CN102680218B - 一种用于打磨砂轮的试验台及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种用于打磨钢轨专用砂轮的试验台及其试验方法，采用该技术一方面能够利用圆形打磨工件旋转打磨，克服了在实验室内打磨直线钢轨带来的不便，同时还可以进一步的解决打磨实验中，利用打磨功率控制打磨压力及单独控制压力的问题，更好的模拟了现场实际。该试验台包括垂直立柱；打磨单元；加压立柱；工件旋转单元；压力控制单元；垂直/水平调整单元及磨削量测量单元；其中打磨单元固定在加压立柱上，以用于对工件进行打磨；加压立柱附接到垂直立柱上，并通过垂直/水平调整单元调整打磨单元的打磨头的角度及位置；压力控制单元用于可控制的对打磨单元施加压力；磨削量测量单元固定在所述垂直立柱上，以用于测量工件的磨削量。

Description

一种用于打磨砂轮的试验台及其试验方法

技术领域

本发明涉及砂轮的试验测试技术,尤其涉及一种用于打磨钢轨专用砂轮的试验检测技术。

背景技术

钢轨打磨列车是用于消除钢轨表面缺陷、轨头侧磨及波磨的大型杨路机械，目前，我国在高铁线路及既有线干线上进行了钢轨打磨，打磨范围正逐渐向全路推广。同时，随着国内高铁线路及既有线路打磨里程数的增加，钢轨打磨专用砂轮需求不断增大，而在我国钢轨打磨砂轮供货多元化，除国外进口砂轮之外，国内部分厂家也生产了大批钢轨打磨砂轮。然而当前所使用的打磨砂轮在质量上存在着参差不齐的现象。而目前国内外尚无与打磨现场使用工况接近的、可用于评价钢轨打磨砂轮的综合磨削性能测试的试验设备。

在现有的技术方案中，提供一种工作台，其中，待打磨的钢轨或与钢轨同材质的材料预制成有一定厚度与高度的圆环，固定在一个转速可任意调节的旋转工作台上，用来以连续的圆周运动模拟循环往复的直线运动。在工作台上方安装的砂轮以预定转速、压力或功率在设定的时间内对旋转运动的钢轨进行连续不间断的打磨，通过变频器、拉压力传感器、激光位移传感器实时采集电机负荷、砂轮转速、砂轮正压力、钢轨打磨量等实验参数，计算机系统将这些参数进行分析处理，绘制出实时曲线并计算出钢轨的最终打磨量和砂轮的磨耗量。其中，电机与砂轮的连接不能采用直连的方式，因为普通电机承受轴向载荷的能力很低，从而还必须通过一个转接装置进行连接；另外，砂轮垂直压力采用液压加载，加载力的调节采用比例溢流控制方式；钢轨的实时打磨量的采集需采用非接触式的激光位移传感器，量程在100mm左右；打磨过程中保证钢轨工件温度低于100℃，采用连续水冷与空冷装置。这些都导致该平台控制复杂，处理精度低和不能较好的模拟现场的问题。

因此当前需要研制一种针对打磨砂轮的试验台，对国内钢轨打磨砂轮进行监督与指导，保证钢轨打磨效果与质量。

发明内容

基于此，根据本发明的一个方面，提出了一种用于打磨砂轮的试验台，该试验台包括垂直立柱；打磨单元；加压立柱；工件旋转单元；压力控制单元；垂直/水平调整单元及磨削量测量单元，工件旋转单元包括旋转工作台，钢轨固定在所述旋转工作台上；其中打磨单元固定在加压立柱上，以用于对工件进行打磨；加压立柱附接到垂直立柱上，并通过垂直/水平调整单元调整打磨单元的打磨头的角度及位置，加压立柱上装有砂轮电机、固定座和加载油缸，固定座上装有两套直线导轨，砂轮与砂轮电机固定在一块活动安装板上，并与直线导轨的活动块相连，加载油缸的活塞杆通过测力传感器与砂轮电机的活动安装板相连；压力控制单元包括液压站、所述加载油缸和所述测力传感器，以用于可控制的对打磨单元施加压力；磨削量测量单元固定在所述垂直立柱上，以用于测量工件的磨削量；打磨单元包括打磨电机、轴承支座、打磨砂轮，其中打磨电机通过轴承支座与砂轮附接。

根据本发明的另一方面，提出了一种用于打磨砂轮的试验方法，该试验方法采用上述试验台，并包括以下步骤：首先利用垂直/水平调整单元中的升降部分与水平部分来确保打磨头的位置及角度；然后利用压力控制程序设定相应的压力及打磨功率，确保打磨压力处在设定范围内；接着，压力控制单元根据设定程序开始工作加压，利用控制站的液压控制信号使打磨单元在加压情况下打磨工件并不断下移；最后通过磨削量测量单元测量出测量工件高度，并通过位移光栅尺测量出砂轮的磨耗量，并将两个测量的值通过有线或无线的方式反馈至控制台，从而分别计算出工件磨耗量和磨削比。

