一種液壓系統(tǒng)清洗設(shè)備的改進技術(shù)方案分析

張 雄

（中車北京二七機車有限公司，北京100072）

0 引言

鐵路大型養(yǎng)路機械主要用于鐵路線路的養(yǎng)護和維修，以保證線路質(zhì)量、延長線路使用壽命，其具有功能集成度高，作業(yè)裝置多，作業(yè)裝置的驅(qū)動、控制多采用液壓傳動等特點。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，大型養(yǎng)路機械約70%的故障是由液壓系統(tǒng)造成的，而液壓系統(tǒng)近80%的故障為液壓油受污染或清潔度未達(dá)標(biāo)引起。因此液壓系統(tǒng)的清潔度直接影響著養(yǎng)路機械的可靠性和液壓元件的使用壽命，液壓系統(tǒng)清洗作為保障液壓系統(tǒng)清潔度的一種有效方式，在養(yǎng)路機械生產(chǎn)及檢修過程中得到了廣泛應(yīng)用。

1 常見液壓系統(tǒng)清洗設(shè)備

1.1 常見液壓清洗設(shè)備原理介紹

液壓系統(tǒng)清洗設(shè)備通常是在進油路上設(shè)置過濾器，通過為系統(tǒng)內(nèi)通入清潔的油液，使油液在液壓系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)流動，并使液壓油回到油箱后在油箱內(nèi)散熱、釋出混在油中的氣體、沉淀油中污物等，從而將污物帶出并過濾掉以達(dá)到系統(tǒng)清洗的目的。

常見的清洗設(shè)備一般由油箱、進油路、回油路、灌油裝置及空氣濾清器等附件組成。如圖1所示，油泵21在電機22帶動下，從油箱1中抽出油液，并經(jīng)過高壓過濾器23、單向閥24進入手動換向閥25。油液可在手動控制下，從換向閥的A口或B口流出，并通過進油接口26進入液壓系統(tǒng)，油在液壓系統(tǒng)的管路中流動，并夾帶其中的污物從出油口進入回油接口32，并最終通過油冷卻器31回到油箱，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)管路的一輪清洗。如此反復(fù)，就可以完成對液壓系統(tǒng)的清洗。

此外，油箱1上還裝有灌油裝置5，該裝置由電機51、液壓泵52和過濾器53及附件組成。這樣，外界的油源可通過該灌油裝置中的過濾器過濾后輸送到油箱中，以確保進入油箱的油液清潔度。

1.2 現(xiàn)有設(shè)備的不足

此類液壓清洗設(shè)備是一個開放式的單向清洗裝置，在清洗過程中，無法對清洗后的油液進行過濾，而是直接回到油箱，可能導(dǎo)致油箱內(nèi)油液污物增多，長時間運行后，污染油液會影響液壓泵及過濾器的性能，造成清洗設(shè)備性能下降，清洗效率降低，甚至損壞液壓元件；而且清洗設(shè)備沒有回油背壓功能，部分污染物可能又會流入液壓系統(tǒng)，大大降低液壓系統(tǒng)的清洗效果。同時，回油管路上沒有旁路，當(dāng)油冷卻器出現(xiàn)故障時，油液無法回油箱。此外，清洗設(shè)備上沒有設(shè)置壓力控制點，在大型養(yǎng)路機械等復(fù)雜的液壓系統(tǒng)清洗時，對于部分裝有先導(dǎo)閥的液壓系統(tǒng)，無法提供先導(dǎo)壓力，只能滿足簡單液壓系統(tǒng)的清洗，功能過于單一。

2 液壓清洗設(shè)備改進技術(shù)方案

2.1 方案改進所要解決的問題

由于鐵路大型養(yǎng)路機械液壓系統(tǒng)一般較為復(fù)雜，且液壓系統(tǒng)清洗工作量非常大，新造車輛液壓系統(tǒng)清洗工序直接影響著后續(xù)的系統(tǒng)調(diào)試，為保證液壓系統(tǒng)清洗的效率和質(zhì)量，本清洗設(shè)備改進要解決如下問題：（1）提高清洗效率和清洗精度；（2）設(shè)置回油背壓功能；（3）增加回油旁路；（4）增加清洗機功能。

2.2 改進技術(shù)方案

2.2.1 提高清洗效率和清洗精度

本清洗設(shè)備通過進油路2將油從油箱1中抽出，通過進油接口26輸入到液壓系統(tǒng)的管路中，并最終通過液壓系統(tǒng)的出油口從回油接口32回到油箱中。因此，可考慮回油從回油接口回到油箱之前，通過粗過濾器34和精過濾器33進行兩級過濾（圖2），提高過濾效果和效率。

改進后，本清洗設(shè)備進油路2和回油路3上均設(shè)置有過濾器，且在回油路上設(shè)置兩級過濾器，一方面可有效提高過濾精度和過濾效率，同時，加裝的粗過濾器也可保護精過濾器，避免僅設(shè)置精過濾器時，需頻繁更換濾芯而導(dǎo)致清洗設(shè)備工作效率低下。

