CN109517944A - 一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铁路尖轨强化和修复领域，具体为一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于包括：龙门架主体、等离子发生器驱动装置、层流等离子发生器、龙门架驱动轮、龙门架驱动装置、第一龙门架支撑臂、第二龙门架支撑臂、龙门架支撑板和在线移动处理装置，所述龙门架主体包括第一龙门架支撑臂、第二龙门架支撑臂和龙门架支撑板，所述第一龙门架支撑臂和第二龙门架支撑臂上设置有龙门架驱动轮，所述龙门架驱动轮上设置有龙门架驱动装置，所述龙门架支撑板上设置有等离子发生器驱动装置，所述等离子发生器驱动装置上设置有层流等离子发生器，所述在线移动处理装置设置在第一龙门架支撑臂上。
Description
技术领域
本发明属于铁路尖轨强化和修复领域，涉及一种在钢轨表面在线强化处理和修复的移动式在线处理装置，具体为一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置。
背景技术
轨道交通是关系到国计民生的重要交通设施，钢轨是轨道交通的重要组成部分。随着列车速度、运量和轴重的提高，钢轨的质量和使用寿命也变得尤为重要。在列车运行中，钢轨直接承受列车载荷并引导车轮运行，受到车轮的撞击和摩擦双重作用，其磨损十分严重，特别是小半径曲线轨道、道岔、尖轨等处。如何提高钢轨的使用寿命，已经成为降低铁路运行成本，提高铁路运行效率的关键之一。
为了提高铁道钢轨的使用寿命，国内外一般采取三种方法：第一，采用感应全长淬火工艺，获得细片状珠光体组织；第二，采用低合金高碳钢取代普通碳素钢；第三，采用贝氏体钢或者低碳马氏体钢取代高碳钢，进一步提高钢轨的表面硬度等。在过去几年中，钢轨全长淬火技术取得了显著的效果，它使钢轨的耐磨性分别提高了50％(直道)和100％(弯道)。然而，全长淬火技术的主要不足之处在于钢轨的表面不能够出现马氏体甚至贝氏体组织，否则将大幅度降低钢轨的断裂韧性，导致钢轨在服役过程中出现断轨等事故，严重影响到铁道的安全运行。因此，全长淬火后钢轨硬度一般控制在Hv320～390之间，其耐磨性潜力的挖掘已经接近极限。低合金高碳钢钢轨与全长淬火技术相结合，可以进一步提高钢轨耐磨性，但效果不显著。低碳马氏体钢轨和贝氏体钢轨尚处于研发阶段，主要的困难在于如何保证钢轨的焊接接头强度问题。
激光表面强化技术是近二十年发展十分迅速的金属材料表面强化技术之一，它包括激光相变淬火、熔凝淬火、表面合金化和表面熔覆技术等工艺，其共同特点是加热速度快、热影响区小、工件变形小，因此有望取代感应全长淬火工艺，成为新一代的钢轨表面强化工艺。我们前期的研究成果表明，由于激光表面强化技术的高加热速度、高冷却速度、硬化层深度有限和硬化层呈现压应力状态等特点，钢轨表面即使出现马氏体组织，也不会导致钢轨的强韧性显著下降。特别是由于马氏体组织的硬度显著高于细片状珠光体，因此可以突破感应全长淬火工艺时钢轨表面硬度不能高于Hv390的上限，使得钢轨的表面耐磨性跃上新台阶。此外，激光表面淬火技术具有硬化层深度方便调控、不需要淬火介质、不需要回火、工件变形小等特点，因此除了可以在生产车间内实现定点加工，还可望研发出专用移动设备，将设备搬运到铁路现场，在不拆卸钢轨的前提下，完成轨道的在线淬火。
显然，考虑到铁路干线繁忙的现状，在线处理的移动式激光加工装置应具有高机动性，能够在尽量不影响列车正常运行的前提下，实现钢轨表面强韧化和修复处理。
中国发明专利文献“一种用于钢轨表面强韧化处理的在线激光加工设备”(公告号为CN101240367，公开日为2008年08月13日)报道中，提出了一种用于钢轨表面强韧化处理的在线激光加工设备，可以在不拆卸钢轨、不影响列车的正常运行前提下，完成各种钢轨，包括正轨、弯道、护轮轨、道岔等的激光相变淬火、熔凝淬火、合金化和熔覆处理，实现钢轨的在线强化与修复。该发明将激光加工设备分为激光加工车和动力系统集装箱两部分。其中激光加工车包括安装在移动小车上的运动执行机构，激光加工头，导光系统和控制系统；激光加工车采用三轮结构，在两个车轮的一侧安装了一个激光加工头，激光加工头的光路入光口直接采用传输光纤与动力系统集装箱上的光纤激光器连接。在实际加工时，激光加工车在控制系统控制下，沿着轨道方向前进，激光束在导光系统的作用下导向钢轨表面，由运动执行机构带动激光加工头左右摆动，实现对钢轨表面的激光强化及修复处理。激光加工车在加工完一边轨道后，需将激光加工车调头换向，对另一边轨道进行激光强化及修复处理。
