一种应用于铁路跨越防护装备的分布式液压系统的制作方法

1.本发明属于液压传动领域，具体是一种应用于铁路跨越防护装备的分布式液压系统。


背景技术：

2.目前我国铁路线路里程不断增加，新修建的铁路逐渐投入运营，针对跨越既有铁路线路施工的情况愈发频繁，跨越铁路施工作业有高压线路跨越铁路、公路跨越铁路、站点线路跨越铁路等。跨越铁路装备机械化是目前研究热点，针对一种分离式的铁路跨越防护装备，传统液压传动系统无法满足此类大跨距、多执行机构等特殊的装备需求，亟需设计一种能够适应分离式铁路防护装备结构的整车液压系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种应用于铁路跨越防护装备的分布式液压系统，用于解决的问题。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种应用于铁路跨越防护装备的分布式液压系统，包括采用变量泵负载敏感和定量泵远程调压的组合式随车液压系统、采用功率电传的闭式电动静液压执行器的防护装置液压系统及用于控制组合式随车液压系统和防护装置液压系统的控制器，所述随车液压系统包括承力平台水平移动模块、液压支腿模块、中间立柱变幅模块和纵梁变幅模块，防护装置液压系统包括横梁组件旋转模块；
6.其中，承力平台水平移动模块、液压支腿模块、中间立柱变幅模块、纵梁变幅模块和横梁组件旋转模块均与控制器通信连接，并依次按照控制器内预设动作完成随车搭建工作。
7.进一步的，所述承力平台水平移动模块包括两个与主油路相连的单侧并联双缸回路，其中，单侧并联双缸回路从水平推出油缸至主油路方向依次设置有水平推出回路双向液压锁、单向节流阀和三位四通电磁换向阀；水平推出回路双向液压锁一端的出油口和回油口分别与水平推出油缸的有杆腔和无杆腔连通，水平推出回路双向液压锁另一端的进油口和出油口与两个单向节流阀的一端连通，两个单向节流阀的另一端分别与三位四通电磁换向阀的a、b油口连通，三位四通电磁换向阀的p油口连接主油路内高压主油路，t油口连接主油路内回油油路。
8.进一步的，所述水平推出油缸回路的进油口和出油口均设置有压力传感器。
9.进一步的，所述液压支腿模块包括承力支腿油缸、支腿回路多路换向阀、支腿回路双向液压锁和支腿回路压力传感器，其中，承力支腿油缸由支腿多路换向阀控制，承力支腿油缸和支腿多路换向阀的a、b油口之间的油路上设置有支腿回路双向液压锁和支腿回路压力传感器，支腿回路多路换向阀的p、t油口分别连接主油路内高压主油路和主油路内回油油路。
10.进一步的，所述中间立柱变幅模块包括中间立柱变幅油缸，中间立柱变幅油缸的进油口与出油口分别与变幅回路防爆阀的一端相连通，变幅回路防爆阀的另一端与平衡阀的一端相连通，平衡阀的另一端与中间立柱回路多路换向阀相连通，中间立柱回路多路换向阀的进油口与主油路内高压主油路相连通，出油口与主油路内回油油路相连通。
11.进一步的，所述中间立柱变幅油缸的进油口、回油口与防爆阀连通的油路上设置有两个变幅油缸压力传感器。
12.进一步的，所述纵梁变幅模块包括纵梁变幅油缸，纵梁变幅油缸的进油口与出油口分别与变幅回路防爆阀的一端相连通，变幅回路防爆阀的另一端与平衡阀的一端相连通，平衡阀的另一端与纵梁变幅回路多路换向阀相连通，纵梁变幅回路多路换向阀的进油口与主油路内高压主油路相连通，出油口与主油路内回油油路相连通。
13.进一步的，所述纵梁变幅油缸的进油口、回油口与纵梁变幅防爆阀连通的油路上设置有两个变幅油缸压力传感器。
14.进一步的，所述横梁组件旋转模块包括横梁组件旋转油缸、单向节流阀、单向过滤器、电机、液压泵、油箱、溢流阀、回油过滤器、流量匹配阀、横梁平衡阀，其中，横梁组件旋转油缸的进油口和回油口分别连接横梁平衡阀和单向节流阀，横梁平衡阀和单向节流阀均与单向过滤器的一端连通，单向过滤器的另一端与和液压泵和流量匹配阀的一端相连通，流量匹配阀的另一端与油箱相连通，液压泵的另一端与电机的输出端固定连接。
