一种铁路工程机械闭式串联防打滑走行液压系统的制作方法

1.本发明涉及液压控制技术领域，具体地，是一种铁路工程机械闭式串联防打滑走行液压系统。


背景技术：

2.铁路工程机械往往结构庞大，并安装有各种作业机构，受结构和空间限制，不便于采用机械传动实现整机走行。液压系统具有元件体积小，功率密度大，布置灵活方便、调速性能好等特点，同时，相对于开式液压系统，闭式液压系统具有集成度高、结构紧凑、管路简洁、油箱体积小等优点，因此，闭式液压系统在铁路工程机械走行传动中得到了广泛的应用。
3.目前，铁路工程机械走行液压驱动系统通常采用闭式并联液压系统，由安装于原动机的走行油泵和安装于车轴齿轮箱上的多个驱动马达并联连接构成闭式并联液压系统，各驱动马达的进出油口并联且与走行油泵进出油口相连，通过给定走行油泵输入信号控制车辆走行速度且使其无极可调，为车辆提供最大的牵引力。但闭式并联液压系统只能用于路况平顺的场合，若路况较差，不同轮对上的多个驱动马达的承受负载互不相同，各驱动马达进出油口的瞬时流量和压力也不相同，驱动马达所提供牵引力也不尽相同，造成马达无法工作在最佳工况，液压系统不稳定且无法长时间持续工作；且油液流经马达之间较长液压管路会造成较高的压力损失，导致并联马达流量分配不均从而产生压力差，引起驱动力不平衡而出现车轮打滑，造成单个轮对出现被牵引的情况。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决上述现有技术的不足，从而提供一种一种铁路工程机械闭式串联防打滑走行液压系统。
5.本发明的技术方案是：一种铁路工程机械闭式串联防打滑走行液压系统，包括走行油泵、补油阀组、液压马达一及液压马达二；所述液压马达一和液压马达二串联后与走行油泵通过供油管路和回油管路相连接，构成闭式串联回路；所述走行油泵与原动机相连；所述液压马达一及液压马达二与走行轮对相连；所述补油阀组为集成式阀组，所述补油阀组阀座上的x1口与液压马达一的a2口相连，补油阀组阀座上的x2口与液压马达二的b3口相连，补油阀组阀座上的x3口与液压马达二的a3口相连；所述补油阀组包括三通流量阀及用于给三通流量阀提供先导压力的控制阀组，所述三通流量阀的输出口a10与补油阀组阀座上的x3口连通，三通流量阀的输入口a8和控制口a9分别与控制阀组连通。
6.走行油泵的a1口与液压马达一的a2口相连，走行油泵的b1口与液压马达二的b3口相连，液压马达一的b2口和液压马达二的a3口相连，构成闭式串联回路。
7.所述控制阀组包括由四个单向阀首尾相连构成的桥式回路，桥式回路的a4口与补油阀组阀座上的x1口相连通，桥式回路的a6口与补油阀组阀座上的x2口相连通，桥式回路的a5口经过滤器与阀座上的阻尼孔一相连通，桥式回路的a7口经过滤器与阀座上的阻尼孔二相连通，桥式回路的a7口还与三通流量阀的输入口a8相连，阻尼孔一与阻尼孔二相连且与三通流量阀的控制口a9相连。
8.阻尼孔一孔径小于阻尼孔二。
9.过滤器、单向阀及三通流量阀均为螺纹插装阀，阻尼孔为固定阻尼孔，为三通流量阀提供稳定先导压力。
10.本发明所述的一种铁路车辆闭式串联防打滑走行液压系统的工作原理是：车辆前进工况：原动机带动走行油泵工作，假定走行油泵的a1口为出油口，b1为回油口，液压油流向为走行油泵的a1口到液压马达的a2口，液压马达的b2口到液压马达的a3口，液压马达的b3口到走行油泵的b1口，液压马达的a2口到补油阀组阀座上的x1口，液压马达的b3口到补油阀组阀座上的x2口，补油阀组阀座上的x3口到液压马达的a3口；液压马达和液压马达安装于走行轮对上且为刚性连接，其理论旋转速度相同；当车辆正常运行时，液压马达和液压马达输出转速和所受阻力均相同，两马达均分走行系统负载，高压油经液压马达后产生压降，即液压马达的a2口为此系统高压口，液压马达的b2口和液压马达进的a3口压力相等且小于液压马达的a2口压力，液压马达的b3口为此系统低压口，接入走行油泵的b1口；补油阀组中三通流量阀的a9口的力等于弹簧力加上x3口的力，此时三个力处于平衡状态，三通流量阀处于关闭状态；当线路路况较差时，液压马达和液压马达所受的车辆运行阻力分配不均，造成所述液压马达的b2口和液压马达的a3口之间存在压力差，流入液压马达的a3口的油液小于流入液压马达的a2口的油液，造成液压马达转速低于液压马达，液压马达处于被牵引工况，液压马达的a3口压力降低，即三通流量阀的x3口压力降低，此时三通流量阀的a9口的力大于弹簧力加上x3口的力，三通流量阀打开，油液经x1口流入，经a7、a8、a10、x3口流入液压马达的a3口，为液压马达补油。