CN102061646A - 一种捣固装置的液压激振系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种捣固装置的液压激振系统，包括一个以上执行及控制单元，在各执行及控制单元中，包括一对以上对称液压缸，各对称液压缸的第一工作腔之间、第二工作腔之间分别通过油管连通；阀芯旋转式四通高速换向阀的去执行机构工作腔的其中一个压力油口与各对称液压缸的第一工作腔连通，另一个压力油口则与第二工作腔连通；阀芯旋转式四通高速换向阀的供油压力油口与节流阀的出口连通，回油口则与冷却器连通；冷却器与空气干燥器连通；单向阀的出口分别与节流阀的进口、电磁溢流阀的进口连通，单向阀的进口与液压泵的输出端连通，液压泵的输入端与吸油过滤器连通。本发明实现大流量状况时连续控制换向、换向频率无级调节。

Description

一种捣固装置的液压激振系统
技术领域
本发明涉及铁路捣固装置和流体压力执行机构技术领域，尤其涉及一种捣固装置的液压激振系统。
背景技术
捣固装置是一种专用于铁路轨道石碴捣固的养路设备。与传统电动捣固机及小型液压捣固机相比，捣固装置具有捣固作业安全、稳定、快速、劳动强度低等许多优点。目前，捣固装置已经实现了结构形式多样化、激振方式独特化，作业效率高效化，并广泛的应用到国内的线路养护作业中，显出了独特的优势。随着我国铁路建设的大力发展和社会进步，捣固装置必然会成为主流。
捣固装置的作业特点要求捣固装置必须实现捣固镐的夹持动作与自身的振动动作。目前，按照捣固镐夹持与振动动作实现方式来看，大多数捣固装置的夹持动作与捣固镐的振动动作基本上都是要求捣固臂绕捣固箱体上同一根支承轴转动实现，捣固臂上的夹持对称液压缸就会产生相应的摆动，捣固镐的高频振动使捣固头产生很大振动，捣固箱体甚至捣固车本身由此产生剧烈的抖动，而捣固箱体与捣固车的抖动会破坏捣固装置尤其是液压系统的工作环境。
为提高我国大型养路机械整体水平，申请号为201010104672.9的中国发明专利申请，公开了一种液压激振与夹持运动独立的克服夹持液压缸摆动的捣固装置。液压激振与夹持运动独立，以克服捣固镐振动产生的夹持液压缸的摆动问题。捣固镐振动作用在下镐体支承轴，而下镐体支承轴又集成在上镐体，这样就使振动在捣固臂内部有较大的衰减，有效的保证了捣固装置的稳定性，改善了整个捣固装置系统的工作环境。但这种捣固装置不能使用已有的液压激振系统。
现有的捣固车的捣固装置激振系统都是采用马达来实现振动，振动频率无法进行无级调节。
液压激振器系统中通常使用换向阀实现液流换向激振，申请号为201010100305.1的中国发明专利申请公开了一种用于液压激振器的阀芯旋转式四通高速换向阀。将传统的阀芯由电磁铁驱动或者其他方式驱动改为由调速电机连续转动，故能实现连续控制换向、换向频率进行无级调节，可用于满足需要进行高频液流换向的液压系统，实现液压激振器调频。
发明内容
本发明的目的是提供一种捣固装置的液压激振系统，可用于液压激振与夹持运动独立的捣固装置。
为实现上述目的，本发所采用的技术方案是：该捣固装置的液压激振系统包括一个以上的执行及控制单元、吸油过滤器、液压泵、单向阀、节流阀、电磁溢流阀、冷却器和空气干燥器；在所述执行及控制单元中，包括阀芯旋转式四通高速换向阀、一对以上对称液压缸，所述对称液压缸由活塞分隔成第一工作腔和第二工作腔，各对称液压缸的第一工作腔通过油管连通，各对称液压缸的第二工作腔通过油管连通；所述阀芯旋转式四通高速换向阀的去执行机构工作腔的其中一个压力油口与各对称液压缸的第一工作腔连通，另一个压力油口与所述各对称液压缸的第二工作腔连通；所述阀芯旋转式四通高速换向阀的供油压力油口与节流阀连通，所述阀芯旋转式四通高速换向阀的回油口与冷却器连通；冷却器与空气干燥器连通；单向阀的出口分别与节流阀的进口、电磁溢流阀的进口连通，单向阀的进口与液压泵的输出端连通，液压泵的输入端与吸油过滤器连通。
进一步地，本发明在所述阀芯旋转式四通高速换向阀的供油压力油口与节流阀之间还连接有蓄能器。
进一步地，本发明在所述执行及控制单元为两个。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
(1)本发明采用液压激振与夹持运动独立的捣固装置液压激振系统，克服传统捣固装置现有技术的不足，实现振动参数可调，液流方向高频换向，对称液压缸周期往复运动，从而完全实现该新型捣固装置工作运行。
(2)本发明中的阀芯旋转式四通高速换向阀的阀芯为调速电机连续转动，与传统换向阀采用电磁铁驱动或者其他方式驱动相比，易实现大流量且能实现连续控制换向、换向频率无级调节，实现液压激振器调频，克服传统液压换向阀在大流量时难以实现高频换向的缺点。
(3)采用本发明液压激振系统，使得捣固装置的液压激振与夹持运动独立，以克服捣固镐振动产生的夹持对称液压缸的摆动问题，使振动在捣固臂内部有较大的衰减，有效的保证了捣固装置的稳定性，改善了整个系统的工作环境。
(4)本发明使得捣固装置振动方式利用液压本身负载自适应特点，根据石碴的状况，调节捣固镐的左右摆幅，有利于石碴的位置调整和重新排列，也提高了捣固镐的寿命。
附图说明
图1是本发明的一个具体实施例的结构原理示意图；
图2是本发明用于液压激振器的阀芯旋转式四通高速换向阀的结构示意图；