上述专利文献所提出激光加工车的主要不足之处为加工效率较低，激光加工车一次只能对单边钢轨进行激光强化及修复处理，完成一边之后须将激光加工车调头换向，再对另一边进行加工，耗时较长，严重影响了对钢轨实际进行激光处理时的加工效率。
发明内容
本发明旨在解决现有技术问题，而提出了一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置。
一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于包括：龙门架主体、等离子发生器驱动装置、层流等离子发生器、龙门架驱动轮、龙门架驱动装置、第一龙门架支撑臂、第二龙门架支撑臂、龙门架支撑板和在线移动处理装置，所述龙门架主体包括第一龙门架支撑臂、第二龙门架支撑臂和龙门架支撑板，所述第一龙门架支撑臂和第二龙门架支撑臂上设置有龙门架驱动轮，所述龙门架驱动轮与被处理的钢轨相接触，所述在线移动处理装置通过龙门架驱动轮设置在被处理的钢轨上，所述龙门架驱动轮上设置有龙门架驱动装置，所述龙门架支撑板上设置有等离子发生器驱动装置，所述等离子发生器驱动装置上设置有层流等离子发生器，所述在线移动处理装置设置在第一龙门架支撑臂上。
所述层流等离子发生器通过等离子发生器驱动装置在龙门架支撑板上纵向移动。
所述等离子发生器驱动装置为普通电机。
所述龙门架驱动轮为耐高温实芯橡胶轮。
所述龙门架驱动装置为伺服电机。
所述在线移动处理装置为控制整个钢轨处理过程的控制电脑。
所述控制电脑用于控制层流等离子发生器的工作。
所述控制电脑用于控制等离子发生器驱动装置的工作。
所述控制电脑用于控制龙门架驱动轮的工作。
本发明的有益效果：
1.由于采用了本发明的技术方案，本发明在处理钢轨的时候处理时间缩短，处理效果变得更好，缩短了工期，提高了生产效率。
2.由于采用本发明的技术方案，使得被处理的钢轨受潮、被腐蚀的几率减少，提高了钢轨被处理后的质量。
3.由于采用本发明的技术方案，使得经过本发明处理过的钢轨可靠性增加，同时减少了处理钢轨的成本。
4.由于本发明采用了在线移动处理装置，在实际处理钢轨的时候我们可以随时根据现场工况对处理流程进行改变，能够灵活地根据现场环境进行处理工序的调整，提高处理钢轨的质量。
5.由于采用了本发明的技术方案，在实际过程中使得处理钢轨的操作变得简单，节省了人力物力，提高了钢轨处理的效率。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图中：1.龙门架主体、2.等离子发生器驱动装置、3.层流等离子发生器、4.层流等离子束、5.被处理的钢轨、6.龙门架驱动轮、7.龙门架驱动装置、8.第一龙门架支撑臂、9.第二龙门架支撑臂、10.龙门架支撑板、11.在线移动处理装置。
具体实施方式
下面通过对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1
实施例1
一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于包括：龙门架主体1、等离子发生器驱动装置2、层流等离子发生器3、龙门架驱动轮6、龙门架驱动装置7、第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9、龙门架支撑板10和在线移动处理装置11，所述龙门架主体1包括第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9和龙门架支撑板10，所述第一龙门架支撑臂8和第二龙门架支撑臂9上设置有龙门架驱动轮6，所述龙门架驱动轮6与被处理的钢轨5相接触，所述在线移动处理装置通过龙门架驱动轮6设置在被处理的钢轨5上，所述龙门架驱动轮6上设置有龙门架驱动装置7，所述龙门架支撑板10上设置有等离子发生器驱动装置2，所述等离子发生器驱动装置2上设置有层流等离子发生器3，所述在线移动处理装置11设置在第一龙门架支撑臂8上。
实施例2
