低地板有軌電車集成式真空注油機(jī)的設(shè)計研究

彭志強(qiáng)

摘要：本文主要根據(jù)客戶企業(yè)需求設(shè)計并制造了針對低地板有軌電車抗折彎系統(tǒng)的集成式真空注油機(jī)，分別對集成式真空注油機(jī)的五個部分（真空除氣系統(tǒng)、加壓注油系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、抗折彎手動加載系統(tǒng)和推車）進(jìn)行了介紹，經(jīng)交付客戶企業(yè)后，集成式真空注油機(jī)的各項性能參數(shù)均符合預(yù)期性能指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：低地板有軌電車;集成式真空注油機(jī);設(shè)計

0? 引言

低地板有軌電車是目前世界范圍內(nèi)“最綠色”的交通工具之一，可在現(xiàn)有城市道路基礎(chǔ)上鋪設(shè)軌道，與其他車輛共享路權(quán)，建設(shè)成本僅為地鐵和城軌的30%。低地板有軌電車作為一種中等運量的軌道交通系統(tǒng)，以其良好的適用性和設(shè)計的靈活性可以滿足不同城市、不同區(qū)域、不同時期對于公共交通的不同需求。其采用了模塊化設(shè)計、超級電容供電、抗折彎系統(tǒng)等多項先進(jìn)技術(shù)。其中抗折彎系統(tǒng)用于防止單個車體模塊在車輛行駛于直軌和曲軌上、以及駛?cè)牒婉偝銮€時不必要的位移和運動，主要包括鉸接裝置、控制液壓缸、主控閥塊、緩沖液壓缸、緩沖閥塊、輔助閥塊和蓄能器等部件。該系統(tǒng)具有橫向減振的功能，可提高列車行駛的舒適性。如果一旦抗折彎系統(tǒng)失效不僅會影響車輛的運行性能，而且還有可能危及車輛和乘客生命安全。

抗折彎系統(tǒng)作為典型的液壓裝置，影響其正常工作的因素主要在于液壓油的質(zhì)量，而液壓油質(zhì)量主要取決于輸送液壓油的設(shè)備性能好壞。而為液壓系統(tǒng)輸送液壓油的設(shè)備主要是注油機(jī)，傳統(tǒng)注油機(jī)是以開放式油箱和普通液壓泵為液壓系統(tǒng)提供油液，液壓油長期暴露在大氣中，導(dǎo)致油液中溶解了部分空氣。當(dāng)?shù)偷匕逵熊夒娷嚲o急制動時，溶解在液壓油中的氣體會分離出來，形成“氣蝕”現(xiàn)象，直接影響制動效果和列車運行的平穩(wěn)性。

為了解決“氣蝕”現(xiàn)象，并能綜合解決抗折彎系統(tǒng)的其他問題，提出‘集成式真空注油機(jī)’方案。旨在設(shè)計一款能除去液壓油中空氣、清洗抗折彎系統(tǒng)液壓回路、測試抗折彎系統(tǒng)性能的集成式裝置，并能通過PLC和工業(yè)觸摸屏對整個注油機(jī)各個模塊進(jìn)行監(jiān)測和控制。

1? 集成式真空注油機(jī)的設(shè)計

為完成低地板有軌電車抗折彎系統(tǒng)的注油等系列任務(wù)，根據(jù)廠家要求對產(chǎn)品的要求，設(shè)計了針對低地板、城軌專用的集成式真空注油機(jī)，包含5個部分：真空除氣系統(tǒng)、加壓注油系統(tǒng)、抗折彎手動加載系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和推車。集成式真空注油機(jī)采用模塊化設(shè)計，既可以單獨拆分進(jìn)行獨立的功能測試，又能夠通過電控系統(tǒng)對其進(jìn)行各項數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和自動化控制，具有集成化，模塊化設(shè)計、輕量化設(shè)計、方便組合拆分、操作簡單、使用壽命長、維護(hù)成本低等優(yōu)點。

1.1 真空除氣系統(tǒng)

真空除氣系統(tǒng)能快速去除液壓系統(tǒng)中混入的空氣，原理圖如圖1所示，主要包含交流220V電機(jī)、真空泵、過濾器、真空蓄能器、電磁截止閥、快速接頭等部件;包含由快速接頭、渦輪轉(zhuǎn)子流量計、玻璃管浮子等觀察真空除氣效果的顯示模塊，包含9組球閥和快速接頭的多路供油模塊。系統(tǒng)首先驅(qū)動真空泵、真空蓄能器和壓力傳感器從封閉郵箱中抽取空氣，使整個油箱系統(tǒng)中的維持在-1～-0.5bar之間，再由加壓注油系統(tǒng)從封閉油箱吸取油液通過快速接頭流入渦輪流量計等部件，以可視化的形式顯示油管內(nèi)油液流動形態(tài)。