15.进一步的，所述依次按照控制器内预设动作完成随车搭建工作，包括：
16.控制器控制二位三通电磁换向阀和二位二通电磁换向阀均切换到右位，变量泵切换为定量泵工作，三位四通电磁换向阀切换为右位，单向节流阀调节油缸的推出速度，水平推出回路压力传感器监测回路的压力情况，四个水平推出油缸分别向两侧推出，将承力支架和液压支腿油缸向装备两侧推出，当四个水平推出油缸伸出到位后，二位三通电磁换向阀和二位二通电磁换向阀均切换到左位，三位四通电磁换向阀切换到中位，变量泵由定量泵切换回变量泵，水平推出回路停止进油，同时双向液压锁锁紧，水平推出油缸锁死，完成承力平台水平移动模块的搭建；
17.随后，液压支腿回路的四个多路换向阀打开，由中位机能转换到左位，高压液压油经过多路换向阀，打开双向液压锁，进入四个液压支腿油缸，将支腿油缸推出触地后，支腿回路压力传感器用于监测支腿回路的压力情况，当支腿回路压力达到设定值后，支腿回路压力传感器反馈信号，四个多路换向阀依次回到中位机能，双向液压锁锁紧，然后横移机构将水平移动平台移动至防护对象中间位置；
18.随后，中间立柱变幅油缸和纵梁变幅油缸同时伸出，中间立柱变幅油缸伸出，驱动中间立柱举升，同时带动防护装置举升，中间立柱油缸缸体固定在水平移动平台上，活塞杆一段连接在中间立柱上，前后两端是可以旋转的连接，纵梁变幅油缸在连接方式上与中间立柱油缸一致，用于控制纵梁水平姿态上升，且这里的两种油缸均为双缸同步举升，即两个中间立柱油缸，和两个纵梁变幅油缸；
19.当中间立柱和纵梁均举升到位后，横梁组件旋转油缸用于纵梁两端的横梁组件的旋转，第一立柱旋转油缸和第二立柱旋转油缸用于第一立柱和第二立柱的旋转，旋转到位后，其他非液压驱动执行器完成后续伸缩动作，最终完成搭建。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.一种应用于铁路跨越防护装备的分布式液压系统，满足分离式铁路跨越防护装备多执行机构液压系统的功能需求，针对分离式铁路跨越防护装备的结构特点，所设计的液压系统由随车液压系统和防护装置电动静液作动器液压系统组成，随车液压系统采用变量负载敏感和定量远程调压系统组成，根据不同阶段功能需求进行切换，可为组合式的多执行机构的工程机械液压系统提供一定的参考，防护装置采用功率电传的电动静液作动器驱动的形式，用电缆代替一般油液管路，在更高效提供驱动的同时，契合跨越防护装备的分离式结构特点，所述组合式整车液压系统可快速脱离，有效提高装备的工作效率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为随车液压系统原理图；
24.图2为防护装置液压系统原理图；
25.图3为一种铁路跨越防护装备的结构图；
26.图4为防护装置液压执行元件位置图。
27.图中：1、中间立柱变幅油缸；2、变幅油缸压力传感器；3、变幅回路防爆阀；4、平衡阀；5、多路阀首联减压阀；6、过滤器；7、多路阀首联二位二通换向阀；8、控制油路卸荷阀；9、首联控制油路溢流阀；10、中间立柱回路多路换向阀；11、多路阀压力调节阀；12、纵梁变幅回路多路换向阀；13、纵梁变幅油缸；14、承力支腿油缸；15、支腿回路双向液压锁；16、支腿回路多路换向阀；17、变量泵；18、电机；19、开关球阀；20、进油过滤器；21、油箱；22、回油过滤器；23、二位三通电磁换向阀；24、二位二通电磁换向阀；25、溢流阀；26、液位计；27、空气滤清器；28、单向节流阀；29、三位四通电磁换向阀；30、水平推出回路双向液压锁；31、水平推出油缸；32、水平推出回路压力传感器；33、支腿回路压力传感器；34、横梁组件旋转油缸；341、第一立柱旋转油缸；342、第二立柱旋转油缸；35、单向节流阀；36、单向过滤器；37、电机；38、液压泵；39、油箱；40、溢流阀；41、回油过滤器；42、流量匹配阀；43、横梁平衡阀。
