GK1C型機(jī)車手動(dòng)檔改進(jìn)

蔡湘琦

摘要：GK1C型機(jī)車自動(dòng)檔出現(xiàn)故障時(shí)，可以轉(zhuǎn)換動(dòng)檔操作機(jī)車，但自動(dòng)檔故障導(dǎo)致了柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速限制在750轉(zhuǎn)/分以下，使機(jī)車達(dá)不能全功率輸出，滿足不了大噸位貨物的運(yùn)輸要求。我們可以對(duì)其電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)、PLC程序改寫，使機(jī)車在手動(dòng)檔位工作時(shí)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速仍能達(dá)到1000轉(zhuǎn)/分，保持全功率輸出。

關(guān)鍵詞：GK1C型機(jī)車;手動(dòng)檔;PLC

前言

GK1C型機(jī)車是資陽機(jī)車廠專為工礦企業(yè)設(shè)計(jì)的中小型液力傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車，其優(yōu)點(diǎn)突出，起動(dòng)扭矩大、操作簡(jiǎn)易、維修簡(jiǎn)單、可靠性高。

我廠從99年引進(jìn)該種車型以來，使用情況良好，當(dāng)然，有些方面也是需要改進(jìn)的，比如手動(dòng)檔工況，在機(jī)車牽引大噸位貨物時(shí)，柴油機(jī)必須全功率輸出，轉(zhuǎn)速將達(dá)到1000轉(zhuǎn)/分，這樣才能保證機(jī)車的正常作業(yè)。若此時(shí)，機(jī)車自動(dòng)檔出現(xiàn)故障，我們可以轉(zhuǎn)換到手動(dòng)檔工況操作，但從現(xiàn)有機(jī)車的控制過程來看，轉(zhuǎn)速最高只能達(dá)到750轉(zhuǎn)/分，顯然這無法滿足大負(fù)荷的需要。

1.原車的設(shè)計(jì)思路及不足

GK1C型機(jī)車設(shè)有自動(dòng)檔和手動(dòng)擋兩個(gè)檔位。采用自動(dòng)擋工作時(shí)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速與機(jī)車速度的比值一旦達(dá)到設(shè)定值，機(jī)車就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)換檔，以達(dá)到提高變扭器的工作效率的目的。而手動(dòng)檔則是在自動(dòng)檔出現(xiàn)故障時(shí)才采用的，當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和機(jī)車運(yùn)行速度達(dá)到換檔條件時(shí)，可以人為地進(jìn)行擋位切換。

若在柴油機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)行液力制動(dòng)，即液力傳動(dòng)箱的充油方向與機(jī)車移動(dòng)方向不一致，此時(shí)變扭器的機(jī)械負(fù)荷很大，甚至超過材料極限，液力油溫升很快，這些都對(duì)機(jī)車的正常使用帶來不良影響。因此，在對(duì)機(jī)車實(shí)施液力制動(dòng)時(shí)，必須限制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在750轉(zhuǎn)/分以下，同時(shí)控制進(jìn)行液力制動(dòng)的變扭器是部分負(fù)荷充油，以保護(hù)變扭器各部件，這個(gè)過程可以用裝在充量調(diào)節(jié)閥管路上的油壓繼電器（1KPT：2.5kg/cm?）進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

當(dāng)機(jī)車在自動(dòng)檔運(yùn)行時(shí)，如固態(tài)繼電器、電控閥、啟動(dòng)閥或換向閥等出現(xiàn)異常，都會(huì)造成機(jī)車不能正常加載，此時(shí)我們可以采用手動(dòng)檔位操作機(jī)車。而機(jī)車在手動(dòng)檔位運(yùn)行時(shí)，由于自動(dòng)檔位的故障會(huì)造成液力換向控制閥與充量調(diào)節(jié)閥的油路上無油壓，即導(dǎo)致1KPT 斷開，PLC控制系統(tǒng)會(huì)限制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在750轉(zhuǎn)/分以下，機(jī)車也只能輸出部分功率。另外，由于換擋電控閥故障造成的機(jī)車加載方向與移動(dòng)方向不一樣，即使轉(zhuǎn)換到手動(dòng)擋，此故障也不能消除，機(jī)車自動(dòng)檔和手動(dòng)檔均無法安全使用。

