GMC96型鋼軌打磨列車液壓系統(tǒng)清洗工藝分析

安進寶

摘 要：文章首先提出大型養(yǎng)路機械液壓系統(tǒng)清洗的重要性，然后通過分析GMC96型鋼軌打磨列車液壓系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，闡述了GMC96型鋼軌打磨列車液壓系統(tǒng)清洗的基本原理和工藝過程，對如何提高大型養(yǎng)路機械液壓系統(tǒng)清潔度做了初步探討。

關(guān)鍵詞：GMC96型鋼軌打磨列車；液壓系統(tǒng)；清潔度；清洗

中圖分類號：U418.3 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）19-0120-03

Abstract： This paper first puts forward the importance of hydraulic system cleaning for large road maintenance machinery， and then analyzes the composition， structure and working principle of hydraulic system for GMC96 rail grinding train. This paper expounds the basic principle and technological process of hydraulic system cleaning of GMC96 rail grinding train， and makes a preliminary discussion on how to improve the cleanliness of hydraulic system of large road maintenance machinery.

Keywords： GMC96 rail grinding train； hydraulic system； cleanliness； cleaning

1 概述

一個液壓系統(tǒng)性能的好壞不僅取決于系統(tǒng)設(shè)計的合理性和系統(tǒng)元件質(zhì)量的優(yōu)劣，還與系統(tǒng)的污染、防護和處理有關(guān)，系統(tǒng)污染直接影響其工作的可靠性和穩(wěn)定性。本文提出了大型養(yǎng)路機械液壓系統(tǒng)清潔度的重要性和液壓系統(tǒng)清洗的必要性，經(jīng)過分析GMC96型鋼軌打磨列車液壓系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，闡述了其清洗的基本原理和工藝過程，對如何防護保養(yǎng)，減少液壓系統(tǒng)污染，提高大型養(yǎng)路機械液壓系統(tǒng)的清潔度做了初步探討，有利于其他大型養(yǎng)路機械如邊坡清篩機、多功能作業(yè)車、GMC16A型鋼軌打磨列車等液壓系統(tǒng)清洗工藝的借鑒和提升。

2 大型養(yǎng)路機械液壓系統(tǒng)清洗的重要性

對于大型養(yǎng)路機械液壓系統(tǒng)來說，其清潔度顯得至關(guān)重要，液壓系統(tǒng)在制造、試驗和儲存過程中都會受到污染，如果系統(tǒng)中這些污染物沒有經(jīng)過清洗而直接投入使用，那么系統(tǒng)中存在的銹蝕、油污、塵土、鐵屑、膠皮粉末等雜質(zhì)將對系統(tǒng)造成元件的磨損、堵塞與卡緊故障、降低系統(tǒng)使用壽命等。而且早期發(fā)生的故障往往都很嚴重，有些元件例如泵、馬達和伺服閥等有可能會遭到致命性的損壞。

從液壓系統(tǒng)污染的危害可見，在一個液壓系統(tǒng)正式投入使用之前必須要經(jīng)過清洗， 過濾掉管道、閥塊、接頭、法蘭等液壓元件中存在的銹蝕、油污、塵土、金屬屑、纖維化合物等雜質(zhì)，使液壓元件和管道清洗后達到清潔度要求。

3 GMC96型鋼軌打磨列車液壓系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

GMC96型鋼軌打磨列車共七節(jié)：從前向后依次為B1-C1-A-C2-C3-C4-B2，A車為動力車不帶打磨小車，其余每節(jié)車各帶有兩個打磨小車，除A車以外其他每節(jié)車液壓系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)完全一樣，都是由一個液壓動力包（包括液壓油箱和電動泵）、一個液壓冷卻器、一個油路集成塊、兩個液壓蓄能器、兩個控制打磨頭傾角的電液伺服閥（每個小車各一個）、兩個控制塊（每個小車各一個）、四個控制小車升降速度的升降塊（每個小車各兩個）、一個手動泵（當(dāng)電動液壓泵不能正常工作時應(yīng)急用）、八個小車升降液壓缸（每個打磨小車四個）以及截門等組成。液壓系統(tǒng)回路有打磨頭傾斜回路、打磨小車升降回路和冷卻回路。其中單節(jié)車工作原理簡圖如圖1所示。

4 GMC96型鋼軌打磨列車液壓系統(tǒng)清洗工藝分析

4.1 選取系統(tǒng)中需要清洗的重點部位

我們對一個液壓系統(tǒng)的清潔度控制要從各個液壓元件和輔助元件共同著手，一般的液壓元件如控制閥、泵、馬達等在裝車前就已經(jīng)被生產(chǎn)廠家清洗過了，我們只要在組裝前確認其防護完好，外表無損傷就可以直接投入使用，然而占據(jù)著整車液壓系統(tǒng)90%左右的液壓油箱、管路、接頭和過渡閥塊等就是我們需要清洗的重點。由圖1可見，GMC96型鋼軌打磨列車液壓系統(tǒng)需要清洗部分有：（1）液壓動力包：主要是液壓油箱和泵；（2）過渡閥塊：主要是集成閥塊和控制閥快；（3）管道。

