多用途作業(yè)車液壓系統(tǒng)

1、鐵路多用途作業(yè)車總體及液壓系統(tǒng)概述2.1鐵路多用途作業(yè)車總體方案簡(jiǎn)介根據(jù)鐵路線路養(yǎng)護(hù)和維修的作業(yè)要求，參照國(guó)內(nèi)外大型養(yǎng)路作業(yè)機(jī)械的作業(yè)流程和鐵路線路維修規(guī)則中的作業(yè)要點(diǎn)，確定鐵路多用途作業(yè)車應(yīng)具有搗固、起吊照明、除雪、肥邊打磨、探傷、換軌等多種工作裝置。圖2-1 總體組成示意框圖本車總體組成方案參照接觸網(wǎng)維修作業(yè)車的設(shè)計(jì)，如圖2-1所示，其組成的部分分布如內(nèi)燃機(jī)布置的一端為作業(yè)車的前端，除雪裝置布局在作業(yè)車的前端，限界保持裝置布置在作業(yè)車的中部，鋼軌打磨、軌枕搗固、清掃、鋼軌探傷、鉆孔切斷等功能在作業(yè)車后端的工作裝置輪換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)；吊軌收軌、照明等功能通過吊機(jī)及上面布置的照明裝置實(shí)現(xiàn)；物料堆放室

2、布置在控制室的后面，各種工作裝置、工具、鋼軌及其他一些物品存在此處。作業(yè)車的動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)提供，前后各布置一個(gè)。內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵；內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)分動(dòng)箱，提供作業(yè)車走形動(dòng)力。該作業(yè)車的核心技術(shù)是工作裝置輪換平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。它涉及各個(gè)工作裝置動(dòng)力源及安裝平臺(tái)的提供。首先，這些工作裝置中，有的需要液壓驅(qū)動(dòng)，有的則是電力驅(qū)動(dòng)，工作裝置輪換平臺(tái)需要為他們提供正常工作時(shí)的動(dòng)力源的接口，即當(dāng)每個(gè)工作裝置需要工作時(shí)，通過一個(gè)通道把工作裝置從物料堆放室運(yùn)輸?shù)焦ぷ餮b置輪換平臺(tái)，在把工作裝置連接到工作裝置輪換平臺(tái)提供的動(dòng)力接口，即可開始工作。圖2-2 作業(yè)示意框圖1圖2-3 作業(yè)示意框圖2本車作業(yè)方案采用兩作業(yè)

3、車連掛進(jìn)行作業(yè)，共分為兩種連掛方式，圖2-2為實(shí)現(xiàn)吊軌收軌功能，圖2-3為除了吊軌收軌功能之外所有的功能實(shí)現(xiàn)示意框圖。在吊軌收軌時(shí)，中間連掛兩輛一定規(guī)格的軌道平車，用于存放鋼軌，吊機(jī)布置位置，參照接觸網(wǎng)維修車，布局在車尾左端位置，兩輛車采用相同的布局。吊軌道時(shí)，兩作業(yè)車的吊機(jī)同時(shí)工作，各吊鋼軌的一端，把鋼軌放在軌道平車合適的位置上。在實(shí)現(xiàn)其他功能時(shí)，待工作的作業(yè)裝置存放在號(hào)作業(yè)車的平板上，限界保持、清掃、除雪等工作裝置工作時(shí)固定在多用途車所在的區(qū)域，他們共用一個(gè)安裝平臺(tái)，形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，方便拆卸；鋼軌打磨、軌枕搗固、鋼軌探傷等工作裝置直接作用在作業(yè)的對(duì)象上，由人輔助操縱，作業(yè)車提供動(dòng)力來源。作

4、業(yè)裝置如果需要電力驅(qū)動(dòng)，即從作業(yè)車上面牽引出電線接到工作裝置上，作業(yè)車需裝載一個(gè)適當(dāng)規(guī)格的變壓器，以適合不通的電壓要求；作業(yè)裝置如果需要液壓驅(qū)動(dòng)，即從作業(yè)車上面牽引出液壓油管接到工作裝置上，不同的作業(yè)裝置需要不同的壓力，作業(yè)車液壓系統(tǒng)需要滿足這個(gè)條件。同時(shí)作業(yè)車需提供0-5的低速走形速度，配合作業(yè)的工作裝置完成作業(yè)。2.2鐵路多功能作業(yè)車傳動(dòng)方案如何合理選型和優(yōu)化配置傳動(dòng)方式，是我們鐵路多用途作業(yè)車首要考慮的問題?，F(xiàn)代以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的車輛及機(jī)具的行走裝置主要使用純機(jī)械、液力、靜液壓和電力等四種傳動(dòng)方式。機(jī)械傳動(dòng)僅有轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和扭矩等機(jī)械量的變化而沒有能量形式的轉(zhuǎn)變；其它三種方式除必然包含有或多

5、或少的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)外，在傳動(dòng)過程中還都存在著由機(jī)械能轉(zhuǎn)變成其它形式能液壓動(dòng)能、液壓靜能或電能，再重新轉(zhuǎn)變回機(jī)械能的一些環(huán)節(jié)。進(jìn)行這樣兩次轉(zhuǎn)換的目的：一、是便于連續(xù)調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速及扭矩(無級(jí)變速)；二、是便于較靈活地改變傳動(dòng)部件的配置方式(限于液壓及電力傳動(dòng))；三、是便于實(shí)現(xiàn)多種模式的控制(程序、遙控及超載保護(hù)等)。但為此付出的代價(jià)則是較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、較高的制造成本和在兩次能量轉(zhuǎn)化過程中不可避免的功率損失。因此在確定傳動(dòng)方式之前需要對(duì)在四種傳動(dòng)模式作如下評(píng)估：方案一:機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成熟、精密零件較少、價(jià)格低（機(jī)械式無級(jí)變速器除外）；穩(wěn)態(tài)傳動(dòng)效率高；輸出轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化不大特性較硬；故障率低，

