CN110438856A - 一种用于铁轨高速放电打磨的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁轨高速放电打磨的设备及方法，属于铁轨修复技术领域，设备包括行走工作车，安装在工作车上的放电电源，离心泵，控制柜，以及两组安装在工作车两侧的放电装置，所述放电装置包括仿形电极和冲液装置，以及驱动仿形电极旋转的旋转伺服电机，所述控制柜包括控制电源、离心泵和电机的逻辑控制单元，以及控制仿形电极伺服运动的伺服控制单元。本发明技术方案可通过仿形电极和铁轨间的高速放电去除材料，实现对铁轨的打磨，具有打磨效率高，成本低和自动化程度高的优势。和传统机械打磨方法相比，刀具寿命更长，刀具成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及铁轨修复技术领域，尤其涉及一种用于铁轨高速放电打磨的设备及方法。
背景技术
我国铁路铁路技术发展迅猛，随着现代列车运输能力和时速的不断提高，对行车安全、平稳和乘车舒适性的要求也日趋严格。与列车车轮直接接触的铁轨，其质量好坏直接影响到行车的安全性和平稳性。受列车的动力作用、自然环境和铁轨本身质量等原因影响，铁轨经常会发生损伤，如裂纹、磨耗等现象。及时对铁轨损伤进行消除或修复非常必要，对铁轨进行维护打磨，可消除铁轨表面的不平顺和缺陷，将轨顶轮廓恢复到原始设计要求，从而减缓表面缺陷的进一步扩展，改善旅客乘车舒适度、降低轮轨噪音，延长铁轨使用寿命。
目前国内的钢轨打磨设备大多是引进国外技术，已基本完成了从无到有，从完全进口到国产化的过程，但与欧美钢轨打磨技术还存在差距。目前我国针对铁轨打磨主要有三种：滑靴式打磨，砂轮式打磨和铣磨。这三种方式都是机械硬加工方法，普遍存在着打磨效率低，打磨工具损耗大，打磨成本高的劣势。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于铁轨高速打磨的设备和方法。区别于传统的机械硬打磨，该设备和方法通过铁轨和电极之间产生的高温高压等离子体去除材料，铁轨和工具不直接接触，解决现有打磨效率低，工具损耗大，成本高的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种用于铁轨高速放电打磨的设备，包括行走工作车、配电箱、放电电源、控制箱、离心泵、工作介质存放箱和放电装置，其特征在于：所述行走工作车的底端两侧通过滚轮驱动的设置在铁轨上；所述配电箱、放电电源、控制箱、离心泵和工作介质存放箱安装在行走工作车上；放电装置通过直线定位平台高度可调的连接在所述行走工作车的一端，所述放电装置包括两组对称设置的仿形电极和冲液装置，两个仿形电极之间通过转轴连接至旋转伺服电机的输出端；所述控制箱包括控制所述放电电源和离心泵的逻辑控制单元，以及控制所述直线定位平台和放电装置的旋转伺服电机的伺服控制单元。
优选的，所述配电箱、放电电源和控制箱集成安装在一个控制柜内，所述控制柜设置在所述行走工作车上与所述放电装置相对的一侧上方，并在所述控制柜上设置工作状态警示灯，在控制柜侧一侧设置散热格栅。
优选的，所述离心泵和工作介质存放箱相邻的设置在所述行走工作车上，所述离心泵、工作介质存放箱和冲液装置上的喷嘴通过高压管连通。
优选的，所述工作介质存放箱内的工作介质为水基乳化液，所述水基乳化液的导电率为1-5mS/m。
优选的，用于调节铁轨打磨去除深度的直线定位平台包括滑轨、升降伺服电机、升降传动组件和平台立板，两根所述滑轨对称的竖直安装在所述行走工作车的一端，所述升降伺服电机固定安装在两根所述滑轨之间处的行走工作车的端面上，所述升降传动组件连接至所述平台立板上，所述平台立板与所述行走工作车的端面平行的设置，且所述平台立板通过所述升降传动组件与所述滑轨和升降伺服电机传动连接。
优选的，所述放电装置还包括对称设置的两个碳刷和转轴支撑座，所述仿形电极和转轴之间的连接轴通过轴承支撑连接在所述转轴支撑座上，所述碳刷的一端可调的连接至碳刷座上，碳刷的另一端抵靠在所述转轴的外周面上；所述旋转伺服电机的输出端设置一个减速器，所述减速器固定连接至所述平台立板一个侧面的中部，两个所述碳刷座和两个所述转轴支撑座均固定连接至所述平台立板上。
优选的，所述行走工作车包括设置在车体内部的驱动装置，所述驱动装置与配电箱电连接，并由所述驱动装置驱动滚轮沿铁轨行走。
本发明还提供了一种根据上述用于铁轨高速放电打磨设备的工作方法，方法包括：
正常速度巡检，设备通电，在驱动装置的驱动下以正常速度沿铁轨行走；
打磨准备，当在巡检过程检测到铁轨需要打磨，设备在打磨处暂停行走，升降伺服电机带动主台立板及放电装置调整到加高度；