4.1.1 液壓動力包

（1）泵：該車上的泵是外購的，所以買回來的時候已經(jīng)被廠家清洗過了，已達到清潔度要求，我們只要確認其防護完好即可，為避免泵的損傷，在車上管道回路清洗時不能接入清洗回路中，應(yīng)將其短路。

（2）液壓油箱：首先將液壓油箱上每個螺紋孔用毛細鋼絲刷刷一遍并用風(fēng)槍吹掃，以去除毛刺，再用無毛抹布蘸汽油擦拭一遍，以清除螺紋內(nèi)部雜質(zhì)，然后就可以組裝油箱上各個配件了，組裝完成后再對油箱內(nèi)部進行吸塵、擦拭等清理，直到用手電筒照射油箱內(nèi)部每個角落都是光滑干凈的，這時就可以對油箱進行封蓋了，最后用紙膠帶將油箱上每個接頭口等開口處密封防護，以防存放或安裝過程中有污染物進入油箱內(nèi)部。

4.1.2 過渡閥塊

主要是集成閥塊和控制閥快，這兩閥塊在組裝之前就應(yīng)清理整備，其過程是毛刺打磨-吹掃-清洗-烘干-電磁閥和接頭組裝，其中控制閥塊上裝有電磁閥，為避免電磁閥閥芯被卡滯或損傷，在車上管道回路清洗時不能接入清洗回路中，應(yīng)將其短路，而集成閥塊上沒有組裝任何電磁閥等精密元件，因此在車上管道回路清洗時可以接入清洗回路中再次進行清洗。

4.1.3 管道

管道清洗主要是對整個回路中塵土、金屬屑、纖維化合物和油污等雜質(zhì)的清理。下面重點介紹液壓系統(tǒng)回路清洗工藝。

4.2 液壓系統(tǒng)回路循環(huán)清洗原理和工藝分析

如圖2，這是一套完整的液壓回路清洗設(shè)備，該設(shè)備由一個大容量液壓油箱1、一個粗過濾器2、一個變量泵3、一個兩位四通手動換向閥4、一個可調(diào)溢流閥5、一個可調(diào)節(jié)流閥（調(diào)速閥）6、冷卻風(fēng)扇9、與冷卻風(fēng)扇并聯(lián)的單向閥8以及回油口的精過濾器10組成。

如圖3是GMC96型鋼軌打磨列車單個小車液壓回路清洗連接圖，圖中液壓集成塊就是圖1中的集成塊，過渡閥塊1代替了圖1中的液壓控制塊1，過渡閥塊2代替了圖1中的一號前升降塊和1號前打磨頭傾斜控制塊，過渡閥塊3代替了圖1中的一號后升降塊和1號后打磨頭傾斜控制塊。

清洗回路連接過程：（1）首先向清洗設(shè)備上的油箱1中注入和回路7工作時所用型號相同的液壓油。（2）當(dāng)車上液壓系統(tǒng)組裝完成后把每個小車回路上的控制閥和液壓動力包上的管路端擰下來，接入過渡閥塊組成一個回路，最后將連接好的整個回路（圖3）A、B兩端接入如圖2清洗設(shè)備的A、B口，注意：A口接入管徑較大的一端，B口接入管徑較小的一端，因為這樣在清洗過程更容易沖洗掉回路中的黏貼的污染物。（3）檢查回路中每一個連接點是否擰緊、膠管是否扭曲較勁、過渡塊等是否相對固定、以及有沒有其他干涉點或安全隱患。當(dāng)清洗設(shè)備上壓力、流量、過濾器精度、清洗溫度確定并調(diào)試好后即可開始清洗。

清洗開始后，首先將手動換向閥4的手柄扳到右位（給回路供油位），再將溢流閥5的壓力首先調(diào)為低壓30Bar，花十分鐘左右的時間來觀察整個回路是否有泄漏點，如果沒有漏點就將溢流閥5的壓力調(diào)高到清洗壓力值，對于大型養(yǎng)路機械車的清洗壓力一般為40-60Bar，如GMC96型鋼軌打磨列車的清洗壓力為50Bar；節(jié)流閥6的流量根據(jù)回路管徑來調(diào)定，如果管徑較大，流量相對要大點，如GMC96型鋼軌打磨列車單節(jié)小車清洗流量為140L/min；還有吸油粗過濾器2（50μm～100μm）和回油精過濾器10（3μm～5μm）的堵塞報警傳感器的報警壓力大小應(yīng)該根據(jù)需要預(yù)先調(diào)好，如果傳感器一報警，泵站就應(yīng)該停止工作；冷卻風(fēng)扇9上并聯(lián)一單向閥以防冷卻風(fēng)扇堵塞后油液可以順利通過，為了節(jié)省能源，冷卻風(fēng)扇上也應(yīng)該裝一傳感器，清洗剛開始沒必要就讓冷卻風(fēng)扇開始工作，而是設(shè)定清洗油液溫度的范圍，當(dāng)回路中溫度達到某一設(shè)定值后，通過傳感器控制冷風(fēng)扇開始啟動工作，如果回路中油溫達到了所設(shè)定的上限值，則清洗回路開始報警，清洗任務(wù)停止，這時需要等回路中油液冷卻到設(shè)定的清洗溫度范圍內(nèi)后重新開機清洗。

