BS-1200型边坡清筛机走行液压系统设计改进

何洲

（中国铁建高新装备股份有限公司，云南 昆明 650215）

0 引言

BS-1200型边坡清筛机，走行液压系统不能与其它车长时间连挂运行。由于国内线路长大下坡比较多、坡道角度大，外加国内天窗时间比较短，需要快速到达作业现场和快速撤离作业现场。各铁路局采用调车机和边坡清筛机同时连挂运行。这种作业模式下，发生过走行液压马达被反拖、马达烧毁、车轴齿轮箱损坏的严重问题，导致列车在正线无法运行，不仅不能按时完成作业任务，更不能在规定的时间离开作业线路，影响该条线路上后续客运和货运车辆的正常通行。

经研究发现，通过在液压系统上加装一套控制阀组，可以有效避免反拖，降低反制动压力。这套方案不仅有扎实的理论基础，更是经过了实践的检验。改造以后的边坡清筛机液压系统在各铁路局没有再发生过这类安全事故。

1 存在弊端和改造目的

边坡清筛机走行液压系统原理图和程序控制逻辑显示，液压原理图不具备防反拖和连挂运行功能（美国边坡清筛机的制造商LORAM公司也多次强调该车不能与其它车连挂运行）。已有逻辑程序只控制边坡清筛机自身走行，起到柴油机转速不被拖高和保护液压系统的功能。当与其它车连挂运行时，存在以下安全风险：

柴油机转速被拖高，严重时损坏柴油机；

液压马达被反拖，损坏液压马达，甚至损坏整个液压系统。

针对上述弊端及可能出现的问题，本项目通过改造液压系统，加装防反拖阀组，保证列车在连挂运行时柴油机转速不被拖高，液压马达不被损坏等。

2 改进前的技术方案

边坡清筛机自运行由5个100cc排量的泵驱动4个250cc的马达。补油泵的排量为20cc，5个补油泵的总排量为100cc。额定转速下，5补油泵的最大流量为140L/min左右，补油泵为系统能补给的最大油量为140L/min。5个泵满排量工作时，其最大流量为1400L/min，该流量是列车达到80Km/h时的流量。列车到达80km/h时，马达处于其设定的最小排量，当列车减速或者出现大下坡时，列车在惯性下运行，马达变为泵工况，列车带动马达运行，此时4个马达的最大输出流量也为1400L/min。由于系统为闭式系统，马达输出多大的流量，就要吸收同样大流量的油液。

图1 BS-1200 型边坡清筛机液压修行系统原理图

从表1可以看出，在车速低于37km/h时，随着列车速度的增大，泵的排量逐步增大。速度达到37km/h时，泵的排量保持不变，系统的总流量达到了最大1445L/min，马达的排量达到了最大250ml。但是随着车速继续增加，系统的总流量保持不变，马达的排量却开始逐步下降。从中可以看出，车速与马达排量在一定条件下存在着反比关系。列车在减速过程中，马达排量逐渐减小。车速在35～80km/h范围期间，系统的总流量维持在1445L/min。补油泵的总流量为140L/min，此时系统还需要5个主泵提供1305L/min的流量。也就是每个泵的排量不能小于90cc才能保证系统不被吸空。

表1 边坡清筛机车速与流量图

边坡清筛机不与其它列车连挂运行时，可监测车速、柴油机转速、压力等参数。通过程序控制，可以保证系统不被吸空，满足列车的正常运行。但是当边坡清筛机与其它车连挂运行时，由于受到外界车辆惯性的影响，程序无法及时反映，也不能及时控制泵马达的排量位置，系统油量不足，系统就会在瞬间产生吸空的现象。瞬间吸空会对泵马达造成破坏性的磨损，日积月累会导致马达毁灭性的破坏。如果吸空状态持续时间稍久一些，马达瞬间就会被烧毁。

3 改进后的技术方案

经深入研究，决定在边坡清筛机已有的液压系统中增加2个阀组。每个阀组上安装2个先导液控换向阀和1个溢流阀。液控换向阀的通油能力在200～700L/min，溢流阀的最大通油能力为760L/min。2个阀组的总通油能力为1400L/min左右。见原理图。红色框内为加装的液压阀组。

图2 BS-1200 型边坡清筛机液压修行系统原理图

增加这套阀组可以实现两个目的：

（1）防止系统被吸空。该套阀组在列车出现反拖状态时（马达变为泵工况），该阀组可以连通泵马达AB口。AB口连通后首先保证系统不被吸空，然后由补油泵补充经冲洗阀等阀组泄漏的油液，从而完全满足系统的流量要求。

（2）降低液压系统对其它系统的冲击。在反拖过程中，反制动压力瞬间增高。已有的系统上通过泵上的溢流阀控制该压力，这个阀的压力不能调低。改进后的方案中，增加的阀组上有一个溢流阀。当发生反拖时，该溢流阀工作，降低系统的压力，液压系统产生的扭矩变小，对车齿箱、柴油机等系统的冲击大大减小[1-3]。

4 反制动压力的设定和作用

上文中提到，反拖过程中反制动压力瞬间增高，会冲击其他系统造成损坏。通过增加控制阀组可以有效降低反制动压力。

通过借鉴其它成熟养路机械产品的经验，经过计算，得出5个泵满排量工作时反制动压力应设置为110bar。在80km/h运行时，4个马达的排量为115cc左右。变为泵工况时，4个115cc的泵在压力为110bar的情况下功率为220kW。柴油机的辅助功率为70kW左右，外加其它一些泵的功率在40～50kW左右。柴油机需要消耗的反拖功率为220-70-50=100kW左右。这个功率通过柴油机自身克服。110bar的压力既保护了液压系统被吸空，也防止了柴油机转速被拖高的现象[4-5]。

通过增加这套阀组，不仅可以解决列车连挂同动力运行的问题，也可以有效防止柴油机转速被拖高的现象发生。

5 结语

本文通过介绍边坡清筛机走行液压系统的原理和控制机构，总结出该系统最易出现的故障以及故障产生的原因。鉴于该系统在边坡清筛机中的重要作用，无论是生产人员、调试人员还是用户，都应该对走行液压系统给予高度的重视。实践证明，该系统改造后，性能稳定可靠，用户操作方便，切合各路局的作业工况，大大提高了生产效率，可以有效防范作业事故的发生。