DK36型落下孔車液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究

余有剛

(湖南電力物流服務(wù)有限責(zé)任公司 安全技術(shù)部，湖南 株洲 412000)

為滿足國家西電東輸工程的重點建設(shè)項目——云廣直流輸電工程的楚雄換流站大型設(shè)備變壓器的鐵路運(yùn)輸需要，2007年湖南電力物流服務(wù)有限責(zé)任公司委托原南車長江車輛有限公司研制了載重360 t的DK36型落下孔車[1]。該車為特種長大貨物列車，自重約200 t，整車全長61.01 m。該車由1組承載框架、2組中底架、2組端部小底架、2組中部小底架、8臺3E軸焊接構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架以及旁承、側(cè)移裝置、導(dǎo)向裝置、液壓旁承裝置、制動裝置、車鉤緩沖裝置、稱重裝置、電氣裝置及操作室等組成。圖1為DK36型落下孔車外觀。

圖1 DK36型落下孔車外觀

DK36型落下孔車液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、電動機(jī)、油箱、液壓操作臺、油缸、液壓閥、手動泵、壓力表、管路等組成。其承載框架與中底架、中底架與小底架之間均采用液壓旁承裝置和心盤共同承載，液壓旁承裝置主要由旁承油缸、旁承塊及其管路組成，其主要作用是控制承載框架的起升、下降和側(cè)移[2]。

1 DK36型落下孔車原液壓系統(tǒng)存在問題

DK36型落下孔車投入運(yùn)營以來，在國家重點建設(shè)項目大型設(shè)備的運(yùn)輸中發(fā)揮了重要作用，保障了國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展。但是隨著科技技術(shù)的快速發(fā)展，該車型液壓系統(tǒng)存在的問題也日趨顯著，尤其是液壓元器件已滿足不了要求，逐漸被新的結(jié)構(gòu)方案所代替。

DK36型落下孔車原液壓系統(tǒng)的電動機(jī)由自帶的柴油發(fā)電機(jī)供電，用來驅(qū)動柱塞泵，柱塞泵通過吸油濾油器從油箱吸油，產(chǎn)生的壓力液壓油通過單向閥進(jìn)入多路閥。原液壓系統(tǒng)在實際運(yùn)用過程中主要存在以下問題：

(1) 液壓管接頭均采用平面密封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由O型橡膠密封圈密封，如果橡膠密封圈稍有所破損或老化，其接頭連接處就會產(chǎn)生泄漏。

(2) 液壓快換接頭采用普通卡套式結(jié)構(gòu)，如果液壓管路帶有壓力，拆卸費(fèi)力且容易損壞而導(dǎo)致滲漏，因此需經(jīng)常更換。同時，目前市場上沒有配套的防塵蓋，不便于防護(hù)。

(3) 液壓站的液壓油箱沒有設(shè)置防雨雪裝置，如遇雨雪天氣，液壓油箱容易滲水，導(dǎo)致液壓油乳化。同時液壓系統(tǒng)的傳遞介質(zhì)使用的是46號抗磨液壓油，該型號液壓油黏度較大，環(huán)境溫度低于-10 ℃會影響其使用性能。

(4) 液壓系統(tǒng)的動力系統(tǒng)采用的是普通柴油發(fā)電機(jī)，工作時噪聲在95 dB以上。由于發(fā)電機(jī)距離操控平臺很近，會影響操控人員利用對講機(jī)接收和傳達(dá)操作指令。

(5) 液壓系統(tǒng)的4個旁承油缸采用三點支撐結(jié)構(gòu)，且不可以進(jìn)行單點調(diào)節(jié)，裝貨時如產(chǎn)生偏載或者液壓管爆裂將很難及時糾正回原位。同時，裝卸貨物或頂升貨物時需另外接2臺液壓站和1臺發(fā)電機(jī)來操控旁承油缸，并且需2位操作人員共同操作，操作麻煩且不易同步，很大程度上影響了鐵路專列運(yùn)輸和裝卸貨物時車輛液壓系統(tǒng)操控的安全性。

2 新型液壓系統(tǒng)工作原理

針對DK36型落下孔車原液壓系統(tǒng)在使用過程中存在的問題，本文進(jìn)行了技術(shù)改造，對液壓系統(tǒng)工作原理進(jìn)行了優(yōu)化升級，優(yōu)化設(shè)計后的新型液壓系統(tǒng)工作原理如圖2所示[4]。圖2中，25 MPa、10 MPa、16 MPa分別代表相對應(yīng)油缸的最大工作壓強(qiáng)。

圖2 DK36型落下孔車新型液壓系統(tǒng)工作原理圖

重車工況下，液壓旁承有起升和運(yùn)行2種狀態(tài)：

(1) 當(dāng)液壓旁承處于起升狀態(tài)時，截止閥1、截止閥2處于關(guān)閉狀態(tài)，此時依次操控1位、2位、3位、4位多路閥操控手柄，可分別對對應(yīng)的承載框架1位、2位、3位、4位旁承油缸進(jìn)行單獨控制。推動多路閥操控手柄，液壓油經(jīng)多路閥及平衡閥進(jìn)入對應(yīng)旁承油缸，此時旁承油缸起升；拉動多路閥操控手柄，相應(yīng)旁承油缸下降。同時，對應(yīng)平衡閥上的壓力表分別顯示4個旁承油缸的工作壓強(qiáng)。