這樣整個被清洗的回路經(jīng)過清洗油液無數(shù)次的沖洗以及粗、精過濾器無數(shù)次的過濾，最終將管道、閥塊、接頭、法蘭等液壓元件中存在的銹蝕、油污、塵土、金屬屑、纖維化合物等雜質(zhì)全都濾掉，清洗時間一般為2～4小時，特殊情況下也可適當(dāng)延長。在清洗過程中需要用清潔度檢測儀（最好是便攜式的可以隨機抽取樣本讀取檢測數(shù)值）隨時檢測油液清潔度狀況，直到整個清洗油液的清潔度完全符合該車液壓系統(tǒng)工作用油的要求。

4.3 液壓系統(tǒng)回路清洗過程中關(guān)鍵參數(shù)的確定

（1）沖洗壓力：沖洗時根據(jù)管路壓力損失情況確定沖洗系統(tǒng)壓力，對于管徑變化不大的回路，壓力一般為1-3MP，管徑變化較大的回路壓力為3-6MP，該打磨車由于管徑變化較大選擇了5MP。

（2）濾芯精度：對液壓系統(tǒng)沖洗的關(guān)鍵工作是對不同清潔度要求的系統(tǒng)選配不同精度的濾芯，只有選擇了合適精度的過濾器，才能有效提高過濾效率和減少過濾時間，由于GMC96型鋼軌打磨列車的工作性能需要，車上有泵、伺服比例閥等高精密元件，所以對油液的清潔度要求較高，一般吸油口過濾器的精度選擇50μm～100μm的粗濾芯，回油口過濾器的精度選擇3～5μm（NAS7級）的精濾芯。

（3）紊流程度：清洗過程一般是通過油液的紊流沖洗來取得較好的清洗效果，在層流流動中，元件的表面有一個液體的穩(wěn)態(tài)層，作用于元件表面的作用力很小，從液流研究中得到的實驗數(shù)據(jù)表明，液體中流速各不相同，液體中心的速度最高，管壁處液體流速為零。如果一個顆粒太小而潛入層流邊層（靠近液體表面的靜止層速度為零），則通過沖洗就不能將其除去。要除去一個顆粒，該顆粒直徑就應(yīng)該是層流邊層厚度的兩倍，因此要提高沖洗效率，采用紊流沖洗是最有效的，劇烈的紊流能夠減小層流層的厚度并沖刷管壁，將顆粒卷走，紊流程度的大小由雷偌數(shù)Re決定：

Re=v.d/υ

式中：

v-液流的平均流速（m/s）；

d-管徑（m）；

υ-液體的運動粘度（m2/s）。

當(dāng)Re>2300時為紊流，Re<2300時為層流，Re=2300時為臨界雷諾數(shù)，雷偌數(shù)和沖洗效率之間的關(guān)系表明，普通采用小流量的沖洗效果是不佳的，如果流量增大但是仍然在室溫下沖洗效果也不好，除非采用低粘度的油液，為了確保較高的雷偌數(shù)和紊流，在管徑不可改變的情況，可以采用以下方法。

a.提高流速

沖洗流速應(yīng)為實際工作的流速的2～2.5倍，也就是增大沖洗流量，視管徑大小和回路形式進行計算，保證管路中流體呈紊流狀態(tài)。

b.沖洗溫度

如果條件允許，油溫較低時，用加熱器將清洗設(shè)備油箱內(nèi)油溫加熱至20-40度，通過提高油溫更容易沖洗掉黏貼在回路內(nèi)部的雜質(zhì)，縮短循環(huán)沖洗時間，提高沖洗效率。

5 結(jié)束語

裝配前的元件清洗和裝配后的系統(tǒng)沖洗對新投入使用的液壓系統(tǒng)是絕對必要的，任何抱有僥幸心理而放棄清洗都會對我們的工程機械產(chǎn)品或設(shè)備帶來致命的損害。經(jīng)過嚴格的沖洗后，可以減少和避免系統(tǒng)調(diào)試和早期運行中的故障，縮短系統(tǒng)的調(diào)試周期，減少不必要的損失。但是，系統(tǒng)的污染控制是一個不斷進行的過程，不可能一勞永逸，在系統(tǒng)的運行期間還要定期檢測油液清潔度狀態(tài)，并控制污染物使系統(tǒng)清潔度保證在允許的清潔度范圍內(nèi)。

參考文獻：

[1]賀禮清.工程流體力學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004.

[2]陳奎生.液壓與氣壓傳動[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2001.

[3]嵇光國.液壓系統(tǒng)故障診斷與排除[M].北京：海洋出版社，2003.

[4]屠大燕.流體力學(xué)與流體機械[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[5]郭晉榮.液壓與氣動技術(shù)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2007.

[6]周世昌.液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計運行禁忌470例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.