邊衡

摘 要：隨著ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)在提速道岔中保有量的增長，電液轉(zhuǎn)轍機(jī)在鐵路運(yùn)輸中扮演的角色越來越重要。對空氣在ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)系統(tǒng)中的變化過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，對空氣影響電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)的性能進(jìn)行了逐項分析，并提出了如何排除液壓系統(tǒng)中空氣的方法。

關(guān)鍵詞：電液轉(zhuǎn)轍機(jī)；液壓系統(tǒng)；空氣；影響

中圖分類號：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）03-0015-02

1 ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)油路系統(tǒng)工作原理

ZY（J）7 型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)由ZY（J）7 型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)（又被稱為主機(jī)，用于第一牽引點(diǎn)）和SH6型轉(zhuǎn)換鎖閉器（又被稱為副機(jī)，用于第二、三等牽引點(diǎn)）組成。主機(jī)和副機(jī)共用一套動力系統(tǒng)，兩者間用膠管相連。油路系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

油路系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，當(dāng)電機(jī)帶油泵逆時針旋轉(zhuǎn)時，油泵從油缸右腔吸入油，泵出的油使油缸左腔體積膨脹，油缸（主、副）向左側(cè)移動。當(dāng)油缸到位停止動作時，接點(diǎn)系統(tǒng)斷開啟動電源，接通新的表示電路。當(dāng)因故不能到位時，泵從油箱經(jīng)右邊單向閥吸入油，泵出的油經(jīng)左側(cè)的濾油器和溢流閥回到油箱。

反之，電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)時，動作情況與上述相反。為了改善交流電機(jī)的啟動特性，油缸并聯(lián)了啟動缸。另外，主機(jī)、副機(jī)進(jìn)出油缸處加裝了流量調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)主機(jī)和付機(jī)在轉(zhuǎn)換道岔時實現(xiàn)近似同步的動作。

2 空氣在液壓系統(tǒng)的變化過程

對油路系統(tǒng)中存在空氣的情況進(jìn)行分析，了解空氣對ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)各項指標(biāo)性能的影響。為了便于分析，我們假設(shè)油路中存在的空氣都集中在膠管中，同時轉(zhuǎn)轍機(jī)的主、副機(jī)均無其他故障，僅有空氣存在。當(dāng)電機(jī)帶油泵逆時針旋轉(zhuǎn)時，油泵先從油缸右腔吸入油。此時，系統(tǒng)壓力逐漸升高至轉(zhuǎn)轍機(jī)的解鎖壓力之后變?yōu)閯幼鲏毫?。在這個過程中，膠管中存在的空氣壓力在逐漸升高，由理想氣體方程可以得出如下公式：

P1V1/T1=P2V2/T2=氣體常數(shù)。

這里我們先假設(shè)壓力變化前后空氣溫度不變，即T1=T2，那么液壓系統(tǒng)動作時空氣體積V2≈（1/60～1/70）V1，V2≈（1.4%～1.7%）

V1. 由此可見，當(dāng)油路系統(tǒng)中存在空氣并且動作時，空氣是會被高壓壓縮，體積僅為常壓下的1.4%～1.7%，幾乎可以忽略不計，但是壓縮的空氣體積會被液壓油所占據(jù)，這就需要油泵先工作一段時間來補(bǔ)充原來空氣所占據(jù)的地方。在這段時間內(nèi)，油缸是不會動作的，然后再使油缸腔體體積膨脹、解鎖，并推動油缸移動，整個動作過程用時間—位移來表示，如圖2所示。

力，油缸靜止；t1～t2時間段內(nèi)，油缸解鎖并動作，轉(zhuǎn)換到位。

3 空氣對ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)性能影響

從圖2我們可以看出，液壓系統(tǒng)中空氣含量的多少將直接影響轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換時間的長短。由此可以得出，油路中空氣對液壓系統(tǒng)造成的影響主要包含以下幾方面。

3.1 影響行車安全

在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)空氣體積V1小于油箱有效容積時，油路中存在的空氣會延長道岔的轉(zhuǎn)換時間，影響行車安全。

