DXC—500大修列車驅(qū)動同步調(diào)試方法的優(yōu)化

摘 要：通過對DXC-500大修列車走行驅(qū)動控制原理進行了分析，構(gòu)建了對驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)試的方法模型，判斷系統(tǒng)調(diào)試到位的依據(jù)，提出了驅(qū)動調(diào)試的經(jīng)驗值。經(jīng)實際驗證，該方法快捷可靠，為解決走行閉環(huán)系統(tǒng)中的液壓馬達的同步調(diào)試問題提供了借鑒

關(guān)鍵詞：DXC-500型大修列車 ；走行驅(qū)動；同步調(diào)試

DXC - 500 overhaul train driven synchronous debugging methods of optimization

HU Chuanliang

Abstract： By DXC-500 drive control principle analysis of train overhaul， build a debugging method model of drive system， judging system in place based on the proposed driver debugging exp. An actual verified， which is fast and reliable， closed-loop system of solving hydraulic motor synchronizing debugging provided in reference

Keywords： dxc-500 type overhaul train； walk the line driver； synchronous debugging

中圖分類號：U216.1

DXC-500線路大修列車具有單獨更換鋼軌、軌枕和同步更換鋼軌及軌枕三種作業(yè)功能。其走行驅(qū)動采用閉式液壓系統(tǒng)，四個軸重不同的兩軸動力轉(zhuǎn)向架，一個動力轉(zhuǎn)向架上兩個馬達串聯(lián)分別給兩車軸提供驅(qū)動力。在運用中，驅(qū)動同步的調(diào)試難度大。本文提出一種快捷可靠的調(diào)試方法。

1.走行驅(qū)動系統(tǒng)概述

DXC-500大修列車的扣件車有兩個動力轉(zhuǎn)向架，作業(yè)車有一個動力轉(zhuǎn)向架，動力車有一個動力轉(zhuǎn)向架。四個液壓泵帶動八個液壓馬達，由馬達驅(qū)動車軸。其四個液壓泵并聯(lián)，每個油泵給一個轉(zhuǎn)向架上的兩個串聯(lián)馬達提供動力。驅(qū)動示如圖1。

圖1單個動力轉(zhuǎn)向架走行驅(qū)動示意圖

驅(qū)動系統(tǒng)為閉液壓系統(tǒng)，每個雙向變量泵為一個轉(zhuǎn)向架的兩個馬達供油，馬達為雙向變量馬達。三位四通電磁閥控制兩個馬達的旋轉(zhuǎn)方向。前行時，液壓油由變量泵出油口流到馬達A，流經(jīng)馬達B，再回到變量泵的回油口。作業(yè)時外荷載變化頻繁，馬達的容積效率存在差異，引起馬達排量的變化[1]，會導致馬達不同步，需要進行同步控制。與其它控制方式相比，液壓同步控制具有組成方便、同步控制精度高、易于實現(xiàn)與控制和適宜大功率場合等特點[3]。主要分為機械、節(jié)流調(diào)速、液壓缸串聯(lián)、同步閥、同步缸、同步馬達、泵控式和比例伺服控制以及數(shù)字閥控同步回路等[2]。液壓同步控制可用補油或放油方式實現(xiàn)。根據(jù)實驗和計算機仿真結(jié)果證明補油式同步回路的動態(tài)特性明顯優(yōu)于放油式同步回路[4]。該車設計了補油式補油機構(gòu)。其功能是補償馬達容積效率變化導致的流量損失。此外，作為輔助油源，系統(tǒng)對應每個動力轉(zhuǎn)向架驅(qū)動回路設計了蓄能器。

對于由兩個液壓馬達同時驅(qū)動同一機械構(gòu)件的系統(tǒng)來說，一般的同步控制是以兩個液壓馬達輸出的速度相等作為控制的目標[5]。 由于四個動力轉(zhuǎn)向架的軸重不同，與鋼軌的粘著力也不同，系統(tǒng)在實際運用工況下，可承受的最大荷載應不小于最大粘著力，并且能在最大荷載條件下正常工作。為獲得高精度的同步輸出，系統(tǒng)各執(zhí)行元件、反饋、檢測元件及控制元件等的性能間應具有嚴格的匹配關(guān)系[6]。因此，調(diào)試方法對保證馬達驅(qū)動力匹配，運轉(zhuǎn)同步非常關(guān)鍵。

2.控制原理、調(diào)試模型及調(diào)試方法

2.1驅(qū)動控制原理

補油機構(gòu)在整個走行驅(qū)動控制中起著非常關(guān)鍵的作用，它把壓力的變化轉(zhuǎn)換成流量，對主管路補油，平衡兩個馬達工作壓力。其補油功能與動力系統(tǒng)的合理匹配，直接關(guān)系到同一個動力轉(zhuǎn)向架上的兩個動力軸的同步精度。否則，兩個馬達會出現(xiàn)干涉，動力軸相互干涉，影響作業(yè)能力，甚至出現(xiàn)跳輪、擦傷鋼軌，縮短馬達的壽命。圖2為同一個轉(zhuǎn)向架的兩個馬達不同步造成鋼軌擦傷的照片。