三通流量阀在x3口与a9口的力共同作用下，阀芯始终处于动态平衡状态，x3口压力越低，三通流量阀阀芯在a9口压力作用下位移量越大，阀的开口度越大，即a8口到x3口油液过流量越大，从而对液压马达a3口补油量越大，从而使液压马达和液压马达维持相同转速，以达到稳定的走行牵引力，防止车轮打滑。
11.车辆后退工况：原动机带动走行油泵工作，假定走行油泵的b1口为出油口，a1为回油口，液压油流向为走行油泵的b1口到液压马达的b3口，液压马达的a3口到液压马达的b2口，液压马达的a2口到走行油泵的a1口，液压马达的b3口到补油阀组阀座上的x2口，液压马达的a2口到补油阀组阀座上的x1口，补油阀组阀座上的x3口到液压马达的a3口；液压马达和液压马达安装于走行轮对上且为刚性连接，其理论旋转速度相同；当车辆正常运行时，液压马达和液压马达输出转速和所受阻力均相同，两马达均分走行系统负载，高压油经液压马达后产生压降，即液压马达的b3口为此系统高压口，液压马达的a3口和液压马达的b2口口压力相等且小于液压马达的b3口压力，液压马达的a2口为此系统低压口，接入走行油泵的a1口；补油阀组中三通流量阀的a9口的力等于弹簧力加上x3口的力，此时三个力处于平衡状态，三通流量阀处于关闭状态；当线路路况较差时，液压马达和液压马达所受的车辆运行阻力分配不
均，造成所述液压马达的a3口和液压马达的b2口之间存在压力差，流入液压马达的b2口的油液小于流入液压马达的b3口的油液，造成液压马达转速低于液压马达，液压马达处于被牵引工况，液压马达的b2口压力降低，即三通流量阀的x3口压力降低，此时三通流量阀的a9口的力大于弹簧力加上x3口的力，三通流量阀打开，油液经x2口流入，经a7、a8、a10、x3口流入液压马达的b2口，为液压马达补油。三通流量阀在x3口与a9口的力共同作用下，阀芯始终处于动态平衡状态，x3口压力越低，三通流量阀阀芯在a9口压力作用下位移量越大，阀的开口度越大，即a8口到x3口油液过流量越大，从而对液压马达a3口补油量越大，从而使液压马达和液压马达维持相同转速，以达到稳定的走行牵引力，防止车轮打滑。
12.当车辆处于前进工况，补油阀组阀座上的x1口为高压油，当车辆处于后退工况，补油阀组阀座上的x2口为高压油，桥式回路总使高压油经过滤器、阻尼孔二流入三通流量阀的a9口，与弹簧力和x3口压力维持在动态平衡状态，为液压马达和液压马达补油；阻尼孔一孔径小于阻尼孔二，为三通流量阀的a9口提供一定的先导压力，使三通流量阀稳定动作。
13.本发明可为铁路车辆提供稳定的牵引力，防止车辆走行时轮对打滑。
14.本发明提出走行油泵和多个马达构成串联液压系统，并搭配补油阀组，可实时检测串联马达之间的压力差值，并将此差值作用于补油阀组中三通流量阀的先导口，通过先导流量控制三通流量阀的开口度，为此系统位于后端的液压马达提供稳定的补油流量，从而使串联马达的工作转速及压力均相等，避免因马达转速不同而造成一马达被牵引的工况，影响马达的使用寿命；同时串联马达均分整车的走行阻力，为走行轮对提供稳定的牵引力，防止其打滑，以驱动铁路车辆稳定走行，保证整车的运行安全性。
15.本发明提出在铁路工程机械车辆采用闭式串联液压系统，走行油泵和驱动马达采用闭式液压系统，且驱动马达采用串联连接，前马达出油接入后马达的进油，并在回路上设置补油阀组，构成闭式串联走行液压系统。基于上述发明，此系统可使流经各液压马达的液压油流量理论上完全相等，防止因油泵马达固有泄漏特性和管路压力流量损失及线路情况造成流量分配不均从而使车轮打滑等，此系统具有路况适应性好、系统效率高和结构简单可靠等优点，在铁路车辆上具有更好的牵引特性和适应性应用。
附图说明
16.下面根据附图和实例对本发明作进一步详细说明。
17.图1是本发明的原理图之一；图2是本发明的原理图之二。
实施方式
