摘 要：RM80型清篩機(jī)是技術(shù)先進(jìn)的全液壓大型養(yǎng)路機(jī)械，本文對RM80型清篩機(jī)液壓走行驅(qū)動系統(tǒng)的組成和功能特點(diǎn)進(jìn)行了全面的介紹，并詳細(xì)分析了RM80型清篩機(jī)走行驅(qū)動液壓系統(tǒng)的補(bǔ)油沖洗、先導(dǎo)操縱、卸荷、換擋控制和液壓制動5個回路的原理。

關(guān)鍵詞：鐵路；大型養(yǎng)路機(jī)械；RM80；清篩機(jī)；液壓系統(tǒng)；走行驅(qū)動

1.引言

RM80型清篩機(jī)是內(nèi)燃驅(qū)動、全液壓傳動的大型養(yǎng)路機(jī)械，其作用是將鐵路道床臟污的道碴從軌枕下挖出，進(jìn)行篩分后將清潔的道碴回填至道床，將污土清除到線路外。它的走行驅(qū)動液壓系統(tǒng)采用了典型的變量泵—變量馬達(dá)容積調(diào)速閉式循環(huán)系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、傳動平穩(wěn)、無極調(diào)速范圍大、發(fā)熱少、可靠性高等特點(diǎn)。

2.液壓走行系統(tǒng)的組成

2.1 2個A4V-250HD雙向變量伺服泵

性能

參數(shù) 額定壓力 350bar

最高壓力 400bar

最小排量 250ml/r（600l/m）

最大排量 斜盤式變量

控制

特點(diǎn) 通過外界先導(dǎo)壓力控制泵的排量，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。

內(nèi)帶自動補(bǔ)油泵，防止泵出現(xiàn)吸空和內(nèi)部油溫過高。

泵內(nèi)部集成液控變量伺服閥，變量液壓缸，可根據(jù)外界控制壓力的大小，實(shí)現(xiàn)柱塞泵流量的無級調(diào)節(jié)。

根據(jù)先導(dǎo)控制壓力方向的改變，可以實(shí)現(xiàn)反向輸出液壓流量。

內(nèi)部集成雙向高壓安全閥，可以控制泵輸出的雙向壓力最高不超過400bar，保護(hù)泵不受損壞。

2.2 4個A6VM107HA1T雙向變量馬達(dá)

性能

參數(shù) 額定壓力 350bar

最高壓力 400bar

最小排量 30.8ml/

最大排量 107ml/r

控制

特點(diǎn) 高壓自動控制變量，負(fù)載變化，馬達(dá)排量自動調(diào)整，適應(yīng)負(fù)載的變化。

沖洗閥組件集成安裝在馬達(dá)上，實(shí)現(xiàn)低壓側(cè)的液壓油向馬達(dá)殼體自動沖洗。

通過手動三通轉(zhuǎn)閥實(shí)現(xiàn)馬達(dá)高低速工況的轉(zhuǎn)換。

2.3 三個先導(dǎo)式減壓閥及操縱手柄

控制

特點(diǎn) 四個接口（P、T 、A 、B），P口接60bar先導(dǎo)控制壓力， A 、B口分別接在變量伺服閥的控制端口，實(shí)現(xiàn)泵的雙向流量輸出。

在電氣連鎖信號滿足走行操作時，向前及后推動先導(dǎo)式減壓閥手柄可以完成向前/后高速或作業(yè)走行工況。

2.4 與走行系統(tǒng)有關(guān)的壓力開關(guān)

2.5 電磁閥得電情況

2.6 前后走行泵合流閥

為保證前后轉(zhuǎn)向架驅(qū)動力同步，前后走行泵的液壓油要合流，必須要滿足前后發(fā)動機(jī)同時發(fā)動，兩臺發(fā)動機(jī)只發(fā)動一臺時，前后合流閥處于“O”型機(jī)能位置，前后油路始終處于斷開位置。

3.液壓走行系統(tǒng)的功能特點(diǎn)