从而，本发明采用该用于打磨砂轮的试验台及其试验方法，一方面能够利用圆形打磨工件旋转打磨，克服了在实验室内打磨直线钢轨带来的不便，同时还可以进一步的解决打磨实验中，利用打磨功率控制打磨压力及单独控制压力的问题，更好的模拟了现场实际。

附图说明

图1是本发明第一实施例的用于打磨砂轮的试验台的正向结构示意图；

图2是试验台中磨削量测量单元的安装示意图；

图3是本发明第二实施例的用于打磨砂轮的试验台的正向结构示意图；

图4是本发明的试验台的控制原理图。

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种用于打磨砂轮的试验台及其实验方法进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。

本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。

实施例1

本发明的第一优选实施例，如图1所示。该用于打磨砂轮的试验台总体结构主要包括以下几个单元：垂直立柱；打磨单元；加压立柱；工件旋转单元；压力控制单元；垂直/水平调整单元及磨削量测量单元。

其中打磨单元固定在加压立柱上，以用于对工件进行打磨；加压立柱附接到垂直立柱上，并通过垂直/水平调整单元调整打磨单元的打磨头的角度及位置；压力控制单元用于可控制的对打磨单元施加压力；磨削量测量单元固定在所述垂直立柱上，以用于测量工件的磨削量。

具体来说，打磨单元包括打磨电机、打磨砂轮。打磨电机固定在加压立柱上。其中，因为普通电机承受轴向载荷的能力很低，需要通过一个转接装置进行连接，因此优选的，打磨单元还包括轴承支座，打磨电机通过轴承支座与砂轮附接，从而由轴承支座来承担电机轴向承受力，保证打磨时电机不承受轴向力。

加压立柱位于旋转工作台旁边，加压立柱上装有砂轮电机固定座和加载油缸。所述固定座上装有两套直线导轨，砂轮与砂轮电机固定在一块活动安装板上，并与直线导轨的活动块相连。而加载油缸的活塞杆又通过诸如拉压力传感器的测力传感器与电机的活动安装板相连，这样通过油缸的作用可以实现砂轮电机的上下自由运动，并且拉压力传感器实时反馈出砂轮垂直加载力的大小。

其中，还优选地在加压立柱的下部安装位移光栅尺，用于测量出砂轮的磨耗量。工件旋转单元主要由旋转工作台组成，旋转工作台通过一台电机来带动，速度可以无级可调。

压力控制单元主要由液压站、加载油缸、测力传感器组成，通过液压站及加载油缸来施加压力，诸如拉压力传感器的测力传感器将其测试出来，并通过有线或无线的方式反馈到控制台(未图示)。其中，优选地，该液压站采用一套比例溢流装置，控制台向比例阀的放大器输出4-20mA的模拟信号，控制油缸上下腔之间的压力差就可以灵活控制砂轮加载到钢轨上正压力的大小。

垂直/水平调整单元主要由升降部分和水平部分组成，该升降部分可以由升降电机、升降丝杠来实现，该水平部分可以由水平横梁、水平丝杠、水平手轮来实现。其中，升降部分安装在垂直立柱中，加压立柱通过水平横梁、水平丝杠连接在垂直立柱上，升降部分主要控制打磨头(即，打磨砂轮)的升降，打磨前需要将打磨头调整在合适的位置，水平部分可以控制打磨头水平移动，从而控制利用砂轮的不同部分来打磨。同时通过控制升降部分及水平部分可以控制打磨头的角度及位置，根据打磨需求，砂轮打磨头可在-70°—50°偏转，负值是指向工件内侧偏转，正值是指向工件外侧偏转。

在这里需要说明的是，对于本领域技术人员应当理解，垂直/水平调整单元也可以采用其它的装置来实现，诸如上述升降电机也可以采用升降手轮来实现打磨头的垂直升降，同样，水平手轮也可以采用水平电机进行加压立柱的水平移动。

磨削量测量单元用于实现钢轨打磨量的检测，其中，在本实施例中该磨削量测量单元优选采用激光位移传感器。如图2所示，将至少一个激光位移传感器固定在垂直立柱上，该激光位移传感器量程可以优选的选用在100mm左右，激光传感器根据测量范围自动调整。激光发射点对准待打磨工件的上端面，由于垂直立柱始终是静止不动的，工件的磨削量能实时被激光位移传感器采集到，并通过有线或无线的方式传输到控制台。然而对于本领域技术人员也可以采用其他的传感器进行产品磨削量的检测，诸如红外、超声波等检测器测量设备。

