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(tǒng)不能與其它車長時間連掛運行。由于國內(nèi)線路長大下坡比較多、坡道角度大，外加國內(nèi)天窗時間比較短，需要快速到達作業(yè)現(xiàn)場和快速撤離作業(yè)現(xiàn)場。各鐵路局采用調(diào)車機和邊坡清篩機同時連掛運行。這種作業(yè)模式下，發(fā)生過走行液壓馬達被反拖、馬達燒毀、車軸齒輪箱損壞的嚴(yán)重問題，導(dǎo)致列車在正線無法運行，不僅不能按時完成作業(yè)任務(wù)，更不能在規(guī)定的時間離開作業(yè)線路，影響該條線路上后續(xù)客運和貨運車輛的正常通行。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過在液壓系統(tǒng)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(chǔ)，更是經(jīng)過了實踐的檢驗。改造以后的邊坡清篩機液壓系統(tǒng)在各鐵路局沒有再發(fā)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(tǒng)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(diào)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(zhuǎn)速不被拖高和保護液壓系統(tǒng)的功能。當(dāng)與其它車連掛運行時，存在以下安全風(fēng)險：

柴油機轉(zhuǎn)速被拖高，嚴(yán)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(tǒng)。

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

2 改進前的技術(shù)方案

邊坡清篩機自運行由5個100cc排量的泵驅(qū)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(zhuǎn)速下，5補油泵的最大流量為140L/min左右，補油泵為系統(tǒng)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(shè)定的最小排量，當(dāng)列車減速或者出現(xiàn)大下坡時，列車在慣性下運行，馬達變?yōu)楸霉r，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(tǒng)為閉式系統(tǒng)，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(tǒng)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(tǒng)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(xù)增加，系統(tǒng)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(guān)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(tǒng)的總流量維持在1445L/min。補油泵的總流量為140L/min，此時系統(tǒng)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(tǒng)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(jiān)測車速、柴油機轉(zhuǎn)速、壓力等參數(shù)。通過程序控制，可以保證系統(tǒng)不被吸空，滿足列車的正常運行。但是當(dāng)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(tǒng)油量不足，系統(tǒng)就會在瞬間產(chǎn)生吸空的現(xiàn)象。瞬間吸空會對泵馬達造成破壞性的磨損，日積月累會導(dǎo)致馬達毀滅性的破壞。如果吸空狀態(tài)持續(xù)時間稍久一些，馬達瞬間就會被燒毀。

3 改進后的技術(shù)方案

經(jīng)深入研究，決定在邊坡清篩機已有的液壓系統(tǒng)中增加2個閥組。每個閥組上安裝2個先導(dǎo)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(nèi)為加裝的液壓閥組。

圖2 BS-1200 型邊坡清篩機液壓修行系統(tǒng)原理圖

增加這套閥組可以實現(xiàn)兩個目的：

（1）防止系統(tǒng)被吸空。該套閥組在列車出現(xiàn)反拖狀態(tài)時（馬達變?yōu)楸霉r），該閥組可以連通泵馬達AB口。AB口連通后首先保證系統(tǒng)不被吸空，然后由補油泵補充經(jīng)沖洗閥等閥組泄漏的油液，從而完全滿足系統(tǒng)的流量要求。

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

4 反制動壓力的設(shè)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(tǒng)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(yǎng)路機械產(chǎn)品的經(jīng)驗，經(jīng)過計算，得出5個泵滿排量工作時反制動壓力應(yīng)設(shè)置為110bar。在80km/h運行時，4個馬達的排量為115cc左右。變?yōu)楸霉r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(tǒng)被吸空，也防止了柴油機轉(zhuǎn)速被拖高的現(xiàn)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(zhuǎn)速被拖高的現(xiàn)象發(fā)生。

5 結(jié)語

本文通過介紹邊坡清篩機走行液壓系統(tǒng)的原理和控制機構(gòu)，總結(jié)出該系統(tǒng)最易出現(xiàn)的故障以及故障產(chǎn)生的原因。鑒于該系統(tǒng)在邊坡清篩機中的重要作用，無論是生產(chǎn)人員、調(diào)試人員還是用戶，都應(yīng)該對走行液壓系統(tǒng)給予高度的重視。實踐證明，該系統(tǒng)改造后，性能穩(wěn)定可靠，用戶操作方便，切合各路局的作業(yè)工況，大大提高了生產(chǎn)效率，可以有效防范作業(yè)事故的發(fā)生。