图中：1.吸油过滤器，2.液压泵，3.单向阀，4.节流阀，5.蓄能器，6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8.对称液压缸，6.11、6.21、6.31、6.41、6.51、6.61、6.71、6.81.对称液压缸的第一工作腔 6.12、6.22、6.32、6.42、6.52、6.62、6.72、6.82.对称液压缸的第二工作腔 7.1、7.2.阀芯旋转式四通高速换向阀，8.1、8.2.调速电机，9.电磁溢流阀，10.冷却器，11.空气干燥器，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为管道，19.阀体，20.阀芯，21.联轴器，A1、A2.去执行机构工作腔的第一压力油口，B1、B2.去执行机构工作腔的第二压力油口，T1、T2.回油口，P1、P2.供油压力油口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的液压泵2的输入端通过管道1.2与吸油过滤器1连通；液压泵2的输出端通过管道1.3与单向阀3的进口连接，单向阀3的出口通过管道1.4与电磁溢流阀9的进液口C1连通，并且单向阀3的出口与节流阀4的进口连通；节流阀4的出口经管道1.6与阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的供油压力油口P1连通，节流阀4的另一出口经管道4.4与另一执行及控制单元中的阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的供油压力油口P2连通。作为本发明的优选方案，在阀芯旋转式四通高速换向阀的供油压力油口P1、P2与节流阀4之间还连接有一个蓄能器5。在其中一个执行及控制单元中，阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的去执行机构工作腔的第一压力油口A1通过管道与各对称液压缸的第一工作腔6.1.1、6.2.1、6.31、6.41相通。在另一个执行及控制单元中，阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的去执行机构工作腔的第一压力油口A2通过管道分别与各对称液压缸的第一工作腔6.51、6.61、6.71、6.81相通。对称液压缸第二工作腔6.12、6.22、6.32、6.42各自通过管道与阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的去执行机构工作腔的第二压力油口B1相通。对称液压缸第二工作腔6.52、6.62、6.72、6.82各自通过管道与阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的去执行机构工作腔的第二压力油口B2相通。阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的回油口T1和阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的回油口T2通过管道4.1与冷却器10连通，冷却器10通过管道4.2与空气干燥器11连通。
使用时，将对称液压缸的活塞杆与捣固装置捣固头的上捣固臂的下端固定联接，空气干燥器11与吸油过滤器1分别通过管道1.1和管道4.3和油箱12连通。
考虑捣固装置的捣固头对置安装在捣固箱体的两个侧面上，捣固箱体的每个侧面上的捣固头成对匹配，每对捣固头包含一个内捣固头和一个外捣固头。液压系统中的对称液压缸必须成对并联在一起，可以根据液压泵的工况的选择，成对的增加，例如可以使用2个、4个、8个、16个。在本发明图1所示的实施方式中，每个执行及控制单元有4个对称液压缸。执行及控制单元的数量与捣固一侧钢轨下的枕木数量相同。若捣固一侧钢轨下为双枕木，则执行及控制单元为两个(如图1所示)。
本发明捣固装置液压激振系统的工作原理如下：
该液压系统回路给捣固装置内、外捣固镐提供可调高频振动。当液压泵2开始工作时，通过电磁溢流阀9设定的压力，电磁溢流阀9采用二位二通电磁溢流阀，电磁铁断电，系统卸荷；电磁铁得电，外控加载。电磁溢流阀9和节流阀4组成节流调速回路时，控制和调节进入或流出执行元件的流量。当液压泵2的供油压力大于电磁溢流阀9设定的压力时，电磁溢流阀9经常开启溢流，油液通过电磁溢流阀9出口C2回到油箱12。
系统压力油经管道1.6、4.4分别进入阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的供油压力油口P1和阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的供油压力油口P2，此时阀芯旋转式四通高速换向阀7.1和阀芯旋转式四通高速换向阀7.2处于左位，阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的供油压力油口P1和去执行机构工作腔的第一压力油口A1连通，回油口T1和去执行机构工作腔的第二压力油口B1连通，阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的供油压力油口P2和去执行机构工作腔的第一压力油口A2连通，回油口T2和去执行机构工作腔的第二压力油口B2连通，阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的去执行机构工作腔的第一压力油口A1和阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的去执行机构工作腔的第一压力油口A2通过管道2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8分别与对称液压缸第一工作腔相通。