(dá)在不斷的改變著轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

3　故障分析與排查

首先根據(jù)故障現(xiàn)象是表現(xiàn)在牽引傳動(dòng)系統(tǒng)，因此對(duì)牽引系統(tǒng)各部件進(jìn)行排查：整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)正常工作主要是由機(jī)械部件、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及控制軟件等協(xié)同運(yùn)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(jī)械部件的各個(gè)箱體沒有明顯的損壞，因此將重點(diǎn)放在低恒速控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。

3.1對(duì)控制器問題進(jìn)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(cè)量主泵2的控制電流，1A、1B壓力值等信息，圖2所示。

圖2　對(duì)控制器進(jìn)行故障排查

現(xiàn)象：往B2方向行車，2B控制電流正常為216 mA～205 mA，整車出現(xiàn)抖動(dòng)，泵口壓力1A、1B反復(fù)變化，出現(xiàn)跳變；打到中立位，撥動(dòng)調(diào)速手柄，1A、1B、2A、2B電流值為設(shè)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(cè)量主泵1的控制電流，1A、1B壓力值。

現(xiàn)象：往B2方向行車，2A、2B電流值為設(shè)定值，無(wú)變化，1B電流值增大，1A，1B壓力值為2.1 MPa，1.8 MPa；中立位時(shí)，1A、1B、2A、2B電流值為設(shè)定值，無(wú)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(shè)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(xiàn)象：往B1方向行車，1A電流值為271 mA，2A電流值為254 mA，出現(xiàn)抖動(dòng)，1A壓力值為8.3 MPa，1B壓力值為1.4 MPa；往B2方向行車，出現(xiàn)抖動(dòng)，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(xiàn)反復(fù)變化；

排查結(jié)果：通過上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)電流都為設(shè)定值，符合正?？刂破骺刂齐娏髯兓?，證明控制器不存在問題。

3.2對(duì)液壓系統(tǒng)回路進(jìn)行排查

由于是雙泵同時(shí)供油，為了確定具體是哪個(gè)泵造成這樣的故障，分別拆下泵1和泵2的電氣接頭進(jìn)行單泵走行試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)用泵1試驗(yàn)時(shí)，整車無(wú)動(dòng)作，說(shuō)明泵1已經(jīng)損壞；單獨(dú)用泵2試驗(yàn)時(shí)，故障現(xiàn)象依然存在。

當(dāng)泵2工作時(shí)用壓力表測(cè)量控制斜盤的行程油缸兩端的壓力，發(fā)現(xiàn)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(jù)這一現(xiàn)象判斷，斜盤方向的改變，不是由行程油缸控制發(fā)生的。

如圖3所示，將原理圖簡(jiǎn)化，并將已損壞的泵1考慮進(jìn)去，不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)泵2工作時(shí)，高壓油通過集流閥塊后，除了到達(dá)4個(gè)馬達(dá)之外，還會(huì)到達(dá)沒有工作的泵1，這時(shí)泵1的狀態(tài)將會(huì)類似于馬達(dá)，處于被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。

圖3　簡(jiǎn)化的低恒速走行原理

設(shè)定列車向前進(jìn)方向行駛，電氣信號(hào)輸出后，泵1沒有工作，斜盤處于中位，無(wú)壓力輸出，泵2接收到電氣信號(hào)，電磁閥打開，在補(bǔ)油壓力作用下，行程油缸推動(dòng)斜盤動(dòng)作，A口輸出壓力油。

泵2在A口輸出的壓力油到達(dá)集流閥塊1之后，分五路分別到達(dá)四個(gè)馬達(dá)和泵1，馬達(dá)在壓力油的作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)，提供列車向前的動(dòng)力；同時(shí)泵1在壓力油的作用下，像是一個(gè)馬達(dá)一樣，與A口相連的柱塞被推動(dòng)，導(dǎo)致斜盤向B口方向發(fā)生傾斜。

這時(shí)，泵1在柴油機(jī)的帶動(dòng)下，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楸玫墓ぷ鞴r，A口為吸油側(cè)，B口為壓油側(cè)。

由于泵1的吸油側(cè)A口與泵2的壓油側(cè)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(dá)向前轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力減??；同時(shí)泵1的壓油側(cè)B口與泵2的吸油側(cè)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(cè)和馬達(dá)的回油側(cè)壓力升高，當(dāng)系統(tǒng)B口側(cè)的壓力大于系統(tǒng)A口側(cè)的壓力時(shí)，馬達(dá)開始反向轉(zhuǎn)動(dòng)。

而就在系統(tǒng)B口側(cè)壓力增大和A口側(cè)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(cè)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(tǒng)A口側(cè)的壓力又開始升高，B口側(cè)壓力降低，等到A口側(cè)壓力大于B口側(cè)壓力時(shí)，就回到了最開始時(shí)的狀態(tài)。如此反復(fù)循環(huán)，就造成了馬達(dá)不斷正轉(zhuǎn)又反轉(zhuǎn)的故障現(xiàn)象

4　結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過分析與試驗(yàn)，排除了傳動(dòng)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(dòng)的原因是1#液壓泵發(fā)生故障。當(dāng)泵2正常工作時(shí)壓力油反推泵1斜盤，泵1反向工作，互相影響從而發(fā)生抖車現(xiàn)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(yè)速度降低外，抖車現(xiàn)象不再發(fā)生；建議用戶及時(shí)聯(lián)系變量泵廠家對(duì)問題泵進(jìn)行更換。

參考文獻(xiàn)：

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

［2］王積偉.液壓與傳動(dòng)技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)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(hào)：U269

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-545X（2016）03-0097-03

收稿日期：2015-12-16

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