CN107938445B - 自行式钢轨打磨车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自行式钢轨打磨车，包括用于承载、安装其它部件的车体、车体中间设有中轴，车体底部设行走机构，行走机构由走行步进电机驱动；车体上安装打磨机构，打磨机构包括位于车体一侧沿轨向纵列的多个摆臂，摆臂一端安装在中轴上，并以中轴为轴转动，摆臂自由端安装有电动机，电动机底部直联砂轮；摆臂中部安装有摆臂升降装置，摆臂升降装置能够调整摆臂的摆动角度，本发明以多头同时打磨，打磨头力度、角度均可调，打磨效果控制精度高，打磨速度快。

Description

自行式钢轨打磨车

技术领域

本发明涉及一种铁路养路机械，具体是一种用于铁路养路作业，自动行走式打磨钢轨的机械。

背景技术

铁路钢轨曲线部分由于复杂的原因，钢轨表面会出现波浪状磨耗，对行车的稳定性产生影响。当这种磨耗超限时，目前，打磨修整线路上的钢轨伤损，主要有两种方式：①用钢轨打磨列车进行打磨；②用现有的各种钢轨打磨机进行打磨。钢轨打磨列车运行成本高，作业程序复杂，在修整短线钢轨伤损时，这种状况更加突出。而现有的各种钢轨打磨机有着共同的缺陷：第一，受其结构限制，工作基准线短，机身晃动幅度大，打磨精度不高；第二，单机位(磨头)打磨，作业效率较低；第三，需不断调整砂轮的位置和角度，操作复杂；第四，设备靠人工沿钢轨推动，行进速度不均匀，打磨的平顺度难以保证；第五，劳动强度大。

发明内容

本发明目的是提供一种打磨速度快、打磨力度可精准调节的钢轨修整打磨设备。

本发明的技术方案是：

一种自行式钢轨打磨车，包括用于承载、安装其它部件的车体、车体中间设有中轴，车体底部设行走机构，行走机构由走行步进电机驱动；车体上安装打磨机构，打磨机构包括位于车体一侧沿轨向纵列的多个摆臂，摆臂一端安装在中轴上，并以中轴为轴转动，摆臂自由端安装有电动机，电动机底部直联砂轮；摆臂中部安装有摆臂升降装置，摆臂升降装置能够调整摆臂的摆动角度。本发明以多头同时打磨，打磨头力度、角度均可调，打磨效果控制精度高，打磨速度快。

所述电动机通过滑动锁紧装置安装在摆臂上，滑动锁紧装置包括滑动块、转盘座、转盘，其中滑动块套装在摆臂上；转盘座与滑动块固接一体，转盘座上设有与其同心的弧形螺栓孔；转盘与转盘座同心安装，转盘上设有位置与所述弧形螺栓孔适配的螺栓；电动机与转盘固定连接。此方案使砂轮相对轨道的角度可调。

上述的滑动块为环绕摆臂的三块钢板组成，外侧板以螺栓与另两板固定连接。滑动块也可以是相对称设置的卡抱住摆臂的两L形板，L形板外侧设在可抵压在摆壁外侧的螺栓。此结构设计为使砂轮横向位置可调，后一种结构具备螺栓锁紧功能，避免机器运行中自振使位置偏离现象。

摆臂升降装置包括手轮、压簧、丝杠、螺母、球孔座，丝杠顶部安装手轮，手轮下方安装有套装在丝杠外的压簧，丝杠底部是一个球冠，球冠安装于球孔座内，球孔座固接在车体的底盘上。该结构使打磨机同时适合用于波浪磨耗的打磨修整和钢轨锈蚀等伤损的打磨修整。

行走机构中与摆臂同侧的动轮组和从轮组配置有精确导向装置，它由安装在动轮组或从轮组轮架两侧的夹持板和导向轮组成，夹持板顶部与轮架铰接，底部安装导向轮，两夹持板一侧为可调结构另一侧为固定结构，固定侧的夹持板中部安装螺杆和螺母；可调侧的夹持板螺杆和螺母组合中增设弹簧。此结构使打磨机构的打磨路径相对轨道稳定重合。