一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于包括：龙门架主体1、等离子发生器驱动装置2、层流等离子发生器3、龙门架驱动轮6、龙门架驱动装置7、第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9、龙门架支撑板10和在线移动处理装置11，所述龙门架主体1包括第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9和龙门架支撑板10，所述第一龙门架支撑臂8和第二龙门架支撑臂9上设置有龙门架驱动轮6，所述龙门架驱动轮6与被处理的钢轨5相接触，所述在线移动处理装置通过龙门架驱动轮6设置在被处理的钢轨5上，所述龙门架驱动轮6上设置有龙门架驱动装置7，所述龙门架支撑板10上设置有等离子发生器驱动装置2，所述等离子发生器驱动装置2上设置有层流等离子发生器3，所述在线移动处理装置11设置在第一龙门架支撑臂8上。
所述层流等离子发生器3通过等离子发生器驱动装置2在龙门架支撑板10上纵向移动。
实施例3
一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于包括：龙门架主体1、等离子发生器驱动装置2、层流等离子发生器3、龙门架驱动轮6、龙门架驱动装置7、第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9、龙门架支撑板10和在线移动处理装置11，所述龙门架主体1包括第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9和龙门架支撑板10，所述第一龙门架支撑臂8和第二龙门架支撑臂9上设置有龙门架驱动轮6，所述龙门架驱动轮6与被处理的钢轨5相接触，所述在线移动处理装置通过龙门架驱动轮6设置在被处理的钢轨5上，所述龙门架驱动轮6上设置有龙门架驱动装置7，所述龙门架支撑板10上设置有等离子发生器驱动装置2，所述等离子发生器驱动装置2上设置有层流等离子发生器3，所述在线移动处理装置11设置在第一龙门架支撑臂8上。
所述层流等离子发生器3通过等离子发生器驱动装置2在龙门架支撑板10上纵向移动。
所述等离子发生器驱动装置2为普通电机。
实施例4
一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于包括：龙门架主体1、等离子发生器驱动装置2、层流等离子发生器3、龙门架驱动轮6、龙门架驱动装置7、第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9、龙门架支撑板10和在线移动处理装置11，所述龙门架主体1包括第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9和龙门架支撑板10，所述第一龙门架支撑臂8和第二龙门架支撑臂9上设置有龙门架驱动轮6，所述龙门架驱动轮6与被处理的钢轨5相接触，所述在线移动处理装置通过龙门架驱动轮6设置在被处理的钢轨5上，所述龙门架驱动轮6上设置有龙门架驱动装置7，所述龙门架支撑板10上设置有等离子发生器驱动装置2，所述等离子发生器驱动装置2上设置有层流等离子发生器3，所述在线移动处理装置11设置在第一龙门架支撑臂8上。
所述层流等离子发生器3通过等离子发生器驱动装置2在龙门架支撑板10上纵向移动。
所述等离子发生器驱动装置2为普通电机。
所述龙门架驱动轮6为耐高温实芯橡胶轮。
实施例5
一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于包括：龙门架主体1、等离子发生器驱动装置2、层流等离子发生器3、龙门架驱动轮6、龙门架驱动装置7、第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9、龙门架支撑板10和在线移动处理装置11，所述龙门架主体1包括第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9和龙门架支撑板10，所述第一龙门架支撑臂8和第二龙门架支撑臂9上设置有龙门架驱动轮6，所述龙门架驱动轮6与被处理的钢轨5相接触，所述在线移动处理装置通过龙门架驱动轮6设置在被处理的钢轨5上，所述龙门架驱动轮6上设置有龙门架驱动装置7，所述龙门架支撑板10上设置有等离子发生器驱动装置2，所述等离子发生器驱动装置2上设置有层流等离子发生器3，所述在线移动处理装置11设置在第一龙门架支撑臂8上。
所述层流等离子发生器3通过等离子发生器驱动装置2在龙门架支撑板10上纵向移动。
所述等离子发生器驱动装置2为普通电机。