3.1 高低速換擋控制

實(shí)現(xiàn)區(qū)間高速運(yùn)行及作業(yè)低速運(yùn)行換擋控制功能。把轉(zhuǎn)換手柄放在區(qū)間運(yùn)行位置，馬達(dá)排

量轉(zhuǎn)換到高速及低速位置時，可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行0-80km/h及0-45km/h。當(dāng)把轉(zhuǎn)換手柄放在作業(yè)運(yùn)行位置，馬達(dá)排量轉(zhuǎn)換到高速或低速位置時，可以實(shí)現(xiàn)作業(yè)運(yùn)行速度0-1.6km/h及0-1km/h。

3.2手動先導(dǎo)式減壓閥比例控制

走行雙向變量泵的排量與減壓閥手柄偏轉(zhuǎn)的角度成正比，前后操縱手柄，可以改變泵輸出油液的方向。

3.3閉式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液壓制動

當(dāng)高速運(yùn)行時，手柄回到中位時，變量泵斜盤傾角回0，泵的排量逐漸減小。但由于慣性，馬達(dá)仍然高速旋轉(zhuǎn)，此時馬達(dá)變成泵的工況。此時通過電液動換向閥中位，100bar背壓閥向吸油端卸荷，保護(hù)閉式系統(tǒng)并產(chǎn)生制動作用。當(dāng)清篩機(jī)在長大坡道運(yùn)行時，由于慣性，不再是馬達(dá)帶動車軸旋轉(zhuǎn)，而是車軸帶動馬達(dá)當(dāng)泵使用，不管此時車是向前或者向后驅(qū)動，都可以使馬達(dá)泵油口通過100bar背壓閥實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)及降低車速的作用。

3.4安全卸荷保護(hù)

為了防止清篩機(jī)在剛起步時，先導(dǎo)式減壓閥突然開啟時，回路壓力過高，致使馬達(dá)和泵損壞，在閉式回路上設(shè)置了兩個400bar的單向安全閥，使回路瞬間驅(qū)動壓力不超過400bar。另外，在變量伺服閥的前端設(shè)置了外控式截止閥，調(diào)定壓力為360bar。當(dāng)閉式系統(tǒng)驅(qū)動壓力超過360bar時，該閥關(guān)閉補(bǔ)油泵到變量油缸的回路，使泵的斜盤角度減小，輸出流量也變小，防止系統(tǒng)過載，正常情況下，系統(tǒng)壓力不會達(dá)到400bar。

3.5補(bǔ)油沖洗功能

3.5.1 4個液壓馬達(dá)集成安裝沖洗閥組件，完成沖洗功能

沖洗閥組件用于泵一馬達(dá)閉式回路中，從低壓一側(cè)的管路中排出一定比例的液壓油，對泵或者馬達(dá)殼體進(jìn)行沖洗；從沖洗閥排出的油液先進(jìn)入泵或馬達(dá)的殼體內(nèi)，沖洗泵或馬達(dá)殼體內(nèi)的金屬碎屑；同時起到加溫作用，使泵或馬達(dá)較快地達(dá)到正常工作溫度，當(dāng)泵或馬達(dá)溫升過高時，油液又可帶走一部分熱量而起到降溫的作用。從泵或馬達(dá)流過的油液再送去濾清和冷卻或者直接回油箱，所以稱為沖洗閥。沖洗閥組件中的低壓溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)該比補(bǔ)油溢流閥的調(diào)定壓力低1～2bar。

3.5.2 前后走行變量泵集成自動補(bǔ)油，實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)油功能

液壓系統(tǒng)中的氣穴現(xiàn)象會影響液壓系統(tǒng)的工作性能，除產(chǎn)生振動、噪音外、還會使系統(tǒng)的效率降低，損壞零件、縮短液壓元件和管道的壽命.造成流量和壓力的脈動。為了補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏及帶走閉式系統(tǒng)的熱量，在泵上集成了補(bǔ)油泵及安裝在回路上的兩個單向順序閥，可以實(shí)現(xiàn)泵—馬達(dá)閉式系統(tǒng)的雙向補(bǔ)油。同時，補(bǔ)油泵也提供泵斜盤變量油缸的控制壓力，系統(tǒng)補(bǔ)油壓力調(diào)定為25bar，如果補(bǔ)油壓力過低，電氣系統(tǒng)報警指示燈及報警蜂鳴器都會接通報警。

