李春橋

(昆明中鐵大型養(yǎng)路機械集團有限公司，昆明 650215)

1 搗固裝置的現(xiàn)狀

目前，在鐵路搗固系列車型中的搗固裝置都采用定量油泵和定量油馬達組成開式油泵—油馬達回路，振動頻率設(shè)計為35 Hz。由于液壓系統(tǒng)本身的容積效率是隨著使用時間的增加而逐漸降低的，振動馬達的轉(zhuǎn)速也會隨著逐漸降低，導(dǎo)致?lián)v固頭的振動頻率低于35 Hz，從而影響作業(yè)質(zhì)量。因此，有必要設(shè)計一種新的搗固系列車型振動液壓系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)振動馬達的轉(zhuǎn)速可調(diào)，也即搗固頭振動頻率可調(diào)，并且在產(chǎn)品正常使用周期內(nèi)最大值始終可調(diào)，且＞35 Hz。

2 改造方案設(shè)計

2.1 改造方案1

1)原方案

原方案振動液壓回路為:定量振動泵+定量振動馬達，其液壓系統(tǒng)原理見圖1。原方案由4個定量振動泵分別向4個定量振動馬達供油，形成4套獨立的振動液壓回路，其中每2個泵共用1個調(diào)壓溢流閥。工作時各參數(shù):振動泵轉(zhuǎn)速 n1=2 000 r/min，振動泵排量 q1=37.1 mL/r，溢流閥調(diào)定壓力為 p=18.5 MPa，工作時單個振動泵理論流量為 Q1=q1n1/1 000=37.1×2 000/1 000=74.2 L/min，振動馬達排量 q2=34.3 mL/r，振動馬達轉(zhuǎn)速n2=1 000Q1/q2=1 000×74.2/34.3=2 163 r/min，搗固頭振動頻率為 f2=n2/60=2 163/60=36 Hz。

由以上計算可知，在不考慮泵馬達容積效率的情況下，搗固頭的理論振動頻率僅為36 Hz＞35 Hz(最佳工作頻率)，剛剛滿足要求，而在實際工況中泵馬達總有容積損失，而且隨著機器使用時間加長，泵馬達的磨損加劇，容積效率逐步還會降低，因此搗固頭的實際振動頻率更低(例如在新機調(diào)試時實測振動頻率僅為33 Hz)，從而影響作業(yè)質(zhì)量。

2)改造方案1

圖1 液壓系統(tǒng)原理

方案1采用負載敏感振動泵+高壓負荷傳感多路閥+定量振動馬達(以CDC-16搗固車對此方案進行說明)。其液壓工作原理見圖2。方案1中采用每1個負載敏感振動泵通過1組2聯(lián)高壓負荷傳感多路閥同時向其中兩個定量振動馬達供油，馬達的轉(zhuǎn)速(即搗固頭振動頻率)通過高壓負荷傳感多路閥的流量調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)。工作時各參數(shù)如下:振動泵轉(zhuǎn)速n1=2 000 r/min，振動泵選擇排量 q1≥80 mL/r(后面計算按80取值)，LS溢流閥調(diào)定壓力p=18.5 MPa，工作時單個振動泵理論流量Q1=q1n1/1 000=80×2 000/1 000=160 L/min，振動馬達排量 q2=34.3 mL/r，振動馬達轉(zhuǎn)速 n2=1 000 Q1/(2q2)=1 000×160/(2×34.3)=2 332 r/min，搗固頭振動頻率 f2=n2/60=2 332/60=39 Hz。

圖2 方案1液壓工作原理

由以上計算可知，在不考慮泵馬達和容積效率的情況下，搗固頭的理論振動頻率可達39 Hz＞35 Hz(最佳工作頻率)，即使在實際工況中泵馬達隨著機器使用時間加長容積效率逐步降低后，也能保證隨時將搗固頭的實際振動頻率調(diào)整為最佳工作頻率35 Hz，從而確保在CDC-16搗固車的使用周期內(nèi)作業(yè)質(zhì)量是穩(wěn)定的。

