CN1110398C - 闪光对接焊钢轨焊机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及闪光对接焊钢轨焊机。它包括两个双臂杆形式的两个钳形夹持装置，并具有一个共同的心轴且彼此绝缘；通过两个闪光顶锻液压缸两个夹持装置能够沿心轴相对移动；两个焊接变压器安装在钳形夹头之一的中空双臂杆内，通过闪光顶锻液压缸活塞杆的导电部分，利用导电搭接片连接到导电卡爪上，夹持液压缸在其活塞杆上制有液压增压器，两个闪光顶锻液压缸制成串接型，由隔板隔开的两个活塞安装在各液压缸内的同一活塞杆上。

Description

闪光对接焊钢轨焊机

本发明涉及闪光对接焊设备，更具体地说，涉及一种钢轨现场焊接的带有钳形夹紧装置的设备。

已知的一种闪光对接焊钢轨焊机(见苏联发明人证书No.129758)，包括焊接变压器、接触夹爪、夹紧设备。该夹紧设备带有配装有用来完成改变移动速度和顶锻被焊钢轨的给定程序的装置的液压驱动装置和顶锻液压驱动装置，该设备的外壳制成两个钳形夹头，安装在同一轴上，从顶部悬吊放入所焊钢轨。

已知的另一种闪光对接焊接设备(见苏联发明人证书No.201561)，包括安装和夹紧所焊工件的两个舌形夹紧装置，带有导电卡爪的焊接变压器和用来在闪光和顶锻过程中夹持和移动工件的液压驱动装置，夹持装置通过三根杆彼此相连，其中两个在同一平面上相对于工件对称放置，第三个杆是一个钳形夹持装置杆的转动轴，插入到作为另一个夹持装置杆的转动轴的套内，带有套的中心杆可以作为夹持装置相对移动的导向件。

已知的一种在闪光对接焊后去除钢轨上毛刺的装置独立安装在焊机之外，在冷却之后去除毛刺。这就费力费时。见美国专利No.3336839 c1.90-24，1967。

它包括底板、侧板和固定框架钢轨的盖板。将导向轴转入侧板内。沿钢轨整个外周去除毛刺的刀具通过螺钉被固定在由液压缸或气压缸通过曲柄、齿条或齿轮驱动的移动件上。这样设计的该装置可以根据钢轨类型调节刀具位置。将毛刺从钢轨底部去除的刀具是静止固定的，不与钢轨的底板金属相接触。

已知的一种去除钢轨上毛刺的装置，它安装在钳形钢轨焊机上，包括外壳，和包围着钢轨轮廓整个外周的三个刀具，利用焊机顶锻缸的力来去除毛刺。其上部刀具包括两个部分，牢固固定在外壳上，而两个对称的侧向刀具可以相对于焊机夹持杠杆转动，通过铰接的连结杆将侧面刀具的上部连接起来(见苏联发明人证书No.517429，c1.V23K 11/04 1974)。

在关键技术上最接近的是“闪光对接焊钢轨焊接设备及其操作”一书中所描述的设备，见Naukova Dumka出版社，基辅，1974，73-84页。

该设备带有钳形夹头，用来在现场条件下焊接钢轨，它包括安装在同一心轴上的两个钳形夹持装置，二者彼此绝缘，可以通过与它们相联的两个闪光顶锻液压缸使它们彼此相对移动；闪光顶锻液压缸安装在所焊钢轨的截面中心，并带有双金属导电活塞杆；利用导电连结杆，通过闪光顶锻液压缸的活塞杆的导电部分，将两个焊接变压器与卡爪的导电部分相连；卡爪制成整体式钢棒，并在导电部分上有铜涂敷层。

将弹簧顶球安装在卡爪内，用来将钢轨轧制面压到安装在钳形卡爪边缘的支架上。总的来说，在所有带钳形夹头的闪光对接焊设备中(包括上述最接近的设备)都有下述缺陷：

1.顶锻和夹紧的力有限，使得可焊相对较短的钢轨段，而不能焊接长的钢轨段，或者在有限时间内修理铁轨时不能将与轨枕相连的钢轨进行焊接，或者在铺设无缝钢轨时无法焊接闭合对接接头。

2.这种设计性能差，可靠性低。在这种设计中，通过活塞杆导电部分的环形突起以及通过把带突起的活塞杆和带螺栓的杆拉在一起的夹紧环，将闪光顶锻液压缸的双金属活塞杆固定在静止不动的钳形夹头的杆壁面上，这就削弱了杆壁，其保护闪光顶锻缸的活塞杆避免溅上熔融金属火花的能力变差，熔融金属火花在焊接区溅到了很多地方。为了将闪光顶锻液压缸从焊接设备拆下，就不得不将许多设备部件拆开。

