GMC-96X 型鋼軌打磨車?yán)鋮s系統(tǒng)故障分析與處理

周井行，侯鑫堯，李晨升

（1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510430；2.寶雞中車時(shí)代工程機(jī)械有限公司，陜西寶雞 721001）

0 引言

GMC-96X 型鋼軌打磨車牽引動(dòng)力車的冷卻系統(tǒng)，由金鷹重型工程機(jī)械有限公司和中車大連機(jī)車研究所有限公司合作開(kāi)發(fā)，大連機(jī)車研究所有限公司提供了配套冷卻裝置。該牽引動(dòng)力車在高速運(yùn)行時(shí)采用液力機(jī)械傳動(dòng)，作業(yè)時(shí)采用液壓傳動(dòng)。冷卻系統(tǒng)包括高速運(yùn)行的冷卻裝置和低速作業(yè)走行的液壓油冷卻裝置，低速作業(yè)走行的液壓油一旦出現(xiàn)油溫過(guò)高甚至超限，會(huì)嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)正常施工。因此，如何防止打磨車施工作業(yè)過(guò)程中的油溫過(guò)高，成為了當(dāng)前急需解決的重要問(wèn)題[1]。

1 低速走行冷卻系統(tǒng)及工作原理

1.1 冷卻系統(tǒng)組成

GMC-96X 型鋼軌打磨車?yán)鋮s系統(tǒng)由高溫水冷卻系統(tǒng)、低溫水冷卻系統(tǒng)、靜液壓油冷卻系統(tǒng)和走行液壓油冷卻系統(tǒng)等4個(gè)相互獨(dú)立的子系統(tǒng)組成。

靜液壓油冷卻系統(tǒng)用于冷卻驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的液壓馬達(dá)，柴油機(jī)冷卻間馬達(dá)規(guī)格為A2F125，打磨作業(yè)冷卻間馬達(dá)規(guī)格為A2F45。靜液壓油冷卻系統(tǒng)直接通過(guò)靜液壓油冷卻器將熱量散發(fā)到外界空氣中[2-3]。靜液壓油冷卻裝置由安裝在變速箱上取力口上的雙聯(lián)泵中變量泵（P2105R）驅(qū)動(dòng)與風(fēng)扇連接的定量液壓馬達(dá)（A2F125），主要冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)高溫水、低溫水和靜液壓系統(tǒng)油液。

走行系統(tǒng)液壓油冷卻系統(tǒng)用來(lái)冷卻走行系統(tǒng)的液壓油。走行液壓油經(jīng)兩側(cè)的走行液壓油冷卻器，由外界空氣冷卻后流出，冷卻空氣冷卻走行液壓油后，由打磨作業(yè)間風(fēng)扇排入大氣。走行系統(tǒng)液壓油冷卻裝置由雙聯(lián)泵中變量泵（P2105R）尾部連接的定量泵（T6DM-B14）驅(qū)動(dòng)與風(fēng)扇連接的定量液壓馬達(dá)（A2F45）。

走行液壓油冷卻器和靜液壓油冷卻器均采用鋁板翅式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)耐壓強(qiáng)度高，可以滿足打磨車油壓系統(tǒng)的壓力要求。根據(jù)系統(tǒng)散熱和流阻要求，走行液壓油冷卻器，采用雙冷卻翅片結(jié)構(gòu)，以增大散熱面積。靜液壓油冷卻器采用單冷卻翅片結(jié)構(gòu)，以減少內(nèi)部油流通阻力[4]。

1.2 靜液壓油冷卻原理分析

變量泵（P2105R）出油口排出的壓力油直接進(jìn)入定量液壓馬達(dá)（A2F125）進(jìn)油口上驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速快慢受比例溢流閥1 的輸入信號(hào)和變量泵（P2105R）的LS 口（負(fù)載壓力反饋信號(hào)輸出口）同時(shí)控制，安裝在靜液壓系統(tǒng)油箱中油液3 種介質(zhì)的溫度通過(guò)傳感器作比較后，任一個(gè)溫度超過(guò)最高限定值時(shí)，控制系統(tǒng)就輸出0 V 到比例溢流閥，對(duì)應(yīng)比例溢流閥壓力達(dá)到最大值，此時(shí)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇馬達(dá)的扭矩最大，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增大，那么馬達(dá)需要的流量最大，同時(shí)此壓力信號(hào)傳遞到負(fù)荷敏感變量泵（P2105R）的LS 口上，油泵排量增大，油泵輸出流量與風(fēng)扇馬達(dá)需要的流量相匹配，無(wú)能量損失。任何一個(gè)溫度低于最低限定值時(shí)，控制系統(tǒng)控制輸出10 V 到比例溢流閥，對(duì)應(yīng)比例溢流閥壓力最小為0，此時(shí)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)扭矩小，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速慢，馬達(dá)需要流量少，LS 口壓力為0 時(shí)油泵排量變小，同樣油泵提供的流量與馬達(dá)需要的流量相匹配。節(jié)流閥是調(diào)節(jié)進(jìn)入比例溢流閥的流量，避免大流量進(jìn)入溢流閥后溢流閥壓力不準(zhǔn)確，造成油泵輸出的流量不準(zhǔn)確。