由于油泵先要壓縮空氣，然后推動油缸動作，所以轉(zhuǎn)換時間會相對延長。以主、副機(jī)之間比較常見的5.5 m膠管為例，其內(nèi)徑為10 mm，膠管內(nèi)的容積為432 mL，油泵排量為2.1 mL/r，電機(jī)轉(zhuǎn)速為910 r/min，如果膠管中全部為空氣，那將額外增加轉(zhuǎn)換時間t1=13.5 s。由此可見，用來壓縮空氣的時間t1已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了道岔轉(zhuǎn)換的規(guī)定時間。

3.2 岔道無法轉(zhuǎn)換

液壓系統(tǒng)中空氣體積V1大于油箱有效容積時，道岔無法轉(zhuǎn)換到位，道岔無表示。ZY（J）7型轉(zhuǎn)轍機(jī)油箱從油標(biāo)最高點(diǎn)到吸油口處的有效容積為947 mL，副機(jī)油缸容積為206 mL，5.5 m膠管內(nèi)容積為432 mL。對于1臺主機(jī)帶2臺副機(jī)的情況，單側(cè)有2根膠管。假如膠管和油缸內(nèi)都沒有油，那么，由于947<206+432×2，即使油泵把油箱可用的油都泵完也不足以使油缸動作，所以，當(dāng)液壓系統(tǒng)中空氣體積V1大于油箱的有效容積時，油泵無論工作多長時間都不能使道岔轉(zhuǎn)換到位。這時就需要排氣，然后給油箱重新加油。這種情況一般在道岔開通時，多牽引點(diǎn)電液轉(zhuǎn)轍機(jī)初次安裝后會出現(xiàn)。

3.3 道岔無法鎖閉

液壓系統(tǒng)中存在空氣會引起油缸反彈，道岔無法鎖閉。由前面分析我們已經(jīng)得出，液壓系統(tǒng)中的空氣在電液轉(zhuǎn)轍機(jī)動作時會被壓縮，空氣壓力會達(dá)到油缸的動作壓力，為6～7 MPa。當(dāng)油缸到位、道岔鎖閉后，道岔給出表示，切斷電源，油泵由于有一定的滯后性，高壓空氣會被進(jìn)一步壓縮，達(dá)到更高的壓力值，隨后高于6 MPa的高壓空氣會膨脹，反向推動液壓油。液壓油只能通過溢流閥、吸油口和油泵內(nèi)部回流，但是，一般溢流壓力在10 MPa以上，所以此路不通。該系統(tǒng)中吸油口有2個單向閥，只能吸油不能反向流動，因此，空氣膨脹推動液壓油只能通過油泵內(nèi)部向另一側(cè)回流，這樣會推動油泵反轉(zhuǎn)。而油缸的解鎖壓力一般為4 MPa，空氣壓力從7 MPa降為4 MPa，體積會膨脹1.75倍，這樣液壓油會逆向流動進(jìn)而解鎖油缸，表現(xiàn)為油缸反彈，道岔鎖閉后又解鎖，危害行車安全。

3.4 影響流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)

液壓系統(tǒng)中存在的空氣會引起道岔上各點(diǎn)轉(zhuǎn)轍機(jī)不同步，同時通過流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)各點(diǎn)間的同步性也會變得更加困難。之前我們分析得出空氣會延長轉(zhuǎn)轍機(jī)的轉(zhuǎn)換時間，延長時間的長短取決于油路內(nèi)部所含空氣的多少，一般ZY（J）7型主機(jī)接近于油泵，與很短的不銹鋼油管相連，空氣含量較少，而副機(jī)要通過膠管相連，長度很長，內(nèi)部空氣含量較多。如果主、副機(jī)內(nèi)部都有空氣，那么副機(jī)會比主機(jī)動作慢很多，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥也很難達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)換時間和同步的要求。

