QS1200型高效清筛机挂档液压系统改进设计.pdf

2 0 1 4年第 4期 铁道建筑 Ra i l wa y Eng i n e e r i ng 1 3 9 文章 编号 1 0 0 3 - 1 9 9 5 2 0 1 4 0 4 ． 0 1 3 9 - 0 3 QS 1 2 0 0型高效清筛机挂档液压系统改进设计 王 新 磊 昆明 中铁大型养路机械集 团有 限公 司 ， 云南 昆明 6 5 0 2 1 5 摘要 在大型养路机械产品 Q S 1 2 0 0型高效清筛机初步设计方案评审时发现 ， 设计 中存在清筛机作业走 行 多轴挂档 困难的缺陷。研 究了该型清筛机的挂档原理 ， 分析挂不上档的可能原 因， 优化 了初步设计 ， 克服 了原有的挂档难缺 陷并完善 了挂档操作。优化设计后 ， 避免 了清筛机现场施 工中可能发 生的严重 故 障 。 关 键词 Q S 1 2 0 0型 高效清 筛机作 业走行 系统挂 档优化 设计 中图分 类号 U 2 6 2 ． 2 7 ； U 2 1 3 ． 7 4 文献 标识 码 A D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 3 1 9 9 5 ． 2 0 1 4 ． 0 4 ． 3 8 Q S 1 2 0 0高效 清 筛 机是 由 昆 明 中铁 大 型 养 路 机 械 集团有限公司新研发的用于铁路线路道砟清筛的大型 养路机械产品。该车在清筛作业时， 整车的走行驱动 由作业走行液压系统来完成。该系统的工作状态直接 影响到铁路线路的清筛质量和施工进度 ， 对其工作 的 可靠性和稳定性要求都很高。 1 存在 的 问题分析 由于该 清筛 机作 业 走 行 是 8轴 驱 动 ， 而且 挂 档采 用齿式离合器 图 1 a ， 每个 离合器 由一个 电磁换 向阀控制挂档或脱档 ， 当打开作业挂档开关后 ， 卸荷电 磁 阀和各 轴 的 挂 档 电磁 阀 的左 端 电磁 铁 1 s l b～1 s 8 b 图2 同时得 电， 8根轴开始挂档 ， 液压油推动离合器 左边 的齿向右运动， 与右边 的齿啮合。每根轴的离合 器上装有一个感应 开关 ， 当该离合器 啮合 到位 即挂 上档 时 ， 挂 档 指 示 绿 灯亮 。 当该 离 合 器 未 啮合 到 位 图 1 b 时 ， 挂 档 指示 红 灯亮 。 只有 8个 离 合 器 全 部挂 上档 时 ， 作 业 走 行 系 统才 能 够 被 驱 动 。如 果 操 作 挂档 时有 1个 或几个 离合 器未 挂上 就操 作点 动挂 档 开 关 ， 会 让 已经挂 上档 的挂 档 电磁 阀保持 得 电 ， 让 没有 挂 上挡的挂档电磁 阀失 电， 使离合器 的左右齿 脱开 图 1 c ， 随之 让脱 开 的 离合 器 驱 动 马 达转 动 一 定 角 度 后， 再让挂档电磁阀得电进行挂档 ， 直到 8个离合器全 部挂上。在设计方案评审时有专家认为这种设计存在 缺 陷 ， 指 出对 这种结 构 的离 合 器 采用 该 挂 档 控 制 方 式 可能存在多轴很难 同时挂上， 或多次操作点动挂档开 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 2 1 ； 修 回日期 2 0 1 3 ． 0 8 ． 0 3 作者简介 王新磊 1 9 8 3 一 ， 男 ， 陕西绥德人 ， 工程师 ， 硕士研究生 。 a 离合器啮合到位 b 离合器 未啮合 到位 c 离合器脱开 图 1 齿式离合器工作原理 关 转 动马达 后再 挂 档 存在 齿 顶 齿 挂 不 上 档 的 问题 ， 会 影 响现 场施 工 。 通过对 控制 方 式 和 离合 器 的结构 进 行 细致 分 析 ， 认为挂档设计确实存在缺 陷， 会 给 以后的现场施 铁道建筑 作业挂档离合器 1 一液压泵 ； 2 一安全阀； 3 一溢流 阀； 4 一压力表 ； 5 一 卸荷 电磁 阀； 6 一挂档电磁阀 7 一高速挂档离合器 ； 8 一作业挂档离合器 图 2 现有挂档液压系统工作原理 工 带 来很 大 隐 患 ， 影 响 施 工 进 度 和 整 机 性 能 。分 析 控制方式和 离合器 的结构后 认为 ， 离合 器装在 车轴 齿轮箱上， 是从 国外进 口的产 品， 对国外厂家来说是 成 熟 产 品 ， 要 改 变 它 的 结 构 形 式 是 不 可 行 的 。 既 然 离 合 器 的结 构 不 能 变 ， 只能 从 挂 档 的控 制 方 式 着 手 。 现 有 的 挂档 方 式 是 没 有 挂 上 的离 合 器 先 脱 开 ， 让 马 达带动其转 动一个 角度再 挂 ， 如 果还挂 不上则 再转 再挂 ， 也就是不停地调整左右齿 的位 置 ， 只有 当左右 齿 的位 置 刚好 转 到 齿 顶 对 齿 根 时才 能 挂 上 档 。这 种 挂档方式 可靠 性 不高 。另外 采 用左 右齿 脱 开再 挂 是 为 了避 免齿 顶齿 挂 档 时 ， 因马 达 带 动 左 边 离 合 器 转 动控制失 当会 引起 打齿 现 象 。