GMC96型钢轨打磨列车液压系统清洗工艺分析
摘 要：文章首先提出大型养路机械液压系统清洗的重要性，然后通过分析GMC96型钢轨打磨列车液压系统的组成结构和工作原理，阐述了GMC96型钢轨打磨列车液压系统清洗的基本原理和工艺过程，对如何提高大型养路机械液压系统清洁度做了初步探讨。
关键词：GMC96型钢轨打磨列车；液压系统；清洁度；清洗
中图分类号：U418.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）19-0120-03
Abstract： This paper first puts forward the importance of hydraulic system cleaning for large road maintenance machinery， and then analyzes the composition， structure and working principle of hydraulic system for GMC96 rail grinding train. This paper expounds the basic principle and technological process of hydraulic system cleaning of GMC96 rail grinding train， and makes a preliminary discussion on how to improve the cleanliness of hydraulic system of large road maintenance machinery.
Keywords： GMC96 rail grinding train； hydraulic system； cleanliness； cleaning
1 概述
一個液压系统性能的好坏不仅取决于系统设计的合理性和系统元件质量的优劣，还与系统的污染、防护和处理有关，系统污染直接影响其工作的可靠性和稳定性。本文提出了大型养路机械液压系统清洁度的重要性和液压系统清洗的必要性，经过分析GMC96型钢轨打磨列车液压系统的组成结构和工作原理，阐述了其清洗的基本原理和工艺过程，对如何防护保养，减少液压系统污染，提高大型养路机械液压系统的清洁度做了初步探讨，有利于其他大型养路机械如边坡清筛机、多功能作业车、GMC16A型钢轨打磨列车等液压系统清洗工艺的借鉴和提升。
2 大型养路机械液压系统清洗的重要性
对于大型养路机械液压系统来说，其清洁度显得至关重要，液压系统在制造、试验和储存过程中都会受到污染，如果系统中这些污染物没有经过清洗而直接投入使用，那么系统中存在的锈蚀、油污、尘土、铁屑、胶皮粉末等杂质将对系统造成元件的磨损、堵塞与卡紧故障、降低系统使用寿命等。而且早期发生的故障往往都很严重，有些元件例如泵、马达和伺服阀等有可能会遭到致命性的损坏。
从液压系统污染的危害可见，在一个液压系统正式投入使用之前必须要经过清洗， 过滤掉管道、阀块、接头、法兰等液压元件中存在的锈蚀、油污、尘土、金属屑、纤维化合物等杂质，使液压元件和管道清洗后达到清洁度要求。
3 GMC96型钢轨打磨列车液压系统组成结构
GMC96型钢轨打磨列车共七节：从前向后依次为B1-C1-A-C2-C3-C4-B2，A车为动力车不带打磨小车，其余每节车各带有两个打磨小车，除A车以外其他每节车液压系统组成结构完全一样，都是由一个液压动力包（包括液压油箱和电动泵）、一个液压冷却器、一个油路集成块、两个液压蓄能器、两个控制打磨头倾角的电液伺服阀（每个小车各一个）、两个控制块（每个小车各一个）、四个控制小车升降速度的升降块（每个小车各两个）、一个手动泵（当电动液压泵不能正常工作时应急用）、八个小车升降液压缸（每个打磨小车四个）以及截门等组成。液压系统回路有打磨头倾斜回路、打磨小车升降回路和冷却回路。其中单节车工作原理简图如图1所示。