2.2.2 設(shè)置回油背壓功能

為確?；赜吐?中的回油全部順利流入油箱1，考慮在回油接口32與換向閥25之間設(shè)置背壓單向閥4（圖2），形成回油背壓。由于油液進入液壓系統(tǒng)后，排出的回油中可能含有空氣，而空氣會造成油液氧化變質(zhì)，生成有害的酸性物質(zhì)或膠狀沉淀物，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)中的傳動元件產(chǎn)生氣蝕、振動、噪聲或爬行等問題。因此，通過設(shè)置背壓單向閥可使油液順利回到油箱，以進一步進行散熱、釋出油中空氣、沉淀油中污物，而避免含有空氣的回油再進入到液壓系統(tǒng)中，確保清洗后的液壓系統(tǒng)工作性能。

2.2.3 增加回油旁路

實際應(yīng)用時，長時間的系統(tǒng)清洗過程中，為避免油冷卻器故障或者回油過濾器堵塞造成對設(shè)備的進一步損壞，可考慮在回油路上設(shè)置插裝閥。如圖2所示，油冷卻器31用于對回油進行降溫，當(dāng)回油路未安裝插裝閥35時，油冷卻器故障或者精過濾器33、粗過濾器34堵塞將導(dǎo)致整個清洗設(shè)備無法工作。為此，在精、粗過濾器的兩端并聯(lián)一插裝閥，油冷卻器及精、粗過濾器正常工作時，該插裝閥關(guān)閉，當(dāng)油冷卻器或者精、粗過濾器故障時，該插裝閥打開，使回油可通過其回到油箱，避免了此類故障導(dǎo)致清洗設(shè)備無法工作?？梢钥闯觯尤氲牟逖b閥為應(yīng)急裝置，因為回油從插裝閥走，減少了回油過濾功能，故可作為應(yīng)急使用，可有效提高清洗設(shè)備運行的可靠性和安全性。

2.2.4 增加清洗機功能

由于液壓系統(tǒng)清洗時存在清洗先導(dǎo)閥管路的可能，且新造車輛清洗后往往伴隨著對液壓元件的調(diào)試，為此，可考慮在清洗設(shè)備上設(shè)置壓力控制裝置。如圖2所示，油箱1上連接有壓力控制裝置5，該壓力控制裝置由電磁換向閥51以及與其并聯(lián)的兩個疊加式溢流閥52組成，各疊加式溢流閥分別連接有接頭53，該接頭作為與液壓系統(tǒng)連接的接口。

設(shè)置壓力控制裝置，可通過調(diào)節(jié)疊加式溢流閥以及電磁換向閥，輸出具有一定壓力值的液壓油，以對液壓系統(tǒng)內(nèi)部的先導(dǎo)閥提供先導(dǎo)壓力或者在液壓系統(tǒng)進行調(diào)試或檢修時為其提供壓力油，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)內(nèi)部的執(zhí)行元件調(diào)試或應(yīng)急收車等，做到一機多用。

另外，換向閥25與單向閥24之間的管路上還裝有溢流閥27，在管路油壓大于設(shè)定的壓力時，管路中的油液可從該溢流閥回油箱，避免油壓過大破壞管路，提高清洗設(shè)備工作的穩(wěn)定性和安全性。

2.3 附圖說明

為了更清楚地說明液壓系統(tǒng)清洗設(shè)備改進的技術(shù)方案，下面對設(shè)備改進實施中所需使用的附圖作簡單介紹，圖2為改進后液壓系統(tǒng)清洗設(shè)備的原理簡圖。

由圖2可見，改進后的液壓系統(tǒng)清洗設(shè)備主要由油箱、進油路、回油路、單向閥、壓力控制裝置、灌油裝置及空氣濾清器等附件組成。

3 清洗設(shè)備改進帶來的效益

改進后的液壓系統(tǒng)清洗設(shè)備，適用于大多數(shù)液壓系統(tǒng)，特別是復(fù)雜液壓系統(tǒng)的清洗，以及部分執(zhí)行元件的驅(qū)動。使用這種清洗設(shè)備可帶來以下效益：

（1）通過在回油路中設(shè)置兩級過濾器，可有效提高回油過濾效率、確保過濾效果，在縮短系統(tǒng)清洗時間，降低生產(chǎn)成本的同時，使清洗后的系統(tǒng)清潔度更高，減少了液壓元件磨損。

圖2 改進后液壓系統(tǒng)清洗設(shè)備原理簡圖

（2）通過設(shè)置作為回油旁路的插裝閥，可在冷卻器故障或精、粗過濾器堵塞后通過該旁路應(yīng)急回油，提高清洗設(shè)備運行的可靠性和安全性。

（3）通過在換向閥和回油接口之間設(shè)置單向閥，可提供回油背壓，使油液能順利回到油箱，避免含有空氣等雜質(zhì)的回油進入液壓系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)故障。

（4）通過設(shè)置壓力控制裝置，可為復(fù)雜液壓系統(tǒng)提供清洗所需的先導(dǎo)壓力或調(diào)試、應(yīng)急檢修所需的壓力源，實現(xiàn)一機多用。

[1]張平格.液壓傳動與控制[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

[2]陸望龍.典型液壓元件結(jié)構(gòu)600例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[3]張應(yīng)龍.液壓維修技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[4]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊·液壓傳動與控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.