6、對(duì)使用條件要求不嚴(yán)格；與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配要求較嚴(yán)格，在一定速度范圍內(nèi)可利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力制動(dòng)；對(duì)檢修、保養(yǎng)的技術(shù)要求不高。缺點(diǎn)：齒輪變速器換擋有沖擊、起步不柔和；傳動(dòng)部件間的相對(duì)位置關(guān)系嚴(yán)格，總體布局方式受到較多限制；現(xiàn)遙控和自動(dòng)控制比較困難；作繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)駕駛?cè)藛T技術(shù)要求較高；于換擋伴隨著功率的中斷，占去不少無效時(shí)間，因而對(duì)于變速和換向頻繁的機(jī)具的生產(chǎn)率不利；動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化大，無法經(jīng)常在負(fù)荷油耗比有利的工況下運(yùn)行，工況變化方案二:液力傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：在一定范圍內(nèi)可維持近似于恒功率的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩變化規(guī)律。負(fù)荷升高時(shí)可自動(dòng)增大輸出扭矩，具有較軟的輸出特性，因而起步柔和，換擋時(shí)沖擊不大；配用自動(dòng)換擋

7、變速器，操作條件顯著優(yōu)于純機(jī)械傳動(dòng)方式；檔次數(shù)明顯少于純機(jī)械傳動(dòng)方式，動(dòng)力中斷的無效時(shí)間縮短；矩器可以吸收沖擊負(fù)荷，避免發(fā)動(dòng)機(jī)超載，延長(zhǎng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壽命。缺點(diǎn)：不僅不同牽引特性的機(jī)具需要選配不同形式的變矩器，而且變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的特性匹配要求也十分苛刻。因而通用性較差，比純機(jī)械傳動(dòng)復(fù)雜、成本高；有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最高時(shí)才能獲得最大的輸出轉(zhuǎn)矩，而在需要輸出低轉(zhuǎn)速、大扭矩的工況時(shí)效率卻很低，不利于節(jié)約能耗、減少排放和降低噪聲，應(yīng)避免在這種工況下長(zhǎng)期運(yùn)行；力制動(dòng)能力差，行車制動(dòng)器工作頻繁，磨損較快；態(tài)效率較低；通變矩器不能用在某些輸出特性要求較硬的機(jī)具上，如農(nóng)用拖拉機(jī)等。方案三:靜液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：布局

8、靈活方便。輸入輸出組件間可用柔性管道連接，相對(duì)位置受機(jī)械結(jié)構(gòu)牽制較少，有時(shí)還可有多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的輸入和輸出端；極調(diào)速范圍寬，且可根據(jù)不同需要得到相應(yīng)的較硬或較軟的調(diào)節(jié)特性，對(duì)不同機(jī)具的適應(yīng)性好，與發(fā)動(dòng)機(jī)容易匹配；出扭矩與轉(zhuǎn)速可以在相當(dāng)大程度上與輸入轉(zhuǎn)速無關(guān)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。從而使發(fā)動(dòng)機(jī)能經(jīng)常在穩(wěn)定、高效工況下運(yùn)行，有利于節(jié)約能量、降低噪音、減少排放及延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，從而補(bǔ)償了本身穩(wěn)態(tài)效率較低對(duì)整機(jī)經(jīng)濟(jì)性帶來的不利影響；步、調(diào)速及換向柔和、迅速、沖擊??；微動(dòng)特性優(yōu)異，操作舒適，有利于準(zhǔn)確地行駛、操縱工作部件及拖掛車輛負(fù)載；最高車速直到完全靜止均可利用動(dòng)力傳動(dòng)裝置本身實(shí)現(xiàn)可控制的制動(dòng)，制動(dòng)扭矩與驅(qū)動(dòng)扭矩相

9、當(dāng)，并且此種制動(dòng)不引起部件磨損，必要時(shí)還可貯存系統(tǒng)吸收的制動(dòng)動(dòng)能。缺點(diǎn)：組件比較精密，要求良好的制造技術(shù)，成本較高；態(tài)傳動(dòng)效率較低，因而不宜用于長(zhǎng)距離穩(wěn)定行駛的車輛（如卡車等）；修保養(yǎng)工作所要求的技術(shù)水準(zhǔn)較高。方案四:電力傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間用柔性電纜連接，鋪設(shè)比液壓管道更為方便；節(jié)性能好，與微電子技術(shù)相關(guān)聯(lián)程度高，能得到多種牽引特性曲線，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及遙控；動(dòng)力制動(dòng)性能較好，可實(shí)現(xiàn)再生儲(chǔ)能制動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)在有利工況下穩(wěn)定運(yùn)行、油耗低、排放污染小、壽命長(zhǎng)；實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)蓄電池雙動(dòng)力方式驅(qū)動(dòng)。缺點(diǎn)：?jiǎn)挝恢亓抗β拭芏缺惹叭N傳動(dòng)方式都小，電機(jī)尺寸與重量都比同功率液壓組件大得多，目前結(jié)構(gòu)比較笨重

10、；耗用有色金屬和其它特殊材料較多，價(jià)格較高；解決抗干擾和電磁兼容等問題比較困難。方案的比較:基于鐵路多用途作業(yè)車的實(shí)際情況，考慮使用工況，結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，操作的難易以及傳動(dòng)的性能綜合考慮，確定鐵路多用途作業(yè)車使用靜液壓傳動(dòng)，其具體理由如下，1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于鐵路多用途作業(yè)車的的執(zhí)行機(jī)構(gòu)很多，有搗固，探傷，打磨，起吊，鉆孔、切割，除雪，及界限保持等多個(gè)作業(yè)設(shè)備，如果使用液壓傳動(dòng)可以只需要一個(gè)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一臺(tái)油泵，就可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)鐵路多用途作業(yè)車行走，及各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作業(yè)時(shí)的各種動(dòng)作要求，使得電氣元件的數(shù)量大大減少。使用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)輸入輸出組件間可用柔性管道連接，使其車體內(nèi)部的剩余空間增多，各種部件能很方便

11、布置，減輕了總重。布局靈活方便。2.調(diào)速方便，鐵路多用途作業(yè)車的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)制動(dòng)頻繁，速度要求不一，利用液壓系統(tǒng)變量容易的特點(diǎn)，采用液壓調(diào)速的方法，可以使調(diào)速及換向柔和、迅速、沖擊小。這種調(diào)速方法不但容易實(shí)現(xiàn)，而且簡(jiǎn)單可靠，價(jià)格低廉。3.節(jié)約能耗，如果鐵路多用途作業(yè)車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)不工作，可以選擇了合適的變量泵，可使系統(tǒng)流量輸出為零，避免了溢流損失。2.3鐵路多功能作業(yè)車液壓系統(tǒng)概述鐵路多用途作業(yè)車液壓系統(tǒng)除雪機(jī)構(gòu)液壓回路鉆孔切割機(jī)構(gòu)液壓回路界限保持機(jī)構(gòu)液壓回路起吊機(jī)構(gòu)液壓回路搗固機(jī)構(gòu)液壓回路探傷機(jī)構(gòu)液壓回路打磨機(jī)構(gòu)液壓回路走行驅(qū)動(dòng)液壓回路圖2-4 鐵路多用途作業(yè)車液壓系統(tǒng)組成如圖2-4所示

