900t輪胎式運(yùn)梁車轉(zhuǎn)向方式分析

李秋生，孟祥利，孫振軍，朱紅星

（河北工程大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

運(yùn)梁車（圖1）是高速鐵路建設(shè)不可缺少的運(yùn)架設(shè)備之一，在國產(chǎn)900t運(yùn)梁車轉(zhuǎn)向方式上大多采用連桿轉(zhuǎn)向方式，而在獨(dú)立轉(zhuǎn)向控制方式上應(yīng)用較少，但國外進(jìn)口高速鐵路運(yùn)架設(shè)備已廣泛采用獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因此，為緊跟世界運(yùn)架設(shè)備發(fā)展趨勢，國內(nèi)也開始生產(chǎn)獨(dú)立轉(zhuǎn)向方式900t運(yùn)梁車，因900t輪胎式運(yùn)梁車是一種特殊的車輛，屬于多軸車，車身較長，輪組載荷大，安全性要求高，要求其轉(zhuǎn)向半徑要小，因此對運(yùn)梁車轉(zhuǎn)向形式的要求也是靈活多樣。本文根據(jù)運(yùn)梁車實(shí)際工況來分析900t運(yùn)梁車16軸線獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方式和特點(diǎn)。

圖1 運(yùn)梁車

1 獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成及轉(zhuǎn)向模式

運(yùn)梁車獨(dú)立轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)每個輪組由1片比例閥和1個單獨(dú)的轉(zhuǎn)向油缸帶動，可以按控制要求實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)角，因此可以完成多種模式的轉(zhuǎn)向。運(yùn)梁車的轉(zhuǎn)向模式分為：全八字轉(zhuǎn)向、前八字轉(zhuǎn)向、后八字轉(zhuǎn)向、斜行、橫行、中心回轉(zhuǎn)等，每種轉(zhuǎn)向模式都能按照車輛運(yùn)行的實(shí)際轉(zhuǎn)向要求進(jìn)行轉(zhuǎn)向。一般情況下900t輪胎式運(yùn)梁車采用：全八字轉(zhuǎn)向、前八字轉(zhuǎn)向、后八字轉(zhuǎn)向和斜行，如圖2所示；司機(jī)可以根據(jù)不同需要在運(yùn)梁過程中變換轉(zhuǎn)向模式，控制運(yùn)梁車沿著要求的方向行走。

圖2 運(yùn)梁車轉(zhuǎn)向模式

2 獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制

由于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的機(jī)械形式使轉(zhuǎn)向時油缸的行程與輪組的轉(zhuǎn)角不成線性變化，非線性帶來的后果是多輪組轉(zhuǎn)向的同步協(xié)調(diào)難以保證，但是為了提高多輪組轉(zhuǎn)向的同步協(xié)調(diào)精度，減少輪胎磨損，只能通過提高轉(zhuǎn)向速度，縮短轉(zhuǎn)向響應(yīng)時間來解決。

控制系統(tǒng)是獨(dú)立轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其復(fù)雜程度是業(yè)內(nèi)周知的，運(yùn)梁車有多少個輪組就有多少個閉環(huán)控制系統(tǒng)，并且還要解決多閉環(huán)系統(tǒng)之間的同步協(xié)調(diào)問題。從控制理論上來說各輪組可以做到精確無級轉(zhuǎn)向并同步協(xié)調(diào)，但要求完成控制的工作主機(jī)功能強(qiáng)大，運(yùn)算速度快，在控制900t運(yùn)梁車的32個閉環(huán)控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時轉(zhuǎn)向時，所選擇工作主機(jī)運(yùn)算量較大，同時電器控制系統(tǒng)硬件由PLC控制，每個獨(dú)立均衡油缸支架上安裝有1個編碼器，與PLC構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。在工程中對各輪組往往采用有級目標(biāo)控制方式，即先通過計算得出在不同轉(zhuǎn)向模式下不同轉(zhuǎn)彎半徑時各輪組的轉(zhuǎn)角值，以此作為各閉環(huán)控制的目標(biāo)值，對轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)等分得越多控制精度越高，轉(zhuǎn)向越獨(dú)立。但是考慮到獨(dú)立轉(zhuǎn)向運(yùn)梁車一般情況，還必須根據(jù)總體設(shè)計來確定所需轉(zhuǎn)向的最大角度。

