QS1200型高效清筛机挂档液压系统改进设计

王新磊

(昆明中铁大型养路机械集团有限公司，云南昆明 650215)

QS1200高效清筛机是由昆明中铁大型养路机械集团有限公司新研发的用于铁路线路道砟清筛的大型养路机械产品。该车在清筛作业时，整车的走行驱动由作业走行液压系统来完成。该系统的工作状态直接影响到铁路线路的清筛质量和施工进度，对其工作的可靠性和稳定性要求都很高。

1 存在的问题分析

由于该清筛机作业走行是8轴驱动，而且挂档采用齿式离合器(图1(a))，每个离合器由一个电磁换向阀控制挂档或脱档，当打开作业挂档开关后，卸荷电磁阀和各轴的挂档电磁阀的左端电磁铁1s1b～1s8b(图2)同时得电，8根轴开始挂档，液压油推动离合器左边的齿向右运动，与右边的齿啮合。每根轴的离合器上装有一个感应开关，当该离合器啮合到位(即挂上档)时，挂档指示绿灯亮。当该离合器未啮合到位(图1(b))时，挂档指示红灯亮。只有8个离合器全部挂上档时，作业走行系统才能够被驱动。如果操作挂档时有1个或几个离合器未挂上就操作点动挂档开关，会让已经挂上档的挂档电磁阀保持得电，让没有挂上挡的挂档电磁阀失电，使离合器的左右齿脱开(图1(c))，随之让脱开的离合器驱动马达转动一定角度后，再让挂档电磁阀得电进行挂档，直到8个离合器全部挂上。在设计方案评审时有专家认为这种设计存在缺陷，指出对这种结构的离合器采用该挂档控制方式可能存在多轴很难同时挂上，或多次操作点动挂档开关转动马达后再挂档存在齿顶齿挂不上档的问题，会影响现场施工。

图1 齿式离合器工作原理

通过对控制方式和离合器的结构进行细致分析，认为挂档设计确实存在缺陷，会给以后的现场施工带来很大隐患，影响施工进度和整机性能。分析控制方式和离合器的结构后认为，离合器装在车轴齿轮箱上，是从国外进口的产品，对国外厂家来说是成熟产品，要改变它的结构形式是不可行的。既然离合器的结构不能变，只能从挂档的控制方式着手。现有的挂档方式是:没有挂上的离合器先脱开，让马达带动其转动一个角度再挂，如果还挂不上则再转再挂，也就是不停地调整左右齿的位置，只有当左右齿的位置刚好转到齿顶对齿根时才能挂上档。这种挂档方式可靠性不高。另外采用左右齿脱开再挂是为了避免齿顶齿挂档时，因马达带动左边离合器转动控制失当会引起打齿现象。这会导致离合器损毁。因此优化设计就是要解决齿顶齿挂档的控制方式，从而解决多轴挂档难的问题。

图2 现有挂档液压系统工作原理

之所以不能齿顶齿挂档，是由于离合器厂家要求离合器完全啮合上传动工作时，必须始终保持3.6 MPa的液压力，而且对作业驱动马达的低转速没有控制措施。要想齿顶齿挂档而不发生打齿现象，就必须使离合器推力很小且马达转速很低，这样才能既平稳又安全地挂档。

2 优化设计

根据前文的分析重新优化了挂档液压系统的设计，其液压原理见图3。接新设计，作业挂档前先让泵①和泵[16]处于待命工作状态，当打开作业挂档开关后，电磁溢流阀[15]、低压控制电磁阀⑦和挂档电磁阀⑨的b(左)端电磁铁得电，8根轴开始挂档，此时由于低压控制电磁阀⑦得电，挂档压力由溢流阀⑧限制为1.3 MPa。

如果8个离合器全部挂上档，挂档指示绿灯亮，同时装在每个离合器上的感应开关动作，使低压控制电磁阀⑦失电，溢流阀⑧失去作用，挂档压力被减压阀⑩限制为4.2 MPa，作业走行系统能够工作。

当操作挂档时如果有1个或几个离合器未挂上，挂上的离合器继续保持挂档状态，同时上述各阀保持原状态。接下来就操作点动挂档开关，这时会让电磁溢流阀②得电、电磁阀⑥的任意一端电磁铁得电，泵①开始工作，通过节流阀④和减压阀⑤的控制，未挂上档的离合器会被作业马达[12]以很慢的速度和很低的压力带其转动，同时通过溢流阀⑧的限制使离合器的推力只有1.3 MPa，让未挂上的离合器全部挂上档。当8个离合器全部挂上后感应开关动作电磁阀⑦失电，溢流阀⑧失去作用，挂档压力被减压阀⑩限制为4.2 MPa。同时电磁溢流阀②失电、电磁阀⑥失电，泵①转到油缸系统工作。这种控制方式使得离合器推力很小且马达转速很低，这样可既平稳又安全地挂档，而且可以在很短的时间内完成8个离合器的挂档，从而满足现场需求。

图3 新挂档液压系统工作原理

3 结束语

本文对QS1200型高效清筛机作业挂档系统控制方式进行了优化设计。这源于一条看似很小的专家方案评审建议，该建议使设计人员避免了严重的甚至是无法挽回的重大设计错误。对于产品设计，不能只是从原理上考虑问题，或者一味依照成熟设计，还必须与新车可能遇到的新情况密切结合，把每一种工况都考虑到，这样才能把成熟设计借鉴得更好，从而设计出可靠、适用的产品。

［1］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 786.1—2009 液压气动图形符号［S］.北京:中国标准出版社，2009.

［2］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 3766—2001 液压系统通用技术条件［S］.北京:中国标准出版社，2001.

［3］陈光军.液压系统振动与噪声的分析及对策［J］.铁道建筑，2009(1):73-77.

［4］杨培元，朱福元.液压系统设计简明手册［M］.北京:机械工业出版社，2003.

［5］阮忠唐.联轴器、离合器设计与选用指南［M］.北京:化学工业出版社，2006.