12、，鐵路多用途作業(yè)車液壓系統(tǒng)組成所示，設(shè)計(jì)的鐵路多用途作業(yè)車具有搗固、探傷、打磨、起吊、鉆孔切割作業(yè)平臺(tái)、除雪及界限保持等多種功能，加上車輛走行驅(qū)動(dòng)，一共8個(gè)基本動(dòng)作回路的液壓系統(tǒng)。根據(jù)對(duì)所設(shè)計(jì)鐵路多用途作業(yè)車的液壓系統(tǒng)構(gòu)成總體的思路，擬采用單發(fā)動(dòng)機(jī)-雙泵來驅(qū)動(dòng)所有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以知道所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)為典型的多執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)。對(duì)于多執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)來講，保證能夠?qū)δ硯讉€(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行同步控制，即同時(shí)控制多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行各種復(fù)合動(dòng)作是設(shè)計(jì)這種系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)。根據(jù)鐵路多用途作業(yè)車的工作特點(diǎn)，主要?jiǎng)幼饔?探傷小車拖在車體后面，遇到問題鋼軌會(huì)發(fā)出警報(bào)，然后驅(qū)動(dòng)液壓缸往返運(yùn)動(dòng)；肥邊易出現(xiàn)在鐵路線路的道岔處，

13、在低速走行的情況下，肥邊打磨設(shè)備在人工手推的情況下進(jìn)行作業(yè)；鉆孔切割作業(yè)平臺(tái)是在鋼軌出現(xiàn)問題時(shí)停車施工；搗固是鐵路線路路基出現(xiàn)問題時(shí)時(shí)停車施工；起吊設(shè)備也是在停車的情況下作業(yè)除雪有季節(jié)限制在低速行走的工況下作業(yè)，清掃應(yīng)在低速行走的工況下作業(yè)。根據(jù)以上作業(yè)設(shè)備的作業(yè)情況可知，相互配合施工的情況不多，較長(zhǎng)出現(xiàn)的是一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合低速走行的情況下作業(yè)。因此復(fù)合作業(yè)的情況在各個(gè)設(shè)備之間要求不高，但在各個(gè)作業(yè)設(shè)備內(nèi)部的作業(yè)時(shí)要求的復(fù)合動(dòng)作很多，如起吊過程中，要可以進(jìn)行回轉(zhuǎn)、變幅、起升、伸縮等動(dòng)作。由于鐵路多用途作業(yè)車對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作的要求并不高，所以液壓系統(tǒng)的主要任務(wù)就是把行走系統(tǒng)加到整個(gè)系統(tǒng)中

14、，除了行走液壓系統(tǒng)在低速走行時(shí)流量大，系統(tǒng)壓力較大外，其他各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)流量和系統(tǒng)壓力要求并不高，除了行走系統(tǒng)外在單泵供油的條件下，就可以滿足鐵路多用途作業(yè)車所需的各個(gè)動(dòng)作要求。為了使鐵路多用途作業(yè)車進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作，系統(tǒng)中采用了多路閥使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)相互并聯(lián)，使每個(gè)機(jī)構(gòu)可以互不干擾，由此完成復(fù)合動(dòng)作。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，可以完全滿足鐵路多用途作業(yè)車各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要求。2.4鐵路多功能作業(yè)車液壓系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)1.多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓回路如何構(gòu)建和相互連接。所要設(shè)計(jì)的鐵路多用途作業(yè)車液壓系統(tǒng)是需要由一個(gè)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)搗固，探傷，打磨，起吊，鉆孔、切割，除雪，及界限保持8個(gè)執(zhí)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。因此如何進(jìn)行液壓

15、回路的構(gòu)建和相互連接便成了一個(gè)首要考的問題。如果要保證每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都能同時(shí)動(dòng)作，并且根據(jù)各個(gè)執(zhí)行機(jī)的工作特點(diǎn)，具備一定的互不干擾性，還要考慮到是否有執(zhí)行機(jī)構(gòu)要保具有優(yōu)先保障動(dòng)作的可能性問題，所以是采用并聯(lián)形式或者串連形式的壓回路是需要從整個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)和各個(gè)機(jī)構(gòu)各自特點(diǎn)及相互間配合程度度進(jìn)行考慮。2. 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作如何操縱和協(xié)調(diào)控制。由于鐵路多用途作業(yè)車系統(tǒng)總體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如何操縱各執(zhí)行機(jī)構(gòu)和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)控制是一個(gè)主要問題。各個(gè)機(jī)構(gòu)采用何種操縱方式，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制過程中怎樣調(diào)速，何種機(jī)構(gòu)調(diào)速要求高，都要進(jìn)行分析和研究。液壓系統(tǒng)的調(diào)速方法一般有節(jié)流調(diào)速或者容積調(diào)速方法，采用哪種方法，要從系

16、統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)、節(jié)約能耗、動(dòng)作協(xié)調(diào)等角度考慮。3.如何進(jìn)行各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的選擇和匹配。在鐵路多用途作業(yè)車液壓系統(tǒng)回路中，油泵是系統(tǒng)的動(dòng)力元件，各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油缸或馬達(dá)是執(zhí)行元件。由于系統(tǒng)采用一個(gè)原動(dòng)機(jī)控制多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選擇什么樣的油泵是首要考慮的問題，是選單泵還是多聯(lián)泵(雙聯(lián)泵)，是采用定量泵還是變量泵。其次，各個(gè)執(zhí)行元件以及動(dòng)力元件的主要參數(shù)如何匹配，以使各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作協(xié)調(diào)。同時(shí)，為了保證系統(tǒng)中各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安全性，在其中主要位置設(shè)置一些具有安全作用的元件，如起吊設(shè)備的部分回路需要安裝安全閥、平衡閥等，由于它們的存在，當(dāng)多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接在一個(gè)大回路中，需要多個(gè)動(dòng)作或者同時(shí)動(dòng)作時(shí)可能會(huì)

