一種搗固裝置的液壓激振系統的製作方法
2023-06-01 16:10:06
專利名稱：一種搗固裝置的液壓激振系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路搗固裝置和流體壓力執行機構技術領域，尤其涉及一種搗固裝置 的液壓激振系統。
背景技術：
搗固裝置是一種專用於鐵路軌道石碴搗固的養路設備。與傳統電動搗固機及小型 液壓搗固機相比，搗固裝置具有搗固作業安全、穩定、快速、勞動強度低等許多優點。目前， 搗固裝置已經實現了結構形式多樣化、激振方式獨特化，作業效率高效化，並廣泛的應用到 國內的線路養護作業中，顯出了獨特的優勢。隨著我國鐵路建設的大力發展和社會進步，搗 固裝置必然會成為主流。搗固裝置的作業特點要求搗固裝置必須實現搗固鎬的夾持動作與自身的振動動 作。目前，按照搗固鎬夾持與振動動作實現方式來看，大多數搗固裝置的夾持動作與搗固鎬 的振動動作基本上都是要求搗固臂繞搗固箱體上同一根支承軸轉動實現，搗固臂上的夾持 對稱液壓缸就會產生相應的擺動，搗固鎬的高頻振動使搗固頭產生很大振動，搗固箱體甚 至搗固車本身由此產生劇烈的抖動，而搗固箱體與搗固車的抖動會破壞搗固裝置尤其是液 壓系統的工作環境。為提高我國大型養路機械整體水平，申請號為201010104672. 9的中國發明專利 申請，公開了一種液壓激振與夾持運動獨立的克服夾持液壓缸擺動的搗固裝置。液壓激振 與夾持運動獨立，以克服搗固鎬振動產生的夾持液壓缸的擺動問題。搗固鎬振動作用在下 鎬體支承軸，而下鎬體支承軸又集成在上鎬體，這樣就使振動在搗固臂內部有較大的衰減， 有效的保證了搗固裝置的穩定性，改善了整個搗固裝置系統的工作環境。但這種搗固裝置 不能使用已有的液壓激振系統。現有的搗固車的搗固裝置激振系統都是採用馬達來實現振動，振動頻率無法進行 無級調節。液壓激振器系統中通常使用換向閥實現液流換向激振，申請號為201010100305. 1 的中國發明專利申請公開了一種用於液壓激振器的閥芯旋轉式四通高速換向閥。將傳統的 閥芯由電磁鐵驅動或者其他方式驅動改為由調速電機連續轉動，故能實現連續控制換向、 換向頻率進行無級調節，可用於滿足需要進行高頻液流換向的液壓系統，實現液壓激振器 調頻。
發明內容
本發明的目的是提供一種搗固裝置的液壓激振系統，可用於液壓激振與夾持運動 獨立的搗固裝置。為實現上述目的，本發所採用的技術方案是該搗固裝置的液壓激振系統包括一 個以上的執行及控制單元、吸油過濾器、液壓泵、單向閥、節流閥、電磁溢流閥、冷卻器和空 氣乾燥器；在所述執行及控制單元中，包括閥芯旋轉式四通高速換向閥、一對以上對稱液壓缸，所述對稱液壓缸由活塞分隔成第一工作腔和第二工作腔，各對稱液壓缸的第一工作腔 通過油管連通，各對稱液壓缸的第二工作腔通過油管連通；所述閥芯旋轉式四通高速換向 閥的去執行機構工作腔的其中一個壓力油口與各對稱液壓缸的第一工作腔連通，另一個壓 力油口與所述各對稱液壓缸的第二工作腔連通；所述閥芯旋轉式四通高速換向閥的供油壓 力油口與節流閥連通，所述閥芯旋轉式四通高速換向閥的回油口與冷卻器連通；冷卻器與 空氣乾燥器連通；單向閥的出口分別與節流閥的進口、電磁溢流閥的進口連通，單向閥的進 口與液壓泵的輸出端連通，液壓泵的輸入端與吸油過濾器連通。進一步地，本發明在所述閥芯旋轉式四通高速換向閥的供油壓力油口與節流閥之 間還連接有蓄能器。進一步地，本發明在所述執行及控制單元為兩個。與現有技術相比，本發明具有的有益效果是(1)本發明採用液壓激振與夾持運動獨立的搗固裝置液壓激振系統，克服傳統搗 固裝置現有技術的不足，實現振動參數可調，液流方向高頻換向，對稱液壓缸周期往復運 動，從而完全實現該新型搗固裝置工作運行。(2)本發明中的閥芯旋轉式四通高速換向閥的閥芯為調速電機連續轉動，與傳統 換向閥採用電磁鐵驅動或者其他方式驅動相比，易實現大流量且能實現連續控制換向、換 向頻率無級調節，實現液壓激振器調頻，克服傳統液壓換向閥在大流量時難以實現高頻換 向的缺點。(3)採用本發明液壓激振系統，使得搗固裝置的液壓激振與夾持運動獨立，以克服 搗固鎬振動產生的夾持對稱液壓缸的擺動問題，使振動在搗固臂內部有較大的衰減，有效 的保證了搗固裝置的穩定性，改善了整個系統的工作環境。(4)本發明使得搗固裝置振動方式利用液壓本身負載自適應特點，根據石碴的狀 況，調節搗固鎬的左右擺幅，有利於石碴的位置調整和重新排列，也提高了搗固鎬的壽命。