系統(tǒng)最高壓力通過(guò)油泵（P2105）上的壓力限制器螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)，出廠前壓力設(shè)定值為19 MPa，在最高壓力下對(duì)應(yīng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速在1450～1550 r/min。停機(jī)后風(fēng)扇由于慣性帶動(dòng)馬達(dá)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，馬達(dá)進(jìn)油口需要繼續(xù)供油，這時(shí)單向閥開(kāi)啟，單向閥開(kāi)啟壓力0.2 MPa，馬達(dá)通過(guò)單向閥從回油管路上反吸油，馬達(dá)不會(huì)因缺油而損壞。風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，單向閥將壓力油路與回油路隔開(kāi)。比例溢流閥設(shè)置成電壓越小、壓力越高的對(duì)應(yīng)關(guān)系目的：車輛在線路上運(yùn)行時(shí)，電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)法給比例溢流閥給電，輸入到比例溢流閥電壓0 V 時(shí)，比例溢流閥達(dá)到最高壓力，風(fēng)扇以最快的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，冷卻裝置可以給發(fā)動(dòng)機(jī)高溫水、低溫水、靜液壓油散熱，車輛能夠繼續(xù)行車，保證了行車安全。液壓油散熱系統(tǒng)液壓原理如圖1 所示。

圖1 液壓油散熱系統(tǒng)液壓原理

1.3 走行系統(tǒng)液壓油冷卻原理分析

走行系統(tǒng)液壓油散熱由雙聯(lián)泵中T6DM 油泵出油口排出的壓力油直接供給定量馬達(dá)（A2F45）的進(jìn)油口上，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速快慢受比例溢流閥2 的輸入信號(hào)控制，安裝走行系統(tǒng)回油管路溫度傳感器將溫度信號(hào)傳給比例溢流閥，改變溢流閥的壓力值，從而改變馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力達(dá)到改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速達(dá)到熱平衡為止。當(dāng)溫度液壓油油溫達(dá)到45 ℃時(shí)，控制系統(tǒng)控制輸出0 V 到比例溢流閥，比例溢流閥壓力最大，風(fēng)扇以最快的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)對(duì)應(yīng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速在1650～1750 r/min。單向閥1 作用及原理與單向閥2 一樣。溢流閥起安全閥作用，限制系統(tǒng)最高壓力，出廠前壓力設(shè)定值為16 MPa，設(shè)定好后一般不要?jiǎng)印?/p>

2 導(dǎo)致液壓油溫過(guò)高常見(jiàn)原因分析

2.1 電器控制元件故障

當(dāng)I 位或Ⅱ位靜液壓油溫高于80 ℃后，顯示屏提示，聲光報(bào)警30 s 后執(zhí)行，高速運(yùn)行時(shí)液力傳動(dòng)箱回空擋，柴油機(jī)降至怠速，低速運(yùn)行時(shí)按目標(biāo)車速為0 進(jìn)行減速控制；打磨液壓油溫高于80 ℃后，顯示屏提示，聲光報(bào)警30 s 后執(zhí)行，按目標(biāo)車速為0 進(jìn)行減速控制。常見(jiàn)原因包括：

（1）溫度傳感器顯示誤差過(guò)大或顯示不穩(wěn)定需緊固電偶，清除積灰。如果溫度傳感器顯示無(wú)窮大，需找到斷點(diǎn)重新接好或更換新的傳感器。

（2）油散熱系統(tǒng)或水散熱系統(tǒng)比例溢流閥出現(xiàn)故障時(shí)，流量不能調(diào)節(jié)，流量一直處在最小值，導(dǎo)致馬達(dá)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不受控制，影響散熱。

（3）EB33 箱內(nèi)的比例放大板故障，不能對(duì)控制過(guò)程中反映出的微弱電流或電壓信號(hào)進(jìn)行放大，也不能驅(qū)動(dòng)比例閥參數(shù)按比例隨之引起變化，導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

（4）電磁閥接頭或感應(yīng)開(kāi)關(guān)等接插部件存在松動(dòng)，或壓力傳感器的工作位置不準(zhǔn)確，安裝部件存在松動(dòng)，造成馬達(dá)風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 液壓系統(tǒng)內(nèi)部閥件異常

冷卻系統(tǒng)關(guān)鍵元器件如圖2，常見(jiàn)異常包括：

圖2 液壓系統(tǒng)關(guān)鍵元器件

（1）磨損嚴(yán)重，液壓系統(tǒng)內(nèi)泄過(guò)大。由于液壓系統(tǒng)中許多元件都是通過(guò)間隙密封的，如液壓風(fēng)扇傳動(dòng)軸箱一旦磨損加大，引起內(nèi)泄增加，就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)，油溫上升，也會(huì)引起油的黏度下降，進(jìn)一步導(dǎo)致油溫升高，引起惡性循環(huán)。

（2）系統(tǒng)安全閥的限定壓力未調(diào)節(jié)好。調(diào)定的限定安全壓力過(guò)高或過(guò)低都會(huì)引起系統(tǒng)發(fā)熱，增加能量損耗，導(dǎo)致油溫升高。

