機車輪對正反壓試驗機及其液壓系統分析

(南車戚墅堰機車有限公司， 江蘇 常州　213011)

引言

機車輪對是機車上的重要走行部件，機車輪對正反壓試驗機是用于鐵路機車輪對進行正反壓試驗的專用裝備，適用于DF8B、DF4、DF8、DF7G機車輪對反壓檢驗，HXN5B機車輪對正壓檢驗。該裝備由機械部分、液壓系統和電氣系統組成，其中機械部分包含底座、支撐小車、正反壓擋板、過渡支承，完成對各車型機車輪對的正反壓試驗及相應的曲線記錄、存儲及輸出功能。

1　機車輪對正反壓試驗機主要技術參數

適用輪對：適用DF4、DF8、DF8B、HXN5B、DF7G輪對的正反壓試驗。

液壓系統額定壓力：25 MPa；

油缸直徑：320 mm；

快進速度：20 mm/s；

工進速度：0～10 mm/s；

到指定噸位升壓時間不少于：(25±3) s；

到指定噸位升壓速度不大于：(5～8) t/s。

試驗壓力：(0～200) t(可調)，DF8B輪對反壓力139 t，DF4輪對反壓力200 t，DF8輪對反壓力160 t，DF7G輪對反壓力140 t，HXN5B輪對正壓力127 t。

2　機車輪對正反壓試驗機結構及其工作原理

該裝備為整體底座，焊接結構，剛性好。具體結構如圖1所示。

其工作原理是通過油缸的施壓來實現輪對的正壓或反壓試驗，以左側車輪為例，先將輪對吊至兩個支撐小車上，當左側輪對需要正壓試驗時，通過正壓擋板將車輪擋住，啟動右工作油缸，以活塞桿施壓車輪軸，實現輪對的正壓試驗；同樣，當需要反壓試驗時，通過反壓擋板擋住左邊車輪，啟動左工作油缸，以活塞桿施壓車輪軸，實現輪對的反壓試驗。為使裝備具有通用性，增加了可移動過渡支承。各車型輪對的試驗壓力是通過與油缸無桿腔連接的壓力傳感器設定控制，油缸的工作行程通過位移傳感器控制。 單側輪對試驗3次，每次之間時間間隔3 s，每次保壓10 s， 試驗完成自動打印曲線。如果每次試驗保壓時油缸無桿腔壓力無波動，即都保持車輪不在車軸上移動，輪對檢驗合格，反之不合格。右側車輪的正反壓試驗同左側一致。該機車輪對正反壓試驗機的特點：

圖1　機車輪對正反壓試驗機總裝圖

(1) 雙端都可正反壓檢測，工件無需調頭，方便操作，縮短工作時間。裝備具有互鎖功能，避免兩側油缸同時動作；

(2) 可調節支撐小車保證試驗時車軸軸線與機構中心線在同一直線上；

(3) 具備軸頸保護功能，出現異常情況時，能自動提示并停止，防止軸頸墩粗或壓傷；

(4) 車輪型號改變時，只須必要的簡單操作，無需更換工裝，輪型轉換調整方便；

(5) 配套微機控制系統，系統能預設各個車型的試驗參數并能保存；

(6) 自動控制輪對正反壓的快進和工進速度，能夠采用自動和手動方式完成正反壓試驗；

(7) 試驗相關數據通過位移和壓力傳感器輸送到工控機，實時顯示正反壓試驗過程及曲線記錄，試驗軌跡自動跟蹤、圖形顯示并計算機自動跟蹤打印。

3　液壓系統分析

輪對正反壓試驗機液壓系統是為試驗機工作油缸提供動力源的系統。該液壓系統主要由油箱裝置(含其附件：液位控制計、電接點溫度計、空氣濾清器、液位液溫計、放油閥等)、高低壓油泵電機組、控制閥塊(含電磁卸荷閥、溢流閥、疊加閥組等)、壓力傳感器、壓力油路過濾器等組成(系統原理圖見圖2)。系統主要參數為：最高工作壓力為28 MPa，額定高壓工作壓力為25 MPa，高壓工作流量為9.6 L/min，額定低壓工作壓力為4 MPa，低壓工作流量為95 L/min。

液壓系統通過向工作油缸的無桿腔提供具有一定壓力和流量的液壓油，推動油缸的活塞桿前進，向輪對軸施壓，進行試驗。

1) 油箱裝置

油箱在液壓系統中主要功用是儲存系統所需的足夠油液、散發熱量、逸出溶解在油液中的空氣及沉淀污物。本系統油箱采用分離式結構，尺寸為1600 mm×960 mm×650 mm，材料是碳鋼Q235-A。

