比例减压阀在轮轴加载系统中的节能分析

　　液压系统虽具有体积小、重量轻、启动运转平稳、能有效控制过载、能在较大范围内实现无级调速等优点[1],但有效率不高、能量浪费严重等不可忽视的缺点,所以节能是液压传动与控制技术研究中应持续探讨的重要课题之一。

　　某公司所设计的轨道车辆轮对轴磨合加载系统由两个油缸(最大载荷各20 t),通过导向定位装置确保油缸垂直受力(避免油缸承受径向力),压装时油缸所产生的拉力带动压紧装置从上而下对总成轴箱各施加10~12. 5 t的加载力。该加载系统是通过改变压力控制阀的溢流压力或出口设定值,通过传感器的压力反馈满足加载油缸的加载力,从而达到实验所需的径向力大小。本研究在该加载系统原理的基础上提出改进方法,通过计算加载过程中液压油的泄漏量和溢流量,分析比例减压阀在该系统中的节能效果,以期为比例减压阀的广泛使用提供理论参考。

　　1　液压加载系统的压力调节方式

　　加载系统使用变量泵作为供油源,通过比例电磁铁是否得电,控制电磁换向阀换向,从而控制加载油缸的工作压力。为了保证加载过程中压力较恒定,轮轴加载系统中可用于调节加载所需流量的控制方式主要有比例溢流阀、比例减压阀两种。

　　1. 1　采用比例溢流阀的加载工作原理

　　原系统所使用的是DBEE61-1X/200G型比例溢流阀[2],此溢流阀由比例电磁铁驱动,用来限制系统流量。通过本系列阀,可根据设定值精细地调节系统压力。液压系统加载时,控制流量所用的电比例溢流阀带有压力传感器,采用闭环控制,能随时检测加载油缸的加载压力,系统根据检测结果自动对比例溢流阀的电信号进行调整,以确定先导阀的开度;或是对电磁阀的通断进行自动控制,以维持加载力的恒定[3]。另外,在加载系统中使用液压锁,可将加载时油缸的泄漏量降低,节约能量。使用比例溢流阀控制加载压力的工作原理如图1所示。

　　1. 2　采用比例减压阀的加载工作原理

　　改进后的系统采用DRE61—1X /210G型比例减压阀[2],此阀为先导式、电控三通减压阀,用于降低系统压力,对执行器具有压力保护功能。减压阀的进口压力由系统工况决定,出口压力直接受到减压阀调节装置的控制。具体控制原理如图2所示。

　　加载油缸和压力传感器串联后,当加载力由于油缸泄漏而降低时,压力传感器可通过自动检测其信号变化而对电磁换向阀进行换向处理,以保证轮对轴在加载磨合过程中有稳定的加载力。减压阀的作用是减压和稳压,在介质流经减压阀时,介质的压力会降低,而流量不会发生变化。