3.5 在高壓動作過程中會出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象

之前，我們?yōu)榱吮阌诜治?，假設(shè)系統(tǒng)中氣體是連續(xù)的，都集中在膠管中。實際上，油路中的空氣是分散在液壓系統(tǒng)各處的，一部分是氣泡，一部分溶于10#航空液壓油中。在常壓下，10#航空液壓油能溶解體積分?jǐn)?shù)為11%的空氣。液壓油溶解空氣的能力與液壓油的壓力成正比，壓力升高則部分空氣會溶解于液壓油中，壓力降低則液壓油中的空氣會分離出來。當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換時，液壓系統(tǒng)壓力升高，部分空氣會溶解，液壓油的流速會增加，而液壓系統(tǒng)中流速高的區(qū)域壓力會降低，空氣會分離出來。因此，在實際的轉(zhuǎn)換過程中，液壓油的連續(xù)性不斷遭到破壞，降低吸油管的通油能力，同時，高壓氣體分離和溶解會沖擊零件和管道，造成油缸振動和噪聲。如果轉(zhuǎn)轍機(jī)工作時長期出現(xiàn)振動和噪聲現(xiàn)象，會降低ZY（J）7型轉(zhuǎn)轍機(jī)的壽命，具體表現(xiàn)為密封性下降、容積效率下降，從而引起機(jī)械故障。

4 排出該系統(tǒng)中的絕大部分空氣的方法

ZY（J）7型電液轉(zhuǎn)轍機(jī)液壓系統(tǒng)中含有空氣是有很大危害的，我們的技術(shù)服務(wù)人員在現(xiàn)場探索出一套可以將大部分空氣都排出的方法，具體步驟是：①連接一側(cè)主機(jī)油管并緊固（轉(zhuǎn)轍機(jī)在拉入位置可先接拉入側(cè)油管，在伸出位先接伸出位油管），再把油管另一接頭連接至后牽引點(diǎn)同側(cè)位置，不要將其固定，然后手搖，手搖電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與此油管的連接方向一致。搖至后牽引點(diǎn)油管接頭有液壓油溢出，將油管接頭用螺栓緊固，繼續(xù)手搖至油缸到位，在溢流狀態(tài)下松緊溢流閥2～3次。②換接另一側(cè)油管，操作方法同上。③手搖時，觀察油箱油量，油量不足時，要及時用專注油器補(bǔ)油。④手搖轉(zhuǎn)轍機(jī)動作一個往返，確認(rèn)各部接頭無滲漏后，將油箱內(nèi)油量補(bǔ)至油標(biāo)上限。

5 結(jié)束語

通過對ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)的相關(guān)介紹和筆者的相關(guān)工作經(jīng)驗，以期為今后電液轉(zhuǎn)轍機(jī)的使用和維護(hù)提供經(jīng)驗和幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]紀(jì)晏寧.電動液壓道岔轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

[2]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

〔編輯：白潔〕

摘 要：隨著ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)在提速道岔中保有量的增長，電液轉(zhuǎn)轍機(jī)在鐵路運(yùn)輸中扮演的角色越來越重要。對空氣在ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)系統(tǒng)中的變化過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，對空氣影響電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)的性能進(jìn)行了逐項分析，并提出了如何排除液壓系統(tǒng)中空氣的方法。

關(guān)鍵詞：電液轉(zhuǎn)轍機(jī)；液壓系統(tǒng)；空氣；影響

中圖分類號：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）03-0015-02

1 ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)油路系統(tǒng)工作原理

ZY（J）7 型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)由ZY（J）7 型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)（又被稱為主機(jī)，用于第一牽引點(diǎn)）和SH6型轉(zhuǎn)換鎖閉器（又被稱為副機(jī)，用于第二、三等牽引點(diǎn)）組成。主機(jī)和副機(jī)共用一套動力系統(tǒng)，兩者間用膠管相連。油路系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

油路系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，當(dāng)電機(jī)帶油泵逆時針旋轉(zhuǎn)時，油泵從油缸右腔吸入油，泵出的油使油缸左腔體積膨脹，油缸（主、副）向左側(cè)移動。當(dāng)油缸到位停止動作時，接點(diǎn)系統(tǒng)斷開啟動電源，接通新的表示電路。當(dāng)因故不能到位時，泵從油箱經(jīng)右邊單向閥吸入油，泵出的油經(jīng)左側(cè)的濾油器和溢流閥回到油箱。