18.如图1所示，走行油泵1与原动机10相连，液压马达一3和液压马达二4与走行轮对11刚性连接；走行油泵1的a1口与液压马达一3的a2口相连，走行油泵1的b1口与液压马达二4的b3口相连，液压马达一3的b2口和液压马达二4的a3口相连，构成闭式串联回路。补油阀组2为集成式阀组，补油阀组2阀座上的x1口与液压马达一3的a2口相连，补油阀组2阀座上的x2口与液压马达二4的b3口相连，补油阀组2阀座上的x3口与液压马达二4的a3口相连。
19.如图2所示，补油阀组2包括三通流量阀8及用于给三通流量阀8提供先导压力2的控制阀组，三通流量阀8的输出口a10与补油阀组2阀座上的x3口连通，三通流量阀8的输入
口a8和控制口a9分别与控制阀组连通。控制阀组包括由四个单向阀首尾相连构成的桥式回路9，桥式回路9的a4口与补油阀组2阀座上的x1口相连通，桥式回路9的a6口与补油阀组2阀座上的x2口相连通，桥式回路9的a5口经过滤器6.1与阀座上的阻尼孔一5.1相连通，桥式回路9的a7口经过滤器6.2与阀座上的阻尼孔二5.2相连通，桥式回路9的a7口还与三通流量阀8的输入口a8相连，阻尼孔一5.1与阻尼孔二5.2相连且与三通流量阀8的控制口a9相连。阻尼孔一5.1孔径小于阻尼孔二5.2。
20.无论补油阀组2阀座上的x1口或者x2口为高压油，桥式回路9总使高压油经过滤器6.2、阻尼孔二5.2流入三通流量阀8的a9口，与弹簧力和x3口压力维持在动态平衡状态，为液压马达一3和液压马达二4补油；阻尼孔一5.1孔径小于阻尼孔二5.2，为三通流量阀8的a9口提供一定的先导压力，使三通流量阀8稳定动作。
21.所述的一种铁路车辆闭式串联防打滑走行液压系统的作业方式是：工况一：车辆前进原动机10带动走行油泵1工作，此时走行油泵1的a1口为出油口，b1为回油口，液压油流向为走行油泵1的a1口到液压马达一3的a2口，液压马达一3的b2口到液压马达二4的a3口，液压马达二4的b3口到走行油泵1的b1口，液压马达一3的a2口到补油阀组2阀座上的x1口，液压马达二4的b3口到补油阀组2阀座上的x2口，补油阀组2阀座上的x3口到液压马达二4的a3口；液压马达一3和液压马达二4安装于走行轮对11上且为刚性连接，驱动车辆走行，其理论旋转速度相同；当车辆正常运行时，液压马达一3和液压马达二4输出转速和所受阻力均相同，两马达均分走行系统负载，高压油经液压马达后产生压降，即液压马达二4的b3口为此系统高压口，液压马达二4的a3口和液压马达一3的b2口压力相等且小于液压马达二4的b3口压力，液压马达一3的a2口为此系统低压口，接入走行油泵1的a1口；补油阀组2中三通流量阀8的a9口的力等于弹簧力加上x3口的力，此时三个力处于平衡状态，三通流量阀8处于关闭状态；当液压油流经液压马达一3后，由于容积效率损失及液压马达一3和液压马达二4之间管路压降损失，流入液压马达二4的a3口的油液总小于流入液压马达一3的a2口的油液，造成液压马达二4转速低于液压马达一3，液压马达二4处于被牵引工况，液压马达二4的a3口压力降低，即三通流量阀8的x3口压力降低，此时三通流量阀8的a9口的力大于弹簧力加上x3口的力，三通流量阀8打开，油液经x1口流入，经a7、a8、a10、x3口流入液压马达二4的a3口，为液压马达二4补油。三通流量阀8可根据的a3口压力，与液压马达一3的a2口压力比较，调节开口量，以提供不同的补油量，液压马达二4的a3口压力越低，补油量越大，从而使液压马达一3和液压马达二4维持相同转速，防止车轮打滑，以达到稳定的走行牵引力。
22.工况二：车辆后退原动机10带动走行油泵1工作，此时走行油泵1的b1口为出油口，a1为回油口，液压油流向为走行油泵1的b1口到液压马达二4的b3口，液压马达二4的a3口到液压马达一3的b2口，液压马达一3的a2口到走行油泵1的a1口，液压马达二4的b3口到补油阀组2阀座上的x2口，液压马达一3的a2口到补油阀组2阀座上的x1口，补油阀组2阀座上的x3口到液压马达二4的a3口；液压马达一3和液压马达二4安装于走行轮对11上且为刚性连接，其理论旋转速度相同；当车辆正常运行时，液压马达一3和液压马达二4输出转速和所受阻力均相同，两马达均分走行系统负载，高压油经液压马达后产生压降，即液压马达二4的b3口为此系统高压口，液压马达二4的a3口和液压马达一3的b2口压力相等且小于液压马达二4的b3口压力，液