17、產(chǎn)生相互干擾的情況，怎樣保證各機(jī)構(gòu)的安全性而又滿足不同機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要求，也是需要仔細(xì)研究的問題。2.5鐵路多功能作業(yè)車液壓回路特征的確定液壓系統(tǒng)按照回路特征分類可以分成開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。系統(tǒng)如圖2-4所示，它的特點(diǎn)是液壓泵直接從油箱中吸油，供執(zhí)行元件使用后返回油箱，即油液的循環(huán)必須經(jīng)過油箱交換。圖2-4 開式液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖開式系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)有:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)成靈活；有一個(gè)較大的油箱，能夠起到良好的自然散熱作用，油液中污物可在油箱中沉淀，降低了對(duì)過濾器的要求；系統(tǒng)中各回路之間可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)，即可以使用單泵對(duì)多個(gè)工作裝置分別供油；可以進(jìn)行節(jié)流調(diào)速，也可以進(jìn)行容積調(diào)速，或者兩者同時(shí)使用，即復(fù)

18、合調(diào)整，故調(diào)速范圍較大。開式系統(tǒng)的缺點(diǎn)有:油箱體積大，油液與空氣接觸，增加了混入空氣的機(jī)會(huì):為增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有時(shí)要在回油路上增加背壓閥，增加了回油阻力；當(dāng)油泵沒有自吸能力時(shí)，需要增設(shè)一個(gè)流量為主泵流量1.2倍的供油泵。閉式系統(tǒng)如圖2-5所示，它的特點(diǎn)是:系統(tǒng)中的油液自成循環(huán)，無需通過油箱交換；執(zhí)行元件的回油直接進(jìn)入油泵的入口，吸油條件好。圖2-5閉式液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖閉式系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)有:結(jié)構(gòu)緊湊，沒有開式系統(tǒng)中那種體積很大的油箱，只有一個(gè)體積不大的補(bǔ)油用的油箱，因而自重輕；除補(bǔ)油外，油液成閉式循環(huán)，不接觸空氣，減少了混入空氣的機(jī)會(huì)；系統(tǒng)中一般都用雙向變量泵，直接用液壓泵的變量機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)速度和方

19、向，避免了換向閥控制方式造成的節(jié)流損失和換向沖擊:系統(tǒng)無回油背壓損失，因?yàn)榛赜捅硥杭礊橐簤罕玫倪M(jìn)口壓力。閉式系統(tǒng)的缺點(diǎn)有:由于沒有大體積的油箱，自然冷卻條件差，油液中的污物也不能在油箱中沉淀，一般都需要加冷卻器，對(duì)濾油器的要求也很高；由于通常使用雙向變量泵，故價(jià)格高，維修也比較麻煩；為補(bǔ)充油液循環(huán)中的損失，以及為實(shí)現(xiàn)使油液降溫的要求，需要一套比較復(fù)雜的補(bǔ)油系統(tǒng)，必要時(shí)還需要附加沖洗系統(tǒng)，元件數(shù)量多且消耗部分功率，成本也比較高；油液循環(huán)頻度較高，容易老化；如果采用單泵供油，難于和其它工作裝置組合在一起。以上對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中采用的開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)進(jìn)行了分析，對(duì)于鐵路多用途作業(yè)車液壓行走系統(tǒng)的方案

20、，我們選擇的是開式系統(tǒng)，主要基于以下幾點(diǎn):1.鐵路多用途作業(yè)車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)很多，有搗固，探傷，打磨，起吊，鉆孔、切割，除雪，及界限保持等多個(gè)作業(yè)設(shè)備。由于采用單泵供油的方式，幾個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的流量和壓力都要由一個(gè)油泵來承擔(dān)，且有幾個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求行復(fù)合動(dòng)作，而開式系統(tǒng)正好適用于這種場(chǎng)合，而閉式系統(tǒng)則在單泵給多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)供油的設(shè)計(jì)上很難實(shí)現(xiàn)。2.閉式系統(tǒng)需要一個(gè)補(bǔ)油泵，所以就會(huì)有部分能量損耗在為主泵提供的供油壓力上，即使在系統(tǒng)不需要流量的情況下，補(bǔ)油泵也照樣工作，這樣能量損失就比較多，尤其對(duì)于小功率系統(tǒng)，若采用閉式系統(tǒng)，補(bǔ)油所需要的功率會(huì)占整個(gè)系統(tǒng)功率的很大一部分，功率損耗相當(dāng)大。3.開式系統(tǒng)所需要

21、使用的元件較少，從而降低了鐵路多用途作業(yè)車的總體設(shè)計(jì)成本。鐵路多功能作業(yè)車液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)鐵路多功能作業(yè)車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同總體設(shè)計(jì)相結(jié)合，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，成本低，效率高的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。3.1鐵路多功能作業(yè)車除雪機(jī)構(gòu)液壓回路根據(jù)同組設(shè)計(jì)人員所提出的要求，除雪機(jī)構(gòu)只需提供升降除雪機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要求，同時(shí)為保證除雪機(jī)構(gòu)的可靠性，需要加平衡閥以防止升降油缸的自行下降。為保持除雪機(jī)構(gòu)的升降的同步性，防止兩個(gè)升降油缸由于同步精度不高而造成除雪板偏載或受力不均的狀況。要實(shí)現(xiàn)除雪機(jī)構(gòu)的同步運(yùn)動(dòng)方案有以下回路：方案一、調(diào)速閥的同步回路圖示3-1是采用調(diào)速閥的單向同步回路。兩個(gè)液壓缸是并聯(lián)的，在它們

22、的進(jìn)（回）油路上，分別串接一個(gè)調(diào)速閥，仔細(xì)調(diào)節(jié)兩個(gè)調(diào)速閥的開口大小，便可控制或調(diào)節(jié)進(jìn)入或自兩個(gè)液壓缸流出的流量，使兩個(gè)液壓缸在一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上實(shí)現(xiàn)同步，即單向同步。這種同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是兩個(gè)調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩，而且還受油溫、泄漏等的影響，故同步精度不高，不宜用在偏載或負(fù)載變化頻繁的場(chǎng)合。 圖3-1 調(diào)速閥同步回路方案二、用電液伺服閥的同步回路圖3-2所示，伺服閥6根據(jù)兩個(gè)位移傳感器3和4的反饋信號(hào)持續(xù)不斷的控制其閥口的開度，使通過的流量與通過換向閥2閥口的流量相同，使兩缸同步運(yùn)動(dòng)。此回路可使兩缸活塞任何時(shí)候的位置誤差都不超過0.050.2mm，但因伺服閥必須通過與換向閥同樣大的流量，因此規(guī)