放电打磨，接通放电装置，仿形电极放电打磨，同时开启冲液装置，正对仿形电极与铁轨的喷嘴喷出工作介质液，驱动装置以工作速度驱动行走工作车行走；
停止打磨、继续巡检，当行走工作车超过加工位的打磨处，停止打磨，冲液装置停止冲液，放电装置提升复位；驱动装置恢复正常速度继续行走巡检。
优选的，在放电打磨过程中，控制箱采集铁轨和仿形电极之间的电压，并根据电压信号判断加工状态，并以此调节驱动装置的驱动速度，改变行走工作车的工作速度以匹配加工状态，以此实现稳定的放电打磨。
优选的，在放电打磨过程中，控制箱根据铁轨和仿形电极之间的电压信号实时调整直线定位平台的高度以适应发电打磨所需放电间隙，并及时通过喷液装置将加工残渣从间隙处排出。
优选的，在放电打磨过程中，控制箱实时检测仿形电极的损耗，并通过实时调整直线定位平台的高度来补偿电极损耗，保证打磨精度。
优选的，在放电打磨过程中，控制箱实时检测仿形电极的形状，当检测到电极形状不满足加工要求时，可通过安装在小车上的电极修正轮对电极进行实时修正。
优选的，当该打磨设备打磨后的铁轨满足不了粗糙度要求时，根据需要与机械精磨或精铣结合使用。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)该打磨设备的电极工具和铁轨不直接接触，属于软加工。具有打磨效率高，工具损耗小，成本低，设备载荷低的优势。
(2)该打磨设备的控制单元可根据加工状态调整工作车行走速度，并根据加工区域的排屑状态来控制直线定位平台的抬升动作，改进流道的排屑状态。整套设备设计紧凑，具有自动化水平高，人工操作简便，人工干预少的特点。
附图说明
图1为本发明实施例中铁轨高速放电打磨设备的整体结构侧视图；
图2为本发明实施例中铁轨高速放电打磨设备的整体结构正视图；
图3为本发明实施例中铁轨高速放电打磨设备放电装置的局部放大图。
图中：1、行走工作车；2、滚轮；3、配电箱；4、放电电源；5、控制箱；6、离心泵；7、工作介质存放箱；8、直线定位平台；9、放电装置；10、仿形电极；11、冲液装置；12、转轴；13、碳刷；14、旋转伺服电机；15、铁轨。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1、图2和图3所示，示出了一种铁轨高速放电打磨设备，包括行走工作车1、滚轮2、配电箱3、放电电源4、控制箱5、离心泵6、工作介质存放箱7、直线定位平台8、放电装置9，其中放电装置9包括仿形电极10、冲液装置11、转轴12、碳刷13、旋转伺服电机14、铁轨15。
作为本发明的一种技术优化方案，放电装置9呈对称排布，可同时对左右两根铁轨同时进行打磨，提高效率。
本设备使用时，先将工作介质添加到工作介质存放箱7内。放电电源4的正极连接到铁轨15上，放电电源4的负极连接到放电装置的碳刷13上，电性通过碳刷13传导到仿形电极10上.
设备的控制箱5根据铁轨15的高度和打磨量，首先通过调节直线定位平台8将放电装置9调节到初始加工高度。调节结束后，开启控制箱5上的启动按钮，设备将依次开启放电电源4，放电装置9上的旋转伺服电机14，离心泵6。离心泵6将工作介质存放箱7中的工作介质加压后通过高压管道和冲液装置11的喷嘴后冲刷到铁轨15和仿形电极10之间的区域。紧接着系统开启行走工作车1上的驱动装置(未示出)，当铁轨15和仿形电极10之间的间隙小于放电间隙时发生放电并将铁轨15上需要打磨的材料去除掉。冲液装置11的喷嘴流出的高速工作介质将加工残渣冲刷掉。
进一步的，控制箱5采集铁轨15和仿形电极10之间的电压，并通过分析电压信号判断加工状态，再通过调节驱动装置(未示出)改变行走工作车1的速度来维持加工状态的稳定
控制箱5会调整直线定位平台8的位置，将放电区域内的加工残渣及时排出。
控制箱5实时检测仿形电极的损耗，并通过实时调整直线定位平台的高度来补偿电极损耗，保证打磨精度。
控制箱5实时检测仿形电极的形状，当检测到电极形状不满足加工要求时，可通过安装在小车上的电极修正轮对电极进行实时修正。
当该打磨设备打磨后的铁轨满足不了粗糙度要求时，可以根据需要与机械精磨或精铣结合使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (13)
1.一种用于铁轨高速放电打磨的设备，其特征在于：包括行走工作车(1)、配电箱(3)、放电电源(4)、控制箱(5)、离心泵(6)、工作介质存放箱(7)和放电装置(9)，其特征在于：所述行走工作车(1)的底端两侧通过滚轮(2)驱动的设置在铁轨(15)上；所述配电箱(3)、放电电源(4)、控制箱(5)、离心泵(6)和工作介质存放箱(7)安装在行走工作车(1)上；放电装置(9)通过直线定位平台(8)高度可调的连接在所述行走工作车(1)的一端，所述放电装置(9)包括两组对称设置的仿形电极(10)和冲液装置(11)，两个仿形电极(10)之间通过转轴(12)连接至旋转伺服电机(14)的输出端；所述控制箱(5)包括控制所述放电电源(4)和离心泵(6)的逻辑控制单元，以及控制所述直线定位平台(8)和放电装置(9)的旋转伺服电机(14)的伺服控制单元。
