捣固车液压系统辅助冷却装置的研制.pdf

铁道建筑 Ra i l wa y En g i n e e r i n g 文章 编号 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 5 0 4 0 1 4 4 0 3 捣 固车液压 系统辅助冷却装置 的研 制 李增 强 西安铁路局 ， 陕西 西安7 1 0 0 5 4 摘 要 针 对捣 固车液压 系统普 遍存 在 的 高温 问题 ， 采 用 氟利 昂作 为 冷却介 质 ， 利 用压 缩机 制 冷原 理 ， 研 制 出一种新 型 辅助 冷却装 置 。本 文介绍 了该 装置 的 工作 原理 及 其设 计 。 经试 验 验证 ， 该 冷 却 装 置性 能稳 定， 能够有效延缓液压油温度升高速度 ， 提高了作业效率 ， 满足捣 固车使用要求。 关键 词 捣 固车 液压 油 高 温 冷 却 中图分 类号 U 2 1 6 ． 6文献 标识 码 B D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 3 1 9 9 5 ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 3 7 捣 固车是 目前 铁道 部 门应用 最广 的一 种大 型养 路 机 械 ， 各 种车 型现 已在 铁路 的新 线建设 、 旧线大 修和 运 营路线的维修作业 中发挥着重要作用 。捣 固车液压系 统的高温问题严重且广泛。高 温是一种恶性循 环故 障， 对液压系统具有总体性损害 ， 温度升高导致液压油 黏度下降 ， 黏度下降导致容积效率降低 ， 而容积效率降 低 又导 致油 温进 一 步 升 高 ， 形成 恶 性 循 环 。高 温 改 变 了所有液压元件 内部 的正常配合状态 和润滑状态， 加 速 了橡 塑密 封件 的老化 和 变 形 ， 也 会 加 速 液压 油 的氧 化 变 质 ， 使 精密 液压元 件 如 伺 服 阀和 比例 阀等 不 能 正 常 工作 。 高温使得作业效率大大降低 ， 在开天窗作业 的时 问内不能完成规定的任务 ， 严重 时被迫停机降温或 引 发系 统故 障 ， 浪 费宝 贵 的天 窗时 间 。据 不完 全统计 ， 近 年高温季节时西安局 、 上海局等 的多个 D C ． 3 2 ， D C L ． 3 2 ， D WL 一 4 8捣固车 曾先后多次 出现液压系统温度超 限 ， 被迫停机降温 ， 严重影响 了作业进度 。因此 ， 解决 捣 固车液 压 系统 的高温 问题 具有 重要 的实 际意 义 。 1 捣 固车液压 系统 高温的原 因 引起液压系统温升过高的主要原 因有油箱散热面 积不够 、 未安装油冷却装置或冷却装置容量过小、 高压 溢 流发 热 、 卸 荷 回路 出 现故 障 、 沿程 压 力 损 失 大 、 元 件 质量差 、 配合件的配合间隙太小 、 作业环境温度高、 油 液的黏 度 选择 不 当 等 ， 很 多情 况 下 是 多种 原 因 并存 。 目前 ， 国内捣固车的种 类有 D C L 一 3 2 ， D C 一 3 2等多 种 型号 。本 文 以高温 问题 比较 突 出的 D C L - 3 2型捣 固 收稿 日期 2 0 1 4 - o o； 修 回日期 2 0 1 4 0 0 作者简介 李增强 1 9 7 1 一 ， 男 ， 陕西户县人 ， 工程师。 车 为例进 行研 究 。D C L 一 3 2型 捣 固车 液压 系统 采 用 多 泵 、 多 回路 系统 。它有 三 台双连 泵和 一 台三连 泵 ， 组成 三 个独 立 的油泵一 油 马达 回路 和三个 不 同压 力流 量 的 油 泵一 蓄能 器一 油缸 回路 ， 充 分 利 用 了 发 动 机 的功 率 。这 些执 行元 件有 独立 动作 和复 合动 作 。 D C L 一 3 2型捣 固车在作 业 时属 全液 压驱 动 ， 它 的全 部 作业 机构 由 8个 叶 片泵 提 供 油 源 ， 主 要 的 执 行元 件 为叶片马达和摆线马达。另有不少执行元件为油缸 ， 但 其所 需 功 率 仅 为 液 压 系 统 功 率 的 1 ／ 3 。 由 于 叶 片 泵 、 叶片 马 达 和 摆 线 马 达 的 效 率 较 低 一 般 不 大 于 0 ． 9 2 ， 故泵和马达的总效率在 8 5 ％以下， 如果考虑液 压阀的局部损失和管路的沿程压力损失等 ， 则液压系 统的总效率在 8 0 ％左右。D C L 一 3 2型捣 固车的柴油机 功率 为 3 4 8 k W ， 作 业 时 的转 速 为 2 0 0 0 r ／ m i n 。参 照有 关资料计算可知 ， 液压系统发热功率为 6 0 k W， 而通 过油箱 外壁 和 液压 管路 两 大部 位 的 散热 功 率仅 为 2 9 ． 4 k W， 另外 3 0 ． 6 k W 的热量将 使液压油温度快速 升 高 。 