DK36型落下孔車液壓系統優化設計研究

余有剛

(湖南電力物流服務有限責任公司 安全技術部，湖南 株洲 412000)

為滿足國家西電東輸工程的重點建設項目——云廣直流輸電工程的楚雄換流站大型設備變壓器的鐵路運輸需要，2007年湖南電力物流服務有限責任公司委托原南車長江車輛有限公司研制了載重360 t的DK36型落下孔車[1]。該車為特種長大貨物列車，自重約200 t，整車全長61.01 m。該車由1組承載框架、2組中底架、2組端部小底架、2組中部小底架、8臺3E軸焊接構架式轉向架以及旁承、側移裝置、導向裝置、液壓旁承裝置、制動裝置、車鉤緩沖裝置、稱重裝置、電氣裝置及操作室等組成。圖1為DK36型落下孔車外觀。

圖1 DK36型落下孔車外觀

DK36型落下孔車液壓系統主要由液壓泵、電動機、油箱、液壓操作臺、油缸、液壓閥、手動泵、壓力表、管路等組成。其承載框架與中底架、中底架與小底架之間均采用液壓旁承裝置和心盤共同承載，液壓旁承裝置主要由旁承油缸、旁承塊及其管路組成，其主要作用是控制承載框架的起升、下降和側移[2]。

1 DK36型落下孔車原液壓系統存在問題

DK36型落下孔車投入運營以來，在國家重點建設項目大型設備的運輸中發揮了重要作用，保障了國家經濟建設的高速發展。但是隨著科技技術的快速發展，該車型液壓系統存在的問題也日趨顯著，尤其是液壓元器件已滿足不了要求，逐漸被新的結構方案所代替。

DK36型落下孔車原液壓系統的電動機由自帶的柴油發電機供電，用來驅動柱塞泵，柱塞泵通過吸油濾油器從油箱吸油，產生的壓力液壓油通過單向閥進入多路閥。原液壓系統在實際運用過程中主要存在以下問題：

(1) 液壓管接頭均采用平面密封結構，該結構由O型橡膠密封圈密封，如果橡膠密封圈稍有所破損或老化，其接頭連接處就會產生泄漏。

(2) 液壓快換接頭采用普通卡套式結構，如果液壓管路帶有壓力，拆卸費力且容易損壞而導致滲漏，因此需經常更換。同時，目前市場上沒有配套的防塵蓋，不便于防護。

(3) 液壓站的液壓油箱沒有設置防雨雪裝置，如遇雨雪天氣，液壓油箱容易滲水，導致液壓油乳化。同時液壓系統的傳遞介質使用的是46號抗磨液壓油，該型號液壓油黏度較大，環境溫度低于-10 ℃會影響其使用性能。

(4) 液壓系統的動力系統采用的是普通柴油發電機，工作時噪聲在95 dB以上。由于發電機距離操控平臺很近，會影響操控人員利用對講機接收和傳達操作指令。

(5) 液壓系統的4個旁承油缸采用三點支撐結構，且不可以進行單點調節，裝貨時如產生偏載或者液壓管爆裂將很難及時糾正回原位。同時，裝卸貨物或頂升貨物時需另外接2臺液壓站和1臺發電機來操控旁承油缸，并且需2位操作人員共同操作，操作麻煩且不易同步，很大程度上影響了鐵路專列運輸和裝卸貨物時車輛液壓系統操控的安全性。

2 新型液壓系統工作原理

針對DK36型落下孔車原液壓系統在使用過程中存在的問題，本文進行了技術改造，對液壓系統工作原理進行了優化升級，優化設計后的新型液壓系統工作原理如圖2所示[4]。圖2中，25 MPa、10 MPa、16 MPa分別代表相對應油缸的最大工作壓強。

圖2 DK36型落下孔車新型液壓系統工作原理圖

重車工況下，液壓旁承有起升和運行2種狀態：

(1) 當液壓旁承處于起升狀態時，截止閥1、截止閥2處于關閉狀態，此時依次操控1位、2位、3位、4位多路閥操控手柄，可分別對對應的承載框架1位、2位、3位、4位旁承油缸進行單獨控制。推動多路閥操控手柄，液壓油經多路閥及平衡閥進入對應旁承油缸，此時旁承油缸起升；拉動多路閥操控手柄，相應旁承油缸下降。同時，對應平衡閥上的壓力表分別顯示4個旁承油缸的工作壓強。

