摘 要：通過(guò)對(duì)DXC-500大修列車走行驅(qū)動(dòng)控制原理進(jìn)行了分析，構(gòu)建了對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試的方法模型，判斷系統(tǒng)調(diào)試到位的依據(jù)，提出了驅(qū)動(dòng)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)值。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，該方法快捷可靠，為解決走行閉環(huán)系統(tǒng)中的液壓馬達(dá)的同步調(diào)試問(wèn)題提供了借鑒

關(guān)鍵詞：DXC-500型大修列車 ；走行驅(qū)動(dòng)；同步調(diào)試

DXC - 500 overhaul train driven synchronous debugging methods of optimization

HU Chuanliang

Abstract： By DXC-500 drive control principle analysis of train overhaul， build a debugging method model of drive system， judging system in place based on the proposed driver debugging exp. An actual verified， which is fast and reliable， closed-loop system of solving hydraulic motor synchronizing debugging provided in reference

Keywords： dxc-500 type overhaul train； walk the line driver； synchronous debugging

中圖分類號(hào)：U216.1

DXC-500線路大修列車具有單獨(dú)更換鋼軌、軌枕和同步更換鋼軌及軌枕三種作業(yè)功能。其走行驅(qū)動(dòng)采用閉式液壓系統(tǒng)，四個(gè)軸重不同的兩軸動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，一個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上兩個(gè)馬達(dá)串聯(lián)分別給兩車軸提供驅(qū)動(dòng)力。在運(yùn)用中，驅(qū)動(dòng)同步的調(diào)試難度大。本文提出一種快捷可靠的調(diào)試方法。

1.走行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述

DXC-500大修列車的扣件車有兩個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，作業(yè)車有一個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，動(dòng)力車有一個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架。四個(gè)液壓泵帶動(dòng)八個(gè)液壓馬達(dá)，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)車軸。其四個(gè)液壓泵并聯(lián)，每個(gè)油泵給一個(gè)轉(zhuǎn)向架上的兩個(gè)串聯(lián)馬達(dá)提供動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)示如圖1。

圖1單個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架走行驅(qū)動(dòng)示意圖

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉液壓系統(tǒng)，每個(gè)雙向變量泵為一個(gè)轉(zhuǎn)向架的兩個(gè)馬達(dá)供油，馬達(dá)為雙向變量馬達(dá)。三位四通電磁閥控制兩個(gè)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向。前行時(shí)，液壓油由變量泵出油口流到馬達(dá)A，流經(jīng)馬達(dá)B，再回到變量泵的回油口。作業(yè)時(shí)外荷載變化頻繁，馬達(dá)的容積效率存在差異，引起馬達(dá)排量的變化[1]，會(huì)導(dǎo)致馬達(dá)不同步，需要進(jìn)行同步控制。與其它控制方式相比，液壓同步控制具有組成方便、同步控制精度高、易于實(shí)現(xiàn)與控制和適宜大功率場(chǎng)合等特點(diǎn)[3]。主要分為機(jī)械、節(jié)流調(diào)速、液壓缸串聯(lián)、同步閥、同步缸、同步馬達(dá)、泵控式和比例伺服控制以及數(shù)字閥控同步回路等[2]。液壓同步控制可用補(bǔ)油或放油方式實(shí)現(xiàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果證明補(bǔ)油式同步回路的動(dòng)態(tài)特性明顯優(yōu)于放油式同步回路[4]。該車設(shè)計(jì)了補(bǔ)油式補(bǔ)油機(jī)構(gòu)。其功能是補(bǔ)償馬達(dá)容積效率變化導(dǎo)致的流量損失。此外，作為輔助油源，系統(tǒng)對(duì)應(yīng)每個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架驅(qū)動(dòng)回路設(shè)計(jì)了蓄能器。

對(duì)于由兩個(gè)液壓馬達(dá)同時(shí)驅(qū)動(dòng)同一機(jī)械構(gòu)件的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般的同步控制是以兩個(gè)液壓馬達(dá)輸出的速度相等作為控制的目標(biāo)[5]。 由于四個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的軸重不同，與鋼軌的粘著力也不同，系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用工況下，可承受的最大荷載應(yīng)不小于最大粘著力，并且能在最大荷載條件下正常工作。為獲得高精度的同步輸出，系統(tǒng)各執(zhí)行元件、反饋、檢測(cè)元件及控制元件等的性能間應(yīng)具有嚴(yán)格的匹配關(guān)系[6]。因此，調(diào)試方法對(duì)保證馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力匹配，運(yùn)轉(zhuǎn)同步非常關(guān)鍵。

2.控制原理、調(diào)試模型及調(diào)試方法

2.1驅(qū)動(dòng)控制原理

補(bǔ)油機(jī)構(gòu)在整個(gè)走行驅(qū)動(dòng)控制中起著非常關(guān)鍵的作用，它把壓力的變化轉(zhuǎn)換成流量，對(duì)主管路補(bǔ)油，平衡兩個(gè)馬達(dá)工作壓力。其補(bǔ)油功能與動(dòng)力系統(tǒng)的合理匹配，直接關(guān)系到同一個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上的兩個(gè)動(dòng)力軸的同步精度。否則，兩個(gè)馬達(dá)會(huì)出現(xiàn)干涉，動(dòng)力軸相互干涉，影響作業(yè)能力，甚至出現(xiàn)跳輪、擦傷鋼軌，縮短馬達(dá)的壽命。圖2為同一個(gè)轉(zhuǎn)向架的兩個(gè)馬達(dá)不同步造成鋼軌擦傷的照片。