行走机构中与摆臂同侧的动轮组、从轮组与车体的联结处设有车体的举升装置，它设在车体与动轮组、从轮组的轮架之间，举升装置具体结构可以是：举升装置的基础固定在轮架顶部，举升步进电机安装在基础上部并与车体固定连接，举升步进电机主轴伸出时电机带动车体提升；也可以是：举升步进电机安装在轮架顶部，其主轴平向伸出，主轴上装有楔形螺母，楔形螺母下方设导向块，楔形螺母上方设有与楔形螺母接触并且与车体固定连接的辊轮，举升步进电机主轴伸出时楔形螺母对辊轮产生推举。此结构在本打磨车往复换向或停车时作用，可抬起车体打磨机构一侧，避免局部打磨过度。

行走机构包括位于车体前端的两个动轮组和安装于车体后端的两个从轮组；动轮组内安装有走行步进电机；动轮组中包括两个与走行步进电机轴端啮合的两个传力轮，传力轮外侧各设一个行走轮；所述从轮组中包括三个纵列设置的行走轮。此结构设计目的是加宽行走轮，避免打磨车在经过轨道缝时车轮卡进缝里。

所述摆臂上表面设有表现滑动块移动位置的标尺；所述转盘座上设有指示转盘转动量的标尺。此结构为相应部件的调整提供直观可视的量度，方便操作。

附图说明

图1为打磨车整体图；

图2为图1的K向图；

图3为基于图1的G向结构图；

图4为摆臂部分结构图；

图5为滑动锁紧装置方案一示意图；

图6为滑动锁紧装置方案二示意图；

图7为滑动锁紧装置使用状态图；

图8为滑动锁紧装置位移调整对比图；

图9为摆臂升降装置模式一下的状态图；

图10为摆臂升降装置模式二下的状态图；

图11为砂轮磨损使接触点产生位置的示意图；

图12为动轮组结构解析图；

图13为从轮组结构图；

图14为车体前端结构示意图；

图15为精确导向机构结构图；

图16为举升装置结构图。

图中：车体-1、动轮组-2、从轮组-3、中轴-4、摆臂-5、电动机-6、摆臂升降装置-7、滑动锁紧装置-8、精确导向装置-9、举升装置-10、砂轮-11、轮架-12，传力轮-21、行走轮 -22；手轮-71、丝杠-72、压簧-73、螺母-74、球孔座-75；滑动块-81、转盘座-82、转盘-83、螺栓-84；夹持板-91、导向轮-92、螺杆-93、螺母-94；电机-101、楔形螺母-102、辊轮-103、导向块-104。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体说明：一种自行式钢轨打磨车，如图1-16所示，包括用于承载、安装其它部件的车体1、车体1中间设有中轴4，车体1底部设行走机构，行走机构由走行步进电机驱动；车体1上安装打磨机构，打磨机构包括位于车体1一侧沿轨向纵列的多个摆臂5，摆臂5一端安装在中轴4上，并以中轴4为轴转动，摆臂5自由端安装有电动机6，电动机6底部直联砂轮11；摆臂5中部安装有摆臂升降装置7，摆臂升降装置7能够调整摆臂5的摆动角度。

参照图4-8所示，所述电动机6通过滑动锁紧装置8安装在摆臂5上，滑动锁紧装置8包括滑动块81、转盘座82、转盘83，其中滑动块81套装在摆臂5上；转盘座82与滑动块 81固接一体，转盘座82上设有与其同心的弧形螺栓孔；转盘83与转盘座82同心安装，转盘83上设有位置与所述弧形螺栓孔适配的螺栓84；电动机6与转盘83固定连接。当转动转盘83时螺栓84在弧形螺栓孔中滑动，确定旋转角度后以螺栓84锁紧转盘83位置。

本方案中滑动块有两种结构方案：1、滑动块81为环绕摆避的三块钢板组成，外侧板以螺丝与另两板固定连接，如图4所示；2、滑动块81为相对称设置的卡抱住摆臂的两L形板， L形板外侧设在可抵压在摆壁5外侧的压紧螺栓，见图6、图7所示。

参照图4、9、10、11所示，摆臂升降装置7包括手轮71、丝杠72、压簧73、螺母74、球孔座75，丝杠72顶部安装手轮71，手轮71下方安装有套装在丝杠72外的压簧73，丝杠 72底部是一个球冠，球冠安装于球孔座75内，球孔座75固接在车体1的底盘上。