4 GMC96型钢轨打磨列车液压系统清洗工艺分析
4.1 选取系统中需要清洗的重点部位
我们对一个液压系统的清洁度控制要从各个液压元件和辅助元件共同着手，一般的液压元件如控制阀、泵、马达等在装车前就已经被生产厂家清洗过了，我们只要在组装前确认其防护完好，外表无损伤就可以直接投入使用，然而占据着整车液压系统90%左右的液压油箱、管路、接头和过渡阀块等就是我们需要清洗的重点。由图1可见，GMC96型钢轨打磨列车液压系统需要清洗部分有：（1）液压动力包：主要是液压油箱和泵；（2）过渡阀块：主要是集成阀块和控制阀快；（3）管道。
4.1.1 液压动力包
（1）泵：该车上的泵是外购的，所以买回来的时候已经被厂家清洗过了，已达到清洁度要求，我们只要确认其防护完好即可，为避免泵的损伤，在车上管道回路清洗时不能接入清洗回路中，应将其短路。
（2）液压油箱：首先将液压油箱上每个螺纹孔用毛细钢丝刷刷一遍并用风枪吹扫，以去除毛刺，再用无毛抹布蘸汽油擦拭一遍，以清除螺纹内部杂质，然后就可以组装油箱上各个配件了，组装完成后再对油箱内部进行吸尘、擦拭等清理，直到用手电筒照射油箱内部每个角落都是光滑干净的，这时就可以对油箱进行封盖了，最后用纸胶带将油箱上每个接头口等开口处密封防护，以防存放或安装过程中有污染物进入油箱内部。
4.1.2 过渡阀块
主要是集成阀块和控制阀快，这两阀块在组装之前就应清理整备，其过程是毛刺打磨-吹扫-清洗-烘干-电磁阀和接头组装，其中控制阀块上装有电磁阀，为避免电磁阀阀芯被卡滞或损伤，在车上管道回路清洗时不能接入清洗回路中，应将其短路，而集成阀块上没有组装任何电磁阀等精密元件，因此在车上管道回路清洗时可以接入清洗回路中再次进行清洗。
4.1.3 管道
管道清洗主要是对整个回路中尘土、金属屑、纤维化合物和油污等杂质的清理。下面重点介绍液压系统回路清洗工艺。
4.2 液压系统回路循环清洗原理和工艺分析
如图2，这是一套完整的液压回路清洗设备，该设备由一个大容量液压油箱1、一个粗过滤器2、一个变量泵3、一个两位四通手动换向阀4、一个可调溢流阀5、一个可调节流阀（调速阀）6、冷却风扇9、与冷却风扇并联的单向阀8以及回油口的精过滤器10组成。
如图3是GMC96型钢轨打磨列车单个小车液压回路清洗连接图，图中液压集成块就是图1中的集成块，过渡阀块1代替了图1中的液压控制块1，过渡阀块2代替了图1中的一号前升降块和1号前打磨头倾斜控制块，过渡阀块3代替了图1中的一号后升降块和1号后打磨头倾斜控制块。
清洗回路连接过程：（1）首先向清洗设备上的油箱1中注入和回路7工作时所用型号相同的液压油。（2）当车上液压系统组装完成后把每个小车回路上的控制阀和液压动力包上的管路端拧下来，接入过渡阀块组成一个回路，最后将连接好的整个回路（图3）A、B两端接入如图2清洗设备的A、B口，注意：A口接入管径较大的一端，B口接入管径较小的一端，因为这样在清洗过程更容易冲洗掉回路中的黏贴的污染物。（3）检查回路中每一个连接点是否拧紧、胶管是否扭曲较劲、过渡块等是否相对固定、以及有没有其他干涉点或安全隐患。当清洗设备上压力、流量、过滤器精度、清洗温度确定并调试好后即可开始清洗。