3.安装在卡爪上的弹簧顶球不能保证将钢轨轧制面可靠地压在钳型夹头的支架上，这样就不能保证钢轨对中良好。

4.操作上述设备时需要夹持一段时间来增强所焊的对接接头；打开焊接设备的一个卡头，再重新夹紧卡头，这需要额外时间，在这段时间内毛刺已冷却，去除毛刺需要相当大的力和大的能耗，这就不可能焊接前面提到的长段钢轨以及铺设无缝钢轨时焊接封闭对接接头。因为存在毛刺去除刀具的自身定位问题，去除毛刺的质量变差。

本发明的基本目的是发明一种闪光对接焊钢轨焊机，其中，由于夹持液压缸活塞杆的设计中增加了新的部件、这种新部件的设计特征、闪光顶锻液压缸的新型设计(串列液压缸)，进入到夹持液压缸的流体的较低压力在不需要任何外部供给管路的情况下就转变成较高压力，因而夹持力增大。由于采用了串列油缸，顶锻压力也增大了，不需要增大闪光顶锻液压缸的直径或其中的压力。因而就可以焊接长段钢轨，修理铁轨时对固定在轨枕上的钢轨进行焊接，以及在铺设无缝钢轨时焊接封闭对接接头，这样就扩大了该设备的功用；在设备上增加了去毛刺装置，以及这种装置的设计特征可以使得刀具根据钢轨轮廓自动定位；在焊接后，用较小的力就可以在热状态下将毛刺从夹在设备卡爪中的钢轨上除去，这样就使得焊接循环时间减少，提高生产率并降低去除毛刺所耗能量。

本发明的关键点在于在闪光对接焊钢轨焊机中，包括制成两个双臂杆形式的两个钳型夹持装置，由共同的心轴连接并且彼此绝缘，通过与之相连并具有双金属导电活塞杆的两个闪光顶锻液压缸使两个钳型夹持装置可以沿心轴相对移动；每个双臂杆的一端分别铰接在活塞杆或夹持液压缸的外壳上，而另一端安装有夹持卡爪和导电卡爪；两个焊接变压器安装在两个钳形卡紧装置之一的中空双臂杆内，利用导电搭接片通过闪光顶锻液压缸的活塞杆的导电部分与导电卡爪相连，夹持液压缸内设有液压增压器，安装在其活塞杆内，带有调节弹簧和端杆的回流阀安装在液压增压器的柱塞杆内，压力阀安装在液压增压器的盖部上，该阀通过内部阀与液压增压器腔室相连，两个闪光顶锻液压缸都制成串接型，两个活塞用隔板隔开，安装在各液压缸同一活塞杆上。

由于夹持液压缸在其活塞杆上制有液压增压器，带有调节弹簧和端杆的回流阀安装在液压增压器的柱塞杆内，压力阀安装在液压增压器的盖部上，通过内部阀该阀与液压增压器相连，夹持油缸就能够将进入的流体从较低压力自动增大到较高压力，而不需要任何外部供给管路，这就大大增加了夹紧力而无须增大夹持液压缸的直径。

由于两个闪光顶锻液压缸制成串接型液压缸，在每个液压缸中被隔板隔开的两个活塞装在共同的活塞杆上，因而增大了顶锻压力，不需要增大活塞杆直径或内压力，这样就可以保持钢轨底部到该设备设计最低点，即顶锻液压缸底部距离相同，该距离决定了钢轨在铁路基面抬升的高度。所有这些使得可以焊接长段钢轨和无缝轨道的封闭对接接头，这就扩大了该设备的功用。

本发明的本质还包括对中液压缸被安装在钳形夹头的双臂杆之间，液压缸活塞杆被牢固固定，其中可供选择方案之一是直接固定在心轴上，另外一个方案是固定到装在心轴上的套上，而对中液压缸铰接在两个杆上，杆的下端制成钩形，夹持装置具有安装在心轴上的挡块；以及能够在所述杆槽中移动的销轴被安装在夹持装置的双臂杆上。这就使得钢轨沿轧制面更可靠地对中而与夹紧情况无关。