與原方案相比，新方案還具有以下優(yōu)點:①將原來4個振動回路用4個振動泵優(yōu)化為4個振動回路用2個振動泵(即每2個振動回路共用1個泵)，從而減少了泵的數(shù)量;②泵的流量是按振動馬達的實際需求自動調(diào)節(jié)排量，按需輸出，降低了發(fā)熱，減少了功率浪費，節(jié)約了能源。

2.2 改造方案2

1)原方案

原方案振動液壓回路為:定量振動泵+定量振動馬達，其液壓工作原理見圖3。

圖3 改造方案2的原方案

此方案由1個定量振動泵向1個定量振動馬達供油，工作時各參數(shù)如下:振動泵轉(zhuǎn)速n1=2 000 r/min，振動泵排量q1=120.3 mL/r，溢流閥調(diào)定壓力 p=18 MPa，工作時振動泵理論流量 Q1=q1n1/1 000=120.3×2 000/1 000=240.6 L/min，振動馬達排量 q2=115.8 mL/r，振動馬達轉(zhuǎn)速 n2=1 000Q1/q2=1 000×240.6/115.8=2 078 r/min，搗固頭振動頻率 f2=n2/60=2 078/60=34.6 Hz。

由以上計算可知，在不考慮泵馬達容積效率的情況下，搗固頭的理論振動頻率僅為34.6 Hz＜35 Hz(最佳工作頻率)，而在實際工況中泵馬達總是或多或少有容積損失，而且隨著機器使用時間加長，泵馬達的磨損加劇，容積效率逐步還會降低，因此搗固頭的實際振動頻率更低。

2)改造方案2

改造方案2振動液壓回路為變量振動泵+定量振動馬達，其液壓工作原理見圖4。

圖4 改造方案2液壓工作原理

改造方案2由1個變量振動泵向1個定量振動馬達供油，馬達的轉(zhuǎn)速(即搗固頭振動頻率)通過泵的排量調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)。工作時各參數(shù)如下:振動泵轉(zhuǎn)速n1=2 000 r/min，振動泵選擇排量q1≥135 mL/r(后面計算按135取值)，溢流閥調(diào)定壓力 p=18 MPa，工作時振動泵理論流量 Q1=q1n1/1 000=135×2 000/1 000=270 L/min，振動馬達排量 q2=115.8 mL/r，振動馬達轉(zhuǎn)速 n2=1 000 Q1/q2=1 000×270/115.8=2 332 r/min，搗固頭振動頻率 f2=n2/60=2 332/60=39 Hz。

由以上計算可知，在不考慮泵馬達和容積效率的情況下，搗固頭的理論振動頻率可達39 Hz＞35 Hz(最佳工作頻率)，即使在實際工況中泵馬達隨著機器使用時間加長容積效率逐步降低后，也能保證隨時將搗固頭的實際振動頻率調(diào)整為最佳工作頻率35 Hz，從而確保在DCL-32搗固車的使用周期內(nèi)作業(yè)質(zhì)量是穩(wěn)定的。

3 結(jié)語

以上2種改造方案可以實現(xiàn)對現(xiàn)有搗固車系列進行改造，實現(xiàn)振動頻率可調(diào)并在產(chǎn)品使用周期內(nèi)始終能保持在最佳工作頻率，同時方案1還可以精簡振動泵的數(shù)量，簡化了系統(tǒng)。

[1]韓志青，唐定全.抄平起撥道搗固車[M].北京:中國鐵道出版社，2006.

[2]暢建民.提高D08-32型搗固車系統(tǒng)精度的措施[J].鐵道建筑，2009(9):109-111.

[3]李增強.08-32型搗固車液壓作業(yè)系統(tǒng)壓力不穩(wěn)的原因及解決辦法[J].鐵道建筑，2007(4):103-104.