CN111005270A - 紧凑型砂带式钢轨打磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种紧凑型砂带式钢轨打磨装置。包括：砂带轮系传动结构，以及与砂带轮系传动结构连接的横向运动结构、垂直运动结构、偏转运动结构、锁紧机构和砂带张紧机构。砂带轮系结构通过驱动电机和三角带轮传动机构带动主动轮运动，主动轮带动砂带进行打磨作业；垂直运动结构通过垂向导轨、垂向滑块以及垂向支架承载带动砂带轮系结构进行垂向运动；偏转运动结构通过偏转电机和齿条带动砂带轮系结构进行偏转运动；横向运动结构通过横向电动丝杆和横向电机带动砂带轮系结构进行横向运动。本发明实现了打磨单元的紧凑性，增大了打磨单元向钢轨内侧的偏转角度，有效利用了打磨单元沿钢轨纵向的空间，在相同打磨头数的前提下缩短打磨列车的长度。

Description

紧凑型砂带式钢轨打磨装置

技术领域

本发明涉及钢轨打磨技术领域，尤其涉及一种紧凑型砂带式钢轨打磨装置。

背景技术

随着我国铁路事业不断发展，列车重量和行车密度不断呈上升趋势，钢轨病害问题日益突出。若这些钢轨病害不能够及时消除，将会引发行车安全问题，对货物造成威胁，甚至导致人员伤亡。采用钢轨打磨技术进行线路维护已成为国内外轨道养护的共识，其不但能够消除这些钢轨隐患问题，还能显著地延长钢轨的寿命，改善线路质量，确保列车的安全运行。

目前主要采用以砂轮、铣刀为工具进行钢轨打磨，受打磨工具自身性能和打磨方式的限制，打磨作业过程存在效率低、成本高等特点。砂带打磨是新近提出的一种高效率、低成本的钢轨打磨维护方法，打磨单元是整个砂带打磨装备的核心结构，打磨单元的机构合理与否直接影响着该种方法的实际应用性能。

在砂带打磨作业中，砂带长度直接决定了砂带的作业寿命，在钢轨打磨养护中，天窗时间极为宝贵，即要充分地利用天窗时间实现更多的打磨养护任务量，相对传统的砂轮打磨而言，砂带自身固有一系列优势外，其运行所需的驱动、张紧、接触等功能导致机械结构较为复杂，所占空间大，因此，如何在有限的空间内充分利用砂带长度有效地进行钢轨砂带打磨，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种紧凑型砂带式钢轨打磨装置，以提供一种整体结构紧凑的打磨效率高的砂带式钢轨打磨装置。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种紧凑型砂带式钢轨打磨装置，包括：砂带轮系传动结构，以及与所述砂带轮系传动结构连接的横向运动结构、垂直运动结构和偏转运动结构；

所述砂带轮系结构通过驱动电机和三角带轮传动机构带动主动轮运动，主动轮带动砂带进行打磨作业；所述垂直运动结构通过垂向导轨、垂向滑块以及垂向支架承载带动所述砂带轮系结构进行垂向运动；所述偏转运动结构通过偏转电机和齿条带动所述砂带轮系结构进行偏转运动；所述横向运动结构通过横向电动丝杆和横向电机带动所述砂带轮系结构进行横向运动。

优选地，所述装置还包括：砂带张紧机构，所述砂带张紧机构由张紧杆、张紧套、张紧支架、偏心手柄和偏心手动拉杆组成，张紧杆与张紧套之间具有配合关系，张紧杆与偏心手动拉杆通过销轴连接，当转动偏心手柄时，偏心手柄带动偏心手动拉杆及与之相连的张紧支架沿张紧套开口方向运动，同时张紧支架与张紧套之间设置有弹簧。

优选地，所述装置还包括：由电磁阀和刹车斜铁组成的锁紧机构，所述锁紧机构是在砂带轮系结构偏转至预定角度时，利用电磁阀带动刹车斜铁插入偏转运动齿轮中，对偏转运动进行位置锁定。

优选地，所述砂带轮系结构包括驱动电机、联轴器、轴承、轴承座、三角带轮传动机构、主动轮、张紧轮和接触轮，以及承载上述各个部件的相互固定连接的砂带安装板、垂向支架与偏转轴；主动轮、张紧轮和接触轮通过砂带进行联动，驱动电机通过三角带轮传动机构带动主动轮运动，所述三角带轮传动机构通过联轴器与驱动电机、主动轮相连，主动轮通过砂带与张紧轮、接触轮相连接，驱动电机通过电机安装架与砂带安装板连接；所述接触轮通过轮轴与砂带安装板相连；所述张紧轮通过砂带张紧机构与砂带安装板相连。

