高效清篩機作業(yè)走行多軸掛檔難的改進(jìn)設(shè)計

王新磊

摘要：本文分析了鐵路大型養(yǎng)路機械產(chǎn)品QS1200高效清篩機，在方案設(shè)計評審時有關(guān)專家提出：該車作業(yè)走行掛檔存在多軸掛檔困難，可能長時間掛不上擋，給該機現(xiàn)場施工帶來很多麻煩的問題。針對問題進(jìn)行認(rèn)真分析，優(yōu)化了最初設(shè)計，改進(jìn)后的設(shè)計能夠很好地解決存在的問題，使QS1200高效清篩機的設(shè)計方案更加完美。

關(guān)鍵詞：QS1200高效清篩機;作業(yè)走行;掛檔;優(yōu)化設(shè)計

0? 引言

QS1200全斷面道砟清篩機是目前國內(nèi)生產(chǎn)效率最高、自動化程度最高、回填效果最好的枕底清篩機。QS1200清篩機在從事清篩作業(yè)時，是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動作業(yè)齒輪箱，完成作業(yè)走行。該車由8軸驅(qū)動走行，走行作業(yè)時，驅(qū)動系統(tǒng)的正常工作與否，直接影響鐵路維修施工的清篩質(zhì)量和施工進(jìn)度。由此可見作業(yè)走行液壓系統(tǒng)在QS1200高效清篩機中的重要地位，對該系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性要求都很高。

1? 存在的問題

驅(qū)動該車走行的8根驅(qū)動軸，每根軸的脫掛擋是由電磁換向閥來控制，如（圖1現(xiàn)有掛檔液壓原理圖）所示，當(dāng)車輛在作業(yè)走行時，操作者通過打開作業(yè)掛檔開關(guān)，各軸中的掛檔電磁閥和卸荷電磁閥同時通電（見液壓原理圖1），離合器中的左邊齒在液壓油的推動下，向右運動并和右齒進(jìn)行嚙合。八根驅(qū)動軸每個離合器上裝有一個感應(yīng)開關(guān)，只有當(dāng)離合器嚙合到位，掛上檔時，掛檔指示燈顯示綠色。當(dāng)掛檔指示燈顯示紅色時，說明離合器沒有嚙合到位。作業(yè)走行開始之前，需要8個離合器全部都掛上檔后，作業(yè)走行才能夠順利驅(qū)動。當(dāng)掛檔開始后，可能會出現(xiàn)有1個或幾個離合器未掛上的情況，當(dāng)出現(xiàn)這樣情況時，可以通過操作點動掛檔開關(guān)，已經(jīng)掛上檔的離合器內(nèi)，電池閥會保持得電狀態(tài)，保持掛檔。此時，再操作沒有掛上檔位的離合器內(nèi)電磁閥失電，并控制左右齒輪脫開，保持一定的距離，啟動脫開離合器驅(qū)動馬達(dá)轉(zhuǎn)動一定角度，再給電磁閥通電，嘗試再次掛檔，重復(fù)該操作，直至所有的離合器都同時掛檔完成。專家提出：該種結(jié)構(gòu)的離合器拖掛擋控制方式控制多軸掛檔時，隨機性太大，對于多軸掛檔，存在多軸難以同時掛上檔位，需要多次操作掛檔，通過點動掛檔轉(zhuǎn)動馬達(dá)后，再掛檔時存在齒頂齒掛不上檔的現(xiàn)象，會給現(xiàn)場施工帶來很多麻煩。

