伸缩臂铁路起重机液压系统优化方案

NS1601C型160t伸缩臂式铁路起重机实物如图5-22所示。

图5-22 NS1601C型160t伸缩臂式铁路起重机实物

随着我国铁路电气化线路的建设及电气化线路的发展，伸缩臂式铁路起重机的作用越来越显著。它主要是为铁路机车车辆事故救援、大型货物装卸、重型设备安装、铁路公务等工作，尤其是在山区隧道内、电气化铁路接触网下作业，性能十分优越。下面介绍一种160t伸缩臂式铁路起重机液压系统，其原理如图5-23所示。

该起重机的主要技术参数：在使用支腿的情况下，幅度为6.5m时，起重量为160t，360°回转；幅度为14.7m时，起重量为84t，顺轨±30°回转；幅度为9m时，起重量为160t，顺轨±10°回转。也可使用羊角钩，在隧道内、电气化铁路接触网下作业，起重量为70t。

该机设有两套动力系统，如果在救援过程中主柴油发动机或主泵出现故障，可临时起动副柴油发动机，副柴油发动机的作用是将起重机各动作复位，调整为回送状态，由机车牵出救援现场。

铁路起重机一般要求重载低速、空载高速，故本系统采用了由恒功率变量泵与定量马达、液压缸组成的恒功率控制系统，变量泵的设定压力为15MPa。也就是说，当系统工作压力高于15MPa时，变量泵输出功率为定值，此时液压系统如果负载越大，压力越高，则变量泵输出的流量越小，工作速度也就越低。

该系统中液压缸的直径较大，行程较长，数量较多，其极限工作时，系统的用油量较多，加之该系统所选用的两个主泵的排量均为160mL/r，故泵的输出流量较大，所以油箱的容量也较大。根据起重机的工作特点，液压回路采用开式回路，冷却方式为自然冷却。

鉴于液压系统的流量较大，管路通径也较大，故该机液压系统的控制方式选用液控形式。

如图5-23所示，该液压系统分为控制回路和主回路，控制回路压力为3MPa，它的作用是为主回路提供液压油源，主回路的工作压力为28MPa。根据各回路的作用，液压系统分为以下回路：

1.起升回路

由于该机的起重量为160t，起重力矩最大为14.4MN·m，也就是负载力矩较大，故起升机构采用双马达、双卷筒结构。选用内藏式行星减速器，带常闭式多片制动器的结构形式，为保证两个卷筒在任何情况下都能同步运行，卷筒间采用开式齿轮连接。

从图5-23中可以看出，两个起升马达分为起升A和起升B，其中起升A由泵3-1经多路阀12-1供油；起升B由泵3-2经多路阀12-2供油。同时两个平衡阀18-1、18-2均由起升A的钩降（左侧）油路控制，两个马达制动器16-1、16-2也均由起升A的组合梭阀17-1来控制。采用这种油路可以实现重载时两个泵同时驱动两个马达工作，空载时使用合流手柄a6，使两个泵的油都通过多路阀12-1进入起升A马达，起升B马达处于浮动状态。这样可以提高起升速度近一倍。

阀21的作用是重载时，起升手柄的控制油可以同时控制两个多路阀；空载合流时，起升手柄的控制油只能控制多路阀12-1中的a1、b1换向，而使多路阀12-2中的a1、b1沟通，不能换向，使起升B的马达处于浮动状态。电磁阀15-1的作用是起升高度限位。

图5-23 160t伸缩臂式铁路起重机液压系统的原理

2.变幅回路(www.xing528.com)