（3）冷卻泵、液壓風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)馬達(dá)損壞，導(dǎo)致風(fēng)扇工作異常。（4）散熱系統(tǒng)閥集成塊堵塞，造成液壓油量小，風(fēng)扇以最低的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 維護(hù)保養(yǎng)不良

（1）保養(yǎng)更換的液壓油的品質(zhì)問(wèn)題。GMC-96X 型打磨車液壓系統(tǒng)夏季使用L-HM46#抗磨液壓油，冬季環(huán)境溫度低于-10 ℃時(shí)液壓油換成L-HS46 低凝液壓油，液壓油在添加或更換過(guò)程中若混入空氣或粉塵等雜質(zhì)，液壓回路進(jìn)入空氣會(huì)與液壓油不斷地在高低區(qū)進(jìn)行循環(huán)，產(chǎn)生較大的液壓系統(tǒng)內(nèi)部壓力沖擊，造成溫度升高。

（2）打磨車經(jīng)常在長(zhǎng)大隧道內(nèi)作業(yè)，處在地下密閉空間，空氣流通量小，通風(fēng)效果較差，粉塵吸附在濾網(wǎng)、散熱片及液壓軟管上，影響散熱。

（3）聯(lián)接螺栓松動(dòng)或風(fēng)扇軸承潤(rùn)滑不良，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)不流暢。

3 液壓系統(tǒng)油溫過(guò)高防控措施

3.1 定期檢查電器控制系統(tǒng)

（1）溫度傳感器顯示誤差過(guò)大或顯示不穩(wěn)定需緊固電偶，清除積灰。如果溫度傳感器顯示無(wú)窮大則需找到斷點(diǎn)，重新接好或更換新的傳感器。

（2）注意油液清潔，以減小比例閥銜鐵和導(dǎo)磁套的磨損程度，防止污物進(jìn)入銜鐵與導(dǎo)磁套之間的間隙內(nèi)造成銜鐵卡住，讓銜鐵可以隨著輸入值的變化按比例均勻地移動(dòng)，不產(chǎn)生突跳現(xiàn)象。若產(chǎn)生了突跳現(xiàn)象，也會(huì)造成比例流量閥輸出所調(diào)流量不穩(wěn)定。要注意修復(fù)磨損的導(dǎo)磁套銜鐵，使銜鐵與導(dǎo)磁套間的間隙保持在適當(dāng)范圍內(nèi)。以維持比例閥所調(diào)流量的穩(wěn)定性。

（3）查各電磁換向閥是否處于原始狀態(tài)。

（4）確保電磁閥通電時(shí)的指示燈亮，插頭無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，電磁閥芯動(dòng)作靈活、穩(wěn)定。

（5）檢查繼電器彈性良好、電磁鐵吸合聲音清脆、有金屬感，重點(diǎn)檢查繼電器的觸頭，更換動(dòng)作不良的繼電器。

3.2 做好冷卻系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)

（1）按照系統(tǒng)要求進(jìn)行液壓油的使用，經(jīng)常注意檢查油箱液面高度和液壓油的質(zhì)量，保證液壓油的清潔度，每年及時(shí)更換一次液壓油，定期清洗或更換濾清器。

（2）散熱器上沾染塵埃如若過(guò)多，將大大影響傳熱效果，必須定期清除散熱器上的塵埃。因此，散熱器或V 形散熱塔每隔3～4 個(gè)月，要經(jīng)常清洗液壓油散熱器翅片和通氣濾清器，用壓縮空氣吹掃積塵。

（3）應(yīng)注意檢查風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置的工作情況，在使用過(guò)程中注意觀察風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。風(fēng)扇每運(yùn)轉(zhuǎn)1500 h，須向柱塞馬達(dá)風(fēng)扇軸承座補(bǔ)充3#鋰基潤(rùn)滑脂。

（4）各聯(lián)接螺栓應(yīng)定期緊固，安全螺栓無(wú)松動(dòng)無(wú)缺失，狀態(tài)良好。

（5）液壓泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)。注意泵的溫升，最高油溫不能超過(guò)說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的油溫。檢查壓力表有無(wú)損壞或異?，F(xiàn)象。檢查泵的輸出軸、保護(hù)架及其他連接部分，檢查各管接頭和閥類元件有無(wú)泄漏，發(fā)現(xiàn)泄漏需查出原因，消除隱患。

（6）液壓馬達(dá)的維護(hù)保養(yǎng)，檢查啟動(dòng)和停止是否正常，高溫高壓時(shí)，應(yīng)檢查泄漏情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

鋼軌打磨車走行液壓油溫過(guò)高會(huì)引起設(shè)備按目標(biāo)車速為0進(jìn)行減速控制，從而影響施工的順利進(jìn)行。從液壓系統(tǒng)工作原理的角度出發(fā)，找出引起液壓系統(tǒng)油溫升高的電氣控制、液壓閥部件因素和維護(hù)保養(yǎng)方面的原因，并制定預(yù)防油溫過(guò)高的防控措施，將其運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中去，能有效降低設(shè)備故障率，確保打磨施工的安全順利。