优选地，所述垂直运动结构包括垂向导轨、垂向滑块、垂向电动丝杆和垂向电机，在所述紧凑型砂带式钢轨打磨装置的垂向运动中，垂向支架通过轴承与偏转轴相连，垂直支架与垂向导轨相互固定连接，砂带安装板和垂向滑块相连，垂向滑块与垂向导轨相配合；其中垂向运动由垂向电动丝杆实现，垂向丝杆与垂向丝杆螺母配合，垂向丝杆螺母与砂轮安装板相连，垂向电动丝杆的杆伸出端通过联轴器与垂向电机相连。

优选地，所述偏转运动结构包括:偏转轴、偏转轴承座、偏转电机、偏转齿轮箱、齿轮和齿条，在所述紧凑型砂带式钢轨打磨装置的偏转运动中，垂直支架与偏转轴相连，偏转轴与偏转轴承座配合，偏转轴承座与水平板支架固定连接；砂带轮系结构、垂向支架和砂带安装板都进行偏转，偏转中心在偏转轴处，偏转驱动由偏转电机提供，偏转电机通过偏转齿轮箱安装于横向运动结构的水平板支架上，偏转电机通过齿条带动垂向支架、垂向电机、砂带轮系结构共同以偏转轴为中心偏转至预设角度。

优选地，所述横向运动结构包括横向电动丝杆、横向电机、横向电动丝杆螺母、偏转轴承座、水平板支架和横向滑块，在所述紧凑型砂带式钢轨打磨装置的横向运动中，由横向电动丝杆提供驱动力，横向电动丝杆通过联轴器和横向电机相连，横向电动丝杆与横向电动丝杆螺母相配合，横向电动丝杆螺母和水平板支架固定连接，水平板支架与横向滑块固定连接，横向滑块与水平板支架固定连接，偏转轴承座与水平板支架固定连接，偏转轴承座与砂带轮系结构固定连接，水平电动丝杆通过横向滑块带动水平板支架为砂带轮系结构提供水平运动力。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的装置通过竖直运动导轨位于横向运动导轨之间，偏转旋转轴位于横向导轨之间，最大程度地实现了打磨单元的紧凑性，节省了空间；驱动电机与驱动轮通过三角带轮传动机构实现连接，使驱动电机置于砂带轮系一侧，增大了打磨单元向钢轨内侧的偏转角度；合理布局驱动轮、张紧轮、接触轮位置，使砂带的运转区间最大程度占据打磨单元横向截面，有效利用了打磨单元沿钢轨纵向的空间。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种紧凑型砂带式钢轨打磨装置的正视总体示意图；

图2为本发明实施例提供的一种紧凑型砂带式钢轨打磨装置的后视总体示意图；

图3为本发明实施例提供的一种紧凑型砂带式钢轨打磨装置的侧视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所述领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例为了使砂带长度充分利用打磨单元的机械结构，提出并设计一种综合考虑砂带长度并功能性部件的机械结构布局。

本发明实施例提供了一种紧凑型砂带式钢轨打磨装置，包括横向、垂直、偏转等运动的实现结构，该结构充分考虑了砂带磨削方式用于钢轨打磨的技术特征，满足所有运行形式都由电动方式驱动完成，使整体结构紧凑，提高了结构刚度、打磨效率和打磨质量，为发挥砂带磨削用于钢轨打磨的技术优势提供了结构保障。

本发明实施例提供的一种紧凑型砂带式钢轨打磨装置的正视总体示意图如图1所示，后视总体示意图如图2所示，侧视图如图3所示，该装置包括砂带轮系传动结构，以及与所述砂带轮系传动结构连接的横向运动结构、垂直运动结构和偏转运动结构，还包括偏转运动的利用电磁阀带动刹车斜铁进行位置锁定的锁紧机构和砂带张紧机构。

所述砂带轮系结构通过驱动电机和三角带轮传动机构带动主动轮运动，主动轮带动砂带进行打磨作业；所述垂直运动结构通过垂向导轨、垂向滑块以及垂向支架承载带动所述砂带轮系结构进行垂向运动；所述偏转运动结构通过偏转电机和齿条带动所述砂带轮系结构进行偏转运动；所述横向运动结构通过横向电动丝杆和横向电机所述砂带轮系结构进行横向运动。

