中低速磁浮液壓系統(tǒng)清潔工藝研究及應(yīng)用

曠世杰

（中車株洲電力機(jī)車有限公司,湖南 株洲 412001）

0 引言

由于磁浮列車擁有爬坡性能強(qiáng)、舒適性高、安全環(huán)保、噪聲低等明顯的優(yōu)勢(shì)，研究磁浮列車技術(shù)對(duì)于軌道交通行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。制動(dòng)系統(tǒng)作為磁懸浮列車極為重要的系統(tǒng)，除了起到保證列車和乘客安全的作用外，對(duì)磁浮列車運(yùn)營中乘客體驗(yàn)和線路運(yùn)行準(zhǔn)時(shí)性等各方面也均有決定性的作用[1]。磁浮列車采用液壓制動(dòng)和液壓輔助支撐方式，熟練掌握液壓系統(tǒng)的清洗方法至關(guān)重要，對(duì)提升液壓系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性意義重大。

1 液壓系統(tǒng)清潔現(xiàn)狀

1.1 液壓系統(tǒng)清潔概述

造成液壓系統(tǒng)失效的根源主要有流體污染、流體泄漏、流體理化性能變化、氣蝕、過熱及系統(tǒng)過載等，均可導(dǎo)致系統(tǒng)失效。其中流體污染是系統(tǒng)失效的最主要根源，因此流體污染度檢測(cè)和控制是液壓系統(tǒng)維護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)措施[2]。為了保證磁浮液壓系統(tǒng)的安全可靠性，在注油之前必須將回路里面的雜質(zhì)清除干凈，保證流體不受污染。

1.2 解決方案

磁浮列車與傳統(tǒng)輪式軌道交通車輛相比有著明顯的不同：一是車輛行駛時(shí)輪軌不接觸；二是磁浮車輛的制動(dòng)完全依靠走行部與軌道摩擦來實(shí)現(xiàn)；三是每節(jié)車都設(shè)計(jì)有支撐輪，在列車斷電或因故障而無法懸浮時(shí)，需用支撐輪進(jìn)行救援。磁浮液壓系統(tǒng)由液壓制動(dòng)系統(tǒng)和液壓支撐系統(tǒng)組成，為了防止不同系統(tǒng)管路相互污染，整個(gè)液壓系統(tǒng)不能夠同時(shí)進(jìn)行清潔作業(yè)。針對(duì)這樣的情況，考慮采用單系統(tǒng)回路清洗的方式，從而實(shí)現(xiàn)整車清潔作業(yè)高效地完成。

2 磁浮液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中低速磁浮列車一般采用=MC1?M?MC2=三編組方式，每節(jié)車都為動(dòng)力車，如圖1 所示。磁浮走形部由5個(gè)基本結(jié)構(gòu)相同的懸浮架模塊組成，單個(gè)懸浮架模塊由模塊裝配、懸浮電磁鐵、直線電機(jī)、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、支撐輪等部件組成，如圖2 所示。每個(gè)懸浮架模塊有1 對(duì)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，每節(jié)車5 對(duì)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置分別由2 個(gè)電液控制單元控制。每個(gè)懸浮架模塊有8 個(gè)支撐輪，每節(jié)車40 個(gè)支撐輪分別由1 個(gè)液壓輔助單元控制。

圖1 中低速磁浮列車編組圖

圖2 懸浮架模塊

3 液壓系統(tǒng)清潔設(shè)備

3.1 所需設(shè)備及物料

液壓清潔機(jī)、開口扳手（14 mm、17 mm、19 mm）、無紡布、塑料手套、塑料油桶、液壓軟管（SN6）、快換式接頭、錐孔堵頭、液壓注油裝置。

3.2 液壓清潔機(jī)

液壓清潔機(jī)用于清潔液壓管道系統(tǒng)，同時(shí)也用于制動(dòng)管道和液壓設(shè)備單元的注油和排氣。液壓清潔機(jī)主要由控制面板、線纜和軟管等部件組成。控制面板主要用于操作液壓清潔機(jī)及顯示液壓清潔機(jī)的一些基本信息和基本結(jié)構(gòu)，由各種功能按鈕和顯示信息屏組成，見圖3。