2.根据权利要求1所述的用于铁轨高速放电打磨的设备，其特征在于：所述配电箱(3)、放电电源(4)和控制箱(5)集成安装在一个控制柜内，所述控制柜设置在所述行走工作车(1)上与所述放电装置(9)相对的一侧上方，并在所述控制柜上设置工作状态警示灯，在控制柜侧一侧设置散热格栅。
3.根据权利要求1所述的用于铁轨高速放电打磨的设备，其特征在于：所述离心泵(6)和工作介质存放箱(7)相邻的设置在所述行走工作车(1)上，所述离心泵(6)、工作介质存放箱(7)和冲液装置(11)上的喷嘴通过高压管连通。
4.根据权利要求1所述的用于铁轨高速放电打磨的设备，其特征在于：所述工作介质存放箱(7)内的工作介质为水基乳化液，所述水基乳化液的导电率为1-5mS/m。
5.根据权利要求1所述的用于铁轨高速放电打磨的设备，其特征在于：用于调节铁轨打磨去除深度的直线定位平台(8)包括滑轨、升降伺服电机、升降传动组件和平台立板，两根所述滑轨对称的竖直安装在所述行走工作车(1)的一端，所述升降伺服电机固定安装在两根所述滑轨之间处的行走工作车(1)的端面上，所述升降传动组件连接至所述平台立板上，所述平台立板与所述行走工作车(1)的端面平行的设置，且所述平台立板通过所述升降传动组件与所述滑轨和升降伺服电机传动连接。
6.根据权利要求5所述的用于铁轨高速放电打磨的设备，其特征在于：所述放电装置(9)还包括对称设置的两个碳刷(13)和转轴支撑座，所述仿形电极(10)和转轴(12)之间的连接轴通过轴承支撑连接在所述转轴支撑座上，所述碳刷(13)的一端可调的连接至碳刷座上，碳刷(13)的另一端抵靠在所述转轴(12)的外周面上；所述旋转伺服电机(14)的输出端设置一个减速器，所述减速器固定连接至所述平台立板一个侧面的中部，两个所述碳刷座和两个所述转轴支撑座均固定连接至所述平台立板上。
7.根据权利要求1所述的用于铁轨高速放电打磨的设备，其特征在于：所述行走工作车(1)包括设置在车体内部的驱动装置，所述驱动装置与配电箱(3)电连接，并由所述驱动装置驱动滚轮(2)沿铁轨(15)行走。
8.根据权利要求1-7任一项所述用于铁轨高速放电打磨设备的工作方法，其特征在于，方法包括：
正常速度巡检，设备通电，在驱动装置(9)的驱动下以正常速度沿铁轨(15)行走；
打磨准备，当在巡检过程检测到铁轨需要打磨，设备在打磨处暂停行走，升降伺服电机(14)带动主台立板及放电装置(9)调整到加高度；
放电打磨，接通放电装置(9)，仿形电极(10)放电打磨，同时开启冲液装置(11)，正对仿形电极(10)与铁轨(15)的喷嘴喷出工作介质液，驱动装置以工作速度驱动行走工作车(1)行走；
停止打磨、继续巡检，当行走工作车(1)超过加工位的打磨处，停止打磨，冲液装置(11)停止冲液，放电装置(9)提升复位；驱动装置恢复正常速度继续行走巡检。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在放电打磨过程中，控制箱(5)采集铁轨(15)和仿形电极(10)之间的电压，并根据电压信号判断加工状态，并以此调节驱动装置的驱动速度，改变行走工作车(1)的工作速度以匹配加工状态，以此实现稳定的放电打磨。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在放电打磨过程中，控制箱(5)根据铁轨(15)和仿形电极(10)之间的电压信号实时调整直线定位平台(8)的高度以适应发电打磨所需放电间隙，并及时通过喷液装置(11)将加工残渣从间隙处排出。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在放电打磨过程中，控制箱(5)实时检测仿形电极(10)的损耗，并通过实时调整直线定位平台(8)的高度来补偿电极损耗，保证打磨精度。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在放电打磨过程中，控制箱(5)实时检测仿形电极(10)的形状，当检测到电极形状不满足加工要求时，可通过安装在小车上的电极修正轮对电极进行实时修正。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：当该打磨设备打磨后的铁轨满足不了粗糙度要求时，根据需要与机械精磨或精铣结合使用。
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