PJ165架桥机液压系统技术改良研究.pdf

( 1 )项 目目标：新系统性能指标不 低于原方案水平 ( 原方案作为 目标 )。 ( 2 )项 目资源 ：主机厂提 供：测试 用车 采集 系统：L M S 数据采集系统， 振 动噪声仪 、转速表 、车速测量 仪、P C B 传声器，压力传感器，B K 声级计，D e l l 移动工作站等。冷流试验台、样件试制。 2 原汽车排气消声器性能测试 首 先通 过 实车及 实验 设 备对 原排 气 系统性能测试， 测试内容是 检测车内( 驾 驶 员左 右两 侧 、中排 、后排 )、车 外 噪 声值 ( 定置、汽车加速通过 )、排气系 统背压值及模态测试 。 2 1排气系 统性 能测 试 为 了更好地了解原产品 ( 双模消声 器 )的实际性能，以及了解主机厂所提 供的试验车的车辆性能，特制定原产品 测试与计算计划 。 2 1 1 实车测试 ：测试 车辆 ：主机 厂提供的试验车。测试对象： 排气系统 总成 ： 测试对象有：原方案：0 #中消 ( 带 阀门) 、 0 #中消 ( 全开 ) 、 O #中消 ( 全 闭) 、 0 #后消 ( 带阀门)，以及对比方案中消 l #。 ( 1 )实车测试场 地：测试场 地北京 交通部试验场，按照 G B 1 4 9 5 - 2 0 0 2布置 场地 。 ( 2 )测试环境：从测试环境来看， 气温为 3 O ，风速 2 - 4 m s ，为道沥青路。 ( 3 ) 测试设备： L M S数据采集系统、 振动噪声仪、转速表、车速测量仪、P C B 传 声器、压力传 感器、声级计 。 ( 4 )测 试 工 况： ( 定 置 ： 怠 速 、 2 G W O T) 依据 G B T 1 4 3 6 5 1 9 9 3 ，进行机动车 辆 定 置噪 声测 量 ：怠 速时 的排 气尾 管辐 射 噪 声及 发动 机从 怠速 急加速 到转 速 为 6 0 0 0 r p m时提速、减速过程的排气尾管辐 射 噪声。 依据 G B 1 4 9 5 2 0 0 2 ，装载 自动变速 器的 M 1 轻 型车汽 车加速测 试工况有 ： 入线车速 3 0 k m h 、 4 0 k m h 、5 0 k m h ， 加速踏板踩 到底 ，直至 出线 ； 2 1 2 冷 流测试 ：测 试设 备 ：冷 流 台及 半消 声室 、测试 对象 ：排气 消 声器 总成 测试数据：插入损失 、压力、流速 、 流 量等 2 1 3 模态测试：测试设备：模态 振 动测 试 台、测 试对 象：排 气 消声 器总 成 测试数据 ： 自由模态 、约束模态 2 2测试数据： 2 2 1 加 速行 驶车 外 噪声试 验 ： 自 动档 模 式，加 速行 驶车 外 噪声 ，单位 ： d B ( A) 3 0 k m h 进 、出线速度 ( k m h )、转 速 ( r p m )、测量值： 3 0 1 5 9 0 ， 3 9 7 3 6 d B 4 0 k m h 进 、出线速度 ( k m h )、转速 ( r p m )、测量值： 4 0 1 5 7 0 ， 5 2 6 9 8 d B 5 0 k m h进、出线速度 ( 1 n h )、转速 ( r p m )、测量值： 5 0 1 5 2 0 ， 5 57 0 5 d B 数据分析：由上表得出，该车加速 行驶车外噪声为 7 3 0 d B( A )，符合国家 标准 ( 7 4 0 d B( A )。 2 2 2定置怠速尾口噪声 5 9 6 3 d B均 高于 目标线 5 8 d B 2 2 3 阶次噪声： ( 2 阶 、4 阶 、6 阶 、 8阶)均有部分频率高于 目标线。 2 2 4 排气背压等均符合 目标值 曲 线。 2 2 5 模态测试结果 ：自由模态： 试验与仿真模态频率相接近，除 4 、5 、 6 阶模态频率误差在1 0 左右外，其余 各阶均在 5 以内。 约束模态：仿真与试验值相接近， 差值基本都在 5 H z 范围之内，发动机怠 速激励频率为 2 6 6 H z ，二阶横向弯曲和 扭转模态频率 在2 2 H z 和2 9 H z 左右 ， 避开了怠速激励频率。因此在怠速下， 发动机不存在 激起 排气系统共振 的隐患。 