除此之外，本发明的本质还在于，该焊机还带有去毛刺装置，它包括沿着整个外围包围整个钢轨轮廓的三个刀具，两个侧向刀具能够相对于一个钳形夹头移动，铰接在上端第三个刀具上，并固定在焊机中两个钳形夹头之一的夹紧杆内的两个辅助液压缸的活塞杆上；每个辅助液压缸的活塞杆包括铰接在一起的两个部分，固接有侧面刀具的活塞杆部分能够绕着固装有辅助液压缸活塞的活塞杆部分转动。由于该焊机还包括去毛刺装置，该装置由沿整个外围包围钢轨轮廓的三个刀具组成，焊接和去毛刺的操作结合在一个焊机上，因此该焊机的功用就扩展了。

由于去毛刺装置包括有两个位于一个钳形夹头的夹紧杆中的两个辅助液压缸，两个侧面刀具固接在其上，焊接后增强焊接接头的夹持时间就省掉了，同时当从一个技术操作转变到另一个技术操作时也无须再重新夹持钢轨，也就是当从焊接转到去毛刺时，钢轨仍保持在焊接时的固定状态。在焊接长钢轨段和铺设无缝钢轨时封闭对接接头，这一点特别重要。在这种情况下，毛刺在焊后热状态下就被去除了，所用的力小于所选作为原始样机的装置，并且能量消耗低。该过程的生产效率就提高了。

由于辅助液压缸的每一个活塞杆都制成相互铰接的两部分，带有刀具的活塞杆部分可以相对于带活塞的活塞杆部分轴向转动，因而刀具就可以沿钢轨轮廓自动定位。

这样可以提高去除毛刺的质量。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是所述焊机的侧视图。

图2是端视图。

图3是沿图1中B-B线所剖取的顶锻缸的剖视图。

图4是沿图2的A-A线所剖取的夹紧缸的剖视图。

图5是沿图1中心轴C-C所剖取的剖视图。

图6是图3中D处的放大图。

图7是从图3E向所视的夹紧卡爪和接触卡爪。

图8是沿图7中F-F线截取的接触卡爪的剖视图。

图9是沿图1的G-G线截取的上压机构的截面图。

图10是沿图3H箭头所视的毛刺去除装置的视图。

焊机由两个钳型夹头1和2组成(图1)。每个钳型夹头包括两个双臂杆3和4(图2)，安装在共同的心轴5上，各钳型夹头由连接它们并具有双金属导电杆7(图3)的两个闪光顶锻缸6驱动，可以在心轴上相对移动。钳型夹头1和2沿着连接它们的三个活塞杆彼此绝缘，双臂杆3和4中每一个的一端分别与夹紧液压缸8的活塞杆或外壳铰接，而另一端安装有夹紧卡爪9和导电卡爪10(图3)。两个焊接变压器11(图3)安装在钳型夹头之一的各双臂杆3、4内，并利用导电搭接片(jumper)12和13通过闪光液压缸6的双金属活塞杆7的导电部分与导电卡爪10相连。每个夹紧液压缸8(图4)包括外壳14，带有活塞杆的工作活塞15，此处活塞15的活塞杆同时也是液力倍增器缸体，其内安装有活塞16和柱塞17，活塞16和柱塞17的面积比对应于工作活塞15的压力增值。回流阀18带有调节所需压力的弹簧19，安装在液力倍增器的柱塞17内，回流阀18带有一端杆20，端杆20当柱塞17达到最右端初始位置而抵靠于液力倍增器的盖部21上时打开回流阀。

为了将由油泵供入工作主回路中的油压自动转变成倍增压力，一压力阀22安装在盖部21上，并通过内部通道“a”和“b”与液力倍增器各腔“α”和“γ”连通。压力阀22包括外壳23、滑阀24以及调节弹簧25和回流阀26。

闪光顶锻液压缸6(图3)制成串列式液压缸。这里，在每个液压缸中，在同一活塞杆上安装有两个活塞27和28，由隔板29隔开。各闪光顶锻液压缸6由共同的管路连接并并行工作，按照命令单元(图中未显示)预定程序由伺服驱动装置或液力倍增器驱动。在闪光和顶锻时，同时将油送入腔“ε”和“η”内，当将卡爪分开时，将液压油输送到腔“ν”和“ι”。

闪光顶锻液压缸的双金属活塞杆7有两部分组成：青铜导电部分30和钢制部分31(图4)，两者由螺纹联结；活塞杆青铜导电部分30是水冷的并由橡胶圈32密封。活塞杆的青铜导电部分30有一个凹槽，两个半圆环33插入在其中(图6)，由整体的可拆卸环34将其紧固在凹槽内。这里，带有导电部分的活塞杆7插入在静止不动的钳形夹头1的双臂杆3和4的壁孔内，并与之绝缘，直到靠紧半圆环33并由螺帽35固定。夹紧钢制卡爪9和接触青铜卡爪10相互分开，各包括两部分(图7-8)，基底36和快速拆卸衬垫37，用来接纳钢轨腹板。这里，青铜卡爪基底上有钻孔，用来通冷却水。

