齒輪箱液壓試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

齒輪箱液壓試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)鐵路向重新發(fā)展的快速增長(zhǎng)，對(duì)鐵路的質(zhì)量和維護(hù)要求也更加嚴(yán)格。然而，在鐵路系統(tǒng)中應(yīng)用的大型道路維護(hù)機(jī)械在高效化程度上得到了廣泛應(yīng)用，大型道路維護(hù)機(jī)械在中國(guó)也得到了廣泛應(yīng)用。隨著國(guó)外大型道路維護(hù)機(jī)械產(chǎn)品現(xiàn)代化的比例提高，以及國(guó)內(nèi)大型道路維護(hù)機(jī)械新品種的開發(fā)和開發(fā)也取得了迅速發(fā)展。然而，專門用于運(yùn)行齒輪箱產(chǎn)品（尤其是新產(chǎn)品）的試驗(yàn)設(shè)備相對(duì)較晚，不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)和市場(chǎng)發(fā)展的要求。因此，d08-32c系列吉急車運(yùn)行維箱、dpz-440高速四軸戲劇化四軸戲劇化維箱、cmg-16車道維箱和大型道路維箱齒輪箱的試驗(yàn)操作非常重要。同時(shí)，我們必須對(duì)未來(lái)國(guó)內(nèi)獨(dú)立開發(fā)和開發(fā)的新產(chǎn)品的試驗(yàn)性能進(jìn)行重要的試驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)支持。1變量馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制回路試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖1,主要有液壓泵站、試驗(yàn)齒輪箱、電器控制柜、變量馬達(dá)、試驗(yàn)平臺(tái)和軸承座組成。工作原理:齒輪箱液壓試驗(yàn)臺(tái)的雙向變量泵(90R180KA)用一臺(tái)90kW的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng),與雙向變量馬達(dá)(A6VM107HA1T)組成容積調(diào)速回路。變量泵可以雙向供油,變量馬達(dá)可以正反向旋轉(zhuǎn),通過(guò)調(diào)節(jié)變量泵的排量或變量馬達(dá)的排量都可以改變變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到滿足走行齒輪箱試驗(yàn)速度的要求,同時(shí),此回路擴(kuò)大了調(diào)速范圍,并且擴(kuò)大了馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和功率輸出特性的選擇。其調(diào)速特性曲線如圖2所示。當(dāng)變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速由低向高調(diào)節(jié)時(shí),在第一階段內(nèi),應(yīng)將變量馬達(dá)的排量固定在最大值上,即q2=q2max,然后調(diào)節(jié)變量泵的排量q1,使q1由小到大,變量泵輸出的流量逐漸增加,則變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速n2便由最小值逐漸升高,直至變量泵流量達(dá)到最大值時(shí)為止(此時(shí)變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速n′2為過(guò)度轉(zhuǎn)速),在此過(guò)程中,如果工作壓力p不變,則輸出的功率逐漸增加,而變量馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩是恒定的,屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。在第二階段內(nèi),應(yīng)將變量泵固定在輸出最大流量位置,即q1=q1max,調(diào)節(jié)變量馬達(dá)的排量q2,使是q2從最大值逐漸減小,則變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速由n′2逐漸升高,直至最高轉(zhuǎn)速,在這個(gè)過(guò)程中,變量馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩逐漸減小,而輸出功率保持恒定,屬于恒功率調(diào)速。主系統(tǒng)的液壓原理圖如圖3。2主要設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)必須滿足D08-32C搗固車走行齒輪箱、DPZ-440型高速四軸配碴車走行齒輪箱及CMG-16型道岔打磨車走行齒輪箱的空載試驗(yàn)要求,所以,設(shè)計(jì)時(shí)主要參照以上3種車型的走行齒輪箱為依據(jù),經(jīng)過(guò)分析、計(jì)算與選型,最終確定液壓試驗(yàn)臺(tái)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)及要求如下:(1)系統(tǒng)最高壓力為20MPa,最高工作壓力為16MPa,系統(tǒng)的最大理論流量為266l/min,最高工作轉(zhuǎn)速為4000r/min,最高設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為4500r/min,最小啟動(dòng)扭矩不小于150N·m,轉(zhuǎn)速能在0～4500r/min區(qū)間內(nèi)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速;(2)整套系統(tǒng)采用閉式回路;(3)冷卻系統(tǒng):采用風(fēng)冷;(4)變量馬達(dá)(RexrothA6VM107HA1T)的最大排量為107ml/r,最小排量設(shè)定為58ml/r。3齒輪箱試驗(yàn)工況下面僅以DPZ-440型高速四軸配碴車走行齒輪箱為例說(shuō)明液壓試驗(yàn)臺(tái)主要元件變量泵、變量馬達(dá)及電機(jī)有關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇。DPZ-440型高速四軸配碴車有:低速作業(yè)走行(車速:≤12km/h,速比17.924)、高速自行(車速:≤100km/h,速比5.935)和與列車聯(lián)掛運(yùn)行(車速:≤120km/h)三種運(yùn)行工況,對(duì)于齒輪箱的空載試驗(yàn)主要考慮后面兩種高速運(yùn)行工況,通過(guò)試驗(yàn)以便檢查齒輪箱的性能和裝配質(zhì)量。其中模擬與列車聯(lián)掛運(yùn)行時(shí)通過(guò)馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)車軸進(jìn)行試驗(yàn),經(jīng)過(guò)計(jì)算及模擬試驗(yàn)確定最小啟動(dòng)力矩不小于150N·m。3.1高轉(zhuǎn)速及機(jī)械效率型號(hào)為SAUER90R180KA(雙向變量泵);最大排量為qmax=180ml/r;最高轉(zhuǎn)速為nmax=1480r/min(電機(jī)轉(zhuǎn)速);系統(tǒng)最高壓力為△p=20MPa;最高工作壓力為△p1=16MPa;容積效率ηV=0.96;機(jī)械效率ηm=0.96;變量泵的理論實(shí)際流量為為變量泵所需的輸入功率:所以,選擇90kW的交流電機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)使用要求。3.2變量馬達(dá)最小排量的確定型號(hào):RexrothA6VM107HA1T排量qm=107ml/r輸入流量Qm=255.7l/min單位壓力力矩Mk=1.7013N·m/bar工作壓力△p2=14MPa最大排量時(shí)容積效率ηV1=0.94最大排量時(shí)機(jī)械效率ηm1=0.92最小排量時(shí)容積效率ηV2=0.93最小排量時(shí)機(jī)械效率ηm2=0.85變量馬達(dá)最小排量的確定:整車高速運(yùn)行時(shí)走行液壓馬達(dá)最高轉(zhuǎn)速為變量馬達(dá)的最小排量為取整后確定變量馬達(dá)的最小排量為qmmin=58ml/r。3.3設(shè)計(jì)要求2.Mmax=MK×△p1×ηm1=219.1N·m(大于150N·m,滿足設(shè)計(jì)要求。)由以上計(jì)算可知,電機(jī)、變量泵和變量馬達(dá)的選擇完全滿足DPZ-440型高速四軸配碴整形車走行齒輪箱的空載試驗(yàn)要求.4高速四軸配框車走行齒輪箱試驗(yàn)驗(yàn)證臺(tái)的作用該液壓試驗(yàn)臺(tái)研制成功后,通過(guò)對(duì)10臺(tái)的D08-32C型搗固車走行齒輪箱、3臺(tái)的DPZ-440型高速四軸配碴車走行齒輪箱及2臺(tái)CMG-16型道岔打磨車走行齒