3 结构优化设计排气系统的 C A E仿 真分析 C A E仿真分析包括：声学计算：一 维 声 学 ， 三 维 声 学 计 算 ( G T P O W E R 、 A N S Y S ) Ac a d e m i c 学术 流体计算 C F D Z维流体计算( F l u e n ) 、 结构计算：模态分析( N a s t r a n )等 针对 超 出 目标 线 以外 的波峰 频率 进 行结构优化设计，优化方案多采用以下 方法：当总声压级大部分高于 目标线时 ， 可 调整 消 声器容 积结 合增 加 阻性包 ，减 小进、出气管管端直径。当低频部分较 宽频段高于目标线时，可采用加大消声 器或第一腔室容积也可采用双模态阀门。 当低频有窄幅波峰高于 目标线时，可采 用设计共振腔的方式，以消除噪音波峰。 当中高频较多部分高于 目标线时，可采 用增 加 阻性消 声结 构 的方式 。须经 过声 学分析计 算后进行相应的实验验证。 4 消声器的 C F D优化 经过测试，虽然该车排气消声器性 能良好，但是为 了能够仿真分析排气消 声器 中的气 流特 性 ，可 以对三 维 C F D仿 真的方式进行使用 。 针对副消声器而言，改变第一腔穿 孔管的穿孔率，可 以降低二次噪声；将 孔开在第三腔的内插管表面，降低排气 背压；针对主要消声器，第一腔中的排 气 管长 度可 改短 ，提 升 第一 穿孔 管 的孔 径 和 穿孔率 ， 以便 更 多 的气 体流 入 ，第 三腔 的进气管缩短 ，降低对挡板的冲击， 在 第二 腔 的进气 管上 开孔 ， 以降低排 气 背压。 5 对第一轮消声器优化方案进行测试 5 1经过优化后的排气系统经整车 及实验室：测试总消声压级 ( A )有部分 提升 。 5 2 定置怠速尾 口噪声有明显提升 基本达到目标线 5 8 d B的要求： 5 3阶次噪声： ( 2阶、4阶、6阶、 8阶)均有明显改善达到 目标线的要求。 6 结 语 综 上所 述，汽 车 的排气 消 声系 统不 仅可以在发动机工作的时候处理产生的 废气，而且还采用了消声结构及材料， 实施了特殊形式 的气流管理，在废气 向 外排出的同时，通过结构优化设计的气 流管理，使排气气流的噪声有所降低。 P J 1 6 5架桥机液压系统技术改良研究 摘要：通过对 P J 1 6 5 徐光亮 ( 0 6 5 2 0 1 中铁三局集团线桥工程有限公司 河北廊坊 ) 良 ， 很好的解决了架桥机爬坡能力弱的问题 ， 极大地提高架桥机组的工作效率。 关 键 词 1 概 述 随着 国内铁路建设的步伐加快，施 工任务不断增多，要求施工机械的工作 效率 越 来越 高 。我单 位 现有 的 P J 1 6 5架 桥机显然无法满足 目前施工进度需求， 在以往铁路工程线上所反映出的问题表 明架 桥机 1号车 和 2号 车液 压走 行 系统 存在一定的问题，系统效率低下，爬坡 能力 不足 。因此，为解决这一系列 问题 ， 中国机械 M a c h l n e C h i n a 9 9 A Caaem l C 、 l、 芋 木 我通过实践总结，积极探索，对架桥机 液 压系 统仔 细分 析，找 出 问题，提 出解 决问题的方法， 优化系统设计， 解决问题， 提高工作效率 ，为 以后 的施工打好基础 ， 积 累宝贵经验 。 2 架桥机简介 P J 1 6 5 型架桥机适用于架设新建和 旧 线改造时速 2 0 0公里客货共线 3 2米 T型 桥 梁 ( 通 桥 2 2 0 1型、 专 桥 2 1 0 1型 )及 其 以下各 种梁跨 的铁 路混 凝土 梁。 同时 能用于铺设重 2 0 t的 2 5 m轨排 。 架 桥机 主要 由主机 ( 1 # 车 )、机动 平车 ( 2 #车)、倒装龙门架等组成。其 中 1 #车和 2 #车走行均为液压驱动，分 别 由一 台 A 7 V 2 5 0主 油泵带 动 4个 Q J M球 塞液压马达驱动主动车轮行走，液压系 统做为一种传动技术 ，具有如 下优 点： ( 1 ) 产生很大的力， 而且容易控制； ( 2 )能在很宽的范围内实现无级调 速 ； ( 3 )尺寸小输出力大，安装位置可 以自由选择 。 3 存在和拟解决的问题 3 1 存在 的问题 目前我 国国内液 压技术不是很成 熟， 液压配件制造及加工能力和精度都和国 外先进技术存在很大的差距离，加上液 压 设计 的水平 不够 成熟 和液压 元件 选择 的不适 当，这 些因 素都会 造成 液压 系统 不 能正常工作 ， 达不到理想 的效果 。 因此， 要想液压系统正常工作，满足现场施工 需求，提高工作效率，就必须对液压系 统技 术进 行改 良，优化 设 计，选用 适合 工况 的优质 液压 元件 ，以期达 到 预期 目 的。