D C L 一 3 2型捣 固车 液压 系统 冷却 器 的冷 却 功率 约 为 1 2 k W， 只有实际发热功率 的 3 6 ％。其余 1 8 ． 6 k W 的发热功率将使液压油温度升高 ， 经计算会导致 实际 工 作 时油液 的温 升 超过 4 0℃ 。 由于 捣 固车 的使 用 环 境 比较恶 劣 ， 尤其南 方 大部 分地 区 ， 普 遍 存 在夏 天环 境 温度高 、 持 续 时间 长 ， 很 多 时候 地 面 温度 超 过 4 0℃ ， 此时捣固车作业时液压油的温度会超过上限 8 0℃ ， 从而导致高温问题普遍存在。 2冷却装置设计 2 ． 1冷却 功率 确定 结合 D C L ． 3 2型 捣 固 车 现 有 冷 却 装 置 和 冷 却 方 式， 为充分利用捣固车上现有发电机组 的富余电量 ， 最 l 4 6 铁道建筑 图 4 冷却装置安装 俯视图 3 ． 2试 验数 据分 析 选取 7组试验样本进行分析 ， 其 中 3组为冷却装 置关闭的数据 ， 4组为冷却装置开启 的数据 包含 1组 隧道内作业数据 。分别将 3组制冷开启和制冷关闭 的测试数据加权平均 ， 按 照作业时间与温度变化绘制 曲线 ， 如 图 5所示 。可 见 ， 冷 却装 置工 作时 延缓 了温 度 升 高 的速度 。 图 5数值模拟 采用 模拟 法可 得 出两 种 情 况 下 的模 拟 曲线 ， 制 冷 开启 时公 式为 Y0 ． 2 8 4 9 x2 5 ． 7 1 ， 制冷 关 闭时 公 式 为 Y 0 ． 3 2 4 8 x2 7 ． 2 7 。通过计算可知 ， 若环境温度 约 2 0℃ ， 理 论 上制冷 开启 、 关 闭时 温度达 到 7 0℃所 需 时 间分别 为 1 5 5 ， 1 3 2 m i n ； 若 环境 温度 约 4 0℃ ， 理 论上 制冷开启 、 关闭时温度达到 7 0℃所需时间分别为 8 5 ， 7 0 m i n 。采用冷却装置对于液压油温度的升高起到了 一 定的延缓作用 ， 连续工作时间可 以延长约 2 0 ％。 4 结 语 经现场运用新研制的冷却装置具有以下特点 1 采用氟利 昂作为冷却介质对捣 固车液压系统 进行冷却， 制冷功率恒定。 2 能够 对 在 高 温 恶 劣 自然 环 境 下 作 业 的 捣 固车 液压系统进行有效地冷却 ， 不受天气 、 尘土等环境因素 影响， 可有效 延缓液压油温度升高速度 ， 提高作业效 率 ， 降低配件消耗 ， 消除安全隐患 。 3 采用稳定、 可靠 的温度传感器 ， 实现 了辅 助冷 却装置的智能控制 ， 液压油温度超过 4 0℃时， 辅助冷 却装 置 自动启 动 。 4 冷却装置通过三级减震装置 固定在 捣固车顶 部 ， 节省 了车体内部安装空间， 出油管路串接在液压系 统 回油管路中， 装拆方便 。 5 利 用 大机原 有 发 电机 组 的 富余 电量 ， 提 高 了原 有设备的使用效率 。 6 该冷却装置性能稳定 ， 具有显著 的社会效益和 经济效益 ， 符合铁路要求 ， 可 以在各铁 路局既有捣 固 车 、 新造 捣 固车和其 它 大型养 路机 械上 推广 应用 。 参 考 文 献 [1] 翁玉伟． 液压 系统油温过高 的原 因及 防治措施 [ J ] ． 工程 机 械与维修 ， 2 0 1 2 7 1 2 6 1 2 7 ． [ 2] 夏传延 ， 陈扬新． 铁路 捣 固车 液压 系统 的高 温病因分 析与 防治措施 [ J ] ． 中国工程机械学报 ， 2 0 0 5 3 3 5 7 3 6 0 ． [ 3] 侯宪春 ， 马晓军 ． 液压系统 温升过 高的原 因及防 治 [ J ] ． 工 程机械与维修 ， 2 0 0 3 1 1 1 0 3 ． [ 4] 崔涛． 浅谈液压 系统发 热的原因及解 决方法[ J ] ． 机 械管理 开发 ， 2 0 0 6 4 4 4 ． 4 5 ． [5] 韩志青 ， 唐定 全． 超平起拨 道捣 固车 [ M] ． 北京 中国铁 道 出版 社 ， 2 0 0 4 ． [6] 张伟 ， 贾 福音 ， 董梦娟． 液压 系统热平衡匹配研究 [ J ] ． 机床 与液压 ， 2 0 1 3 1 0 8 6 8 8 ． [ 7] 李亚东 ， 杨梅 ， 陈柏余． 液压挖 掘机独立散热控制系统 的应 用 [ J ] ． 建筑机械 ， 2 0 1 2 1 9 4 9 6 ． [8] 盛锋 ， 李 国芳 ， 邹 少军 ， 等． 某 工程 车液压散 热系统 设计 与 测试 [ J ] ． 液压与气动 ， 2 0 1 4 3 4 1 - 4 3 ． [9] 胡 昌云 ， 王旭永 ， 朱武强． 滑移式装载机液压系统散热 的设 计 [ J ] ． 建筑机械 ， 2 0 1 1 3 ． 9 8 1 0 0 ． [ 1 0 ] 王 志远 ， 徐志亮． 空调器 性能 与测 试技 术 [ M] ． 北 京 科 学 出 版社 ， 2 0 0 9 ． 责任审编李付军