反之，電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)時，動作情況與上述相反。為了改善交流電機(jī)的啟動特性，油缸并聯(lián)了啟動缸。另外，主機(jī)、副機(jī)進(jìn)出油缸處加裝了流量調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)主機(jī)和付機(jī)在轉(zhuǎn)換道岔時實現(xiàn)近似同步的動作。

2 空氣在液壓系統(tǒng)的變化過程

對油路系統(tǒng)中存在空氣的情況進(jìn)行分析，了解空氣對ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)各項指標(biāo)性能的影響。為了便于分析，我們假設(shè)油路中存在的空氣都集中在膠管中，同時轉(zhuǎn)轍機(jī)的主、副機(jī)均無其他故障，僅有空氣存在。當(dāng)電機(jī)帶油泵逆時針旋轉(zhuǎn)時，油泵先從油缸右腔吸入油。此時，系統(tǒng)壓力逐漸升高至轉(zhuǎn)轍機(jī)的解鎖壓力之后變?yōu)閯幼鲏毫ΑＴ谶@個過程中，膠管中存在的空氣壓力在逐漸升高，由理想氣體方程可以得出如下公式：

P1V1/T1=P2V2/T2=氣體常數(shù)。

這里我們先假設(shè)壓力變化前后空氣溫度不變，即T1=T2，那么液壓系統(tǒng)動作時空氣體積V2≈（1/60～1/70）V1，V2≈（1.4%～1.7%）

V1. 由此可見，當(dāng)油路系統(tǒng)中存在空氣并且動作時，空氣是會被高壓壓縮，體積僅為常壓下的1.4%～1.7%，幾乎可以忽略不計，但是壓縮的空氣體積會被液壓油所占據(jù)，這就需要油泵先工作一段時間來補(bǔ)充原來空氣所占據(jù)的地方。在這段時間內(nèi)，油缸是不會動作的，然后再使油缸腔體體積膨脹、解鎖，并推動油缸移動，整個動作過程用時間—位移來表示，如圖2所示。

力，油缸靜止；t1～t2時間段內(nèi)，油缸解鎖并動作，轉(zhuǎn)換到位。

3 空氣對ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)性能影響

從圖2我們可以看出，液壓系統(tǒng)中空氣含量的多少將直接影響轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換時間的長短。由此可以得出，油路中空氣對液壓系統(tǒng)造成的影響主要包含以下幾方面。

3.1 影響行車安全

在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)空氣體積V1小于油箱有效容積時，油路中存在的空氣會延長道岔的轉(zhuǎn)換時間，影響行車安全。

由于油泵先要壓縮空氣，然后推動油缸動作，所以轉(zhuǎn)換時間會相對延長。以主、副機(jī)之間比較常見的5.5 m膠管為例，其內(nèi)徑為10 mm，膠管內(nèi)的容積為432 mL，油泵排量為2.1 mL/r，電機(jī)轉(zhuǎn)速為910 r/min，如果膠管中全部為空氣，那將額外增加轉(zhuǎn)換時間t1=13.5 s。由此可見，用來壓縮空氣的時間t1已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了道岔轉(zhuǎn)換的規(guī)定時間。

3.2 岔道無法轉(zhuǎn)換

液壓系統(tǒng)中空氣體積V1大于油箱有效容積時，道岔無法轉(zhuǎn)換到位，道岔無表示。ZY（J）7型轉(zhuǎn)轍機(jī)油箱從油標(biāo)最高點(diǎn)到吸油口處的有效容積為947 mL，副機(jī)油缸容積為206 mL，5.5 m膠管內(nèi)容積為432 mL。對于1臺主機(jī)帶2臺副機(jī)的情況，單側(cè)有2根膠管。假如膠管和油缸內(nèi)都沒有油，那么，由于947<206+432×2，即使油泵把油箱可用的油都泵完也不足以使油缸動作，所以，當(dāng)液壓系統(tǒng)中空氣體積V1大于油箱的有效容積時，油泵無論工作多長時間都不能使道岔轉(zhuǎn)換到位。這時就需要排氣，然后給油箱重新加油。這種情況一般在道岔開通時，多牽引點(diǎn)電液轉(zhuǎn)轍機(jī)初次安裝后會出現(xiàn)。