具体实施方式
28.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
29.因此，在下述附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
30.本发明实施例提出一种如图1
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4所示的一种应用于铁路跨越防护装备的分布式液压系统，包括采用变量泵负载敏感和定量泵远程调压的组合式随车液压系统、采用功率电传的闭式电动静液压执行器的防护装置液压系统及用于控制组合式随车液压系统和防护
装置液压系统的控制器，所述随车液压系统包括承力平台水平移动模块、液压支腿模块、中间立柱变幅模块和纵梁变幅模块，防护装置液压系统包括横梁组件旋转模块；
31.其中，承力平台水平移动模块、液压支腿模块、中间立柱变幅模块、纵梁变幅模块和横梁组件旋转模块均与控制器通信连接，并依次按照控制器内预设动作完成随车搭建工作；
32.在具体实施时，随车液压系统包括设置在轨道车上的主油路，主油路包括油箱21、与油箱21连通的变量泵17和回油过滤器22，更优选的，为了对主油路提供稳定高压油路，变量泵17与油箱21之间还依次设置有进油过滤器20、开关球阀19、液位计26和空气滤清器27；
33.油箱21与变量泵17之间形成高压主油路，油箱21与回油过滤器22之间形成回油油路，且高压主油路内变量泵17的出口主油路分别向多路阀组回路(此多路阀组回路指的是含有中间立柱回路多路换向阀10、纵梁变幅回路多路换向阀12、支腿回路多路换向阀16的三种回路，即中间立柱变幅回路、纵梁变幅回路、支腿回路)和开关阀组回路(此回路指的是承力平台水平移动回路)供高压油；油箱21与回油过滤器22组成回油油路，其中，多路阀组回路和开关阀组回路均与回油过滤器22相连接，完成回油。
34.随车液压系统包括承力平台水平移动模块、液压支腿模块、中间立柱变幅模块和纵梁变幅模块，上述几个工作模块在装备的搭建和拆卸过程中依次动作，配合完成随车的搭建工作。随车液压系统由变量泵17、负载敏感多路阀、各类开关阀和伺服阀共同控制系统中执行机构动作的承力平台；
35.在具体实施时，承力平台水平移动模块的动作由四个水平推出油缸31驱动，沿装备移动方向的左右两侧各两个水平推出油缸31，分别控制防护装备的左右移动，水平推出油缸回路由一个二位三通电磁换向阀23、二位二通电磁换向阀24和溢流阀25，两个三位四通电磁换向阀29、水平推出回路双向液压锁30和水平推出回路压力传感器32，四个单向节流阀28和水平推出油缸31共同组成，水平推出回路工作时，变量泵17受二位三通电磁换向阀23和二位二通电磁换向阀24控制，由变量切换为定量，稳定驱动水平推出油缸31推出或缩回，在油缸伸缩到位后，上述二位三通电磁换向阀23和二位二通电磁换向阀24切换，泵由定量泵切换为变量泵，更具体的说，承力平台水平移动模块包括两个单侧并联双缸回路，其中，单侧并联双缸回路从水平推出油缸向油源方向依次设置有双向液压锁30、单向节流阀28、三位四通电磁换向阀29和二位二通电磁换向阀24；双向液压锁30一端的出油口和回油口分别与水平推出油缸的有杆腔和无杆腔连通，双向液压锁30另一端的进油口和出油口与两个单向节流阀28的一端连通，两个单向节流阀28的另一端分别与三位四通电磁换向阀的a、b油口连通，三位四通电磁换向阀的p油口连接高压主油路，t油口连接回油油路，二位三通电磁换向阀23处于左位常通状态，三通油口一油口连接高压主油路，一油口连接负载敏感反馈油路，一油口连接变量泵变量活塞控制口，二位二通电磁换向阀24处于左位常闭状态，其二通油口一油口连接水平推出油路高压主油路，一油口连接溢流阀进油口，二位三通电磁换向阀23和二位二通电磁换向阀24用于控制变量泵17的定量与变量状态切换。
