基于AMESim的鋼軌粗磨機液壓系統設計論文

2022-09-02 論文

　　鋼軌粗磨機是鋼軌生產自動化重要設備之一，主要是在生產過程中通過夾持和固定鋼軌，配合磨頭進行磨削焊瘤工作，有效潤滑輪軌界面和科學打磨鋼軌斷面。鋼軌打磨是線路養護維修的重要手段，對提高鋼軌光滑性、降低鋼軌損耗具有重要作用。國外研制起步較早，技術成熟，典型設備有瑞士 Gaas80/580 鋼軌焊接機和法國 GEISMAR 公司 MAS150 型鋼軌精磨機。MAS150 型鋼軌精磨機是集液壓、電氣、風壓控制為一體的自動化設備，通過固化在設備中的控制板上的控制程序來實現整個鋼軌焊接接頭打磨過程自動化。我國研究起步較晚，水平相對落后，國產鋼軌粗磨機的加工精度、速度、能耗等與國際先進水平都有較大的差距。目前我國鋼軌粗磨機主要依賴進口，不僅價格昂貴、供貨周期長，而且也使我國鋼軌生產技術受制于人。因此自主研發鋼軌粗磨機對我國交通運輸的發展有重要意義。

　　1 鋼軌粗磨機液壓系統設計

　　鋼軌粗磨機的主要任務是在指定位置將鋼軌焊縫上的焊瘤通過磨削方式消除以達到規定要求，其液壓系統主要負責車體行走、鋼軌夾持、上磨頭橫梁提升俯仰運動等功能。

　　2 鋼軌粗磨機液壓控制系統仿真分析

　　在液壓系統設計基礎上，利用 AMESim 軟件建立液壓系統仿真模型，針對鋼軌粗磨機快速性、平穩性的要求，分別對行走系統和提升俯仰系統的控制性能進行仿真分析。

　　2.1 行走系統仿真分析

　　為提高工作效率，要求粗磨機行走系統在行走過程中能夠實現平穩加減速。在 AMESim中建立走行車液壓回路和雙泵供油回路模型，由于機床行走起停的沖擊很大，故采用液壓蓄能及節流閥的防沖擊方式。用蓄能器和節流閥來吸收加速沖擊，用蓄能器和單向閥來吸收減速沖擊。當沖擊較小時用蓄能器來緩沖，當沖擊較大時用單向閥補油，系統設計有效改善了大慣性系統起停的沖擊性能。

　　2.2 提升俯仰系統仿真分析

　　提升俯仰系統的運動通過在橫梁左右兩側的液壓缸實現，為保證運動平穩性，要求左右兩側的液壓缸運動具有一致性，防止左右提升系統受載不均，產生偏載現象，影響提升俯仰系統的可靠性。

　　為驗證橫梁工作時的快速性和平穩性，通過向電業換向閥發送迅速變化的輸入信號，通過已建立的液壓系統仿真模型得到橫梁下降仿真過程左右兩側液壓桿下降位移，如圖9 所示，可以看出兩側液壓桿下降位移基本一致，能夠滿足實際工作需求。

　　3 結論

　　(1)完成鋼軌粗磨機液壓系統設計，采用多泵供油與蓄能器相結合方式實現節能設計。

　　(2)采用比例換向閥系統實現行走系統的各工況需求，提高了工作效率。

　　(3)采用同步閥使系統簡單、維護方便、使用可靠、精度易保證，并采取終端同步誤差消除措施，實現橫梁提升俯仰系統的平穩。

　　(4)仿真結果以及實驗結果表明，通過對各液壓子系統回路的合理設計，改善了液壓系統的控制性能，提高了液壓系統的可靠性，實現鋼軌粗磨機的快速、穩定控制。