2? 分析問題優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)專家提出的問題，對控制方式和離合器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致分析，認(rèn)為專家提出的問題存在的可能性很大，會在以后的現(xiàn)場施工中存在很大不良隱患;影響整機性能和施工進(jìn)度，甚至影響到本公司的形象。通過分析控制方式和離合器的結(jié)構(gòu)認(rèn)為：該車的離合器裝置裝在車軸齒輪箱上，該車驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)是整體從國外采購的，作為成熟產(chǎn)品，通過改變他的結(jié)構(gòu)形式來解決拖掛擋不暢的問題不切實際。應(yīng)考慮在保持該原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化液壓控制系統(tǒng)，解決上述問題。通過分析可以知道，當(dāng)前的離合器掛檔模式，出現(xiàn)沒有掛檔位的情況后，通過人為操作使嚙合齒輪轉(zhuǎn)動角度，多次嘗試，通過碰運氣的方式掛檔，效率低下，操作不當(dāng)，很容易造成離合器打齒，一旦打了齒，整個離合器就用可能出現(xiàn)損傷甚至報廢。我們在解決好齒頂齒掛檔控制的問題時，多軸掛檔難的問題就迎刃而解。

當(dāng)離合器齒輪完全嚙合進(jìn)行傳動工作時，液壓系統(tǒng)需要保持36bar的液壓力，防止離合器齒輪脫開，而且作業(yè)驅(qū)動馬達(dá)的低轉(zhuǎn)速沒有控制手段。想要避免打齒，可以通過一個很小的離合器推力和一個很低的馬達(dá)轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，這樣就能平穩(wěn)、安全的脫、掛檔。

3? 優(yōu)化設(shè)計

優(yōu)化設(shè)計，液壓原理如（圖2新掛檔系統(tǒng)液壓原理圖）所示，在圖2中要進(jìn)行作業(yè)掛檔時，打開作業(yè)掛檔開關(guān)，電磁溢流閥2、電磁閥和掛檔電磁閥得電，同時讓兩個液壓泵處于待命工作狀態(tài)。開始掛檔，控制低壓控制電磁閥得電掛檔，此時液壓力被溢流閥限制為：13bar。

使用場景1：如果掛檔后，掛檔指示上的綠燈全部亮起，說明8個離合器全部掛上檔位。此時離合器上的感應(yīng)開關(guān)會使低壓控制電磁閥失電，溢流閥失去作用，掛檔壓力被限制為42bar。作業(yè)走行順利開始。

使用場景2：如果掛檔后，出現(xiàn)一個或幾個離合器沒有掛上檔，首先保持掛上檔位的離合器，維持掛檔狀態(tài)不變，然后操作未掛上檔位的離合器內(nèi)點動掛檔開關(guān)，電磁閥1和電磁溢流閥1通電，此時液壓泵開始工作，通過給減壓閥和單項節(jié)流閥通電，此時作業(yè)馬達(dá)以一個較慢的速度和較低的壓力帶其轉(zhuǎn)動，通過溢流閥的限制使離合器的推力只有13bar，此時可以實現(xiàn)上文中較小離合器推力和較低馬達(dá)轉(zhuǎn)速掛檔。當(dāng)8個離合器全部掛上檔位后，通過控制電磁閥失電，此時溢流閥失去作用，掛檔壓力回復(fù)為42bar。同時電磁閥和電磁溢流閥失電，液壓泵轉(zhuǎn)到油缸系統(tǒng)工作?？刂葡到y(tǒng)的改進(jìn)，實現(xiàn)了安全、平穩(wěn)掛檔的同時，也使掛檔效率得到提高，降低了掛檔時間和掛檔風(fēng)險，可以在較短時間內(nèi)完成拖掛擋操作，對現(xiàn)場需求有積極作用。

4? 結(jié)束語

通過優(yōu)化設(shè)計QS1200高效清篩機作業(yè)掛檔控制系統(tǒng)，讓我們認(rèn)識到對評審專家的任何意見都要認(rèn)真對待，可能一條看似很小的建議就可以在設(shè)計之初避開設(shè)計上的缺陷，對于從事設(shè)計工作的人員，無論做什么產(chǎn)品設(shè)計，必須和新車的工況密切結(jié)合，不能只是從原理上考慮問題，應(yīng)該把每一種工況都想到，把成熟設(shè)計借鑒的更好，從而設(shè)計出客戶最喜愛、最好用的好產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1]B/T786.1-93，液壓氣動圖形符號.

[2]GB3766-83，液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件.