(2) 當(dāng)液壓旁承處于運(yùn)行狀態(tài)時，截止閥1、截止閥2處于打開狀態(tài)，此時1位和4位多路閥操控手柄功能等同，2位和3位多路閥操控手柄功能等同。推動1位或4位多路閥操控手柄至起升位時，液壓油經(jīng)多路閥、平衡閥進(jìn)入1位、4位旁承油缸，實現(xiàn)1位、4位旁承油缸起升；相反，拉動1位或4位多路閥操控手柄至下降位時，可實現(xiàn)1位、4位旁承油缸的下降。推動2位或3位多路閥操控手柄至起升位時，液壓油經(jīng)多路閥、平衡閥進(jìn)入2位、3位旁承油缸，實現(xiàn)2位、3位旁承油缸的起升；相反操控則實現(xiàn)2位、3位旁承油缸的下降。旁承油路中安裝平衡閥的目的是平衡負(fù)載，控制下降速度，即通過控制多路閥來調(diào)整多路閥主閥芯的開啟程度，以控制旁承油缸的下降速度[5]。

通過5位多路閥操控手柄，打開與之相對應(yīng)的高壓球閥來分別控制4個導(dǎo)向銷油缸的伸縮；通過6位、7位多路閥操控手柄可分別控制1位、2位橫移油缸的伸縮。

3 新型液壓系統(tǒng)技術(shù)特點

(1) 液壓管路接頭形式全部由平面密封改為24°錐派克牌卡套式接頭密封，24°錐派克牌卡套式接頭是由24°錐頭體、帶尖銳內(nèi)刃的卡套和壓緊螺母三部分組成，卡套和壓緊螺母套在鋼管上并插入錐頭體后，旋緊螺母使卡套前端外側(cè)與錐頭體錐面貼合，內(nèi)刃均勻地切入無縫鋼管，形成有效密封，無需用橡膠密封圈，不易產(chǎn)生泄漏。

(2) 液壓普通快換接頭全部改為西班牙因特威牌螺旋式液壓快速接頭，并加裝配套的鋁合金防塵帽，裝卸時快捷省力，不易產(chǎn)生泄漏，且經(jīng)久耐用，在1個廠修期內(nèi)基本上不需要更換。

(3) 液壓站油箱上方加裝了防雨棚，并在油箱上所有的進(jìn)出口油管與濾芯處加裝了密封裝置，解決了液壓站油箱滲水的問題；傳遞介質(zhì)改為10號航空液壓油，該液壓油黏度較小，可適應(yīng)低溫-30 ℃以下的工作環(huán)境。

(4) 液壓系統(tǒng)動力系統(tǒng)更新為英國威爾巡品牌靜音柴油發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)工作時的噪聲在60 dB以下，不會影響操控人員接收、傳遞操作指令。

(5) 多路閥由國產(chǎn)普通的六聯(lián)多路閥升級為臺灣油力牌自帶溢流閥的七聯(lián)多路閥，通過多路閥的主閥芯來調(diào)整液壓系統(tǒng)液壓油的流量，可更加精準(zhǔn)地操控旁承油缸的升降速度。通過系統(tǒng)自帶液壓站上的多路閥手柄，新型液壓系統(tǒng)只需1個人就可在工作狀態(tài)下同時控制4個旁承油缸的升降、4個導(dǎo)向銷油缸與2個橫移油缸的伸縮，且不需外接液壓站與發(fā)電機(jī)就可完成所有的液壓操控，車輛裝卸貨物時貨物升降更加安全可靠，方便快捷。

通過上述優(yōu)化設(shè)計，新型液壓系統(tǒng)的工作原理更加合理，結(jié)構(gòu)簡單，操控方便，基本上解決了車輛原有液壓系統(tǒng)使用過程中存在的問題，提高了該車型液壓系統(tǒng)工作的安全可靠性。

4 運(yùn)用考驗

DK36型落下孔車在2016年新造與2018年返廠廠修時均采用了優(yōu)化升級后的新型液壓系統(tǒng)，近5年的運(yùn)用考驗結(jié)果表明，新型液壓系統(tǒng)解決了車輛原有液壓系統(tǒng)存在的設(shè)計問題，提高了車輛液壓系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，達(dá)到了預(yù)期效果[6]。

5 結(jié)束語

本文分析了DK36型落下孔車原有液壓系統(tǒng)使用過程中存在的問題，采用新型液壓元器件對液壓系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化后的新型液壓系統(tǒng)達(dá)到了較好的運(yùn)用效果。建議在今后的鐵路長大貨物車輛液壓系統(tǒng)設(shè)計中推廣使用。