采用这种结构还可以自动生成打磨曲面。参见图11，当一个厚度为80mm的砂轮11磨损至40mm时，摆臂5外端弧形下坠，砂轮11与钢轨的接触点由A点移至B点。由于砂轮11 是逐渐磨损的，A点至B点的轨迹，成为自然生成的弧线，耦合了钢轨顶部的曲面。另外，当砂轮11遇到较大的凸起时，砂轮11会克服摆臂自重和弹簧的压力被顶起，防止破碎。

本摆臂升降装置的结构可实现两种模式的打磨作业：

模式1：摆臂5与螺母74密贴，打磨机构受摆臂自重+压簧压力和螺母托举力的共同约束，砂轮11只能沿某一基线移动，在此基线以上高低位移，此模式适用于波浪磨耗的打磨修整。

模式2：摆臂5与螺母74脱离，螺母74不限制砂轮的高低位移度，打磨机构受摆臂自重+压簧压力和钢轨对砂轮反作用力的共同作用，砂轮11沿钢轨表面做仿形移动，此模式适用于钢轨锈蚀等伤损的打磨修整。

结合图1、12、13所示，所述行走机构横跨在铁路左、右两侧轨道上行走，它包括位于车体前端的两个动轮组2、安装于车体后端的两个从轮组3，动轮组2内安装有走行步进电机，动轮组2中包括两个与走行步进电机轴端啮合的两个传力轮21，传力轮21外侧各设一个行走轮22，位于动轮组2外侧的行走轮使用双梁轮。所述从轮组3中包括三个纵列设置的行走轮22，位于从轮组外侧的行走轮使用双梁轮。动轮组2、从轮组3都外罩轮架12。

参见图14、15所示，所述行走机构中与摆臂同侧的动轮组和从轮组配置有精确导向装置 9，该精确导向装置9由安装在动轮组2或从轮组3的轮架12两侧的夹持板91和导向轮92 组成。夹持板91顶部与轮架12铰接，底部安装导向轮92。两夹持板91一侧为可调结构另一侧为固定结构。固定侧的夹持板91中部安装螺杆93和螺母94，用于调整导向轮92的位置，使导向轮92与钢轨刚性接触；可调侧的夹持板安装的螺杆93和螺母94组合中增设弹簧95，使导向轮与钢轨弹性接触。

参见图2和图16所示，行走机构中与摆臂同侧的动轮组、从轮组与车体的联结处设有车体的举升装置10，举升装置10设在车体1与动轮组、从轮组的轮架12之间。本发明提供两种举升装置的结构，一、举升装置10的基础固定在轮架12顶部，举升步进电机安装在基础上部并与车体固定连接，举升步进电机主轴伸出时电机带动车体提升；二、如图16所示，举升步进电机101安装在轮架12顶部，其主轴平向伸出，主轴上装有楔形螺母102，楔形螺母102下方设导向块104，楔形螺母102上方设有与楔形螺母102接触并且与车体1固定连接的辊轮103，举升步进电机101主轴伸出时楔形螺母102对辊轮103产生推举。举升步进电机与走行步进电机运行关联，当往复打磨走行换向时，所有打磨单元均做X轴和Y轴的复合运动，使车体与车轮组的间隙H，提升为H+,在钢轨打磨面和非打磨面之间形成平滑的过渡段。二是当走行系统出现故障突然停止时，举升装置提升车体一侧，使所有打磨单元沿Y轴举升从而砂轮与钢轨脱离，防止对钢轨局部过度打磨，造成擦伤。

举升装置10、行走机构、砂轮11实行相互联动的电器控制，当行走机构停止时举升装置小幅抬起车体的一侧，使砂轮11离开轨道。

本打磨机具有同步测量的功能，以容栅位移传感器为核心部件的测量单元，同步测量钢轨顶面与基线的偏离值G，数显系统可选用实时模式或极值模式获取数据，为打磨作业提供依据。

所述摆臂上表面设有标尺，为滑动块的移动量提供参照，同时也为多个电动机的综合位置调整提供对比参照。所述转盘座上也设有标尺，用指示转盘的转动角度，表现出砂轮的偏移量，方便操作与打磨的调整。