3.3 道岔無法鎖閉

液壓系統(tǒng)中存在空氣會引起油缸反彈，道岔無法鎖閉。由前面分析我們已經(jīng)得出，液壓系統(tǒng)中的空氣在電液轉(zhuǎn)轍機(jī)動作時會被壓縮，空氣壓力會達(dá)到油缸的動作壓力，為6～7 MPa。當(dāng)油缸到位、道岔鎖閉后，道岔給出表示，切斷電源，油泵由于有一定的滯后性，高壓空氣會被進(jìn)一步壓縮，達(dá)到更高的壓力值，隨后高于6 MPa的高壓空氣會膨脹，反向推動液壓油。液壓油只能通過溢流閥、吸油口和油泵內(nèi)部回流，但是，一般溢流壓力在10 MPa以上，所以此路不通。該系統(tǒng)中吸油口有2個單向閥，只能吸油不能反向流動，因此，空氣膨脹推動液壓油只能通過油泵內(nèi)部向另一側(cè)回流，這樣會推動油泵反轉(zhuǎn)。而油缸的解鎖壓力一般為4 MPa，空氣壓力從7 MPa降為4 MPa，體積會膨脹1.75倍，這樣液壓油會逆向流動進(jìn)而解鎖油缸，表現(xiàn)為油缸反彈，道岔鎖閉后又解鎖，危害行車安全。

3.4 影響流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)

液壓系統(tǒng)中存在的空氣會引起道岔上各點(diǎn)轉(zhuǎn)轍機(jī)不同步，同時通過流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)各點(diǎn)間的同步性也會變得更加困難。之前我們分析得出空氣會延長轉(zhuǎn)轍機(jī)的轉(zhuǎn)換時間，延長時間的長短取決于油路內(nèi)部所含空氣的多少，一般ZY（J）7型主機(jī)接近于油泵，與很短的不銹鋼油管相連，空氣含量較少，而副機(jī)要通過膠管相連，長度很長，內(nèi)部空氣含量較多。如果主、副機(jī)內(nèi)部都有空氣，那么副機(jī)會比主機(jī)動作慢很多，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥也很難達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)換時間和同步的要求。

3.5 在高壓動作過程中會出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象

之前，我們?yōu)榱吮阌诜治觯僭O(shè)系統(tǒng)中氣體是連續(xù)的，都集中在膠管中。實際上，油路中的空氣是分散在液壓系統(tǒng)各處的，一部分是氣泡，一部分溶于10#航空液壓油中。在常壓下，10#航空液壓油能溶解體積分?jǐn)?shù)為11%的空氣。液壓油溶解空氣的能力與液壓油的壓力成正比，壓力升高則部分空氣會溶解于液壓油中，壓力降低則液壓油中的空氣會分離出來。當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換時，液壓系統(tǒng)壓力升高，部分空氣會溶解，液壓油的流速會增加，而液壓系統(tǒng)中流速高的區(qū)域壓力會降低，空氣會分離出來。因此，在實際的轉(zhuǎn)換過程中，液壓油的連續(xù)性不斷遭到破壞，降低吸油管的通油能力，同時，高壓氣體分離和溶解會沖擊零件和管道，造成油缸振動和噪聲。如果轉(zhuǎn)轍機(jī)工作時長期出現(xiàn)振動和噪聲現(xiàn)象，會降低ZY（J）7型轉(zhuǎn)轍機(jī)的壽命，具體表現(xiàn)為密封性下降、容積效率下降，從而引起機(jī)械故障。