圖3 液壓清潔機(jī)控制面板

3.3 液壓清潔機(jī)部件

液壓清潔機(jī)部件主要由蓄能器、壓力調(diào)節(jié)器、過濾器、污染指示器、脈沖壓力顯示器、吸油口等組成，見圖4。

圖4 液壓清潔機(jī)主要部件

3.4 液壓注油裝置

液壓注油裝置由快換式接頭、堵頭、分油塊組成，分為進(jìn)油裝置和回油裝置，如圖5 所示。其主要作用是可以將多個(gè)液壓回路并聯(lián)成一個(gè)系統(tǒng)，由此可減少清潔步驟，提高整個(gè)液壓系統(tǒng)清潔工作效率。

圖5 液壓注油裝置

4 液壓油純度要求

4.1 液壓油純度等級(jí)

液壓油中混入過多的顆粒物會(huì)堵塞油濾、擦傷密封件、堵塞或磨損元件[3]。但液壓油在生產(chǎn)及使用過程中不可能做到完全沒有顆粒物。目前我國潤滑油生產(chǎn)廠家對(duì)液壓油的顆粒物還是以“機(jī)械雜質(zhì)”<0.005%來控制的，而國外多用美國宇航局（NAS）的NAS 1638 清潔度級(jí)別來衡量。目前我國制定標(biāo)準(zhǔn)為“GB/T 14039—2002 液壓傳動(dòng)油液固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)”，NAS 1638 純度等級(jí)與GB/T 14039—2002 純度等級(jí)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1 所示。

表1 液壓油液污染潔凈等級(jí)對(duì)照表（NAS 1638 與GB/T 14039—2002）

4.2 磁浮液壓系統(tǒng)純度要求

為確保液壓制動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，整個(gè)液壓系統(tǒng)內(nèi)的油的純度等級(jí)至少應(yīng)為：NAS 1638/8；顆粒尺寸5～15 μm。因此清潔各磁浮液壓部件時(shí)，只可使用NAS ≤6液壓油進(jìn)行清潔；管道入口油純度NAS ≤6，管道出口油純度NAS ≤8。

5 液壓系統(tǒng)清潔方案

根據(jù)磁浮液壓各子系統(tǒng)功能的不同，制定兩種不同的清潔工藝方法，以適應(yīng)功能需求。每節(jié)車制動(dòng)系統(tǒng)可采用同一種方法進(jìn)行，輔助支撐系統(tǒng)則采用另外一種方式進(jìn)行。

5.1 液壓制動(dòng)系統(tǒng)清潔方案

5.1.1 液壓制動(dòng)系統(tǒng)回路

液壓制動(dòng)管路原理圖如圖6 所示，根據(jù)管路特點(diǎn)，將液壓管路清洗時(shí)分為3 個(gè)回路分別進(jìn)行清洗。

圖6 液壓制動(dòng)原理圖

（1）第一回路：電液控制單元（EHU1）A 口到懸浮架模塊（1/2）的液壓制動(dòng)夾鉗（C04、C05）管路；電液控制單元（EHU2）A 口到懸浮架模塊（3/4/5）的液壓制動(dòng)夾鉗（C04、C05）管路。

（2）第二回路：電液控制單元（EHU1）T 口到懸浮架模塊（1/2）的液壓制動(dòng)夾鉗（C04、C05）管路；電液控制單元（EHU2）T 口到懸浮架模塊（3/4/5）的液壓制動(dòng)夾鉗（C04、C05）管路。

（3）第三回路：電液控制單元（EHU1）P 口到蓄能器（B04）的管路；電液控制單元（EHU2）P 口到蓄能器（B04）的管路。

5.1.2 電液控制單元A 口到液壓制動(dòng)夾鉗管路（主液壓管路）清潔步驟

（1）確定油量和油溫：打開液壓清潔機(jī)控制面板的電源開關(guān)，確定液壓清潔機(jī)油箱內(nèi)的油位在指定高度，油溫在60℃以下。若液壓清潔機(jī)油箱油位不夠，從液壓清潔機(jī)吸油口手動(dòng)向油箱注入干凈的液壓油至油箱高度指示器的紅線處，然后用軟管將油桶與吸油口連接，開啟液壓清潔機(jī)進(jìn)行液壓清潔機(jī)自動(dòng)吸油，當(dāng)液壓清潔機(jī)自動(dòng)吸油至油箱容量的80%時(shí)，液壓清潔機(jī)自動(dòng)停止吸油。