36.液压支腿回路由四个支腿回路多路换向阀16、四个支腿回路双向液压锁15和八个支腿回路压力传感器33组成，单个液压支腿的伸缩由单个支腿多路换向阀16单独控制，便于对单个支腿进行单独调整，支腿回路双向液压锁15用于当支腿伸缩到位后，锁紧支腿回路，保持支腿的承载力情况，支腿回路压力传感器33用于监测回路的压力变化，液压支腿模
块在承力平台水平移动完成后进行工作，更具体的说，液压支腿模块包括承力支腿油缸14、支腿回路多路换向阀16、支腿回路双向液压锁15和水平推出回路压力传感器33，其中，承力支腿油缸14由支腿多路换向阀控制16，承力支腿油缸14和支腿多路换向阀16的a、b油口之间的油路上设置有支腿回路双向液压锁15和水平推出回路压力传感器33，支腿回路多路换向阀16的p、t油口分别连接高压主油路和回油油路上。
37.中间立柱变幅模块和纵梁变幅模块的变幅运动在液压支腿完成伸出运动，且工作平台移动到适当搭建位置后，中间立柱变幅模块举升防护装置，且在举升的过程中，需要与纵梁变幅回路共同工作，纵梁变幅油缸用于维持防护装置在举升的过程中保持水平升降，避免发生倾覆等由于重心变化过大导致的严重事故，中间立柱变幅回路和纵梁变幅回路均采用桁架两侧双缸同步举升，增加装备运行的平稳性，两种回路分别由多路换向阀单独控制，上述两个回路为随车系统中较为关键的工作回路，故在每个回路中设置有压力传感器和防爆阀，避免管路由于负载过大或其他极端情况造成管路爆裂的事故，中间立柱变幅模块的执行部件为两个同时伸缩的中间立柱变幅油缸1，两个中间立柱变幅油缸1的进油口与出油口共设置有四个变幅回路防爆阀3，变幅回路防爆阀3与多路阀连接的油路上共设置有两个平衡阀4，用于维持执行机构油缸运动的平稳性，中间立柱变幅油缸1的进油与回油油路上设置有两个变幅油缸压力传感器2，更具体的说，中间立柱变幅模块包括中间立柱变幅油缸，中间立柱变幅油缸1的进油口与出油口分别与变幅回路防爆阀3的一端相连通，变幅回路防爆阀3的另一端与平衡阀4的一端相连通，平衡阀4的另一端与多路阀连接的油路相连通，单个中间立柱变幅油缸1进油口、回油口与变幅回路防爆阀3连通的油路上设置有两个变幅油缸压力传感器2，纵梁变幅回路的部件设置与中间立柱变幅回路相同，两回路分别由对应多路阀单独控制，
38.纵梁变幅模块包括纵梁变幅油缸13，纵梁变幅油缸13的进油口与出油口分别与变幅回路防爆阀3的一端相连通，变幅回路防爆阀3的另一端与平衡阀4的一端相连通，平衡阀4的另一端与多路阀连接的油路相连通，纵梁变幅油缸13的进油口、回油口与防爆阀连通的油路上设置有两个变幅油缸压力传感器2。
39.防护装置液压系统采用电动静液作动器(eha)闭式液压系统，通过功率电传的形式将驱动能量传递至eha，进而完成相应的动作需求，eha液压系统由横梁组件旋转油缸34、单向节流阀35、单向过滤器36、电机37、液压泵38、油箱39、溢流阀40、回油过滤器41、流量匹配阀42和横梁平衡阀43组成，具体的说，防护装置电动静液作动器液压系统包括横梁组件旋转油缸34，液压系统为闭式液压系统，横梁组件旋转油缸34的进油口和回油口分别连接平衡阀43和单向节流阀35，两个单向过滤器36用于过滤系统油液中的杂质，流量匹配阀42一端连接油箱39，一端根据系统补油需要对系统进行自动补油，横梁组件旋转油缸34、第一立柱旋转油缸341和第二立柱旋转油缸342三个位置的结构动作均采用相同的液压原理图，即电动静液作动器，由于防护装置中上述油缸布置的位置较远，且铁路跨越防护装备采用的是分离式的框架结构，一般管路式的液压系统，长管路造成系统末端的执行器油缸反应慢，控制困难，且不便于快速脱离，采用电传驱动小型闭式液压系统更适应本装备的需求。