圖2鋼軌擦傷示意

補(bǔ)油機(jī)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)，其預(yù)置彈簧起著核心作用，調(diào)整補(bǔ)油機(jī)構(gòu)彈簧的預(yù)緊力，就能調(diào)整補(bǔ)油機(jī)構(gòu)的補(bǔ)油時(shí)機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)定到一定值時(shí)，即可滿足量馬達(dá)同步，又可滿足承受極限荷載的工況。其控制原理如圖3。 圖3 補(bǔ)油機(jī)構(gòu)原理圖

一個(gè)補(bǔ)油機(jī)構(gòu)由四個(gè)單向閥、兩個(gè)過(guò)濾器、兩個(gè)節(jié)流孔和一個(gè)液控兩位兩通換向閥組成。當(dāng) 口為進(jìn)油口時(shí)， 為進(jìn)油口壓力， 為馬達(dá)正常工作的背壓，壓力油經(jīng)單向閥、過(guò)濾器、節(jié)流孔后到達(dá)液控兩位兩通換向閥 端。進(jìn)油口壓力 通過(guò)兩位兩通閥與馬達(dá) 點(diǎn)壓力 形成比較器。在 、 斷開工況下，存在關(guān)系式：

；

令：

其中： 為閥芯動(dòng)作的壓差； 為彈簧的彈性因數(shù)； 為彈簧的壓縮量； 為主油路壓力； 為 點(diǎn)的壓力； 為彈簧預(yù)緊力為； 為彈簧作用于閥芯面的有效面積。

時(shí)，液控兩位兩通換向閥 、 端斷開；當(dāng) 時(shí)，液控兩位兩通換向閥 、 端導(dǎo)通，壓力油由 流向 ，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)油。

彈簧預(yù)緊力 過(guò)小，在變荷載工況下，閥芯就會(huì)換位頻繁，造成馬達(dá) 的進(jìn)油壓力產(chǎn)生脈動(dòng)，當(dāng)閥芯回位不及時(shí)，馬達(dá) 輸出扭矩大于車輪與鋼軌的粘著力矩時(shí)，導(dǎo)致車輪打滑甚至產(chǎn)生跳動(dòng)。 過(guò)大，可能失去調(diào)節(jié)作用。 調(diào)整適中，系統(tǒng)對(duì)變荷載適應(yīng)性提高，不會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)不同步。

2.2調(diào)試模型及調(diào)試方法

對(duì)于馬達(dá) 、 ，作為一個(gè)動(dòng)力輸出裝置，其進(jìn)出口壓差可表示為 ；對(duì)于馬達(dá) ，其進(jìn)出口壓差可表示為 。 為馬達(dá)工作背壓，設(shè)計(jì)為2.5 。

理想狀態(tài)下，馬達(dá) 、 中間點(diǎn)壓力平衡公式可表示為：

令：

上式作為調(diào)試的理論計(jì)算公式。一般情況下，當(dāng)調(diào)定 值在0.8～1.2之間時(shí)，系統(tǒng)工況趨于穩(wěn)定。調(diào)試步驟如下。

（1）在 、 端點(diǎn)引出測(cè)試管路，安裝壓力表。

（2）設(shè)定 值在0.8～1.2之間，初算出調(diào)整值 。

（3）給定 ，逐漸加載，記錄測(cè)點(diǎn)壓力值。

（4）出現(xiàn)不同步時(shí)，調(diào)整彈簧預(yù)緊力。

（5）調(diào)整到兩軸同步打滑，驗(yàn)證 值。

3.應(yīng)用實(shí)例

動(dòng)力轉(zhuǎn)向架車軸軸重不同，最大粘著力不同。為貼近現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)的工況，調(diào)整彈簧預(yù)緊力，對(duì)整車逐步加載，當(dāng)同一轉(zhuǎn)向架的兩軸打滑開始時(shí)間相同時(shí)，驅(qū)動(dòng)力達(dá)到最大粘著力，驗(yàn)算 值。彈簧預(yù)緊力不同，測(cè)點(diǎn)會(huì)對(duì)應(yīng)不同的壓力值。表1是C轉(zhuǎn)向架調(diào)試過(guò)程，不同彈簧預(yù)緊力下的測(cè)試值及 值。

由測(cè)量數(shù)據(jù)表可知，當(dāng)測(cè)量深度為17mm時(shí)，對(duì)應(yīng)的彈簧預(yù)緊力為合理值。

調(diào)試完成后，進(jìn)行了多次更換軌枕作業(yè)，當(dāng)工作壓力達(dá)到18 時(shí)，C轉(zhuǎn)向架兩軸同時(shí)出現(xiàn)打滑，滿足高負(fù)荷工況下的要求，

4.結(jié)論及建議

經(jīng)實(shí)踐證明，運(yùn)用文中所述公式指導(dǎo)調(diào)試非常有效，較快實(shí)現(xiàn)對(duì)走行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試。調(diào)試過(guò)程中，需注意一下幾點(diǎn)。

4.1在調(diào)試前，要對(duì)蓄能器檢查，使每個(gè)蓄能器充氮壓力達(dá)到15 。

4.2調(diào)試一個(gè)轉(zhuǎn)向架的馬達(dá)時(shí)，需將其余三個(gè)轉(zhuǎn)向架脫檔。確保只有被調(diào)試馬達(dá)所在的動(dòng)力轉(zhuǎn)向架輸出動(dòng)力。

4.3系統(tǒng)的最大調(diào)定壓力受車輪粘著力影響。調(diào)試到位的基本判斷要把握兩個(gè)要素。一是保證兩個(gè)車軸驅(qū)動(dòng)力同時(shí)達(dá)到最大粘著力值；二是 值設(shè)定要在0.8～1.2之間。滿足以上條件，調(diào)試的結(jié)果較為可靠。

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胡傳亮