实施例2

本发明的第二优选实施例，如图3所示，其中，该试验台的基本功能和大部分单元结构与第一优选实施例的试验台基本相同，不同之处在于该试验台还包括冷却单元，该冷却单元包括水冷装置及空气冷却装置中的至少一个。通过使用该冷却单元从而在打磨过程中保证测试产品的温度低于100℃，以与实际工况相符合；保证钢轨温升不会太高以影响实际砂轮测试效果。

实施例3

在第三实施例中，提供了基于该第一、第二优选实施例中试验台的控制流程，具体如图4所示。该试验台的操作控制流程为：首先利用垂直/水平调整单元中的升降部分与水平部分来确保打磨头的位置及角度，设定打磨头的位置后，利用压力控制程序设定相应的压力及打磨功率，确保打磨压力处在设定范围内。然后，在正常启动后，依次启动工件旋转单元、打磨单元以及磨削量测量单元，同时压力控制单元根据设定程序开始工作加压，利用控制站的液压控制信号使打磨单元在加压情况下打磨工件并不断下移，诸如激光传感器的磨削量测量单元时时测量工件高度，并反馈到控制台进行计算，从而测出工件磨耗量，同时利用位移光栅尺测量出砂轮的磨耗量，并可通过无线或有线的方式传送至控制台，从而计算出磨削比。

在实际的试验测试时，首先将待打磨的钢轨或与钢轨同材质的材料预制成有一定厚度与高度的圆环，固定在转速可任意调节的旋转工作台上(目的是要以连续的圆周运动模拟循环往复的直线运动)；在工作台上方安装的砂轮以预定转速、压力或功率在设定的时间内对旋转运动的钢轨进行连续不间断的打磨，通过变频器、测力传感器、磨削量测量单元实时采集电机负荷、砂轮转速、砂轮正压力、钢轨打磨量等实验参数，控制台中的计算机系统将这些参数进行分析处理，绘制出实时曲线并计算出钢轨的最终打磨量和砂轮的磨耗量

在这里需要说明的是，虽然在上述的优选实施例中所针对的打磨工件是钢轨，然而上述描述仅用于说明性的目的，而并非为了将本发明限制于此；对于本领域技术人员应当理解，该用于打磨砂轮的试验台也可以应用到其他工件打磨砂轮的测验试验中。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (7)

1.一种用于打磨钢轨专用砂轮的试验台，该试验台包括垂直立柱、打磨单元、加压立柱、工件旋转单元、压力控制单元、垂直/水平调整单元以及磨削量测量单元，所述工件旋转单元包括旋转工作台，钢轨固定在所述旋转工作台上；其特征在于：

打磨单元固定在加压立柱上，以用于对工件进行打磨；

加压立柱附接到垂直立柱上，并通过垂直/水平调整单元调整打磨单元的打磨头的角度及位置，所述加压立柱上装有砂轮电机、固定座和加载油缸，所述固定座上装有两套直线导轨，砂轮与砂轮电机固定在一块活动安装板上，并与直线导轨的活动块相连，所述加载油缸的活塞杆通过测力传感器与所述砂轮电机的活动安装板相连；

压力控制单元包括液压站、所述加载油缸和所述测力传感器，以用于可控制的对打磨单元施加压力；

磨削量测量单元固定在所述垂直立柱上，以用于测量工件的磨削量；以及

所述打磨单元包括打磨电机、轴承支座、打磨砂轮，其中打磨电机通过轴承支座与砂轮附接。

2.根据权利要求1的试验台，其特征在于：在加压立柱的下部安装位移光栅尺。

3.根据权利要求1的试验台，其特征在于：所述液压站采用比例溢流装置。

4.根据权利要求1的试验台，其特征在于：所述垂直/水平调整单元由升降部分和水平部分组成，其中升降部分安装在垂直立柱中，加压立柱通过水平横梁、水平丝杠连接在垂直立柱上；控制所述升降部分及水平部分控制打磨头的角度及位置。

5.根据权利要求1的试验台，其特征在于：所述磨削量测量单元为激光位移传感器。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的试验台，其特征在于：所述试验台还包括冷却单元，该冷却单元包括水冷装置和空气冷却装置中的至少一个。

7.一种用于打磨砂轮的试验方法，该试验方法采用权利要求1-5中任一项所述的试验台，该方法包括：

步骤1、首先利用垂直/水平调整单元中的升降部分与水平部分来确保打磨头的位置及角度；

步骤2、利用压力控制程序设定相应的压力及打磨功率，以使打磨压力处在设定范围内；

步骤3、压力控制单元根据设定程序开始工作加压，利用控制站的液压控制信号使打磨单元在加压情况下打磨工件并不断下移；

步骤4、通过磨削量测量单元测量出测量工件高度，并通过位移光栅尺测量出砂轮的磨耗量，将两个测量的值通过有线或无线的方式反馈至控制台，分别计算出工件磨耗量和磨削比。