4 排出該系統(tǒng)中的絕大部分空氣的方法

ZY（J）7型電液轉(zhuǎn)轍機(jī)液壓系統(tǒng)中含有空氣是有很大危害的，我們的技術(shù)服務(wù)人員在現(xiàn)場探索出一套可以將大部分空氣都排出的方法，具體步驟是：①連接一側(cè)主機(jī)油管并緊固（轉(zhuǎn)轍機(jī)在拉入位置可先接拉入側(cè)油管，在伸出位先接伸出位油管），再把油管另一接頭連接至后牽引點(diǎn)同側(cè)位置，不要將其固定，然后手搖，手搖電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與此油管的連接方向一致。搖至后牽引點(diǎn)油管接頭有液壓油溢出，將油管接頭用螺栓緊固，繼續(xù)手搖至油缸到位，在溢流狀態(tài)下松緊溢流閥2～3次。②換接另一側(cè)油管，操作方法同上。③手搖時，觀察油箱油量，油量不足時，要及時用專注油器補(bǔ)油。④手搖轉(zhuǎn)轍機(jī)動作一個往返，確認(rèn)各部接頭無滲漏后，將油箱內(nèi)油量補(bǔ)至油標(biāo)上限。

5 結(jié)束語

通過對ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)的相關(guān)介紹和筆者的相關(guān)工作經(jīng)驗，以期為今后電液轉(zhuǎn)轍機(jī)的使用和維護(hù)提供經(jīng)驗和幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]紀(jì)晏寧.電動液壓道岔轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

[2]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

〔編輯：白潔〕

摘 要：隨著ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)在提速道岔中保有量的增長，電液轉(zhuǎn)轍機(jī)在鐵路運(yùn)輸中扮演的角色越來越重要。對空氣在ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)系統(tǒng)中的變化過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，對空氣影響電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)的性能進(jìn)行了逐項分析，并提出了如何排除液壓系統(tǒng)中空氣的方法。

關(guān)鍵詞：電液轉(zhuǎn)轍機(jī)；液壓系統(tǒng)；空氣；影響

中圖分類號：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）03-0015-02

1 ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)油路系統(tǒng)工作原理

ZY（J）7 型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)由ZY（J）7 型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)（又被稱為主機(jī)，用于第一牽引點(diǎn)）和SH6型轉(zhuǎn)換鎖閉器（又被稱為副機(jī)，用于第二、三等牽引點(diǎn)）組成。主機(jī)和副機(jī)共用一套動力系統(tǒng)，兩者間用膠管相連。油路系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

油路系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，當(dāng)電機(jī)帶油泵逆時針旋轉(zhuǎn)時，油泵從油缸右腔吸入油，泵出的油使油缸左腔體積膨脹，油缸（主、副）向左側(cè)移動。當(dāng)油缸到位停止動作時，接點(diǎn)系統(tǒng)斷開啟動電源，接通新的表示電路。當(dāng)因故不能到位時，泵從油箱經(jīng)右邊單向閥吸入油，泵出的油經(jīng)左側(cè)的濾油器和溢流閥回到油箱。

反之，電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)時，動作情況與上述相反。為了改善交流電機(jī)的啟動特性，油缸并聯(lián)了啟動缸。另外，主機(jī)、副機(jī)進(jìn)出油缸處加裝了流量調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)主機(jī)和付機(jī)在轉(zhuǎn)換道岔時實現(xiàn)近似同步的動作。

2 空氣在液壓系統(tǒng)的變化過程

對油路系統(tǒng)中存在空氣的情況進(jìn)行分析，了解空氣對ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)各項指標(biāo)性能的影響。為了便于分析，我們假設(shè)油路中存在的空氣都集中在膠管中，同時轉(zhuǎn)轍機(jī)的主、副機(jī)均無其他故障，僅有空氣存在。當(dāng)電機(jī)帶油泵逆時針旋轉(zhuǎn)時，油泵先從油缸右腔吸入油。此時，系統(tǒng)壓力逐漸升高至轉(zhuǎn)轍機(jī)的解鎖壓力之后變?yōu)閯幼鲏毫ΑＴ谶@個過程中，膠管中存在的空氣壓力在逐漸升高，由理想氣體方程可以得出如下公式：