40.横梁组件旋转油缸34用于纵梁两端的横梁组件的旋转，第一立柱旋转油缸341和第二立柱旋转油缸342用于第一立柱和第二立柱的旋转。电机37和液压泵38为闭式的电动静液作动器液压系统提供动力来源，单向节流阀35和43平衡阀用于控制油缸的伸出或收回
运动时的稳定性，两个单向过滤器36用于过滤闭式系统中的杂质，清洁系统中的油液，两个溢流阀40用于控制有杆腔和无杆腔油路的压力，流量匹配阀42用于自动补偿非对称油缸伸出或缩回时有杆腔和无杆腔的流量差。防护装置中不同位置的旋转油缸数量可根据需要确定，不做限制。
41.由于装备的分离式特殊结构，故单一油源式管路液压系统无法适应本装备的需求，装备跨距、结构尺寸和空间占有均较大，采用功率电传的形式不仅能够实现快速脱离、高效作业，还可避免由于管路脱离可能产生的油液污染环境等一系列不必要的问题，装备在展开搭建的过程中，整车液压系统的工作流程如下：
42.控制器控制二位三通电磁换向阀23和二位二通电磁换向阀24均切换到右位，变量泵17切换为定量泵工作，三位四通电磁换向阀29切换为右位，单向节流阀28调节油缸的推出速度，水平推出回路压力传感器32监测回路的压力情况，四个水平推出油缸31分别向两侧推出，将承力支架和液压支腿油缸14向装备两侧推出，当四个水平推出油缸14伸出到位后，二位三通电磁换向阀23和二位二通电磁换向阀24均切换到左位，三位四通电磁换向阀29切换到中位，变量泵17由定量泵切换回变量泵，水平推出回路停止进油，同时双向液压锁30锁紧，水平推出油缸14锁死，完成承力平台水平移动模块的搭建；
43.随后，液压支腿回路的四个多路换向阀16打开，由中位机能转换到左位，高压液压油经过多路换向阀16，打开双向液压锁15，进入四个液压支腿油缸14，将支腿油缸推出触地后，支腿回路压力传感器33用于监测支腿回路的压力情况，当支腿回路压力达到设定值后，支腿回路压力传感器33反馈信号，四个多路换向阀16依次回到中位机能，双向液压锁15锁紧，然后横移机构将水平移动平台移动至防护对象中间位置；
44.随后，中间立柱变幅油缸1和纵梁变幅油缸13同时伸出，中间立柱变幅油缸1伸出，驱动中间立柱举升，同时带动防护装置举升，中间立柱油缸1缸体固定在水平移动平台上，活塞杆一段连接在中间立柱上，前后两端是可以旋转的连接，纵梁变幅油缸13在连接方式上与中间立柱油缸一致，用于控制纵梁水平姿态上升，且这里的两种油缸均为双缸同步举升，即两个中间立柱油缸，和两个纵梁变幅油缸；
45.当中间立柱和纵梁均举升到位后，横梁组件旋转油缸34用于纵梁两端的横梁组件的旋转，第一立柱旋转油缸341和第二立柱旋转油缸342用于第一立柱和第二立柱的旋转，旋转到位后，其他非液压驱动执行器完成后续伸缩动作，最终完成搭建。
46.综上，本技术满足分离式铁路跨越防护装备多执行机构液压系统的功能需求，针对分离式铁路跨越防护装备的结构特点，所设计的液压系统由随车液压系统和防护装置电动静液作动器液压系统组成，随车液压系统采用变量负载敏感和定量远程调压系统组成，根据不同阶段功能需求进行切换，可为组合式的多执行机构的工程机械液压系统提供一定的参考，防护装置采用功率电传的电动静液作动器驱动的形式，用电缆代替一般油液管路，在更高效提供驱动的同时，契合跨越防护装备的分离式结构特点，所述组合式整车液压系统可快速脱离，有效提高装备的工作效率。
47.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
48.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
49.对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。