动车组齿轮箱用液压清洗装置的设计

2021-07-28马玉强

轨道交通装备与技术 2021年2期

陈琪马玉强

(中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司江苏常州 213011)

在动车组行驶过程中，齿轮箱起着传递动力的作用，是转向架上的关键部件之一。在齿轮箱大组装完成后，对齿轮箱部件整体清洗尤为重要，已成为齿轮箱生产中的一道必要工序。根据齿轮箱生产工艺需要，设计了一套全自动液压清洗装置(见图1)。该装置主要用在生产流水线上，对齿轮箱进行动态清洗。本文就其主要技术性能、系统组成及设计思路作详细介绍。

图1 清洗装置实物图

1 齿轮箱清洗工作特点

动车组齿轮箱一般为一级圆柱齿轮传动结构，组装完成后的齿轮箱包括主从动齿轮、箱体、轴承、密封件及车轴。车轴贯穿齿轮箱，贯通部位采用非接触式密封。箱体材料为铝合金或球铁，箱体上设有注油口和排油口。清洗过程中，齿轮箱低速正反向循环运转，箱内油位油量动态平稳。

2 主要技术性能

清洗装置的液压系统提供清洗油，由齿轮箱注油口进油，从齿轮箱底部出油孔出油。液压系统的主要技术指标如下：(1)油箱使用介质为专用清洗油；(2)清洗油采用三级过滤；(3)齿轮箱冲洗清洁度达到ISO4406：99-/14/11标准；(4)各种压力、温度、液压控制应有传感装置与主控箱连接；(5)辅助过滤装置实现自动循环；(6)系统回油设有磁性装置，消除铁屑及粉末对油泵的磨损；(7)油箱及管道材质：碳钢采用全封闭镀锌油箱，并留有清洗口；(8)系统噪音不大于75 dB(A)；(9)液压站布局美观合理，便于检修。

电气控制系统采用PLC控制，通过调节变频器的频率来改变电机的转速，以实现调节泵的流量大小。当设定流量后，通过流量计在线检测并反馈，由PLC自动调节电机频率，维持流量恒定，不需要操作者多次调节，操作简单、方便。

控制面板上有触摸屏实时显示在线压力、进出油的瞬时流量、油箱温度、滤芯堵塞报警等信号，还可以设定循环清洗时间。

在清洗运转过程中，系统自动实现进、回油流量基本相等，保持齿轮箱中油量动态平衡。在长时间连续工作的条件下，具有稳定的技术性能。

此外根据使用需求，电气控制系统可实现手动控制和自动控制两种方式。

3 液压系统设计

(1)供油回路：该回路上设有1台齿轮泵，1台变频调速电机，同时该回路设有2道精过滤，该过滤器为双筒过滤器，工作时只有1个通道工作(一备一用)。供油管路中流量通过该回路上的流量计检测，流量大小可通过PLC控制变频电机转速进行调节或手动调节阀控制[1]。

(2)抽油回路：该回路上设有1台齿轮泵，1台变频调速电机。为了降低油污对齿轮泵工作性能的影响，保证齿轮泵正常工作，在排油口设有强磁过滤器进行粗过滤。由抽油泵抽出的油经过滤器后进入油箱。回路上设有流量计(数显瞬时流量)显示抽油流量，与供油回路类似，该流量大小可以调节，以保持清洗作业时齿轮箱内液面基本不变。

(3)自循环回路：该回路设有1台自循环齿轮泵，1台变频调速电机流量连续可调，回路上设有一道半精过滤。为了给清洗油降温，在回路上接有自动风冷却器，超出设置温度范围时会自动启动工作。

液压系统原理图如图2所示。

图2 液压系统原理图

清洗装置工作时，连接好液压管路，打开球阀，启动供油泵向齿轮箱供油，供油泵的流量由流量计即时显示。供油量达到设定值后，抽油泵开始工作，并通过PLC实时调节抽油泵输出流量，保持齿轮箱中液面动态稳定。当排油流量低于警戒值时，清洗装置自动停机，同时系统发出报警提醒操作者。

抽油回路中的油首先通过粗过滤器过滤，将油液中大于100 μm的污染物基本过滤掉，经抽油泵后再通过精度为30 μm的过滤器过滤。抽出的油随后进入油箱的回油腔，通过由高性能磁铁棒组成的磁栅对油液中的铁质污染物进行过滤，最终油液流入沉淀箱，经过重力沉淀与气泡上浮过程达到过滤效果。过滤达标后的清洁油再通过供油回路进入齿轮箱，完成清洁油的循环使用。

此外，该套系统配有加热器、风冷却器及温度仪表，能根据设定要求自动加热和冷却。在油箱液位低或滤芯堵塞时，系统会报警提示。高精滤采用双筒过滤器，当一只滤芯堵塞时只要切换到另一只过滤器即可正常工作，不需停机更换。

在清洗作业结束时，系统会自动发出蜂鸣报警，以提醒操作者该齿轮箱清洗工序完成。