P1V1/T1=P2V2/T2=氣體常數(shù)。

這里我們先假設(shè)壓力變化前后空氣溫度不變，即T1=T2，那么液壓系統(tǒng)動作時空氣體積V2≈（1/60～1/70）V1，V2≈（1.4%～1.7%）

V1. 由此可見，當(dāng)油路系統(tǒng)中存在空氣并且動作時，空氣是會被高壓壓縮，體積僅為常壓下的1.4%～1.7%，幾乎可以忽略不計，但是壓縮的空氣體積會被液壓油所占據(jù)，這就需要油泵先工作一段時間來補(bǔ)充原來空氣所占據(jù)的地方。在這段時間內(nèi)，油缸是不會動作的，然后再使油缸腔體體積膨脹、解鎖，并推動油缸移動，整個動作過程用時間—位移來表示，如圖2所示。

力，油缸靜止；t1～t2時間段內(nèi)，油缸解鎖并動作，轉(zhuǎn)換到位。

3 空氣對ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)性能影響

從圖2我們可以看出，液壓系統(tǒng)中空氣含量的多少將直接影響轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換時間的長短。由此可以得出，油路中空氣對液壓系統(tǒng)造成的影響主要包含以下幾方面。

3.1 影響行車安全

在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)空氣體積V1小于油箱有效容積時，油路中存在的空氣會延長道岔的轉(zhuǎn)換時間，影響行車安全。

由于油泵先要壓縮空氣，然后推動油缸動作，所以轉(zhuǎn)換時間會相對延長。以主、副機(jī)之間比較常見的5.5 m膠管為例，其內(nèi)徑為10 mm，膠管內(nèi)的容積為432 mL，油泵排量為2.1 mL/r，電機(jī)轉(zhuǎn)速為910 r/min，如果膠管中全部為空氣，那將額外增加轉(zhuǎn)換時間t1=13.5 s。由此可見，用來壓縮空氣的時間t1已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了道岔轉(zhuǎn)換的規(guī)定時間。

3.2 岔道無法轉(zhuǎn)換

液壓系統(tǒng)中空氣體積V1大于油箱有效容積時，道岔無法轉(zhuǎn)換到位，道岔無表示。ZY（J）7型轉(zhuǎn)轍機(jī)油箱從油標(biāo)最高點(diǎn)到吸油口處的有效容積為947 mL，副機(jī)油缸容積為206 mL，5.5 m膠管內(nèi)容積為432 mL。對于1臺主機(jī)帶2臺副機(jī)的情況，單側(cè)有2根膠管。假如膠管和油缸內(nèi)都沒有油，那么，由于947<206+432×2，即使油泵把油箱可用的油都泵完也不足以使油缸動作，所以，當(dāng)液壓系統(tǒng)中空氣體積V1大于油箱的有效容積時，油泵無論工作多長時間都不能使道岔轉(zhuǎn)換到位。這時就需要排氣，然后給油箱重新加油。這種情況一般在道岔開通時，多牽引點(diǎn)電液轉(zhuǎn)轍機(jī)初次安裝后會出現(xiàn)。

3.3 道岔無法鎖閉

液壓系統(tǒng)中存在空氣會引起油缸反彈，道岔無法鎖閉。由前面分析我們已經(jīng)得出，液壓系統(tǒng)中的空氣在電液轉(zhuǎn)轍機(jī)動作時會被壓縮，空氣壓力會達(dá)到油缸的動作壓力，為6～7 MPa。當(dāng)油缸到位、道岔鎖閉后，道岔給出表示，切斷電源，油泵由于有一定的滯后性，高壓空氣會被進(jìn)一步壓縮，達(dá)到更高的壓力值，隨后高于6 MPa的高壓空氣會膨脹，反向推動液壓油。液壓油只能通過溢流閥、吸油口和油泵內(nèi)部回流，但是，一般溢流壓力在10 MPa以上，所以此路不通。該系統(tǒng)中吸油口有2個單向閥，只能吸油不能反向流動，因此，空氣膨脹推動液壓油只能通過油泵內(nèi)部向另一側(cè)回流，這樣會推動油泵反轉(zhuǎn)。而油缸的解鎖壓力一般為4 MPa，空氣壓力從7 MPa降為4 MPa，體積會膨脹1.75倍，這樣液壓油會逆向流動進(jìn)而解鎖油缸，表現(xiàn)為油缸反彈，道岔鎖閉后又解鎖，危害行車安全。