用于钢轨校准的各液压缸38位于夹紧装置的各双臂杆之间(图9)。校准液压缸的活塞杆39分别联接于心轴5(图2和图5)或套40上。校准缸铰接于两个杆41上，两个杆41借助于其中间部分与固定在夹紧装置的双臂杆上的轴42相连，并有一纵向槽，且可垂直移动，且在上压液压缸向上行程期间能够用杆41的钩形下端夹紧钢轨的头部，将钢轨轧制面压靠于钳形夹头43的挡块上，这样就将钢轨固定在一个平面上了。

毛刺去除装置(图10)安装在焊机的钳形夹头的两个双臂杆上，包括3个刀具：两个侧向刀具44和45和一个与侧向刀具铰接的上部刀具46，三者完全包围着钢轨的轮廓。侧向刀具44、45与液压缸48(图3)的活塞杆47相连，杆47装在双臂杆中。液压缸48的活塞杆47包括相互铰接的两部分，活塞杆的侧向刀具配装其上的部分可以相对于活塞杆的活塞固装其上的部分转动，这样就可以通过钢轨轮廓将自身定位。

当关闭和打开焊机的钳形夹头时，上部刀具46与侧向刀具44和45的铰接接头可以使得侧向刀具在钢轨底部下方自由通过，侧向刀具下部剪切钢轨底部的毛刺。

通过将液压技术中熟知的分流阀(图中未显示)联接到液压缸48的供液管路中，就可实现在去除毛刺时液压缸活塞从而三个刀具的同步移动。

该设备运作如下：

在初始位置，在夹紧被焊钢轨的端部之前，钳形夹头1和2分开，同时双臂杆3、4张开，倍增器柱塞17在最右端位置，且回流阀18打开。夹紧滑阀在中位(焊机液压回路图未显示)。焊机降低以其夹紧卡爪靠合于端部经过刮削以利于接触的钢轨。夹紧滑阀移动到“夹紧”位置，来自油泵的其压力由减压阀设定为P1的油经管路同时注入两个压力阀22(两个钢轨端部的夹紧同时发生)，并经通道“c”和“a”注入到腔室“γ”，同时经由打开的回流阀18和倍增器柱塞中的钻孔，液压油进入到工作活塞15的腔“λ”中，活塞15连同活塞杆开始移动，同时围绕心轴5转动双臂杆3、4，通过接触卡爪10和夹持卡爪9逐渐地夹紧钢轨腹板，夹紧力与主回路中的油压P和工作活塞15面积的乘积成正比。同时，压力为P₁的液压油经滑阀24下方的通道“b”进入到腔室“α”，在达到满负荷压力P₁后，随着夹紧的进行压力上升，压缩调节弹簧25并将滑阀24推向右端，这样就使得液压油通过通道“b”进入到活塞16的倍增器腔“α”；活塞16连同柱塞17开始向左移动，端杆20移离盖21，且回流阀18关闭，活塞15的腔“λ”中的压力将上升，并达到其值等于活塞16和柱塞17的直径的平方差乘以压力P₁的倍增压力，这样就在正比于倍增压力的压力条件下实现钢轨的最终夹紧。

夹紧钢轨后，输出一个信号以便开始进行闪光以及随后的顶锻，这都由预设的程序自动进行，这里，压力为P₁的液压油同时渗入到两个闪光顶锻液压缸6的腔室“ε”和“η”(图3)，并借助于双金属活塞杆7将钳形夹头1和2拉向彼此，闪光发生，并在程序预定的时刻进行顶锻(快速将表面熔化的钢轨端部拉靠在一起)。完成焊接后，去除毛刺(去除金属氧化物和焊缝突起高的一部分)。

从钢轨上去除毛刺的装置工作过程如下。当钢轨由钳形夹头夹紧时，该装置各刀具完全包围着钢轨的轮廓，这里侧向刀具44和45(图10)由于可以绕液压缸48(图3)的轴线转动，就可以自我定位来适应钢轨轮廓。钢轨焊接完成以后，在钢轨仍夹持在焊机夹爪内的情况下，当毛刺仍然处于热的状态时，发出去除毛刺的信号，流体通过分流阀进入到液压缸48的活塞腔室，用以去除毛刺。液压缸活塞连同活塞杆4和刀具44、45和46(图10)沿着钢轨同步移动以去除处于热的状态下的毛刺。毛刺去除后，焊机钳形夹头连同刀具44、45和46一起打开，松开钢轨。液压缸48的活塞连同活塞杆和刀具一起返回到初始位置。