2.改進(jìn)方案

首先是改進(jìn)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速提升。在機(jī)車運(yùn)行過程中，只有出現(xiàn)液力制動(dòng)時(shí)，才必須要限制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。如果機(jī)車沒有出現(xiàn)液力制動(dòng)，在設(shè)備安全的條件下，可以提高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速使其滿負(fù)荷工作。解決這個(gè)問題的關(guān)鍵是讓PLC能夠及時(shí)識(shí)別機(jī)車沒有實(shí)施液力制動(dòng)，這樣就可以安全地提高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。

在電氣控制系統(tǒng)中，非液力制動(dòng)信號(hào)除了可用1KPT來感應(yīng)外，還可以由裝在前后向變扭器充油管路上的4個(gè)油壓繼電器及裝在惰性泵出口來感應(yīng)機(jī)車移動(dòng)方向的2個(gè)油壓繼電器來共同傳送。具體感應(yīng)信號(hào)如下：前向充油監(jiān)控：2KPT（I檔）及3KPT（II檔）、后向充油監(jiān)控：4KPT（I檔）及5KPT（II檔）、機(jī)車前向移動(dòng)6KPT、機(jī)車后向移動(dòng)7KPT。

當(dāng)機(jī)車前向加載時(shí)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到750轉(zhuǎn)/分之前，有無液力制動(dòng)都不影響柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的升降。當(dāng)柴油機(jī)達(dá)到750轉(zhuǎn)/分以上時(shí)，此時(shí)若后向充油管路上的4KPT及5KPT均沒信號(hào)，機(jī)車移動(dòng)信號(hào)6KPT有信號(hào)且7KPT無信號(hào)，則認(rèn)為機(jī)車是前向移動(dòng)且前向加載，控制系統(tǒng)可以不限制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，允許根據(jù)需要繼續(xù)提升轉(zhuǎn)速。在此過程中，只要出現(xiàn)2KPT、3KPT、7KPT中的任何一個(gè)信號(hào)，即代表機(jī)車有液力制動(dòng)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速到750轉(zhuǎn)/分。機(jī)車后向加載運(yùn)行，情況依此類推。

其次是改進(jìn)換擋閥控制過程，當(dāng)機(jī)車處于手動(dòng)檔位時(shí)，使啟動(dòng)閥的電控閥不起作用，自動(dòng)擋和手動(dòng)檔的操作完全獨(dú)立控制，互不干擾，這可以提高工況檔位轉(zhuǎn)換的可靠性，同時(shí)也利于故障處理。

改造具體步驟：

（1）將2KPT（X50），3KPT（X51），4KPT（X52），5KPT（X53）、6KPT（X54）、7KPT（X55）等六個(gè)個(gè)繼電器接入PLC輸入端。

（2）更改PLC部分控制程序，具體的控制程序依照上述流程編寫。圖1為改造后的部分PLC梯形圖。

3.改進(jìn)效果

經(jīng)過此次改造，采用手動(dòng)檔位工作時(shí)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速仍可達(dá)到全功率的1000轉(zhuǎn)/分。

4.結(jié)束語

（1）經(jīng)過此次改進(jìn)，當(dāng)機(jī)車由于自動(dòng)檔故障導(dǎo)致不能加載或2.5kg/ cm?油壓繼電器損壞導(dǎo)致柴油機(jī)不能高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，均可以立即轉(zhuǎn)換到手動(dòng)檔位運(yùn)行，機(jī)車轉(zhuǎn)速仍達(dá)到1000轉(zhuǎn)/分，但這并不意味著我們可以隨意地提高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，而是必須先檢測(cè)機(jī)車是否存在反向充油的情況，只有在確保機(jī)車沒有實(shí)施液力制動(dòng)，才允許根據(jù)需要提高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。

（2）如果機(jī)車采取了正常的液力制動(dòng)或由于故障導(dǎo)致出現(xiàn)異常的液力制動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)限制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在750轉(zhuǎn)/分以下，確保設(shè)備安全。

圖1 ?改進(jìn)后的部分PLC梯形圖

參考文獻(xiàn)：

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[2]可編程控制器原理及應(yīng)用教程.清華大學(xué)出版社