这 会 导致 离合 器 损毁 。因此优化 设计 就 是要 解 决齿 顶 齿挂 档 的控 制 方 式 ， 从 而解 决 多 轴 挂 档 难 的 问 题 。 之所以不能齿顶齿挂档 ， 是 由于离合器厂家要求 离 合 器 完 全 啮 合 上 传 动 工 作 时 ， 必 须 始 终 保 持 3 ． 6 MP a 的液压力 ， 而且对作业 驱动马达的低转速没 有控 制措 施 。要想 齿顶 齿 挂 档 而 不 发 生 打齿 现 象 ， 就 必须使离合器推力很小且 马达转速很低 ， 这样才能既 平稳 又安 全地 挂档 。 2 优化设计 根据 前 文 的分 析 重 新 优 化 了挂 档 液 压 系 统 的设 计 ， 其 液压 原理 见 图 3 。接新 设计 ， 作业 挂 档 前先 让 泵 ①和泵⑩处于待命工作状态 ， 当打开作业挂档开关后 ， 电磁溢流阀⑩ 、 低压控制 电磁 阀⑦和挂档 电磁阀⑨ 的 b 左 端 电磁 铁得 电 ， 8根 轴 开 始 挂档 ， 此 时 由于 低 压 控制 电磁 阀⑦ 得 电， 挂 档压 力 由溢 流 阀⑧ 限 制 为 1 ． 3 MP a。 如果 8个离合器全部挂上档， 挂档指示绿灯亮 ， 同 时装 在每 个离 合器 上 的感 应 开 关 动 作 ， 使 低 压 控 制 电 磁阀⑦失 电， 溢流阀⑧失去作用 ， 挂档压力被减压阀⑩ 限制为 4 ． 2 MP a ， 作业走 行 系统能 够工 作 。 当操作挂档时如果有 1个或几个离合器未挂上 ， 挂 上 的离 合 器继续 保 持 挂 档状 态 ， 同时 上 述 各 阀保 持 原 状态 。接 下来就 操 作 点 动挂 档 开关 ， 这 时 会 让 电磁 溢流阀②得 电、 电磁阀⑥的任意一端电磁铁得电 ， 泵① 开始工作 ， 通过节流阀④和减压 阀⑤的控制 ， 未挂上档 的离合器会被作业马达⑩ 以很慢的速度和很低 的压力 2 0 1 4年第 4期 王新磊 Q S 1 2 0 0型高效清筛机挂档 液压 系统改进设计 1 4 1 1 轴作业马达 2 轴作业马达 7 轴作业马达 8 轴作业马达 1 一液压 泵； 2 一 电磁溢流 阀； 3 一流量传感器 ； 4 ～ 单向节流阀 ； 5 一 减压 阀 ； 6 一 电磁 阀； 7 一电磁阀 ； 8 一溢 流阀； 9 ～挂档 电磁 阀； 1 O 一减压阀 ； 1 1 一 压力开关 ； l 2 一作业驱动马达 ； 1 3 ～高速挂档离合器； 1 4 ～作业挂档离合器 ； l 5 一电磁溢流阀 ； 1 6 一 液压泵 图 3 新挂档 液压系统工作原理 带其转动 ， 同时通过溢流阀⑧的限制使离合器 的推力 只有 1 ． 3 MP a ， 让 未 挂 上 的 离 合 器 全 部 挂 上 档 。 当 8 个离合器全部挂上后感应开关动作电磁阀⑦ 失电， 溢 流 阀 ⑧ 失 去 作 用 ， 挂 档 压 力 被 减 压 阀 ⑩ 限制 为 4 ． 2 MP a 。同时电磁溢流阀②失电、 电磁阀⑥失 电， 泵 ①转到油缸系统工作 。这种控制方式使得离合器推力 很 小 且 马达转 速很 低 ， 这 样 可既平 稳 又安全 地 挂档 ， 而 且可以在很短的时间内完成 8个离合器的挂档， 从 而 满 足 现场需 求 。 3 结 束 语 本文对 Q S 1 2 0 0型高效清筛机作业挂档系统控制 方 式进 行 了优 化设计 。这源 于一 条看 似很 小 的专家 方 案评 审建议 ， 该建议使设 计人员避免 了严重 的甚至是 无法挽 回的重大设计错误。对于产品设计 ， 不能只是 从原 理上考虑 问题 ， 或者一味依照成熟设计 ， 还 必须 与新车可能遇到的新情况密切结合， 把每一种工况都 考虑到， 这样才能把成熟设计借鉴得更好 ， 从而设计 出 可 靠 、 适 用 的产 品 。 参 考 文 献 [ 1 ] 中华人 民共 和国 国家 质量监督 检验 检疫总局 ， 中国国家标 准化管理委 员会 ． G B ／ T 7 8 6 ． 1 2 0 0 9 液压气动 图形符号 [ S ] ． 北京 中 国标准 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 2 ] 中华人 民共 和国 国家 质量监督 检验 检疫总局 ， 中国国家标 准化 管理委员会 ． G B ／ T 3 7 6 6 --2 0 0 1 液压 系 统通 用技术 条件 [ S ] ． 北京 中国标准出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 3 ] 陈光 军． 液压系统振动与 噪声 的分析及对策 [ J ] ． 铁道建筑 ， 2 0 0 9 1 7 3 7 7 ． [ 4 ] 杨培元 ， 朱福元． 液压系统设 计简明手册 [ M] ． 北京 机械工 业 出版 社 ， 2 0 0 3 ． [ 5 ] 阮忠唐 ． 联轴器 、 离合器设计 与选 用指南[ M] ． 北京 化学工 业 出版社 ， 2 0 0 6 ． 责任 审编李付军