发出将钢轨从夹持状态释放的信号。夹持滑阀(图中未显示)移动到“打开”位置，压力阀22的通道“c”与泄流回路相联，当主回路的压力P₁施加于夹紧液压缸8的通道“q”时，液压油进入腔室“σ”内，活塞15和液压缸外壳14拉在一起，将双臂杆3、4绕心轴5转动，这样就从夹紧卡爪和接触卡爪9和10上释放焊好的钢轨，同时压力为P₁的液压油通过活塞15的通道进入到倍增器的腔室“”，将倍增器的活塞16和柱塞17拉离至最右端位置，抵靠盖部21上的端杆20压缩调节弹簧21并打开阀18。在打开过程的最后，工作活塞15移动到最左端位置，而活塞16和柱塞17移动到最右端位置。通过将双向滑阀切换至拉离，闪光顶锻液压缸腔室“ε”和“η”中的液压油连至泄流回路上，并将压力为P₁的油送入到腔室“ν”和“ι”，这样钳形夹头1和2就被彼此拉离并移动到初始位置。

Claims (5)

1.一种闪光对接焊钢轨焊机，包括制成为两个双臂杆形式的两个钳形夹紧装置，这两个钳形夹紧装置配装于一个共同的心轴上，两者彼此绝缘，并能够通过连接它们并且具有双金属导电活塞杆的两个闪光顶锻液压缸沿所述心轴相对移动；每个双臂杆的一端铰接在夹紧液压缸的活塞杆或外壳上，另外一端上配置有夹紧长爪和导电卡爪；两个焊接变压器安装在两个钳形夹紧装置之一的中空双臂杆中，利用导电搭接片通过闪光顶锻液压缸活塞杆的导电部分连接于导电卡爪，其特征在于，夹紧液压缸在其活塞杆内配装有液力倍增器，带有调节弹簧和端杆的一回流阀安装在液力倍增器的柱塞杆内，一压力阀安装在液力倍增器盖部上，该阀通过内部阀与液力倍增器各腔室相联，而两个闪光顶锻液压缸制成串列液压缸的型式，由一隔板隔开的两个活塞安装在各液压缸中的一共同双金属导电活塞杆上。

2.如权利要求1所述的闪光对接焊钢轨焊机，其特征在于，每个卡爪由两个独立的部分组成：内部的导电青铜部分和外部的钢制部分，夹爪的青铜部分和钢制部分也都由两部分组成：基底和插入在基底内的可更换耐磨部分，卡爪青铜部分的基底配设有冷却系统。

3.如权利要求1或2所述的闪光对接焊钢轨焊机，其特征在于，钢轨校准用液压缸安装在夹紧装置的双臂杆之间，该液压缸的活塞杆被牢固地直接固定在焊机心轴上或固定在配装于心轴上的套筒上，而校准液压缸铰接于两个杆上，所述杆下端制成钩形，所述夹紧装置具有安装在心轴上的挡块，能够在所述杆的槽中移动的销轴安装在夹紧装置的各双臂杆上。

4.如权利要求1或2所述的闪光对接焊钢轮焊机，其特征在于，所述焊机还另外安装有去毛刺装置，该装置包括沿整个周边包围住钢轨轮廓的三个刀具，两个侧面刀具安装成能够相对于一个钳形夹紧装置转动，它们铰接于上端的第三个刀具上并装设在两个辅助液压缸的活塞杆上，这两个辅助液压缸安装在焊机的两个钳形夹紧装置之一的夹紧杆中，这两个辅助液压缸的每一个活塞杆都由彼此铰接的两部分组成，活塞杆的其上固定有侧面刀具的部分可以相对于活塞杆的其上固定有辅助液压缸活塞的部分转动。

5.如权利要求3所述的闪光对接焊钢轮焊机，其特征在于，所述焊机还另外安装有去毛刺装置，该装置包括沿整个周边包围住钢轨轮廓的三个刀具，两个侧面刀具安装成能够相对于一个钳形夹紧装置转动，它们铰接于上端的第三个刀具上并装设在两个辅助液压缸的活塞杆上，这两个辅助液压缸安装在焊机的两个钳形夹紧装置之一的夹紧杆中，这两个辅助液压缸的每一个活塞杆都由彼此铰接的两部分组成，活塞杆的其上固定有侧面刀具的部分可以相对于活塞杆的其上固定有辅助液压缸活塞的部分转动。

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