3 負(fù)載敏感泵與轉(zhuǎn)向多路閥的工作關(guān)系

900t運(yùn)梁車獨(dú)立轉(zhuǎn)向是由32軸組成，負(fù)載敏感變量泵為32組電磁控制負(fù)載敏感式比例多路換向閥供油，各比例閥的流量之和即為負(fù)載敏感變量泵的輸出流量（實(shí)際上負(fù)載敏感泵的流量略大于各比例閥流量），此調(diào)速方式為容積調(diào)速；由于比例閥內(nèi)部設(shè)置了定差減壓閥，使比例閥芯上的壓降保持一恒定值ΔP，因此比例閥的流量只與閥的開啟度（供給比例閥的電流）成正比而與負(fù)載大?。ㄘ?fù)載壓力P）無關(guān)；比例多路換向閥內(nèi)部的梭閥通過LS口把最大負(fù)載（油缸壓力）反饋到負(fù)載敏感變量泵的X口上，因此，負(fù)載敏感變量泵的輸出壓力是隨各負(fù)載中最大負(fù)載的變化而變化的（Pp＝P+ΔP），對于負(fù)載較小的那些閥高出部分的壓力被減壓閥消耗了。

泵上的負(fù)載敏感壓力設(shè)定值一般為30bar左右；同時負(fù)載敏感變量泵還具有壓力補(bǔ)償功能（或稱壓力切斷功能），當(dāng)泵的出口壓力達(dá)到補(bǔ)償或切斷壓力時使泵的斜盤回擺，輸出流量減少，防止壓力繼續(xù)升高而損壞泵。使比例多路換向閥的溢流壓力略高于切斷壓力能夠防止壓力振蕩和系統(tǒng)液壓油大量溢流而發(fā)熱。如果所有比例閥都無輸出則泵出口壓力在略高于負(fù)載敏感壓力設(shè)定值時斜盤回擺減小流量輸出，此時泵處于低壓小流量待命狀態(tài)，小排量用來補(bǔ)償泵的內(nèi)泄漏和負(fù)載敏感式比例多路換向閥先導(dǎo)流量。因此，采用負(fù)載敏感變量泵與負(fù)載敏感式比例多路換向閥組成的系統(tǒng)能真正做到了泵的壓力、流量與執(zhí)行元件所需完全匹配。

4 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的閥塊及在管路中布置

采用德國哈威公司生產(chǎn)的多路比例閥，按照不同的控制方式組成不同的組別（如兩聯(lián)、三聯(lián)、四聯(lián)等）進(jìn)行軸數(shù)分配，在900t16軸線的運(yùn)梁車上，采用了4組三聯(lián)閥和10組二聯(lián)閥來控制32個轉(zhuǎn)向油缸，為了減小軟管彈性對轉(zhuǎn)向造成的影響，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性，電磁控制負(fù)載敏感式比例多路換向閥應(yīng)盡量靠近執(zhí)行元件（轉(zhuǎn)向油缸等）安裝，采用幾片為一組閥的分散布置，且信號反饋管用鋼管聯(lián)接。可以提高轉(zhuǎn)向精度和響應(yīng)效果。

5 獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn)向模式，運(yùn)梁車機(jī)動靈活，轉(zhuǎn)向精度高，同步協(xié)調(diào)性能較好，基準(zhǔn)確定后系統(tǒng)對各種誤差都能進(jìn)行修復(fù)、適合路面不平、大、小場地制梁場的使用，適應(yīng)廣泛；缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜，配置成本高，維修工作量大，對維修人員要求較高，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)消耗功率大。

[1] 唐經(jīng)世.高速鐵路900t級輪胎式運(yùn)梁車優(yōu)化方案[J].建筑機(jī)械化，2005，(06)：16-17.

[2] 歸 正，王一奇.輪胎式運(yùn)梁車的構(gòu)造和設(shè)計[J].建筑機(jī)械，2001，(12)：29-31.

[3] 唐經(jīng)世.900t級輪胎運(yùn)梁車總體結(jié)構(gòu)分析[J].建筑機(jī)械化，2006，(05)：89-91.