清洗开始后，首先将手动换向阀4的手柄扳到右位（给回路供油位），再将溢流阀5的压力首先调为低压30Bar，花十分钟左右的时间来观察整个回路是否有泄漏点，如果没有漏点就将溢流阀5的压力调高到清洗压力值，对于大型养路机械车的清洗压力一般为40-60Bar，如GMC96型钢轨打磨列车的清洗压力为50Bar；节流阀6的流量根据回路管径来调定，如果管径较大，流量相对要大点，如GMC96型钢轨打磨列车单节小车清洗流量为140L/min；还有吸油粗过滤器2（50μm～100μm）和回油精过滤器10（3μm～5μm）的堵塞报警传感器的报警压力大小应该根据需要预先调好，如果传感器一报警，泵站就应该停止工作；冷却风扇9上并联一单向阀以防冷却风扇堵塞后油液可以顺利通过，为了节省能源，冷却风扇上也应该装一传感器，清洗刚开始没必要就让冷却风扇开始工作，而是设定清洗油液温度的范围，当回路中温度达到某一设定值后，通过传感器控制冷风扇开始启动工作，如果回路中油温达到了所设定的上限值，则清洗回路开始报警，清洗任务停止，这时需要等回路中油液冷却到设定的清洗温度范围内后重新开机清洗。
这样整个被清洗的回路经过清洗油液无数次的冲洗以及粗、精过滤器无数次的过滤，最终将管道、阀块、接头、法兰等液压元件中存在的锈蚀、油污、尘土、金属屑、纤维化合物等杂质全都滤掉，清洗时间一般为2～4小时，特殊情况下也可适当延长。在清洗过程中需要用清洁度检测仪（最好是便携式的可以随机抽取样本读取检测数值）随时检测油液清洁度状况，直到整个清洗油液的清洁度完全符合该车液压系统工作用油的要求。
4.3 液压系统回路清洗过程中关键参数的确定
（1）冲洗压力：冲洗时根据管路压力损失情况确定冲洗系统压力，对于管径变化不大的回路，压力一般为1-3MP，管径变化较大的回路压力为3-6MP，该打磨车由于管径变化较大选择了5MP。
（2）濾芯精度：对液压系统冲洗的关键工作是对不同清洁度要求的系统选配不同精度的滤芯，只有选择了合适精度的过滤器，才能有效提高过滤效率和减少过滤时间，由于GMC96型钢轨打磨列车的工作性能需要，车上有泵、伺服比例阀等高精密元件，所以对油液的清洁度要求较高，一般吸油口过滤器的精度选择50μm～100μm的粗滤芯，回油口过滤器的精度选择3～5μm（NAS7级）的精滤芯。
（3）紊流程度：清洗过程一般是通过油液的紊流冲洗来取得较好的清洗效果，在层流流动中，元件的表面有一个液体的稳态层，作用于元件表面的作用力很小，从液流研究中得到的实验数据表明，液体中流速各不相同，液体中心的速度最高，管壁处液体流速为零。如果一个颗粒太小而潜入层流边层（靠近液体表面的静止层速度为零），则通过冲洗就不能将其除去。要除去一个颗粒，该颗粒直径就应该是层流边层厚度的两倍，因此要提高冲洗效率，采用紊流冲洗是最有效的，剧烈的紊流能够减小层流层的厚度并冲刷管壁，将颗粒卷走，紊流程度的大小由雷偌数Re决定：
Re=v.d/υ
式中：
v-液流的平均流速（m/s）；
d-管径（m）；
υ-液体的运动粘度（m2/s）。
当Re>2300时为紊流，Re<2300时为层流，Re=2300时为临界雷诺数，雷偌数和冲洗效率之间的关系表明，普通采用小流量的冲洗效果是不佳的，如果流量增大但是仍然在室温下冲洗效果也不好，除非采用低粘度的油液，为了确保较高的雷偌数和紊流，在管径不可改变的情况，可以采用以下方法。
a.提高流速
冲洗流速应为实际工作的流速的2～2.5倍，也就是增大冲洗流量，视管径大小和回路形式进行计算，保证管路中流体呈紊流状态。
b.冲洗温度
如果条件允许，油温较低时，用加热器将清洗设备油箱内油温加热至20-40度，通过提高油温更容易冲洗掉黏贴在回路内部的杂质，缩短循环冲洗时间，提高冲洗效率。
5 结束语
装配前的元件清洗和装配后的系统冲洗对新投入使用的液压系统是绝对必要的，任何抱有侥幸心理而放弃清洗都会对我们的工程机械产品或设备带来致命的损害。经过严格的冲洗后，可以减少和避免系统调试和早期运行中的故障，缩短系统的调试周期，减少不必要的损失。但是，系统的污染控制是一个不断进行的过程，不可能一劳永逸，在系统的运行期间还要定期检测油液清洁度状态，并控制污染物使系统清洁度保证在允许的清洁度范围内。
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