圖2　液壓系統原理圖

(1) 油箱液位的控制：在油箱上設置了一個液位控制計4，監視油箱里液位高度，液位過高或過低時都聲光報警，使油泵電機不能啟動。只有液位高度距油箱頂部在100～350 mm之間時，油泵電機才能正常啟動；

(2) 油箱油溫的控制：為保證油液正常工作溫度在20～65 ℃，在油箱上設置了一個電接點溫度計5，監視油箱里油液溫度。油溫高于55 ℃時，風冷器21的電機啟動，風冷器開始工作；油溫低于40 ℃時，風冷器電機停止工作。

2) 油泵電機組

本系統采用雙泵供油，以實現工作油缸快速和慢速運動。

(1) 低壓油泵電機組：該泵組為低壓大流量泵組，油泵采用的是派克丹尼遜定量葉片泵11，型號為T6D-031-1R02-B1，額定工作壓力21 MPa，排量為97.9 mL/r。電機采用的是型號為Y160M-6B5，額定功率為7.5 kW，額定轉速為970 r/min的Y系列電機，本泵組采用立式安裝。為防止葉片泵吸入雜質，在泵的吸油口安裝有吸油過濾器9；

(2) 高壓油泵電機組：該泵組為高壓小流量泵組，油泵采用的是力士樂變量柱塞泵8，型號為A10VSO10 DR/52R-PPA14，最高工作壓力28 MPa，額定工作壓力25 MPa，排量為10 mL/r。電機采用的是型號為Y132M2-6B5，額定功率為5.5 kW，額定轉速為960 r/min的Y系列電機，本泵組也采用立式安裝。為防止柱塞泵吸入雜質，在泵的吸油口安裝有吸油過濾器7。

3) 電磁卸荷閥

在葉片泵的出口安裝的是常閉式電磁卸荷閥13。電磁卸荷閥的設置壓力為4 MPa，通過壓力表14可觀測該設定值。在葉片泵啟動時，電磁卸荷閥的電磁鐵YV0斷電，葉片泵實現空載啟動，需工作時，電磁鐵YV0通電，葉片泵加載運行，可實現油缸快進或快退。工作中油缸需工進或工退時電磁卸荷閥的電磁鐵YV0斷電，葉片泵空載運行。

4) 溢流閥和單向節流閥

在柱塞泵的出口安裝的是直動式疊加溢流閥15、單向節流閥18和電磁換向閥17。溢流閥15的設置壓力為25 MPa，通過壓力表16可觀測該設定值。在柱塞泵啟動時，電磁換向閥17的電磁鐵YV1斷電，柱塞泵實現空載啟動，需工作時，電磁鐵YV1通電，柱塞泵加載運行，進行壓力試驗。油缸的工進或工退的速度以及到指定噸位的升壓速度可通過單向節流閥18調節。

5) 疊加閥組

兩組相同的疊加閥組中分別包括電液換向閥23，液控單向閥24，電磁球閥25，壓力繼電器26。以左閥組為例，電液換向閥23的作用是控制左油缸活塞桿伸出(電磁鐵YV2通電)或縮回(電磁鐵YV3通電)。液控單向閥24是為了實現左油缸無桿腔保壓。電磁球閥25是試驗結束后油缸瞬間卸荷使用的，以免保壓結束后電液換向閥23換向時對系統造成巨大沖擊，電磁球閥的電磁鐵YV6通電時，左油缸卸荷。壓力繼電器26的作用是監測左油缸有桿腔的壓力，以判斷油缸是否回退到位，壓力繼電器SP1發訊，左油缸快退停止。

6) 壓力傳感器

壓力傳感器22的作用是監測油缸無桿腔的壓力達到某車型輪對的試驗壓力時發出保壓信號，同時在保壓10 s的過程中實時監測油缸無桿腔的壓力，以判斷試驗是否成功。

7) 壓力油路過濾器

為了將浸入系統的和系統內產生的顆粒污染物清除，避免對液壓系統的閥類元件造成傷害，在壓力油路安裝了一個過濾精度為10 μm帶發訊裝置的高壓濾油器19。

4　結論

該通用輪對正反壓試驗機經加工制作及現場安裝調試，滿足了各種車型輪對正反壓試驗要求，對類似裝備液壓系統的設計具有參考意義。

參考文獻：

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