23、格尺寸大，價(jià)格貴。此回路適用于兩缸相距較遠(yuǎn)而同步精度要求很高的場(chǎng)合。方案三、機(jī)械同步回路 圖3-2 電液伺服閥的同步回路最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而又可獲得很高同步精度的方法是剛性同步回路。也就是將活塞桿或液壓馬達(dá)的軸剛性連接，如圖3-3所示。這種同步方法比較簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，能基本上保證位置同步的要求，但由于機(jī)械零件在制造，安裝上的誤差，同步精度不高。同時(shí)，兩個(gè)液壓缸的負(fù)載差異不宜過大，否則會(huì)造成卡死現(xiàn)象。方案四、流量同步回路如圖3-4所示為帶有補(bǔ)償裝置的兩個(gè)液壓缸串聯(lián)的同步回路。當(dāng)兩缸同時(shí)下行時(shí)，若缸5活 圖3-3 機(jī)械同步回路塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊壓下行程開關(guān)1S，電磁鐵3YA得電，換向閥3左位投入工作，壓

24、力油經(jīng)換向閥3和液控單向閥4進(jìn)入缸6上腔，進(jìn)行補(bǔ)油，使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點(diǎn)。如果缸6活塞先到達(dá)端點(diǎn)，行程開關(guān)2S使電磁鐵4YA得電，換向閥3右位投入工作，壓力油進(jìn)入液控單向閥控制腔，打開閥4，缸5下腔與油箱接通，使其活塞繼續(xù)下行達(dá)到行程端點(diǎn)，從而消除累積誤差。這種回路允許較大偏載，偏載所造成的壓差不影響流量的改變，只會(huì)導(dǎo)致微小的壓縮和泄漏，因此同步精度較高，回路效率也較高。應(yīng)注意的是這種回路中泵的供油壓力至少是兩個(gè)液壓缸工作壓力之和。 圖3-4 流量同步回路方案五、電液伺服閥同步回路 如圖3-5所示為電液伺服閥同步回路。當(dāng)換向閥左位接回路時(shí)，壓力油經(jīng)分流集流閥3分成兩股等量的油液進(jìn)入缸5

25、和缸6，使兩缸活塞同步上升；當(dāng)換向閥右位接回路時(shí)，閥3起集流作用，控制兩缸活塞同步下降?；芈分械膯蜗蚬?jié)流閥2是用來控制活塞下降速度增加背壓用的。分流集流閥只能實(shí)現(xiàn)速度同步。若某缸先到達(dá)行程終點(diǎn)，則可經(jīng)閥內(nèi)節(jié)流孔竄油，使各缸都能到達(dá)終點(diǎn)，從而消除積累誤差。方案討論 圖3-5電液伺服閥同步回路調(diào)速閥的同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是兩個(gè)調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩，而且還受油溫、泄漏等的影響，故同步精度不高，不宜用在偏載或負(fù)載變化頻繁的場(chǎng)合；電液伺服閥的同步回路此回路可使兩缸活塞任何時(shí)候的位置誤差都不超過0.050.2mm，同步精度很高，但因伺服閥必須通過與換向閥同樣大的流量，因此規(guī)格尺寸大，價(jià)格貴。綜合考慮成本及

26、同步精度的要求確定使用分流集流閥的同步回路。3.2鐵路多功能作業(yè)車起吊機(jī)構(gòu)液壓回路起吊主要由起升，回轉(zhuǎn)，變幅，伸縮和支腿等工作機(jī)構(gòu)組成，這些動(dòng)作的完成都有液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于起重機(jī)的液壓系統(tǒng)，一般要求輸出力大，動(dòng)作要平穩(wěn)，耐沖擊，操作要靈活、方便、可靠、安全。起重機(jī)液壓系統(tǒng)包含支腿收放、回收機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、吊臂變幅等五個(gè)部分。各個(gè)部分都有相對(duì)的獨(dú)立行。1.支腿收放回路。由于起吊設(shè)備作業(yè)時(shí)，車架的支撐力有限，因此作業(yè)時(shí)必須放下支腿來提供更大的支撐力。鋼軌作業(yè)車行使時(shí)必須收起支腿。前后各有兩個(gè)支腿，每個(gè)支腿配有一個(gè)液壓油缸。圖3-6 支腿回路圖3-6示支腿回路，兩條前支腿用一個(gè)三位四通手動(dòng)換向閥控

27、制收放，而兩條后退則用另一個(gè)三位四通閥控制。換向閥都采用M型中位機(jī)能，油路上是串聯(lián)的。每一個(gè)油缸上都配有一個(gè)雙向液壓鎖，以保證支腿可靠地鎖住，防止在起重作業(yè)過程中發(fā)生“軟退”現(xiàn)象（液壓缸上控油路泄露引起）或行車過程中液壓支腿自行下落（液壓缸下控油路泄露引起）。2.起升回路。圖3-7所示，起升機(jī)構(gòu)要求所吊重物可升降或在空中停留，速度要平穩(wěn)、變速要方便、沖擊要小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大，本回路中采用柱塞式液壓馬達(dá)帶動(dòng)重物升降，變速和換向閥的開口大小來實(shí)現(xiàn)的，有液控單向順序閥來限制重物超速下降。單作用液壓缸是制動(dòng)缸，單向節(jié)流閥是保證液壓油先進(jìn)入馬達(dá)，使馬達(dá)產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)矩，再接觸制動(dòng)，以防止重物帶動(dòng)馬

28、達(dá)旋轉(zhuǎn)而向下滑，另外保證吊物升降停止時(shí)，制動(dòng)缸中的油馬上與油箱相通，使馬達(dá)迅速制動(dòng)。起升機(jī)構(gòu)由換向閥、限速閥和升降油缸組成，左右升降油缸并聯(lián)，這是因?yàn)樽笥矣透谆揪哂邢嗤膲毫?，可以同時(shí)動(dòng)作。在升降過程中，對(duì)速度有一定的要求，所以必須采取必要的限速措施。升降油缸采用下列速度限制措施:1.利用換向閥進(jìn)行節(jié)流控制，即由手來操縱閥桿，改變進(jìn)出油口的大小來達(dá)到限速目的。這種方法，結(jié)構(gòu)上最為簡(jiǎn)單，無需附設(shè)專用元件，操作熟練后效果較好。2.采用限速閥，當(dāng)起升進(jìn)油時(shí)，單向閥打開，按所需流量進(jìn)油，下降回油時(shí)，單向閥關(guān)閉，油從節(jié)流孔中流出，予以限速?？紤]到起升下降的 圖3-7 起升回路速度要求比較靈活，不希望一