1.2 加壓注油系統(tǒng)

加壓注油系統(tǒng)主要用于抗折彎系統(tǒng)管路的清洗、排氣、注油及加壓，原理圖如圖2所示，主要部件包括由交流220V電機(jī)、齒輪泵、吸油過濾器組成的動力部分;由溢流閥、安全閥、單向卸荷閥、發(fā)力傳感器和壓力表組成的壓力控制部分;由雙位比例節(jié)流閥和流量傳感器組成的流量控制部分;有溫度傳感器和液位傳感器組成的監(jiān)測部分。在真空除氣系統(tǒng)的作用下，封閉油箱的壓力整體處于負(fù)壓狀態(tài)，經(jīng)過除氣后的油液在動力部分的作用下，經(jīng)過壓力控制部分和流量控制部分的雙重作用后，流入真空除氣系統(tǒng)中顯示模塊和多路供油模塊，用于防折彎系統(tǒng)管路的清洗、排氣、注油及加壓。

1.3 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)主要用于控制真空除氣系統(tǒng)和加壓注油系統(tǒng)，具體控制真空除氣系統(tǒng)的真空泵啟停、吸氣開關(guān)的開關(guān)、自動加油除氣的啟停/故障的顯示報警、注油機(jī)各個檢測部分的數(shù)據(jù)采集和反饋;加壓注油系統(tǒng)油泵的啟停。各個部分通過航空插頭來與電控系統(tǒng)進(jìn)行連接，可以單獨進(jìn)行控制，也可以由PLC行進(jìn)自動控制。

1.4 抗折彎手動加載系統(tǒng)

抗折彎手動加載系統(tǒng)主要泄漏測試（加壓測試）、確定系統(tǒng)剛度、給系統(tǒng)補(bǔ)注少量的液壓油以及調(diào)整系統(tǒng)運行壓力，如圖3所示，包含手動加載泵、溢流閥、手動換向閥、旁通節(jié)流閥、高壓球閥、增速缸等部件。抗折彎手動加載系統(tǒng)可根據(jù)實驗情況對低地板有軌電車的抗折彎系統(tǒng)進(jìn)行剛度實驗、滲漏實驗。

剛度實驗和泄漏實驗同步進(jìn)行，首先緩慢輕壓手動泵的壓桿，將防折彎管路內(nèi)的壓力加壓至115～120bar，增速缸作用在抗折彎系統(tǒng)上，以高負(fù)載檢測抗折彎系統(tǒng)剛度;然后將管路壓力穩(wěn)定在115～120bar之間，穩(wěn)定1分鐘，讀取液壓壓力表的讀數(shù)P1，3分鐘后，再次讀取液壓壓力表的讀數(shù)P2，要求要求P1-P2≤10bar，最后維持防折彎管路內(nèi)的壓力在110bar以上，目視檢查整車防折彎管路的每個液壓管接頭，確認(rèn)液壓管路沒有泄漏。

1.5 推車

由于低地板有軌電車較長，為擴(kuò)展集成式真空注油機(jī)的工作范圍，將各部分系統(tǒng)按照一定位置關(guān)系集成在推車上，經(jīng)最終裝配完成后，集成式真空注油機(jī)如圖4所示。

2? 總結(jié)

與傳統(tǒng)注油機(jī)相比，集成式真空注油機(jī)有如下特點：采用封閉式油箱，隔絕液壓油與大氣的接觸，減少污染物侵蝕液壓油;采用負(fù)壓除氣裝置，將溶于液壓油中的空氣抽取出來，提高液壓油的質(zhì)量;集成抗折彎系統(tǒng)測試裝置，用于測試完成注油后的抗折彎系統(tǒng)泄露和剛度，確保抗折彎系統(tǒng)能正常工作;采用PLC、工業(yè)觸摸屏控制和各類型傳感器監(jiān)測注油機(jī)的各個系統(tǒng)，如：封閉式油箱的真空度、封閉式油箱的液位傳感器、故障報警顯示和注油機(jī)各個檢測部分的數(shù)據(jù)采集和反饋等，確保注油機(jī)各系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)都處于監(jiān)測之下，保證低地板有軌電車的行駛安全。

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