（2）自動(dòng)清洗：液壓清潔機(jī)每次清潔管路前，必須進(jìn)行液壓清潔機(jī)內(nèi)部自動(dòng)清洗。松開液壓清潔機(jī)注油口和回油管的快速接頭，開啟液壓清潔機(jī)及監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)采集5 次數(shù)據(jù)且其中至少有3 次符合磁浮液壓制動(dòng)管路清潔標(biāo)準(zhǔn)（見表1）時(shí)，停止液壓清潔機(jī)自動(dòng)清洗。

（3）設(shè)定清洗壓力：開啟液壓清潔機(jī)調(diào)壓擋位，將壓力調(diào)節(jié)器的螺母旋松，旋動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，同時(shí)觀察液壓清潔機(jī)控制面板上壓力顯示表的讀數(shù)，將清洗壓力調(diào)節(jié)為1.3～1.5 MPa。調(diào)節(jié)好后，停止液壓清潔機(jī)。

（4）準(zhǔn)備工作及球閥狀態(tài)確認(rèn)：斷開管路與電液控制單元（B02）A 口連接的快速接頭（B05）；確認(rèn)B09球閥處于打開狀態(tài)。

（5）連接進(jìn)油管路：將帶過濾器的清潔設(shè)備連接進(jìn)油裝置進(jìn)油口，使用液壓軟管一端連接進(jìn)油裝置出油口，另一端連接管路入口（EHU 的A 口）的快速接頭（B05）。

（6）連接回油回路：將回油裝置連接液壓制動(dòng)夾鉗單元（C04、C05）進(jìn)油口對(duì)側(cè)的排氣測(cè)試接頭（C0401和C0501）；將回油裝置連接至帶過濾器的清潔設(shè)備的回油口。

（7）清潔管路：將檔位選擇器旋至帶監(jiān)控的清洗擋位處，并通過數(shù)據(jù)監(jiān)控線將液壓清潔機(jī)與電腦連接起來進(jìn)行監(jiān)測(cè)。開始清洗回路，根據(jù)管長和敷設(shè)類型（例如多偏置管）清潔10～15 min。

（8）檢查油純度：通過監(jiān)測(cè)器對(duì)清潔后的油液潔凈度進(jìn)行5 次數(shù)據(jù)采集，確認(rèn)采集的5 次數(shù)據(jù)中至少有3次數(shù)據(jù)滿足磁浮液壓制動(dòng)管路清潔標(biāo)準(zhǔn)；如沒有3 次數(shù)據(jù)滿足標(biāo)準(zhǔn)，需繼續(xù)開啟液壓清潔機(jī)，并重復(fù)清潔步驟。

（9）恢復(fù)液壓管路：清洗完整個(gè)回路后，將清洗過程中拆下的管路恢復(fù)好。

5.1.3 電液控制單元T 口到液壓制動(dòng)夾鉗管路（備用緩解回路）清潔步驟

（1）依照5.1.2 節(jié)中的步驟（1）～（3）進(jìn)行。

（2）準(zhǔn)備工作及球閥狀態(tài)確認(rèn)：斷開管路與電液控制單元（B02）T 口連接的快速接頭（B05）；確認(rèn)將B09 球閥切換至切除狀態(tài)。

（3）連接進(jìn)油管路：將帶過濾器的清潔設(shè)備連接進(jìn)油裝置進(jìn)油口，使用液壓軟管一端連接進(jìn)油裝置出油口，另一端連接管路入口（EHU 的T 口）的快速接頭（B05）。

（4）連接回油回路：將回油裝置連接液壓制動(dòng)夾鉗單元（C04、C05）進(jìn)油口對(duì)側(cè)的排氣測(cè)試接頭（C0401和C0501）；將回油裝置連接至帶過濾器的清潔設(shè)備的回油口。