所述龙门架驱动轮6为耐高温实芯橡胶轮。
所述龙门架驱动装置7为伺服电机。
实施例6
一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于包括：龙门架主体1、等离子发生器驱动装置2、层流等离子发生器3、龙门架驱动轮6、龙门架驱动装置7、第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9、龙门架支撑板10和在线移动处理装置11，所述龙门架主体1包括第一龙门架支撑臂8、第二龙门架支撑臂9和龙门架支撑板10，所述第一龙门架支撑臂8和第二龙门架支撑臂9上设置有龙门架驱动轮6，所述龙门架驱动轮6与被处理的钢轨5相接触，所述在线移动处理装置通过龙门架驱动轮6设置在被处理的钢轨5上，所述龙门架驱动轮6上设置有龙门架驱动装置7，所述龙门架支撑板10上设置有等离子发生器驱动装置2，所述等离子发生器驱动装置2上设置有层流等离子发生器3，所述在线移动处理装置11设置在第一龙门架支撑臂8上。
所述层流等离子发生器3通过等离子发生器驱动装置2在龙门架支撑板10上纵向移动。
所述等离子发生器驱动装置2为普通电机。
所述龙门架驱动轮6为耐高温实芯橡胶轮。
所述龙门架驱动装置7为伺服电机。
所述在线移动处理装置11为控制整个钢轨处理过程的控制电脑。
所述控制电脑用于控制层流等离子发生器3的工作。
所述控制电脑用于控制等离子发生器驱动装置2的工作。
所述控制电脑用于控制龙门架驱动轮6的工作。
Claims (9)
1.一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于包括：龙门架主体（1）、等离子发生器驱动装置（2）、层流等离子发生器（3）、龙门架驱动轮（6）、龙门架驱动装置（7）、第一龙门架支撑臂（8）、第二龙门架支撑臂（9）、龙门架支撑板（10）和在线移动处理装置（11），所述龙门架主体（1）包括第一龙门架支撑臂（8）、第二龙门架支撑臂（9）和龙门架支撑板（10），所述第一龙门架支撑臂（8）和第二龙门架支撑臂（9）上设置有龙门架驱动轮（6），所述龙门架驱动轮（6）上设置有龙门架驱动装置（7），所述龙门架驱动轮（6）与被处理的钢轨（5）相接触，所述在线移动处理装置通过龙门架驱动轮（6）设置在被处理的钢轨（5）上，所述龙门架支撑板（10）上设置有等离子发生器驱动装置（2），所述等离子发生器驱动装置（2）上设置有层流等离子发生器（3），所述在线移动处理装置（11）设置在第一龙门架支撑臂（8）上。
2.根据权利要求1所述一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于：所述层流等离子发生器（3）通过等离子发生器驱动装置（2）在龙门架支撑板（10）上纵向移动。
3.根据权利要求1所述一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于：所述等离子发生器驱动装置（2）为普通电机。
4.根据权利要求1所述一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于：所述龙门架驱动轮（6）为耐高温实芯橡胶轮。
5.根据权利要求1所述一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于：所述龙门架驱动装置（7）为伺服电机。
6.根据权利要求1所述一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于：所述在线移动处理装置（11）为控制整个钢轨处理过程的控制电脑。
7.根据权利要求1所述一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于：所述控制电脑用于控制层流等离子发生器（3）的工作。
8.根据权利要求1所述一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于：所述控制电脑用于控制等离子发生器驱动装置（2）的工作。
9.根据权利要求1所述一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置，其特征在于：所述控制电脑用于控制龙门架驱动轮（6）的工作。
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