29、直快，或者一直慢。而采用換向閥進(jìn)行節(jié)流控制則比較靈活，使用限速閥可以保證不會(huì)超速下降。3.大臂伸縮回路。大臂伸縮采用單級(jí)長(zhǎng)液壓缸驅(qū)動(dòng)。工作中，改變閥的大小和方向，即可調(diào)節(jié)大臂運(yùn)動(dòng)速度和使大臂伸縮。行走時(shí)，應(yīng)將大臂縮回。大臂縮回時(shí)，因液壓力與負(fù)載力方向一致，為防止吊臂在動(dòng)力作用下自行收縮，在收縮缸的下腔回油路安置平衡閥，提高收縮運(yùn)動(dòng)的可靠性。4.變幅回路 圖3-8 大臂伸縮回路圖3-9示，大臂變幅機(jī)構(gòu)是由于改變作業(yè)高度，要求能帶載變幅，改變要平穩(wěn)。本機(jī)采用兩個(gè)液壓缸并聯(lián)來提高變幅機(jī)構(gòu)承載能力。因液壓力與負(fù)載力方向一致，為防止吊臂在動(dòng)力作用下自行收縮，在收縮缸的下腔回油路安置平衡閥，提高收縮運(yùn)動(dòng)的

30、可靠性。5.回轉(zhuǎn)油路 圖3-9 變幅回路回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)要求大臂能在任意方位起吊，由于回轉(zhuǎn)不需要太大轉(zhuǎn)速，大約速度在13r/min。因此慣性小，不需要設(shè)緩沖裝置，操作換向閥，可是馬達(dá)正反轉(zhuǎn)或停止。該系統(tǒng)特點(diǎn)：因重物在下降時(shí)以及大臂收縮和變幅時(shí)，負(fù)載與液壓力方向相同，執(zhí)行元件會(huì)失控，為此，在其回油路上必須設(shè)置平衡閥。因工況作業(yè)的隨機(jī)性較大，且動(dòng)作頻繁，所以大多采用手動(dòng)彈簧復(fù)位的多路換向閥來控制各動(dòng)作。換向閥常用M型中位機(jī)能。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，各執(zhí)行元件的進(jìn)油路均被切斷，液壓泵出口通油箱使泵卸荷，減少功率損失。圖3-10示，起吊設(shè)備液壓系統(tǒng)圖：1、4、5、10、13、27、28液壓油缸 2、3、6、7、

31、11、12、14、15液控單向閥 8、9、17、20、21、22三位四通換向閥 15二位二通換向閥 16、19溢流閥 25單向調(diào)速閥 23、26回轉(zhuǎn)馬達(dá) 24、29、30平衡閥圖3-10 起吊設(shè)備液壓回路圖3.3鋼軌肥邊打磨液壓系統(tǒng)根據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的安放位置、刀盤布置位置、行走驅(qū)動(dòng)裝置的位置以及支重輪的位置的選擇，確定方案如下：圖3-11 整機(jī)布置圖圖3-11所示，此方案的優(yōu)點(diǎn)：(1)發(fā)動(dòng)機(jī)布置在遠(yuǎn)離切削點(diǎn)的一側(cè)，能減輕發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)對(duì)切削穩(wěn)定的影響；(2)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，便于操作；(3)該方案采用夾緊輪驅(qū)動(dòng)，既能克服巨大的切削發(fā)力又能提供足夠的驅(qū)動(dòng)力；(4)支重輪采用非對(duì)稱分布，在切削一側(cè)的支重輪距離

32、切削點(diǎn)較近，有力于提高切削的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率較柴油機(jī)要小。但此發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率能滿足作業(yè)要求。鋼軌肥邊打磨主要工況有：夾緊、切屑、行走、下道。本次設(shè)計(jì)需要液壓系統(tǒng)提供走行的驅(qū)動(dòng)，切屑刀盤的驅(qū)動(dòng)，夾緊機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，下道機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)。走行和刀盤的驅(qū)動(dòng)使用液壓馬達(dá)，夾緊機(jī)構(gòu)和下道機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)使用液壓缸。作業(yè)車的工作循環(huán)是：上道夾緊刀盤切削行走停車切削停止松開夾緊機(jī)構(gòu)下道。1.上下道油缸動(dòng)作回路。初步?jīng)Q定使用雙液控單向閥鎖緊回路來保證支腿不因重力下滑和不出現(xiàn)軟腿現(xiàn)象，并且雙液控單向閥鎖緊回路也可以建立系統(tǒng)壓力，使得每個(gè)車體上的4個(gè)液壓缸基本可以同步動(dòng)作。根據(jù)鐵路多功能作業(yè)車除雪部分對(duì)同步回路的

33、討論，確定上下道液壓回路圖為：圖3-12 單向同步回路圖3-12所示是采用調(diào)速閥的單向同步回路。兩個(gè)液壓缸是并聯(lián)的，在它們的進(jìn)（回）油路上，分別串接一個(gè)調(diào)速閥，仔細(xì)調(diào)節(jié)兩個(gè)調(diào)速閥的開口大小，便可控制或調(diào)節(jié)進(jìn)入或自兩個(gè)液壓缸流出的流量，使兩個(gè)液壓缸在一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上實(shí)現(xiàn)同步，即單向同步。這種同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是兩個(gè)調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩，而且還受油溫、泄漏等的影響，故同步精度不高，不宜用在偏載或負(fù)載變化頻繁的場(chǎng)合，但能夠滿足下道時(shí)的同步需求。下道液壓系統(tǒng)圖采用雙向液壓鎖來保證液壓缸不會(huì)因?yàn)橹亓Χ霈F(xiàn)下滑，同時(shí)保證當(dāng)液壓缸頂起車體時(shí)，不會(huì)因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的泄露而出現(xiàn)軟腿現(xiàn)象。另外在每個(gè)液壓缸伸出的進(jìn)油路

34、上都加了調(diào)速閥，這樣可以保證各個(gè)支腿以同樣的速度伸出，而不會(huì)因?yàn)槊總€(gè)液壓缸可能受的載荷不同而出現(xiàn)不能同步推進(jìn)的現(xiàn)象。2.軌道夾緊油缸動(dòng)作回路。在本機(jī)正常工作時(shí)，夾緊油缸的壓力幾乎保持不變，所以需要增加一保壓回路。方案一、用蓄能器保壓回路。如圖3-11所示，當(dāng)主換向閥左位工作時(shí)，油缸向右移動(dòng)，當(dāng)壓力上升至壓力繼電器調(diào)定值時(shí)，便發(fā)出信號(hào)使二位二通電磁閥通電，液壓泵卸荷，油缸由蓄能器保壓。圖3-11 蓄能器保壓回路方案二、用液控單向閥保壓回路。如圖3-12所示，當(dāng)1YA通電時(shí)，換向閥左位工作，油缸小腔進(jìn)油，油缸右腔的有野經(jīng)液控單向閥流回油箱，使油缸向右運(yùn)動(dòng)：當(dāng)電磁閥2YA通電時(shí)，換向閥右位工作，油缸

