悬挂液压系统中新型管路防爆阀的可靠性设计

　　0 前言

　　重载自行走液压平板车作能运输超大型设备,在国内重大建设项目中扮演着重要角色。运梁车是液压平板车的一种,是运输高速铁路施工中混凝土箱型梁和架桥设备的主要工具^[1],在铁路建设中起到不可替代的作用^[2-8]。图1是秦沈高速铁路施工中应用的运梁车,其额定载重9000kN,自重2800kN,全车共计16轴线,用来完成45m跨距混凝土箱梁运输任务,长期工作在高温、高寒、多尘、潮湿等野外现场环境下。

　　图2是运梁车的一个单独悬挂,可以将其比作是运梁车的腿,共计32只。由悬挂支撑车体和车所运输的重物,为保证在不平整路面行驶的稳定性,在每个悬挂中安装悬挂柱塞缸3来减振,其原理类似于油气弹簧型悬挂。

　　悬挂液压回路如图3所示,在运行中来自系统的供油压力p_s=0,液控单向阀1闭锁,根据运梁车稳定性和承载能力的要求,通过液压球阀的开启和关闭将悬挂缸分成不同支撑组,同一支撑组的悬挂缸相互连通,形成一个封闭的液压系统。当运梁车行驶在不平的路面或爬坡时,悬挂缸根据负载的变化自动调整伸缩量,保证每个悬挂缸的承载均衡。在运梁车转向过程中,悬挂缸要随悬挂及轮胎转动,悬挂缸的管路连接需要液压软管连接,连接供油路和悬挂缸的液压软管3要频繁地弯曲变形。运梁车行驶过程中,由于路面情况的变化,在悬挂液压系统产生压力波动,对管路和管接头产生液压冲击。长期暴露于室外的液压软管容易产生老化,而且其接头的扣压也可能出现松脱故障。

　　如果悬挂液压软管出现破裂,同一支撑组的悬挂缸就会因失去背压而不受控制地加速下落,在运梁车重载的情况下可能造成轮胎爆裂,更为严重时可造成运梁车失去稳定性发生倾覆。因此,对悬挂液压软管及接头提出较高性能要求的同时,还要对液压软管破裂增加可靠性预防措施。

　　1 传统管路防爆阀原理与局限

　　为了解决问题,常用方法是安装传统的管路防爆阀,用来防止由于管路破裂而引起的执行机构下降失控,其工作原理及结构如图4所示。防爆阀的B口连接悬挂缸, F口连接易爆危险管路。液压油从F口到B口可以正常通过,从B口到F口由于节流的作用会产生一个压差。在管路工作正常的情况下,从B口到F口产生的压差不会超过弹簧力,阀芯维持一定的开口度,液压油可以正常流通。如果危险管路出现问题,从B口到F口的流量会迅速增加,当压差超过弹簧力时,阀芯会立刻关闭,负载能够停留在管路破裂瞬间的位置上,直到F端恢复正常压力后,防爆阀方能开启。