4.液壓走行系統(tǒng)回路分析

下面以清篩機(jī)向前運(yùn)行（作業(yè)）為例，對走行驅(qū)動液壓系統(tǒng)各回路原理進(jìn)行分析，液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

當(dāng)向右扳動先導(dǎo)手柄13時，A口壓力大于5.5bar，前行控制壓力開關(guān)21閉合，使得電液閥11和電磁閥20的b斷得電，電液閥11的“H”型機(jī)能斷開，實(shí)現(xiàn)“平行”功能，高壓管路23和回油管路24的通道被電液閥11斷開，實(shí)現(xiàn)閉式循環(huán)回路功能。系統(tǒng)油路為（原理圖上為紅色線條）：

4.1 手動先導(dǎo)式減壓閥操縱回路

向右扳動先導(dǎo)手柄13時，控制泵13壓力油通過6MPa的溢流閥8調(diào)定后進(jìn)入先導(dǎo)閥13，經(jīng)減壓后作用到主驅(qū)動泵的變量伺服閥12上，使得伺服閥12左移。伺服閥開啟量與先導(dǎo)閥13A口的輸出油壓成正比，先導(dǎo)閥13手柄的偏移量決定閥口A的油壓。同時，補(bǔ)油泵6壓力油通過25MPa的溢流閥33調(diào)定后經(jīng)截止閥25進(jìn)入變量伺服閥12的右端節(jié)流口（￠1.8mm節(jié)流孔減壓），后進(jìn)入變量液壓油缸28右腔，致使活塞桿左移帶動主泵1的斜盤開始轉(zhuǎn)動產(chǎn)生相應(yīng)的斜盤傾角。先導(dǎo)閥13手柄的偏移量決定著主泵1的斜盤傾角，主泵1依據(jù)傾角對應(yīng)的流量向走行馬達(dá)2供油。

手動先導(dǎo)式減壓閥操縱回路由先導(dǎo)操縱控制回路和變量泵伺服控制回路組成。其油路在原理圖上為黃色線條。

4.1.1 先導(dǎo)操縱控制油路

進(jìn)油：

回油：

4.1.2變量泵伺服控制油路

進(jìn)油：

回油：

4.2 安全卸荷回路

系統(tǒng)由溢流截止閥25和單向安全閥4、5等組成安全卸荷回路，主要是為了避免清篩機(jī)運(yùn)行時阻力突變帶來的沖擊危害。當(dāng)運(yùn)行阻力突增時，高壓油管23的油壓作用在安全閥5上（如系統(tǒng)油壓超過40MPa，則打開安全閥5通過安全閥4的單向閥流回泵1的吸油口，并部分油通過溢流閥33回油箱）。同時，高壓油管23 的油壓經(jīng)單向截止閥31作用在溢流截止閥25上，如系統(tǒng)油壓超過36MPa時，溢流截止閥25開啟，補(bǔ)油泵6向泵1變量伺服機(jī)構(gòu)的供油截斷。液壓油缸28右側(cè)供油隨之截斷，油缸28右腔油通過節(jié)流孔流向油缸28左腔，油缸28活塞隨之左移帶動泵1的斜盤，使得傾角減小，達(dá)到減少泵1供油量的目的，走行壓力也隨之減小。反之，如系統(tǒng)油壓小于36MPa時，溢流截止閥25關(guān)閉，補(bǔ)油泵6向泵1變量伺服機(jī)構(gòu)的供油導(dǎo)通。液壓油缸28右側(cè)有來自補(bǔ)油泵6的供油，油缸28活塞隨之右移帶動泵1的斜盤，使得傾角增大，達(dá)到增加泵1供油量的目的，走行壓力也隨之增大。