35、大腔壓力上升至電接點(diǎn)壓力表上限調(diào)定的壓力值時(shí)發(fā)信號(hào)，電磁鐵2YA失電，換向閥處于中為，液壓泵卸荷，油缸由液控單向圖3-12 液控單向閥保壓回路閥保壓。當(dāng)油缸壓力下降到下限值時(shí)，電接點(diǎn)液壓表發(fā)信號(hào)，電磁鐵2YA通電，換向閥再次右位工作，液壓泵給系統(tǒng)補(bǔ)油，壓力上升，如此工作工程自動(dòng)保持油缸右腔的壓力在調(diào)定值范圍內(nèi)。采用蓄能器保壓的回路蓄能器的容量直接影響保壓時(shí)間的長(zhǎng)短，如果本機(jī)時(shí)間稍長(zhǎng)，那么蓄能器的容量就要相對(duì)加大。所以，選擇方案二。3.工作馬達(dá)動(dòng)作回路。圖3-11所示，對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合來實(shí)現(xiàn)所要的動(dòng)作。對(duì)于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯

36、組合來實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)流量不大，壓力也不是很高，為使結(jié)構(gòu)和制造簡(jiǎn)單化故采用通過換向閥的有機(jī)組合來實(shí)現(xiàn)所要的動(dòng)作。速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件的輸入或輸出的流量或利用密閉空間的容積變化來實(shí)現(xiàn)。節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸出或輸入執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于系統(tǒng)必須用溢流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場(chǎng)合。此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功率不大?？紤]到經(jīng)濟(jì)和結(jié)構(gòu)方面的限制，采用節(jié)流調(diào)速。圖3-11 工作馬達(dá)動(dòng)作回路普通的節(jié)流調(diào)速回路的功率損失大，低速穩(wěn)定性好。而容積調(diào)速回路既無溢流損失，也無節(jié)流損失，效率高，但低速穩(wěn)定性差。如果要同時(shí)滿足兩方面的要求，本機(jī)采

37、用溢流節(jié)流閥來滿足設(shè)計(jì)要求。1、2、6、7、14單向調(diào)速閥 3、13三位四通換向閥 16、20二位二通換向閥 2、8升降油缸 11夾實(shí)油缸 16 繼電器 3、4、12液控單向閥 15、19溢流閥 18切削馬達(dá)圖3-12肥邊打磨液壓系統(tǒng)圖如圖圖3-12所示為肥邊打磨液壓系統(tǒng)圖。上道時(shí)只有上道機(jī)構(gòu)的液壓缸工作，別的回路處于封閉狀態(tài)，所以需要一個(gè)換向閥來控制回路的閉合和打開。用二位二通閥控制上道機(jī)構(gòu)工作使其他回路閉合，在上道機(jī)構(gòu)不工作時(shí)其他回路接通。將鋼軌夾緊后，刀盤工作。本次設(shè)計(jì)采用壓力繼電器。當(dāng)夾緊油缸的壓力達(dá)到要求值時(shí)，壓力繼電器工作接通電源，夾緊機(jī)構(gòu)回路的電磁閥工作切斷夾緊回路的油路，切削回

38、路的電磁閥打開油路。然后采用手推行走，工作完成后，通過切斷壓力電磁閥的電路切斷刀盤的油路。通過液控單向閥松開夾緊機(jī)構(gòu)，最后打開下道機(jī)構(gòu)油路下道。這樣就完成了一個(gè)工作循環(huán)。3.4鐵路多功能作業(yè)車搗固機(jī)構(gòu)液壓回路鐵路多功能作業(yè)車的搗固機(jī)構(gòu)，以車體的內(nèi)燃機(jī)提供原動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)油泵產(chǎn)生壓力油，利用液壓傳動(dòng)，控制搗鎬的升降和夾緊，然后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)的搗鎬插入道床后，道渣受到振動(dòng)，道喳在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中重新安排密實(shí)，在鎬頭夾實(shí)時(shí)填滿枕下空隙，達(dá)到搗固的目的。換 向 閥馬 達(dá)升降油缸夾 實(shí) 油 缸振搗機(jī)構(gòu)振動(dòng)軸油泵圖 3-13工作原理圖解根據(jù)工作原理圖解，本次搗固機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)需要液壓系統(tǒng)提供鋼軌的夾緊驅(qū)動(dòng)，搗鎬的

39、升降驅(qū)動(dòng)和馬達(dá)的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)。作業(yè)車的工作循環(huán)是：夾緊搗鎬下降馬達(dá)振動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)流量不大，壓力也不是很高，為使結(jié)構(gòu)和制造簡(jiǎn)單化故采用通過換向閥的有機(jī)組合來實(shí)現(xiàn)所要的動(dòng)作。1.搗鎬的下降和夾實(shí)回路圖3-14 搗鎬動(dòng)作回路1換向閥 2夾實(shí)油缸 3升降油缸 4壓力表 5 繼電器 6液控單向閥壓力油經(jīng)過換向閥1進(jìn)入油缸2和3。升降油缸3的活塞桿固定在底架不能移動(dòng)，于是壓力油便推動(dòng)缸筒上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)搗固機(jī)構(gòu)的升降。夾實(shí)油缸2的兩端聯(lián)結(jié)著搗鎬，當(dāng)夾實(shí)油缸的活塞被壓力油推出時(shí)，搗鎬就對(duì)道渣進(jìn)行夾實(shí)。利用換向閥進(jìn)行節(jié)流控制，即由手來操縱閥桿，改變進(jìn)出油口的大小來達(dá)到限速目的。這種方法，結(jié)構(gòu)上最為簡(jiǎn)單，無需附