圖1是本發明的一個具體實施例的結構原理示意圖；圖2是本發明用於液壓激振器的閥芯旋轉式四通高速換向閥的結構示意圖；圖中1.吸油過濾器，2.液壓泵，3.單向閥，4.節流閥，5.蓄能器，6. 1、6. 2、6. 3、 6. 4,6. 5,6. 6,6. 7,6. 8.對稱液壓缸，6. 11,6. 21,6. 31,6. 41,6. 51,6. 61,6. 71,6. 81.對稱 液壓缸的第一工作腔6. 12,6. 22,6. 32,6. 42,6. 52,6. 62,6. 72,6. 82.對稱液壓缸的第二 工作腔7. 1、7. 2.閥芯旋轉式四通高速換向閥，8. 1、8. 2.調速電機，9.電磁溢流閥，10.冷 卻器，11.空氣乾燥器，12.油箱，1. 1,1. 2,1. 3,1. 4,1. 5,1. 6,1. 7,1. 8,1. 9,2. 0,2. 1,2. 2、 2. 3,2. 4,2. 5,2. 6,2. 7,2. 8,3. 1,3. 2,3. 3,3. 4,3. 5,3. 6,3. 7,3. 8,4. 1,4. 2,4. 3,4. 4 為管 道，19.閥體，20.閥芯，21.聯軸器，ApA2.去執行機構工作腔的第一壓力油口，BpB2.去執 行機構工作腔的第二壓力油口，1\、T2.回油口，P^P2.供油壓力油口。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖1所示，本發明的液壓泵2的輸入端通過管道1. 2與吸油過濾器1連通；液壓泵2的輸出端通過管道1. 3與單向閥3的進口連接，單向閥3的出口通過管道1. 4與電磁 溢流閥9的進液口 C1連通，並且單向閥3的出口與節流閥4的進口連通；節流閥4的出口 經管道1. 6與閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 1的供油壓力油口 P1連通，節流閥4的另一出 口經管道4. 4與另一執行及控制單元中的閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 2的供油壓力油口 P2連通。作為本發明的優選方案，在閥芯旋轉式四通高速換向閥的供油壓力油DPpP2與節 流閥4之間還連接有一個蓄能器5。在其中一個執行及控制單元中，閥芯旋轉式四通高速 換向閥7. 1的去執行機構工作腔的第一壓力油口 A1通過管道與各對稱液壓缸的第一工作 腔6. 1. 1,6. 2. 1,6. 31,6. 41相通。在另一個執行及控制單元中，閥芯旋轉式四通高速換向 閥7. 2的去執行機構工作腔的第一壓力油口 A2通過管道分別與各對稱液壓缸的第一工作 腔6. 51,6. 61,6. 71,6. 81相通。對稱液壓缸第二工作腔6. 12,6. 22,6. 32,6. 42各自通過管 道與閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 1的去執行機構工作腔的第二壓力油口 B1相通。對稱液 壓缸第二工作腔6. 52,6. 62,6. 72,6. 82各自通過管道與閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 2的 去執行機構工作腔的第二壓力油口 4相通。閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 1的回油口 T1 和閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 2的回油口 T2通過管道4. 1與冷卻器10連通，冷卻器10 通過管道4. 2與空氣乾燥器11連通。使用時，將對稱液壓缸的活塞杆與搗固裝置搗固頭的上搗固臂的下端固定聯接， 空氣乾燥器11與吸油過濾器1分別通過管道1. 1和管道4. 3和油箱12連通。考慮搗固裝置的搗固頭對置安裝在搗固箱體的兩個側面上，搗固箱體的每個側面 上的搗固頭成對匹配，每對搗固頭包含一個內搗固頭和一個外搗固頭。液壓系統中的對稱 液壓缸必須成對並聯在一起，可以根據液壓泵的工況的選擇，成對的增加，例如可以使用2 個、4個、8個、16個。