存在主要问题如下： l 号车采用 球塞马达， 工作效率低 下， 功率损失严重 ， 无法保证足够的系统动力 。 1 号车和 2 号车之前的液压系统回路技术不够成熟， 累赘多，系统压力损失严重，严重影响 系统工作效率。 3 2拟解决的主要问题 架 桥机 拟解 决 的主要 问题 是为 了满 足铁 路快 速发 展 的要求 ，最大程 度 降低 成 本，高 效利用 现有 资源 迎合铁 路 的快 速 发展 。在节 约人 力、物 力的基 础 上缩 短施工工期并节约大量资金。 ( 1 )架桥机液压系统如何改良以提 高工作效率； ( 2 )如何找到改 良的突破 点； ( 3 )如何实现架桥机在 1 0 o 坡度 上依靠 自有动力爬行； 4 液压系统关键技术改良 液压技术在能量转换方面，己取得 很 大进 展，但 一直存 在 能量 损耗 ，主 要 反 映在 系统 的容积 损失 和机 械损 失上 。 如 果全 部压 力能 都能得 到充 分利 用 ，则 将 使能量转换过程 的效率得到 显著提高。 要 想做 到液 压系统 的高 效利 用应该 做到 减 少元 件和 系统 的 内部压 力损 失， 以减 少功率损失。主要表现在改进元件 内部 流道的压力损失 ，采用集成化回路和铸 造 流 道 ，可减 少 管道损 失 ，同时还 可减 少漏油 损 失从而保 证液 压系 统 的工作压 力。 我 通过 将架桥 机 1号车 的液压 控制 系统 重新进 行优 化 设计 ，制 作一个 新 的 油路集 成模 块 ，去 掉不 必要 的液 压控制 元件，以减少不必要的系统压力损失， 保证系 统的供油压力 ：将 1 #车 的现有 的 4 个 Q J M球塞 马达 去掉 ，换 装上一个 速比 是 6 7的行星减速机 ，速 比变作 1 4 0 7 ， 从而 增大 驱动扭 力和 液压 系统 的爬坡 能 力。再换装上 4个 A 2 F 1 6 0柱塞马达，提 高液 压 系统 的容积 效率 ，更换新 型 的液 压 元件 ，提 高传 动压 力 ，保 证 了架桥 机 爬坡能力。将 2 #车原有的油路集成块换 掉 ，制作 一个 新式 的油 路集 成模 块，把 不必要的液压控制元件去掉，以减少不 必 要 的系统 压力损 失 ，保证系 统 的供油 压力。把原设计走行由三个档位变作二 个档位 ，重 载行驶速 度 5 - 6 k m h ，空载行 驶速度 1 0 1 2 k m h ， 提高系统重载驱动力 。 5 液压技术改良安全质量保障 ( 1 )作业 前对架桥机进行全面检查 ， 确保安全可靠 。 ( 2 )确保作业前液压油箱出油闸阀 处于关闭状态 ，防止油料泄漏造成污染。 ( 3 )作业人 员必 须佩 戴好相应 的安 全防护用品，以免造成不必要 的伤害 。 ( 4 )确保所更换 的高压油管和 配件 质量 合格 ，防止 油管 因质 量品质 低 劣爆 裂造成人员伤害。 ( 5 )试车时，所有人员站到安全线 以外，以免造成不必要的伤害。 ( 6 )试车时，系统压力要缓慢上升， 防止上升过快 ，造成系统不稳定和损伤 。 ( 7 )改 良过程 中用器 皿盛装流 出的 液压油，防止对水、土壤造成污染。 ( 8 )作业完毕 ，将作业 区域所有杂 物清理干净，防止杂物干扰系统工作 。 6 液压技术改良工程应用情况 通 过 以上部 位 的改 良，该架 桥机新 的液压 系统压 力大 大提 高，改 良后完 全 可 以满足最大坡道 1 4 的线路桥梁架设； 通 过改 良既 降低工 程成 本，又 能提 高工 程 进度 ，满足 业主对 于 工期 的要 求。通 过在平朔项 目的成功实施，对同类设备 桥梁架设有重要参考价值，将会有很广 的应用 前景 。可在更 多 的工程 中推广 使 用 ，将取得很好 的社会效益。 7 液压技术改良环保 、节能效益情况 ( 1 )通过 对液压系统 的改 良，在保 证 架桥 机原 有动 力 的前提 下，提高 了液 压系统工作效率。架桥机爬坡能力 由原 来的 1 0 o 提高到 1 4 ，避免了原来爬 1 0 o 坡 度 的时候 需要一 台机 车辅助 顶推 前进 ，节省 了燃油 消耗 ，减少 了有 害气 体 排放 。 ( 2 )架桥机采用 了高效节能环保 的 技术，施工中对场地环境安全起到了积 极作 用，减 少 了架 桥机 因故 障率 高维 修 过程当中废油和废气的排放，减少对环 境 的污染 ，达到 了 国家