（5）以上步驟完成后，依照5.1.2 節(jié)中步驟（7）～（9）完成此回路管路的清洗。

5.1.4 電液控制單元P 口到蓄能器（B04）的管路清潔步驟

（1）依照5.1.2 節(jié)中的步驟（1）～（3）進(jìn)行。

（2）準(zhǔn)備工作：斷開管路與電液控制單元（B02）P 口連接的快速接頭（B06）。

（3）連接進(jìn)油管路：將帶過濾器的清潔設(shè)備連接進(jìn)油裝置進(jìn)油口，使用液壓軟管一端連接進(jìn)油裝置出油口，另一端連接管路入口（EHU 的P 口）的快速接頭（B06）。

（4）連接回油回路：將回油裝置連接蓄能器的測(cè)試接頭（B0401）；將回油裝置連接至帶過濾器的清潔設(shè)備的回油口。

（5）以上步驟完成后，依照5.1.2 節(jié)中步驟（7）～（9）完成此回路管路的清洗。

5.2 液壓支撐管路的清潔

5.2.1 液壓支撐管路回路

液壓支撐管路原理圖如圖7 所示，根據(jù)管路特點(diǎn)，將液壓支撐管路清洗時(shí)分為2 個(gè)回路分別進(jìn)行清洗。

圖7 液壓支撐管路原理圖

（1）第一回路：液壓支撐單元（H01）A 口到懸浮架模塊（1/2/3/4/5）支撐輪油缸的管路；手動(dòng)泵（H10）連接的管路；液壓支撐單元（H01）和手動(dòng)泵（H10）連接的管路為連通管路，可同時(shí)清潔。

（2）第二回路：液壓支撐單元（H01）P 口到蓄能器（H02）的管路。

5.2.2 液壓支撐單元A 口到支撐管路清潔步驟

（1）依照5.1.2 節(jié)中的步驟（1）～（3）進(jìn)行。

（2）準(zhǔn)備工作：斷開管路與液壓支撐單元（H01）A 連接的快速接頭（H05）。

（3）連接進(jìn)油管路：將帶過濾器的清潔設(shè)備連接進(jìn)油裝置進(jìn)油口，使用液壓軟管一端連接進(jìn)油裝置出油口，另一端連接管路入口的快速接頭（H05）。

（4）連接回油回路：將回油裝置連接支撐輪油缸（S04）的排氣測(cè)試接頭和手動(dòng)泵管路的快速接頭（H08）；將回油裝置連接至帶過濾器的清潔設(shè)備的回油口。

（5）以上步驟完成后，依照5.1.2 節(jié)中步驟（7）～（9）完成此回路管路的清洗。

5.2.3 液壓支撐單元P 口到蓄能器（H02）的管路清潔步驟

（1）依照5.1.2 節(jié)中的步驟（1）～（3）進(jìn)行。

（2）準(zhǔn)備工作：斷開管路與液壓支撐單元（H02）P 口連接的快速接頭（H04）。

（3）連接進(jìn)油管路：將帶過濾器的清潔設(shè)備連接進(jìn)油裝置進(jìn)油口，使用液壓軟管一端連接進(jìn)油裝置出油口，另一端連接管路入口（HCU 的P 口）的快速接頭（H04）。

（4）連接回油回路：將回油裝置連接蓄能器的測(cè)試接頭（H0201）；將回油裝置連接至帶過濾器的清潔設(shè)備的回油口。

（5）以上步驟完成后，依照5.1.2 節(jié)中步驟（7）～（9）完成此回路管路的清洗。

6 結(jié)論

液壓油的清潔程度影響著液壓油的品質(zhì)，同時(shí)影響著液壓系統(tǒng)的工作性能。因此，液壓管道應(yīng)采用專業(yè)設(shè)備進(jìn)行毫無遺漏的清洗，不留死角，這也是系統(tǒng)調(diào)試之前的必做工作。通過對(duì)磁浮車輛單系統(tǒng)分回路清潔，解決了整車液壓系統(tǒng)的清潔問題。磁浮液壓系統(tǒng)清潔工藝在批量生產(chǎn)前及過程中進(jìn)行了大量的改進(jìn)和優(yōu)化，在清潔工藝方面也逐步積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后續(xù)磁浮車輛產(chǎn)品及其他相關(guān)領(lǐng)域的液壓清潔工藝具有一定指導(dǎo)意義。