砂带轮系结构包括驱动电机9、联轴器、轴承、轴承座、三角带轮传动机构23、主动轮2、张紧轮12和接触轮7等，以及承载上述装置的相互固定连接的砂带安装板10、垂向支架20与偏转轴21；主动轮2、张紧轮12和接触轮7通过砂带16进行联动；驱动电机9通过三角带轮传动机构23带动主动轮2运动，从而带动砂带进行打磨作业。

所述三角带轮传动机构23通过联轴器与驱动电机9、主动轮2相连，主动轮2通过砂带16与张紧轮12、接触轮7相连接，驱动电机9通过电机安装架17等与砂带安装板10连接；所述接触轮7通过轮轴与砂带安装板10相连；张紧轮12通过砂带张紧机构与砂带安装板10相连；砂带罩19安装在砂带16的上部。

锁紧机构在砂带轮系结构偏转至预定角度时，利用电磁阀18带动刹车斜铁插入偏转运动齿轮33中，对偏转运动进行位置锁定，其锁紧机构与垂向支架20相连。

所述砂带张紧机构由张紧杆13、张紧套11、张紧支架3、偏心手柄15和偏心手动拉杆14组成。张紧杆13与张紧套11之间具有配合关系，张紧杆13与偏心手动拉杆14通过销轴连接，当转动偏心手柄15时，其带动偏心手动拉杆14及与之相连的张紧支架13沿张紧套开口方向运动，同时张紧支架13与张紧套之间具有弹簧，用以保持张紧力。

上述垂直运动结构包括垂向导轨31、垂向滑块30、垂向支架20、垂向电动丝杆29和垂向电机1。在上述紧凑型砂带式钢轨打磨装置的垂向运动中，垂直支架20与垂向导轨31相互固定连接，砂带安装板10和垂向滑块30相连，垂向滑块30与垂向导轨31相配合；其中垂向运动由垂向电动丝杆29实现，垂向丝杆29与垂向丝杆螺母配合，垂向丝杆螺母与砂轮安装板10相连，垂向电动丝杆的杆伸出端通过联轴器与垂向电机1相连，上述部件构成了垂向运动的实现要素。

所述垂向运动由垂向导轨31、垂向滑块30以及垂向支架20承载实现，垂向支架20通过轴承等与偏转轴21相连，使垂向运动部件形成一个整体。砂带轮系实现垂向进给时，砂带轮系结构与驱动电机9、三角带轮传动机构23同时运动。

上述偏转运动结构包括:偏转轴21、偏转轴承座22、偏转电机25、偏转齿轮箱24、齿轮32和齿条33。在上述紧凑型砂带式钢轨打磨装置的偏转运动中，垂直支架20与偏转轴21相连，偏转轴21与偏转轴承座22配合，偏转轴承座22与水平板支架26固定连接；砂带轮系、垂向支架20和砂带安装板10等垂向运动所有部件都进行偏转，其偏转中心在偏转轴21处，偏转驱动由偏转电机25提供，偏转电机25通过偏转齿轮箱24安装于横向运动结构的水平板支架26上。

所述偏转运动由偏转电机25、偏转齿轮箱24、齿轮32和齿条33来实现，齿条33固定连接在垂向支架20上，齿轮32与偏转电机25相连接，齿轮32与齿条33相啮合，偏转电机25带动齿轮32旋转时，则偏转电机25通过齿条33带动垂向支架20、垂向电机1、砂带轮系结构等共同偏转至预设角度，在偏转过程中，齿轮32保持不动，垂向进给结构以偏转轴21为中心转动。

上述横向运动结构包括横向电动丝杆28、横向电机4、横向电动丝杆螺母27、偏转轴承座22、水平板支架26和横向滑块5。在上述紧凑型砂带式钢轨打磨装置的横向运动中，由横向电动丝杆28提供驱动力，横向电动丝杆28通过联轴器和横向电机4相连，横向电动丝杆28与横向电动丝杆螺母27相配合，横向电动丝杆螺母27和水平板支架26固定连接，水平板支架26与横向滑块5固定连接，横向滑块5连同横向导轨6共同实现打磨单元的水平运动。

所述装置实现横向运动过程中，横向滑块5与水平板支架26固定连接，打磨单元的偏转轴承座22与水平板支架26固定连接，偏转轴承座22亦与整个砂带轮系结构固定连接，即水平电动丝杆28通过横向滑块5带动水平板支架26为打磨单元提供水平运动力。

