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捣固车动力传动系统刘学海1,胡亚娟2(1.襄樊金鹰轨道车辆有限责任公司研究所,湖北襄樊441001;2.武汉大学珞珈学院,湖北武汉430064)摘要:分析了捣固车动力传动系统的特点,介绍了捣固车动力传动系统的布置、动力传递路线、柴油机功率的确定以及传动箱匹配特性。关键词:捣固车;动力传动;液力机械变速箱中图分类号:U273文献标识码:B文章编号:100321820(2008)12200262021传动方式的确定捣固车是一种铁道线路施工机械,占用封闭区间进行线路维修作业。为了减少线路封闭后的辅助作业时间,要求捣固车能迅速到达或离开作业地段,所以捣固车必须具有高速行驶的功能。同时,捣固车的作业为步进式,作业过程中要频繁起动和停车,并要完成捣固、抄平、起拨道等复杂的动作。这就要求作业走行速度低,操作和控制简单,改变走行方向容易。采用一种传动方式很难满足高、低速走行两种工况的要求。因此,我们将捣固车传动系统分为高速运行传动和作业及作业走行传动两部分。其中,高速运行传动采用液力-机械传动方式,设置自动闭锁功能,传动效率高、操纵简单、对柴油机的冲击小、起步平稳;作业以及作业走行传动均采用液压传动方式,利用液压传动功率范围大、布置灵活、微动性能好、易于实现自动控制和远程控制的特点。线如下:柴油机动力→高弹性联轴器→传动轴→液力机械变速箱→传动轴→分动齿轮箱—传动轴→二轴车轴齿轮箱→轮对—传动轴→固定轴→一轴车轴齿轮箱→轮对。作业以及作业走行传动系统均为液压传动。→作业时,变矩器传动油排空,液力机械变速箱处于空挡位。柴油机动力通过液力机械变速箱取力口(PTO)驱动液压马达,通过马达离合齿轮箱和传动轴传至前转向架的两根车轴。在三轴上安装有辅助液压走行驱动齿轮箱,与前转向架的两根驱动轴一起提供走行驱动力。2动力传动系统的布置由于车辆下部有贯穿整车的检测装置,因此动力传动系统结构必须紧凑。经过分析研究,确定了动力传动系统,传动系统简图见图1。高速运行时,切断作业及作业走行的动力传递,全部柴油机功率用于走行,高速运行的传动路图1捣固车动力传动系统简图1—一轴车轴齿轮箱;2—二轴车轴齿轮箱;3—固定轴;4—分动齿轮箱;5—柴油机;6—液力机械变速箱;7—传动轴;8—马达离合齿轮箱;9—三轴车轴齿轮箱。作业动力传动路线如下:柴油机动力→高弹性联轴器→传动轴→液力机械变速箱→液压油泵→各作业机构液压马达、油缸。作业走行动力传动分为主走行驱动和辅助走行驱动,其传动路线如下。收稿日期:2008210208作者简介:刘学海(1974—),男,湖北天门人,工程师;胡亚娟(1973—),女,湖北襄樊人,工程师,硕士。第12期(总第418期)刘学海等:捣固车动力传动系统27(1)主走行动力传动路线:柴油机动力→高弹性联轴器→传动轴→液力机械变速箱→液压油泵→主马达→分动齿轮箱风冷柴油机,其额定功率/转速为348r/min。柴油机万有特性曲线见图2。kW/2300表2各工况下的牵引功率—传动轴→二轴车轴齿轮箱→轮对—传动轴→固定轴→一轴车轴齿轮箱→轮对。(2)辅助走行动力传动路线:柴油机动力→高运行速度/km·h-1坡道坡度/‰功率/kW→序号备注123100100700012180284290单机运行牵引40t单机自运行弹性联轴器→传动轴→液力机械变速箱→液压油泵→辅助走行马达→三轴车轴齿轮箱→轮对。3柴油机功率确定柴油机的功率确定兼顾高速运行和作业两种工况下的动力需要。311作业工况需要的功率计算对作业走行和各作业系统负载功率进行计算,得出消耗功率如表1所列。表1各油路的油泵输入功率及总功率油泵输入功率/kW总功率/kW序号回路123456振动油路(左)内夹持油路作业油路夯实油路外夹持油路振动油路(右)59.79.397.615.722.5～31.259.7图2BF12L513C型风冷柴油机万有特性曲线281.5～290.24液力机械变速箱的选型液力机械变速箱是传动系统的关键部件,也是动力传动系统设计选型的关键。根据本车的特点,对液力机械变速箱主要有如下几点要求:(1)传动效率高。(2)与柴油机匹配性能好。(3)具有自动闭锁功能,配备自动换挡控制系统,在出现故障的情况下可以手动换挡。(4)带有3个取力口驱动液压系统,取力口能全功率输出;取力口脱挂采用电控方式,能实现不停机进行脱挂。7作业走行油路17312高速运行工况需要的功率计算对于本车最高运行速度,我们进行了分析:几大干线经过多次提速,客运列车的最高运行速度普遍达到了160km/h,货运列车的速度较低,最高运行速度一般在100km/h左右。捣固车的最高运行速度如果向客运列车看齐,所带来的问题是柴油机功率太大,动力传动系统体积庞大,难以布置。根据调研得知,国外高速线路上运行的捣固车,最高运行速度一般在80～100k