对称液压缸第二工作腔通过管道3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8与阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的去执行机构工作腔的第二压力油口B1和阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的去执行机构工作腔的第二压力油口B2相通，对称液压缸的第一工作腔进油，第二工作腔回油，实现对称液压缸缸筒向左运动。当阀芯旋转式四通高速换向阀7.1和阀芯旋转式四通高速换向阀7.2处于右位时，阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的供油压力油口P1和去执行机构工作腔的第二压力油口B1连通，回油口T1和去执行机构工作腔的第一压力油口A1连通，阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的供油压力油口P2和去执行机构工作腔的第二压力油口B2连通，回油口T2和去执行机构工作腔的第一压力油口A2连通，阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的去执行机构工作腔的第二压力油口B1和阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的去执行机构工作腔的第二压力油口B2通过管道3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8分别与对称液压缸第二工作腔相通。对称液压缸第一工作腔通过管道2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8与阀芯旋转式四通高速换向阀7.1的去执行机构工作腔的第一压力油口A1和阀芯旋转式四通高速换向阀7.2的去执行机构工作腔的第一压力油口A2相通，对称液压缸的第二工作腔进油，第一工作腔回油，实现对称液压缸缸筒向右运动。阀芯旋转式四通高速换向阀通过调速电机带动阀芯20旋转、液流方向高频换向，实现8个对称液压缸来回往复运动，克服传统液压换向阀在大流量时难以实现高频换向的缺点，实现液压激振并且通过调节调速电机转速实现液压激振频率控制。
系统中的单向阀3的作用是防止蓄能器5的压力油倒流回液压泵2。另外，蓄能器5内的压力达到一定值时，控制油路起作用使溢流阀开启，则液压泵卸荷。作为本发明的优选方案，本发明使用了蓄能器5。蓄能器5的作用是：在液压泵处于卸荷工况，蓄能器能使8个对称液压缸仍然持续振动；补偿系统的泄漏，液压泵可间歇工作；能吸收或减小由于液压泵流量脉动和换向阀换向引起的液压冲击，使系统压力保持平稳；在对称液压缸工作时，液压泵2和蓄能器5能够同时向对称液压缸供油，提高了对称液压缸的运动速度；另外，蓄能器5能够节省发动机的功率，使系统更加经济。
两个阀芯旋转式四通高速换向阀分别控制8个对称液压缸。图2所示的阀芯旋转式四通高速换向阀的具体结构及工作原理可参见申请号为201010100305.1的中国发明专利申请说明书。该阀通过调速电机8.1的旋转，调速电机8.1经联轴器21与阀芯20刚性连接进行驱动，阀芯20相对阀体19做连续旋转运动，实现高速换向功能，使得对称液压缸两个工作腔的高频率高低压交替变化实现对称液压缸往复运动，带动捣固镐的左右摆动，从而使捣固镐产生高频振动。
图1所示的本发明液压系统可同时实现8个对称液压缸运转，通过改变调速电机8.1、8.2的转速来改变振动频率，调电磁溢流阀9可改变激振力的大小，节流阀4可改变系统的流量。工作停止时，首先电磁溢流阀9卸载，然后停液压泵，最后停调速电机8.1、8.2。单向阀3起防止油液倒流的作用，与节流阀4输出端相连的蓄能器5可稳定系统的压力，电磁溢流阀9可调压和卸载，冷却器10防止油温太高，空气干燥器11减少工作介质湿蒸气含量。

Claims (3)

1.一种捣固装置的液压激振系统，其特征在于：包括一个以上的执行及控制单元、吸油过滤器(1)、液压泵(2)、单向阀(3)、节流阀(4)、电磁溢流阀(9)、冷却器(10)和空气干燥器(11)；在所述执行及控制单元中，包括阀芯旋转式四通高速换向阀、一对以上对称液压缸，所述对称液压缸由活塞分隔成第一工作腔和第二工作腔，各对称液压缸的第一工作腔通过油管连通，各对称液压缸的第二工作腔通过油管连通；所述阀芯旋转式四通高速换向阀的去执行机构工作腔的其中一个压力油口与各对称液压缸的第一工作腔连通，另一个压力油口与所述各对称液压缸的第二工作腔连通；所述阀芯旋转式四通高速换向阀的供油压力油口与节流阀(4)的出口连通，所述阀芯旋转式四通高速换向阀的回油口与冷却器(10)连通；冷却器(10)与空气干燥器(11)连通；单向阀(3)的出口分别与节流阀(4)的进口、电磁溢流阀(9)的进口连通，单向阀(3)的进口与液压泵(2)的输出端连通，液压泵(2)的输入端与吸油过滤器(1)连通。
2.根据权利要求1所述的捣固装置的液压激振系统，其特征在于：在所述阀芯旋转式四通高速换向阀的供油压力油口与节流阀(4)之间还连接有蓄能器(5)。
3.根据权利要求1或2所述的捣固装置的液压激振系统，其特征在于：在所述执行及控制单元为两个。
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