本发明的优点：

该自行式钢轨打磨机，可以有效的解决上述问题。与钢轨打磨列车相比，运行成本低，出动灵活；与现有的各种钢轨打磨机相比，优点更加显著：

⑴工作基线长，机身晃动小，打磨精准；

⑵多机位同时打磨，效率提升；

⑶多机位分线打磨和曲面耦合功能，便捷了操作；

⑷同步测量，实时监控打磨质量；

⑸匀速走行，提高了打磨的平顺度；

⑹自动走行，减轻了操作人员的劳动强度。

打磨单元采用摆臂结构，避免了线性导轨结构复杂、养护困难等不利因素。走行单元采用两个独立的步进电机驱动机构，减除了机械变速传动装置，避免了润滑、防护的诸多不便。适用于野外作业。

Claims (8)

1.一种自行式钢轨打磨车，包括用于承载、安装其它部件的车体、车体中间设有中轴，车体底部设行走机构，行走机构由走行步进电机驱动；车体上安装打磨机构，其特征是：打磨机构包括位于车体一侧沿轨向纵列的多个摆臂，摆臂一端安装在中轴上，并以中轴为轴转动，摆臂自由端安装有电动机，电动机底部直联砂轮；所述电动机通过滑动锁紧装置安装在摆臂上，滑动锁紧装置包括滑动块、转盘座、转盘，其中滑动块套装在摆臂上；转盘座与滑动块固接一体，转盘座上设有与其同心的弧形螺栓孔；转盘与转盘座同心安装，转盘上设有位置与所述弧形螺栓孔适配的螺栓；电动机与转盘固定连接；摆臂中部安装有摆臂升降装置，摆臂升降装置能够调整摆臂的摆动角度，该摆臂升降装置包括手轮、压簧、丝杠、螺母、球孔座，丝杠顶部安装手轮，手轮下方安装有套装在丝杠外的压簧，丝杠底部是一个球冠，球冠安装于球孔座内，球孔座固接在车体的底盘上。

2.如权利要求1所述自行式钢轨打磨车，其特征是：滑动块为环绕摆臂的三块钢板组成，外侧板以螺栓与另两板固定连接。

3.如权利要求1所述自行式钢轨打磨车，其特征是：滑动块为相对称设置的卡抱住摆臂的两L形板，L形板外侧设在可抵压在摆壁外侧的螺栓。

4.如权利要求1所述自行式钢轨打磨车，其特征是：所述行走机构中与摆臂同侧的动轮组和从轮组配置有精确导向装置，它由安装在动轮组或从轮组轮架两侧的夹持板和导向轮组成，夹持板顶部与轮架铰接，底部安装导向轮，两夹持板一侧为可调结构另一侧为固定结构，固定侧的夹持板中部安装螺杆和螺母；可调侧的夹持板螺杆和螺母组合中增设弹簧。

5.如权利要求1所述自行式钢轨打磨车，其特征是：行走机构中与摆臂同侧的动轮组、从轮组与车体的联结处设有车体的举升装置，它设在车体与动轮组、从轮组的轮架之间；举升装置的基础固定在轮架顶部，举升步进电机安装在基础上部并与车体固定连接，举升步进电机主轴伸出时电机带动车体提升。

6.如权利要求1所述自行式钢轨打磨车，其特征是：行走机构中与摆臂同侧的动轮组、从轮组与车体的联结处设有车体的举升装置，它设在车体与动轮组、从轮组的轮架之间；举升步进电机安装在轮架顶部，其主轴平向伸出，主轴上装有锥形螺母，锥形螺母下方设导向块，锥形螺母上方设有与锥形螺母接触并且与车体固定连接的辊轮，举升步进电机主轴伸出时锥形螺母对辊轮产生推举。

7.如权利要求1所述自行式钢轨打磨车，其特征是：行走机构包括位于车体前端的两个动轮组和安装于车体后端的两个从轮组；动轮组内安装有走行步进电机；动轮组中包括两个与走行步进电机轴端啮合的两个传力轮，传力轮外侧各设一个行走轮；所述从轮组中包括三个纵列设置的行走轮。

8.如权利要求1所述自行式钢轨打磨车，其特征是：所述摆臂上表面设有表现滑动块移动位置的标尺；所述转盘座上设有指示转盘转动量的标尺。