在本發明圖1所示的實施方式中，每個執行及控制單元有4個對稱液 壓缸。執行及控制單元的數量與搗固一側鋼軌下的枕木數量相同。若搗固一側鋼軌下為雙 枕木，則執行及控制單元為兩個(如圖1所示)。本發明搗固裝置液壓激振系統的工作原理如下該液壓系統迴路給搗固裝置內、外搗固鎬提供可調高頻振動。當液壓泵2開始工 作時，通過電磁溢流閥9設定的壓力，電磁溢流閥9採用二位二通電磁溢流閥，電磁鐵斷電， 系統卸荷；電磁鐵得電，外控加載。電磁溢流閥9和節流閥4組成節流調速迴路時，控制和 調節進入或流出執行元件的流量。當液壓泵2的供油壓力大於電磁溢流閥9設定的壓力時， 電磁溢流閥9經常開啟溢流，油液通過電磁溢流閥9出口 C2回到油箱12。系統壓力油經管道1. 6、4. 4分別進入閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 1的供油壓力 油口 P1和閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 2的供油壓力油口 P2,此時閥芯旋轉式四通高速換 向閥7. 1和閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 2處於左位，閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 1的 供油壓力油口 P1和去執行機構工作腔的第一壓力油口 A1連通，回油口 T1和去執行機構工 作腔的第二壓力油口 B1連通，閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 2的供油壓力油口 P2和去執行 機構工作腔的第一壓力油口 A2連通，回油口 T2和去執行機構工作腔的第二壓力油口化連 通，閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 1的去執行機構工作腔的第一壓力油口 A1和閥芯旋轉式 四通高速換向閥 . 2的去執行機構工作腔的第一壓力油口 A2通過管道2. 1,2. 2,2. 3,2. 4、
2.5,2. 6,2. 7,2. 8分別與對稱液壓缸第一工作腔相通。對稱液壓缸第二工作腔通過管道
3.1,3. 2,3. 3,3. 4,3. 5,3. 6,3. 7,3. 8與閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 1的去執行機構工作腔的第二壓力油口 B1和閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 2的去執行機構工作腔的第二壓力 油口化相通，對稱液壓缸的第一工作腔進油，第二工作腔回油，實現對稱液壓缸缸筒向左運 動。當閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 1和閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 2處於右位時，閥 芯旋轉式四通高速換向閥7. 1的供油壓力油口 P1和去執行機構工作腔的第二壓力油口 B1 連通，回油口 T1和去執行機構工作腔的第一壓力油口 A1連通，閥芯旋轉式四通高速換向閥
7.2的供油壓力油口 P2和去執行機構工作腔的第二壓力油口化連通，回油口 T2和去執行機 構工作腔的第一壓力油口 A2連通，閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 1的去執行機構工作腔的 第二壓力油口 B1和閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 2的去執行機構工作腔的第二壓力油口 B2通過管道3. 1、3. 2、3. 3、3. 4、3. 5、3. 6、3. 7、3. 8分別與對稱液壓缸第二工作腔相通。對稱 液壓缸第一工作腔通過管道2. 1,2. 2,2. 3,2. 4,2. 5,2. 6,2. 7,2. 8與閥芯旋轉式四通高速 換向閥7. 1的去執行機構工作腔的第一壓力油口 ~和閥芯旋轉式四通高速換向閥7. 