综上所述，本发明实施例的紧凑型砂带式钢轨打磨装置具有如下有益效果：

(1)竖直运动导轨位于横向运动导轨之间，偏转旋转轴位于横向导轨之间，最大程度地实现了打磨单元的紧凑性，节省了空间；

(2)驱动电机与驱动轮通过三角带轮传动机构实现连接，使驱动电机置于砂带轮系一侧，增大了打磨单元向钢轨内侧的偏转角度；

(3)合理布局驱动轮、张紧轮、接触轮位置，使砂带的运转区间最大程度占据打磨单元横向截面，有效利用了打磨单元沿钢轨纵向的空间；

(4)驱动电机直接与砂带安装板连接，且主动轮受力由砂带安装板支撑，使电机只传递驱动力矩，最大程度减小了电机其它负载。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种紧凑型砂带式钢轨打磨装置，其特征在于，包括：砂带轮系传动结构，以及与所述砂带轮系传动结构连接的横向运动结构、垂直运动结构和偏转运动结构；

所述砂带轮系结构通过驱动电机和三角带轮传动机构带动主动轮运动，主动轮带动砂带进行打磨作业；所述垂直运动结构通过垂向导轨、垂向滑块以及垂向支架承载带动所述砂带轮系结构进行垂向运动；所述偏转运动结构通过偏转电机和齿条带动所述砂带轮系结构进行偏转运动；所述横向运动结构通过横向电动丝杆和横向电机带动所述砂带轮系结构进行横向运动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：砂带张紧机构，所述砂带张紧机构由张紧杆、张紧套、张紧支架、偏心手柄和偏心手动拉杆组成，张紧杆与张紧套之间具有配合关系，张紧杆与偏心手动拉杆通过销轴连接，当转动偏心手柄时，偏心手柄带动偏心手动拉杆及与之相连的张紧支架沿张紧套开口方向运动，同时张紧支架与张紧套之间设置有弹簧。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：由电磁阀和刹车斜铁组成的锁紧机构，所述锁紧机构是在砂带轮系结构偏转至预定角度时，利用电磁阀带动刹车斜铁插入偏转运动齿轮中，对偏转运动进行位置锁定。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述砂带轮系结构包括驱动电机、联轴器、轴承、轴承座、三角带轮传动机构、主动轮、张紧轮和接触轮，以及承载上述各个部件的相互固定连接的砂带安装板、垂向支架与偏转轴；主动轮、张紧轮和接触轮通过砂带进行联动，驱动电机通过三角带轮传动机构带动主动轮运动，所述三角带轮传动机构通过联轴器与驱动电机、主动轮相连，主动轮通过砂带与张紧轮、接触轮相连接，驱动电机通过电机安装架与砂带安装板连接；所述接触轮通过轮轴与砂带安装板相连；所述张紧轮通过砂带张紧机构与砂带安装板相连。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述垂直运动结构包括垂向导轨、垂向滑块、垂向电动丝杆和垂向电机，在所述紧凑型砂带式钢轨打磨装置的垂向运动中，垂向支架通过轴承与偏转轴相连，垂直支架与垂向导轨相互固定连接，砂带安装板和垂向滑块相连，垂向滑块与垂向导轨相配合；其中垂向运动由垂向电动丝杆实现，垂向丝杆与垂向丝杆螺母配合，垂向丝杆螺母与砂轮安装板相连，垂向电动丝杆的杆伸出端通过联轴器与垂向电机相连。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏转运动结构包括:偏转轴、偏转轴承座、偏转电机、偏转齿轮箱、齿轮和齿条，在所述紧凑型砂带式钢轨打磨装置的偏转运动中，垂直支架与偏转轴相连，偏转轴与偏转轴承座配合，偏转轴承座与水平板支架固定连接；砂带轮系结构、垂向支架和砂带安装板都进行偏转，偏转中心在偏转轴处，偏转驱动由偏转电机提供，偏转电机通过偏转齿轮箱安装于横向运动结构的水平板支架上，偏转电机通过齿条带动垂向支架、垂向电机、砂带轮系结构共同以偏转轴为中心偏转至预设角度。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述横向运动结构包括横向电动丝杆、横向电机、横向电动丝杆螺母、偏转轴承座、水平板支架和横向滑块，在所述紧凑型砂带式钢轨打磨装置的横向运动中，由横向电动丝杆提供驱动力，横向电动丝杆通过联轴器和横向电机相连，横向电动丝杆与横向电动丝杆螺母相配合，横向电动丝杆螺母和水平板支架固定连接，水平板支架与横向滑块固定连接，横向滑块与水平板支架固定连接，偏转轴承座与水平板支架固定连接，偏转轴承座与砂带轮系结构固定连接，水平电动丝杆通过横向滑块带动水平板支架为砂带轮系结构提供水平运动力。

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