安全卸荷回路分兩種情況來說明，一種是當(dāng)系統(tǒng)壓力大于36MPa小于40MPa時，另一種是當(dāng)系統(tǒng)壓力大于36MPa小于40MPa時，兩種情況的回油因溢流截止閥25的開閉狀態(tài)有所不同。其油路在原理圖上為綠色線條。

4.2.1當(dāng)系統(tǒng)壓力大于36MPa小于40MPa時，溢流截止閥25開啟，補(bǔ)油泵6供油回油箱。其回路可分為溢流控制回路和補(bǔ)油控制回路。

溢流控制回路：

補(bǔ)油控制回路：

4.3 補(bǔ)油沖洗回路

車輛運(yùn)行時，當(dāng)走行馬達(dá)進(jìn)出口壓力差達(dá)到能克服沖洗閥28的彈簧阻力使得閥移動（左移）時，馬達(dá)低壓管路的油通過溢流閥27部分流回油箱，起到冷卻升溫油液和清洗馬達(dá)機(jī)械摩擦產(chǎn)生的鐵屑作用。同時，因高低壓壓差和閉式系統(tǒng)的原因，補(bǔ)油泵6從油箱吸入冷卻后的清潔液壓油部分經(jīng)單向安全閥4流向泵1的進(jìn)油口（流入量與溢流閥27沖洗回油箱的等量），多余的油則通過溢流閥33溢流回油箱。

補(bǔ)油沖洗回路分為補(bǔ)油回路和沖洗回路。其油路在原理圖上為青色線條。

4.3.1 補(bǔ)油回路

4.3.2 沖洗回路

控制油路：

主油路：

4.4 換擋控制回路

為了實(shí)現(xiàn)清篩機(jī)在不同工況下的走行自動適應(yīng)能力，清篩機(jī)走行裝置設(shè)置了高低速換擋控制回路。通過換擋控制手柄34來實(shí)現(xiàn)高低速轉(zhuǎn)換功能，當(dāng)換擋控制手柄34在低速檔時，控制泵3的供油流向走行馬達(dá)變量伺服控制閥29的上部右側(cè)控制油管上。車輛剛起步時，由于低速大扭矩，馬達(dá)所需排量也最大，起步時系統(tǒng)壓力也最大（高達(dá)40MPa），該壓力作用經(jīng)單向閥17作用在伺服閥29的上部左側(cè)，使得伺服閥29下移，馬達(dá)A、B口的都流向了變量液壓缸32的有桿腔和無桿腔，面積差使得液壓缸32活塞上移至極限位，并帶動走行馬達(dá)斜軸傾角至最大，使馬達(dá)達(dá)到最大排量，實(shí)現(xiàn)低速時的大扭矩工況。隨著車速的提升，馬達(dá)A、B口油壓下降，伺服閥29慢慢上移，使得進(jìn)入液壓缸32無桿腔的油是經(jīng)伺服閥29減過壓的液壓油，而有桿腔的進(jìn)油是未減壓的，因壓差，液壓缸32的活塞桿下移，帶動走行馬達(dá)斜軸傾角逐漸減小，使馬達(dá)排量逐漸減小，實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。低速時，補(bǔ)油泵3提高的6MPa壓力油一直作用在伺服閥29上部右側(cè)，使得伺服閥29的閥口一直有開啟度，使得馬達(dá)一直處于非最小排量。然而，當(dāng)換擋控制手柄34在高速檔時，補(bǔ)油泵3的供油回油箱了，伺服閥29的閥口開啟量只取決于馬達(dá)B口的進(jìn)油壓力，車速提升，馬達(dá)B口壓力不斷減小，伺服閥29可逐步上移至極限位，導(dǎo)致液壓缸32活塞下移至極限位，隨之馬達(dá)排量最小，輸出扭矩最小，車輛實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。

