基于AMESim的钢轨粗磨机液压系统设计

钢轨粗磨机是钢轨生产自动化重要设备之一，主要是在生产过程中通过夹持和固定钢轨，配合磨头进行磨削焊瘤工作，有效润滑轮轨界面和科学打磨钢轨断面。钢轨打磨是线路养护维修的重要手段，对提高钢轨光滑性、降低钢轨损耗具有重要作用。国外研制起步较早，技术成熟，典型设备有瑞士 Gaas80/580 钢轨焊接机和法国 GEISMAR 公司 MAS150 型钢轨精磨机。MAS150 型钢轨精磨机是集液压、电气、风压控制为一体的自动化设备，通过固化在设备中的控制板上的控制程序来实现整个钢轨焊接接头打磨过程自动化。我国研究起步较晚，水平相对落后，国产钢轨粗磨机的加工精度、速度、能耗等与国际先进水平都有较大的差距。目前我国钢轨粗磨机主要依赖进口，不仅价格昂贵、供货周期长，而且也使我国钢轨生产技术受制于人。因此自主研发钢轨粗磨机对我国交通运输的发展有重要意义。

1 钢轨粗磨机液压系统设计

钢轨粗磨机的主要任务是在指定位置将钢轨焊缝上的焊瘤通过磨削方式消除以达到规定要求，其液压系统主要负责车体行走、钢轨夹持、上磨头横梁提升俯仰运动等功能。

2 钢轨粗磨机液压控制系统仿真分析

在液压系统设计基础上，利用 AMESim 软件建立液压系统仿真模型，针对钢轨粗磨机快速性、平稳性的要求，分别对行走系统和提升俯仰系统的控制性能进行仿真分析。

2.1 行走系统仿真分析

为提高工作效率，要求粗磨机行走系统在行走过程中能够实现平稳加减速。在 AMESim中建立走行车液压回路和双泵供油回路模型，由于机床行走起停的冲击很大，故采用液压蓄能及节流阀的防冲击方式。用蓄能器和节流阀来吸收加速冲击，用蓄能器和单向阀来吸收减速冲击。当冲击较小时用蓄能器来缓冲，当冲击较大时用单向阀补油，系统设计有效改善了大惯性系统起停的冲击性能。

2.2 提升俯仰系统仿真分析

提升俯仰系统的运动通过在横梁左右两侧的液压缸实现，为保证运动平稳性，要求左右两侧的液压缸运动具有一致性，防止左右提升系统受载不均，产生偏载现象，影响提升俯仰系统的可靠性。

为验证横梁工作时的快速性和平稳性，通过向电业换向阀发送迅速变化的输入信号，通过已建立的液压系统仿真模型得到横梁下降仿真过程左右两侧液压杆下降位移，如图9 所示，可以看出两侧液压杆下降位移基本一致，能够满足实际工作需求。

3 结论

(1)完成钢轨粗磨机液压系统设计，采用多泵供油与蓄能器相结合方式实现节能设计。

(2)采用比例换向阀系统实现行走系统的各工况需求，提高了工作效率。

(3)采用同步阀使系统简单、维护方便、使用可靠、精度易保证，并采取终端同步误差消除措施，实现横梁提升俯仰系统的平稳。

(4)仿真结果以及实验结果表明，通过对各液压子系统回路的合理设计，改善了液压系统的控制性能，提高了液压系统的可靠性，实现钢轨粗磨机的快速、稳定控制。