变幅回路比较简单，该回路上安装有控制负载下降速度的平衡阀18-3，通过液控单向阀19将变幅缸锁在任一位置。

两个变幅缸直径较大，缸径为360cm，主要是为了适应在隧道内及电网下使用羊角钩救援的工况。

在变幅回路的控制油路上安装有两个电磁阀15-2、15-6，其作用为变幅升的过仰角保护限位和变幅降的超载限位。

3.伸缩回路

伸缩回路为顺序伸缩，其动作过程为在外伸时，液压油通过多路阀b4进入电液换向阀组20中的电液换向阀，再通过A口进入平衡阀18-5，进入1号缸24的无杆腔，使1号缸（二节臂）实现外伸动作，1号缸从初始状态外伸，到行程终点前，可以根据操作信号随意伸缩，当1号缸到达行程终点后，行程开关闭合，使电液换向阀组20中的电液换向阀和电磁换向阀同时通电换向，组合梭阀17-2提供3MPa的控制油使电液换向阀的主阀芯换向，P口的来油被切换到B口上，液压油通过1号缸的活塞杆的中间油道及平衡阀18-6进入25号缸的无杆腔，使2号缸（三节臂）实现外伸动作。2号缸从初始状态外伸，到行程终点前，可以根据操作信号随意伸缩。此时1号缸油路被切断，处于闭锁状态。回缩时，主泵提供的液压油通过多路阀的A4口，到D口进入1号缸24的有杆腔，并通过其有杆腔进入2号缸25的有杆腔，同时打开平衡阀，实现2号缸的回缩动作。此时由于1号缸平衡阀控制口油路被切断，所以1号缸不能回缩。当2号缸回缩到行程终点后，电液换向阀组中的电磁阀和电液换向阀同时断电，油路被切换到1号缸，此时才能使1号缸回缩。

在伸缩回路上还装有电磁阀15-5，其作用是超载保护。

4.回转回路

回转回路主要由回转马达6-4，马达制动器16-4，组合梭阀17-3等组成。本机设有±10°、±30°回转限位，限位控制电磁阀为15-3、15-4。

5.行走回路

由于铁路起重机在救援时一般都由机车牵引至救援现场，故行走速度一般很慢，本机行走速度为12km/h，采用液压驱动，油路需要从上车（回转体）通过中心回转接头8传至下车给行走马达6-1供油。铁路起重机只有前后两个行走位，自力行走时挂齿装置将行走马达驱动的减速器开式齿轮与动轴齿轮啮合，机车牵引时挂齿装置将行走马达驱动的减速器开式齿轮与动轴齿轮脱开。

6.重铁、伸支腿、均载缸回路

重铁、伸支腿、均载缸回路工作时，首先将手动操纵阀14-4推至支腿位，使泵3-2提供的液压油通过多路阀12-2既给重铁手动换向阀供油，又通过回转接头给伸支腿、均载缸的手动换向阀供油。

重铁回路主要由两个液压缸22、安装在缸上的液压锁26-3、分流集流阀32、手动换向阀29-4等组成。重铁回路的要求就是两个缸同步。其目的是将活动重铁在工作时挂上，起平衡负载作用，回送时将活动重铁卸下，用于平衡轴重和降低整车的重心高度。

伸支腿回路的作用主要是注意手动换向阀的中位机能，伸腿手动换向阀采用O形，使其具有闭锁功能。支腿手动换向阀采用Y形，提供支腿缸上液压锁的锁紧精度。该机采用的是旋转式支腿。

均载缸的设置主要是考虑不使用支腿的情况下工作，用来均衡负载，防止轴箱弹簧被压死，增加吊重的稳定性。在该回路上设置了两套操纵阀，置于底架中心的两个副梁上，采用双向叠加式溢流阀，调整压力为5MPa。均载缸共16个，每台转向架上各8个，布置在四轴转向架构架的箱体内，左右各4个。工作时顶在轴箱上。

7.备用回路

备用回路主要是考虑一旦主柴油发动机或主泵在工作中出现故障，可以起动备用柴油发动机，将主机各动作复位至回送状态，由机车牵出救援现场。备用回路是由两台25.7kW的柴油发动机驱动双联齿轮泵5，双联齿轮泵的前泵提供液压油，通过单向阀4-4与主控制油路并联，双联齿轮泵的后泵提供液压油，通过单向阀4-5与主油路中泵3-2并联，其压力调至15MPa。这样多路阀12-2控制的动作可以直接操纵，多路阀12-1控制的动作应首先将手动操纵阀14-4的手柄推至合流，然后再进行操纵。备用回路不设带载工作能力。