圖2鋼軌擦傷示意

補油機構(gòu)功能的實現(xiàn)，其預置彈簧起著核心作用，調(diào)整補油機構(gòu)彈簧的預緊力，就能調(diào)整補油機構(gòu)的補油時機，當系統(tǒng)調(diào)定到一定值時，即可滿足量馬達同步，又可滿足承受極限荷載的工況。其控制原理如圖3。 圖3 補油機構(gòu)原理圖

一個補油機構(gòu)由四個單向閥、兩個過濾器、兩個節(jié)流孔和一個液控兩位兩通換向閥組成。當 口為進油口時， 為進油口壓力， 為馬達正常工作的背壓，壓力油經(jīng)單向閥、過濾器、節(jié)流孔后到達液控兩位兩通換向閥 端。進油口壓力 通過兩位兩通閥與馬達 點壓力 形成比較器。在 、 斷開工況下，存在關(guān)系式：

；

令：

其中： 為閥芯動作的壓差； 為彈簧的彈性因數(shù)； 為彈簧的壓縮量； 為主油路壓力； 為 點的壓力； 為彈簧預緊力為； 為彈簧作用于閥芯面的有效面積。

時，液控兩位兩通換向閥 、 端斷開；當 時，液控兩位兩通換向閥 、 端導通，壓力油由 流向 ，實現(xiàn)補油。

彈簧預緊力 過小，在變荷載工況下，閥芯就會換位頻繁，造成馬達 的進油壓力產(chǎn)生脈動，當閥芯回位不及時，馬達 輸出扭矩大于車輪與鋼軌的粘著力矩時，導致車輪打滑甚至產(chǎn)生跳動。 過大，可能失去調(diào)節(jié)作用。 調(diào)整適中，系統(tǒng)對變荷載適應性提高，不會出現(xiàn)驅(qū)動不同步。

2.2調(diào)試模型及調(diào)試方法

對于馬達 、 ，作為一個動力輸出裝置，其進出口壓差可表示為 ；對于馬達 ，其進出口壓差可表示為 。 為馬達工作背壓，設計為2.5 。

理想狀態(tài)下，馬達 、 中間點壓力平衡公式可表示為：

令：

上式作為調(diào)試的理論計算公式。一般情況下，當調(diào)定 值在0.8～1.2之間時，系統(tǒng)工況趨于穩(wěn)定。調(diào)試步驟如下。

（1）在 、 端點引出測試管路，安裝壓力表。

（2）設定 值在0.8～1.2之間，初算出調(diào)整值 。

（3）給定 ，逐漸加載，記錄測點壓力值。

（4）出現(xiàn)不同步時，調(diào)整彈簧預緊力。

（5）調(diào)整到兩軸同步打滑，驗證 值。

3.應用實例

動力轉(zhuǎn)向架車軸軸重不同，最大粘著力不同。為貼近現(xiàn)場作業(yè)時的工況，調(diào)整彈簧預緊力，對整車逐步加載，當同一轉(zhuǎn)向架的兩軸打滑開始時間相同時，驅(qū)動力達到最大粘著力，驗算 值。彈簧預緊力不同，測點會對應不同的壓力值。表1是C轉(zhuǎn)向架調(diào)試過程，不同彈簧預緊力下的測試值及 值。

由測量數(shù)據(jù)表可知，當測量深度為17mm時，對應的彈簧預緊力為合理值。

調(diào)試完成后，進行了多次更換軌枕作業(yè)，當工作壓力達到18 時，C轉(zhuǎn)向架兩軸同時出現(xiàn)打滑，滿足高負荷工況下的要求，

4.結(jié)論及建議

經(jīng)實踐證明，運用文中所述公式指導調(diào)試非常有效，較快實現(xiàn)對走行驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)試。調(diào)試過程中，需注意一下幾點。

4.1在調(diào)試前，要對蓄能器檢查，使每個蓄能器充氮壓力達到15 。

4.2調(diào)試一個轉(zhuǎn)向架的馬達時，需將其余三個轉(zhuǎn)向架脫檔。確保只有被調(diào)試馬達所在的動力轉(zhuǎn)向架輸出動力。

4.3系統(tǒng)的最大調(diào)定壓力受車輪粘著力影響。調(diào)試到位的基本判斷要把握兩個要素。一是保證兩個車軸驅(qū)動力同時達到最大粘著力值；二是 值設定要在0.8～1.2之間。滿足以上條件，調(diào)試的結(jié)果較為可靠。

參考文獻：

[1]劉延俊.液壓系統(tǒng)適用與維護.北京：化學工業(yè)出版社，2006

[2]于振濤，丁錫武.礦用搬運車液壓系統(tǒng)設計及同步控制研究.流體傳動與控制.2010（3）：13-16

[3]鄒學新，廖金軍，李欣. 液壓系統(tǒng)流-壓互補同步回路仿真研究. 液壓氣動與密封. 2013（6）26-30

[4]張英嬋.液壓同步控制回路簡析及應用.重型機械科技.2006（4）：42-44

[5]李洪人.液壓控制系統(tǒng)[M] . 北京：國防工業(yè)出版社，1981

[6]蘇東海等.液壓同步控制系統(tǒng)及其應用. 沈陽工業(yè)大學學報.2005（3）：365-367

胡傳亮