換擋控制回路分為低速檔控制回路和高速檔控制回路。其油路在原理圖上為藍(lán)色線條。

4.4.1 低速檔控制回路

伺服控制油路：

變量控制油路

4.4.2 高速檔控制回路

伺服控制油路：

變量控制油路

4.5 液壓制動回路

車輛高速運(yùn)行中，如需要減速，先導(dǎo)手柄逐步回到中位，變量泵斜盤傾角逐漸回0，泵的排量逐漸減小。但由于慣性，馬達(dá)仍然高速旋轉(zhuǎn)，此時馬達(dá)變成泵的工況，馬達(dá)排出的壓力油被主變量泵1的吸油端吸入，由泵再供向馬達(dá)此時的吸油端。同時馬達(dá)排出的壓力油經(jīng)電液換向閥11的下位作用在1 0 M P a的背壓閥9上。背壓閥溢流后向吸油端卸荷，保護(hù)閉式系統(tǒng)并產(chǎn)生制動作用。

同時馬達(dá)排出的壓力油一部分流向控制順序閥1 0 （8 M P a ），順序閥10的通斷控制了泵3向變量泵1的變量油缸28的供油量，以適時增加泵1向馬達(dá)的供油量，防止形成局部真空。順序閥10的通斷取決于馬達(dá)的排油壓力：當(dāng)馬達(dá)排油壓力高于8MPa時，順序閥1 0導(dǎo)通，控制油泵3提供的控制壓力油經(jīng)順序閥10、電磁閥20的下位及單向閥15到變量泵1的控制油路輸入端x3進(jìn)入變量泵的變量液壓缸28的右腔，使泵1的斜盤傾角增大，增加泵1向馬達(dá)吸油端的供油；當(dāng)馬達(dá)排油壓力小于8MPa時，順序閥1 0又?jǐn)嚅_變量泵1的斜盤傾角減小到順序閥開啟前的狀態(tài)，恢復(fù)到控制泵3向泵1變量油缸28的供油量。

當(dāng)先導(dǎo)閥1 3手柄回到中位時，先導(dǎo)閥13的閥口P到閥口A的通道被斷開，閥口A、閥口B與回油箱接通，變量泵l 的伺服閥1 2左、右兩端油路經(jīng)閥口A和B與回油箱接通，伺服閥1 2在復(fù)位彈簧的推動下向右移動，回到中位。變量液壓缸2 8失去壓力油，在復(fù)位彈簧的作用下，活塞右移至中位，變量泵1的斜盤傾角逐漸變成0，變量泵的排量為0。此時電液換向閥11電磁閥失電在中位控制液動閥構(gòu)成“H ”型機(jī)能，使馬達(dá)的排、吸油端導(dǎo)通， 馬達(dá)排出的油液經(jīng)吸油端返回馬達(dá)，不斷循環(huán)，馬達(dá)在慣性力的作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。此時無液壓制動功能。

液壓制動回路分為背壓制動回路、順序控制回路和變量控制回路。其油路在原理圖上為洋紅色線條。

4.5.1 背壓制動回路：

4.5.2 順序控制回路：

4.5.3 變量控制回路

5.結(jié)束語

通過以上分析可以看出，RM80清篩機(jī)的走行驅(qū)動液壓系統(tǒng)各回路的結(jié)構(gòu)設(shè)計和安全性能都是非常先進(jìn)和可靠的。設(shè)備技術(shù)人員和操作人員只要認(rèn)真分析懂得其原理，才能準(zhǔn)確掌握其性能和故障處理方法，也可為同類液壓系統(tǒng)的設(shè)計作為參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]大型養(yǎng)路機(jī)械職工培訓(xùn)叢書編寫組編.液壓傳動原理與故障診斷.昆明：鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械培訓(xùn)中心，2002.

[2]鐵路職工崗位培訓(xùn)統(tǒng)編教材.全斷面枕底清篩機(jī).北京：中國鐵道出版社，1998.

作者簡介：楊永平，昆明工務(wù)機(jī)械段機(jī)械清篩車間，車間主任、工程師。