2的去 執行機構工作腔的第一壓力油口 A2相通，對稱液壓缸的第二工作腔進油，第一工作腔回油， 實現對稱液壓缸缸筒向右運動。閥芯旋轉式四通高速換向閥通過調速電機帶動閥芯20旋 轉、液流方向高頻換向，實現8個對稱液壓缸來回往復運動，克服傳統液壓換向閥在大流量 時難以實現高頻換向的缺點，實現液壓激振並且通過調節調速電機轉速實現液壓激振頻率 控制。系統中的單向閥3的作用是防止蓄能器5的壓力油倒流回液壓泵2。另外，蓄能器 5內的壓力達到一定值時，控制油路起作用使溢流閥開啟，則液壓泵卸荷。作為本發明的優 選方案，本發明使用了蓄能器5。蓄能器5的作用是在液壓泵處於卸荷工況，蓄能器能使 8個對稱液壓缸仍然持續振動；補償系統的洩漏，液壓泵可間歇工作；能吸收或減小由於液 壓泵流量脈動和換向閥換向引起的液壓衝擊，使系統壓力保持平穩；在對稱液壓缸工作時， 液壓泵2和蓄能器5能夠同時向對稱液壓缸供油，提高了對稱液壓缸的運動速度；另外，蓄 能器5能夠節省發動機的功率，使系統更加經濟。兩個閥芯旋轉式四通高速換向閥分別控制8個對稱液壓缸。圖2所示的閥芯旋轉 式四通高速換向閥的具體結構及工作原理可參見申請號為201010100305. 1的中國發明專 利申請說明書。該閥通過調速電機8. 1的旋轉，調速電機8. 1經聯軸器21與閥芯20剛性 連接進行驅動，閥芯20相對閥體19做連續旋轉運動，實現高速換向功能，使得對稱液壓缸 兩個工作腔的高頻率高低壓交替變化實現對稱液壓缸往復運動，帶動搗固鎬的左右擺動， 從而使搗固鎬產生高頻振動。圖1所示的本發明液壓系統可同時實現8個對稱液壓缸運轉，通過改變調速電機
8.1,8. 2的轉速來改變振動頻率，調電磁溢流閥9可改變激振力的大小，節流閥4可改變系 統的流量。工作停止時，首先電磁溢流閥9卸載，然後停液壓泵，最後停調速電機8. 1、8.2。 單向閥3起防止油液倒流的作用，與節流閥4輸出端相連的蓄能器5可穩定系統的壓力，電 磁溢流閥9可調壓和卸載，冷卻器10防止油溫太高，空氣乾燥器11減少工作介質溼蒸氣含 量。
權利要求
1.一種搗固裝置的液壓激振系統，其特徵在於包括一個以上的執行及控制單元、吸 油過濾器(1)、液壓泵O)、單向閥(3)、節流閥G)、電磁溢流閥(9)、冷卻器(10)和空氣 乾燥器(11)；在所述執行及控制單元中，包括閥芯旋轉式四通高速換向閥、一對以上對稱 液壓缸，所述對稱液壓缸由活塞分隔成第一工作腔和第二工作腔，各對稱液壓缸的第一工 作腔通過油管連通，各對稱液壓缸的第二工作腔通過油管連通；所述閥芯旋轉式四通高速 換向閥的去執行機構工作腔的其中一個壓力油口與各對稱液壓缸的第一工作腔連通，另一 個壓力油口與所述各對稱液壓缸的第二工作腔連通；所述閥芯旋轉式四通高速換向閥的供 油壓力油口與節流閥的出口連通，所述閥芯旋轉式四通高速換向閥的回油口與冷卻器 (10)連通；冷卻器(10)與空氣乾燥器(11)連通；單向閥(3)的出口分別與節流閥⑷的 進口、電磁溢流閥(9)的進口連通，單向閥(3)的進口與液壓泵O)的輸出端連通，液壓泵 (2)的輸入端與吸油過濾器(1)連通。
2.根據權利要求1所述的搗固裝置的液壓激振系統，其特徵在於在所述閥芯旋轉式 四通高速換向閥的供油壓力油口與節流閥(4)之間還連接有蓄能器(5)。
3.根據權利要求1或2所述的搗固裝置的液壓激振系統，其特徵在於在所述執行及 控制單元為兩個。
全文摘要
本發明公開一種搗固裝置的液壓激振系統，包括一個以上執行及控制單元，在各執行及控制單元中，包括一對以上對稱液壓缸，各對稱液壓缸的第一工作腔之間、第二工作腔之間分別通過油管連通；閥芯旋轉式四通高速換向閥的去執行機構工作腔的其中一個壓力油口與各對稱液壓缸的第一工作腔連通，另一個壓力油口則與第二工作腔連通；閥芯旋轉式四通高速換向閥的供油壓力油口與節流閥的出口連通，回油口則與冷卻器連通；冷卻器與空氣乾燥器連通；單向閥的出口分別與節流閥的進口、電磁溢流閥的進口連通，單向閥的進口與液壓泵的輸出端連通，液壓泵的輸入端與吸油過濾器連通。本發明實現大流量狀況時連續控制換向、換向頻率無級調節。
文檔編號E01B27/20GK102061646SQ20101052014
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者劉毅, 楊華勇, 楊學蘭, 閔超慶, 龔國芳 申請人:浙江大學