40、設(shè)專用元件，操作熟練后效果較好。壓力油進(jìn)入換向閥后，其溢流閥的鋼球就受到壓力油的作用，企圖推開鋼球進(jìn)行溢流，當(dāng)系統(tǒng)中的壓力超過溢流閥的壓力時(shí)，油液將溢流閥打開流回油箱。于是系統(tǒng)壓力不在增高，保持在溢流閥所調(diào)節(jié)的壓力上。顯然，調(diào)節(jié)溢流閥的壓力，就可以控制搗固機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的壓力高低。壓力表用來測(cè)試系統(tǒng)壓力的高低和觀察系統(tǒng)的工作情況，為了便于調(diào)壓和觀察，溢流閥旁一般就近安裝壓力表。2.振動(dòng)馬達(dá)的動(dòng)作回路圖3-16 振動(dòng)馬達(dá)的動(dòng)作回路對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合來實(shí)現(xiàn)所要的動(dòng)作。對(duì)于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)流量不大，壓力也

41、不是很高，為使結(jié)構(gòu)和制造簡(jiǎn)單化故采用通過換向閥的有機(jī)組合來實(shí)現(xiàn)所要的動(dòng)作。當(dāng)夾實(shí)油缸的夾緊力達(dá)到所設(shè)定要求時(shí)，繼電器觸發(fā)換向開關(guān)，壓力油驅(qū)動(dòng)振動(dòng)馬達(dá)的動(dòng)搗鎬，對(duì)道渣進(jìn)行搗固。3.5鐵路多功能作業(yè)車清掃機(jī)構(gòu)液壓回路鐵路多功能作業(yè)車的清掃機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)油缸控制清掃臂的變幅和兩個(gè)馬達(dá)控制清掃裝置的夾角變化，分別在作業(yè)車兩邊對(duì)稱布置，考慮到清掃臂的旋轉(zhuǎn)以及垃圾回收的旋轉(zhuǎn)功率要求不大，于是選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。變幅液壓回路。由于需要立置油缸控制清掃臂的變幅，為防止清掃臂超速下降發(fā)生事故和氣穴現(xiàn)象，可加平衡回路使立置液壓缸拖動(dòng)的清掃臂下降時(shí)液壓缸的有桿腔產(chǎn)生的背壓平衡活塞自重。方案一使用內(nèi)控式單向順序閥的平衡回路方

42、案二使用外控式單向順序閥的平衡回路圖3-17 內(nèi)控式單向順序閥的平衡回路 圖3-18 外控式單向順序閥的平衡回路圖3-17所示，內(nèi)控式單向順序閥的平衡回路工作比較平穩(wěn)，但由于液壓缸需克服內(nèi)控順序閥的壓力回油，故能量損失較大。如果用外控式順序閥，則可減少能量損失。圖3-18所示，外控式單向順序閥的平衡回路的外控式順序閥的啟閉取決于控制油口油壓的高低，與順序閥的進(jìn)口壓力無關(guān)。液壓缸下行時(shí)，順序閥被有桿腔打開，背壓消失，所以能量損失較小。但此回路中，當(dāng)液壓缸的有桿腔壓力使順序閥重新打開，活塞油向下運(yùn)動(dòng)，所以液壓缸的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較差。為消除或緩解此現(xiàn)象的，在控制油路中設(shè)置一節(jié)流閥或可變液阻便可使順序閥的

43、啟閉動(dòng)作減緩。2.清掃夾角控制液壓回路通過驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)來控制裝置的夾角變化，因?yàn)閵A角變化頻繁，需要頻繁制動(dòng)。由于運(yùn)動(dòng)不見具有慣性，為使執(zhí)行元件平穩(wěn)的由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成靜止?fàn)顟B(tài)，為防止沖擊需采用制動(dòng)回路。 圖3-19 溢流橋制動(dòng)回路方案一溢流橋制動(dòng)回路 采用溢流橋可實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的制動(dòng)。圖3-19所示當(dāng)換向閥回中位時(shí)，液壓馬達(dá)在慣性作用下有繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，在此時(shí)所排出的高壓油經(jīng)單向閥由溢流閥限壓，另一側(cè)靠單向閥從油箱吸油。該回路中哦溢流閥限制換向閥回中位時(shí)引起的液壓沖擊，又可以使馬達(dá)平穩(wěn)制動(dòng)。還需指出，圖中溢流橋出入口的四個(gè)單向閥，除構(gòu)成制動(dòng)油路外，還可以起到對(duì)馬達(dá)的自吸補(bǔ)油作用。方案二溢流閥雙向制動(dòng)

44、回路雙向馬達(dá)可采用溢流閥來實(shí)現(xiàn)雙向制動(dòng)，當(dāng)換向閥回中位時(shí)，馬達(dá)在慣性的作用下，使一側(cè)壓力升高，此時(shí)靠每側(cè)的溢流閥限壓，減緩液壓沖擊。馬達(dá)制動(dòng)過程中另一側(cè)呈負(fù)壓狀態(tài)，由溢流閥限壓時(shí)溢流出的油液進(jìn)行補(bǔ)充，從而實(shí)現(xiàn)馬達(dá)制動(dòng)。方案比較，溢流橋制動(dòng)回路包含了溢流閥雙向制動(dòng)回路的限壓，減緩沖擊的功能，而且還起到對(duì)馬達(dá)的自吸補(bǔ)油作用，所以使用溢流橋式制動(dòng)回路。3.6鐵路多用途作業(yè)車高空作業(yè)平臺(tái)高空作業(yè)平臺(tái)主要由回轉(zhuǎn)，變幅，伸縮和支腿等工作機(jī)構(gòu)組成，這些動(dòng)作的完成都有液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，與起重機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)類似，要求輸出力大，動(dòng)作要平穩(wěn)， 圖3-20 溢流閥雙向制動(dòng)回路耐沖擊，操作要靈活、方便、可靠、安全。高空作業(yè)平臺(tái)液壓系統(tǒng)包含支腿收放、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、大臂伸縮，小臂伸縮等四個(gè)部分。各個(gè)部分都有相對(duì)的獨(dú)立行。其中支腿收放在起吊設(shè)備作業(yè)時(shí)也要用到，于是次回路不用另外設(shè)計(jì)，公用一個(gè)支腿收放回路，用一手動(dòng)換向閥控制方向，達(dá)到這兩個(gè)液壓系統(tǒng)共用次回路。1.大臂伸縮回路。大臂伸縮采用單級(jí)長(zhǎng)液壓缸驅(qū)動(dòng)。工作中，改變閥的大小和方向，即可調(diào)節(jié)大臂運(yùn)動(dòng)速度和使大臂伸縮。行走時(shí)，應(yīng)將大臂縮回。大臂縮回時(shí)，因液壓力與負(fù)載力方向一致，為防止吊臂在動(dòng)力作用下自行收縮，在收縮缸的下腔回油路安置平