压马达一3的a2口为此系统低压口，接入走行油泵1的a1口；补油阀组2中三通流量阀8的a9口的力等于弹簧力加上x3口的力，此时三个力处于平衡状态，三通流量阀8处于关闭状态；当液压油流经液压马达二4后，由于容积效率损失及液压马达一3和液压马达二4之间管路压降损失，流入液压马达一3的b2口的油液总小于流入液压马达二4的b3口的油液，造成液压马达一3转速低于液压马达二4，液压马达一3处于被牵引工况，液压马达一3的b2口压力降低，即三通流量阀8的x3口压力降低，此时三通流量阀8的a9口的力大于弹簧力加上x3口的力，三通流量阀8打开，油液经x2口流入，经a7、a8、a10、x3口流入液压马达一3的b2口，为液压马达一3补油。三通流量阀8可根据液压马达一3的b2口压力，与液压马达二4的b3口压力比较，调节开口量，以提供不同的补油量，液压马达一3的b2口压力越低，补油量越大，从而使液压马达一3和液压马达二4维持相同转速，防止车轮打滑，以达到稳定的走行牵引力。

技术特征：
1.一种铁路工程机械闭式串联防打滑走行液压系统，其特征在于：包括走行油泵（1）、补油阀组（2）、液压马达一（3）及液压马达二（4）；所述液压马达一（3）和液压马达二（4）串联后与走行油泵（1）通过供油管路和回油管路相连接，构成闭式串联回路；所述走行油泵（1）与原动机（10）相连；所述液压马达一（3）及液压马达二（4）与走行轮对（11）相连；所述补油阀组（2）为集成式阀组，所述补油阀组（2）阀座上的x1口与液压马达一（3）的a2口相连，补油阀组（2）阀座上的x2口与液压马达二（4）的b3口相连，补油阀组（2）阀座上的x3口与液压马达二（4）的a3口相连；所述补油阀组（2）包括三通流量阀（8）及用于给三通流量阀（8）提供先导压力的控制阀组，所述三通流量阀（8）的输出口a10与补油阀组（2）阀座上的x3口连通，三通流量阀（8）的输入口a8和控制口a9分别与控制阀组连通。2.根据权利要求1所述一种铁路工程机械闭式串联防打滑走行液压系统，其特征在于：走行油泵（1）的a1口与液压马达一（3）的a2口相连，走行油泵（1）的b1口与液压马达二（4）的b3口相连，液压马达一（3）的b2口和液压马达二（4）的a3口相连，构成闭式串联回路。3.根据权利要求1所述一种铁路工程机械闭式串联防打滑走行液压系统，其特征在于：所述控制阀组包括由四个单向阀首尾相连构成的桥式回路（9），桥式回路（9）的a4口与补油阀组（2）阀座上的x1口相连通，桥式回路（9）的a6口与补油阀组（2）阀座上的x2口相连通，桥式回路（9）的a5口经过滤器（6.1）与阀座上的阻尼孔一（5.1）相连通，桥式回路（9）的a7口经过滤器（6.2）与阀座上的阻尼孔二（5.2）相连通，桥式回路（9）的a7口还与三通流量阀（8）的输入口a8相连，阻尼孔一（5.1）与阻尼孔二（5.2）相连且与三通流量阀（8）的控制口a9相连。4.根据权利要求3所述一种铁路工程机械闭式串联防打滑走行液压系统，其特征在于：阻尼孔一（5.1）孔径小于阻尼孔二（5.2）。

技术总结
一种铁路工程机械闭式串联防打滑走行液压系统，包括走行油泵、补油阀组、液压马达一及液压马达二；液压马达一和液压马达二串联后与走行油泵通过供油管路和回油管路相连接；液压马达一及液压马达二与走行轮对相连；补油阀组为集成式阀组，补油阀组阀座上的X1口与液压马达一的A2口相连，补油阀组阀座上的X2口与液压马达二的B3口相连，补油阀组阀座上的X3口与液压马达二的A3口相连；补油阀组包括三通流量阀及控制阀组，三通流量阀的输出口A10与补油阀组阀座上的X3口连通，三通流量阀的输入口A8和控制口A9分别与控制阀组连通。通过补油阀组对串联马达之间提供一定的补油流量，防止液压马达被牵引出现吸空打滑的情况。达被牵引出现吸空打滑的情况。


技术研发人员：赵建利 方立志 董邦雄 方仁杰 郑汉斌 桂卫东 刘畅 陈永恒 黄加禹
受保护的技术使用者：金鹰重型工程机械股份有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/23