(2) 當液壓旁承處于運行狀態時，截止閥1、截止閥2處于打開狀態，此時1位和4位多路閥操控手柄功能等同，2位和3位多路閥操控手柄功能等同。推動1位或4位多路閥操控手柄至起升位時，液壓油經多路閥、平衡閥進入1位、4位旁承油缸，實現1位、4位旁承油缸起升；相反，拉動1位或4位多路閥操控手柄至下降位時，可實現1位、4位旁承油缸的下降。推動2位或3位多路閥操控手柄至起升位時，液壓油經多路閥、平衡閥進入2位、3位旁承油缸，實現2位、3位旁承油缸的起升；相反操控則實現2位、3位旁承油缸的下降。旁承油路中安裝平衡閥的目的是平衡負載，控制下降速度，即通過控制多路閥來調整多路閥主閥芯的開啟程度，以控制旁承油缸的下降速度[5]。

通過5位多路閥操控手柄，打開與之相對應的高壓球閥來分別控制4個導向銷油缸的伸縮；通過6位、7位多路閥操控手柄可分別控制1位、2位橫移油缸的伸縮。

3 新型液壓系統技術特點

(1) 液壓管路接頭形式全部由平面密封改為24°錐派克牌卡套式接頭密封，24°錐派克牌卡套式接頭是由24°錐頭體、帶尖銳內刃的卡套和壓緊螺母三部分組成，卡套和壓緊螺母套在鋼管上并插入錐頭體后，旋緊螺母使卡套前端外側與錐頭體錐面貼合，內刃均勻地切入無縫鋼管，形成有效密封，無需用橡膠密封圈，不易產生泄漏。

(2) 液壓普通快換接頭全部改為西班牙因特威牌螺旋式液壓快速接頭，并加裝配套的鋁合金防塵帽，裝卸時快捷省力，不易產生泄漏，且經久耐用，在1個廠修期內基本上不需要更換。

(3) 液壓站油箱上方加裝了防雨棚，并在油箱上所有的進出口油管與濾芯處加裝了密封裝置，解決了液壓站油箱滲水的問題；傳遞介質改為10號航空液壓油，該液壓油黏度較小，可適應低溫-30 ℃以下的工作環境。

(4) 液壓系統動力系統更新為英國威爾巡品牌靜音柴油發電機，該發電機工作時的噪聲在60 dB以下，不會影響操控人員接收、傳遞操作指令。

(5) 多路閥由國產普通的六聯多路閥升級為臺灣油力牌自帶溢流閥的七聯多路閥，通過多路閥的主閥芯來調整液壓系統液壓油的流量，可更加精準地操控旁承油缸的升降速度。通過系統自帶液壓站上的多路閥手柄，新型液壓系統只需1個人就可在工作狀態下同時控制4個旁承油缸的升降、4個導向銷油缸與2個橫移油缸的伸縮，且不需外接液壓站與發電機就可完成所有的液壓操控，車輛裝卸貨物時貨物升降更加安全可靠，方便快捷。

通過上述優化設計，新型液壓系統的工作原理更加合理，結構簡單，操控方便，基本上解決了車輛原有液壓系統使用過程中存在的問題，提高了該車型液壓系統工作的安全可靠性。

4 運用考驗

DK36型落下孔車在2016年新造與2018年返廠廠修時均采用了優化升級后的新型液壓系統，近5年的運用考驗結果表明，新型液壓系統解決了車輛原有液壓系統存在的設計問題，提高了車輛液壓系統的安全性與穩定性，達到了預期效果[6]。

5 結束語

本文分析了DK36型落下孔車原有液壓系統使用過程中存在的問題，采用新型液壓元器件對液壓系統進行了優化設計，優化后的新型液壓系統達到了較好的運用效果。建議在今后的鐵路長大貨物車輛液壓系統設計中推廣使用。