3.4 影響流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)

液壓系統(tǒng)中存在的空氣會引起道岔上各點(diǎn)轉(zhuǎn)轍機(jī)不同步，同時通過流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)各點(diǎn)間的同步性也會變得更加困難。之前我們分析得出空氣會延長轉(zhuǎn)轍機(jī)的轉(zhuǎn)換時間，延長時間的長短取決于油路內(nèi)部所含空氣的多少，一般ZY（J）7型主機(jī)接近于油泵，與很短的不銹鋼油管相連，空氣含量較少，而副機(jī)要通過膠管相連，長度很長，內(nèi)部空氣含量較多。如果主、副機(jī)內(nèi)部都有空氣，那么副機(jī)會比主機(jī)動作慢很多，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥也很難達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)換時間和同步的要求。

3.5 在高壓動作過程中會出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象

之前，我們?yōu)榱吮阌诜治?，假設(shè)系統(tǒng)中氣體是連續(xù)的，都集中在膠管中。實際上，油路中的空氣是分散在液壓系統(tǒng)各處的，一部分是氣泡，一部分溶于10#航空液壓油中。在常壓下，10#航空液壓油能溶解體積分?jǐn)?shù)為11%的空氣。液壓油溶解空氣的能力與液壓油的壓力成正比，壓力升高則部分空氣會溶解于液壓油中，壓力降低則液壓油中的空氣會分離出來。當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換時，液壓系統(tǒng)壓力升高，部分空氣會溶解，液壓油的流速會增加，而液壓系統(tǒng)中流速高的區(qū)域壓力會降低，空氣會分離出來。因此，在實際的轉(zhuǎn)換過程中，液壓油的連續(xù)性不斷遭到破壞，降低吸油管的通油能力，同時，高壓氣體分離和溶解會沖擊零件和管道，造成油缸振動和噪聲。如果轉(zhuǎn)轍機(jī)工作時長期出現(xiàn)振動和噪聲現(xiàn)象，會降低ZY（J）7型轉(zhuǎn)轍機(jī)的壽命，具體表現(xiàn)為密封性下降、容積效率下降，從而引起機(jī)械故障。

4 排出該系統(tǒng)中的絕大部分空氣的方法

ZY（J）7型電液轉(zhuǎn)轍機(jī)液壓系統(tǒng)中含有空氣是有很大危害的，我們的技術(shù)服務(wù)人員在現(xiàn)場探索出一套可以將大部分空氣都排出的方法，具體步驟是：①連接一側(cè)主機(jī)油管并緊固（轉(zhuǎn)轍機(jī)在拉入位置可先接拉入側(cè)油管，在伸出位先接伸出位油管），再把油管另一接頭連接至后牽引點(diǎn)同側(cè)位置，不要將其固定，然后手搖，手搖電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與此油管的連接方向一致。搖至后牽引點(diǎn)油管接頭有液壓油溢出，將油管接頭用螺栓緊固，繼續(xù)手搖至油缸到位，在溢流狀態(tài)下松緊溢流閥2～3次。②換接另一側(cè)油管，操作方法同上。③手搖時，觀察油箱油量，油量不足時，要及時用專注油器補(bǔ)油。④手搖轉(zhuǎn)轍機(jī)動作一個往返，確認(rèn)各部接頭無滲漏后，將油箱內(nèi)油量補(bǔ)至油標(biāo)上限。

5 結(jié)束語

通過對ZY（J）7型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)的相關(guān)介紹和筆者的相關(guān)工作經(jīng)驗，以期為今后電液轉(zhuǎn)轍機(jī)的使用和維護(hù)提供經(jīng)驗和幫助。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