CN111764207A - 钢轨焊缝全断面铣磨机、作业车及使用方法 - Google Patents

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刘习生
王社江
张建鹏
赵文君
徐明发
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Abstract

本发明涉及轨道施工技术领域,具体来说是一种钢轨焊缝全断面铣磨机、作业车及使用方法,包括通过定位中轴转动相连的第一本体框架和第二本体框架,在定位中轴的一侧设有轨顶定位块,第一本体框架和第二本体框架在轨顶定位块远于定位中轴的一侧相对设有轨腰定位块,且第一本体框架和第二本体框架之间设有驱动机构,所述的第一本体框架和第二本体框架之间形成加工空间,所述的加工空间内设有用于铣磨钢轨的铣磨装置。本发明简化了整体结构,定位距离大大缩短,增加设备刚性,保证定位基准偏差在合理范围内;该装置是以钢轨为固定参照,沿钢轨表面进行铣磨,不需要复杂的测量装置。

Description

钢轨焊缝全断面铣磨机、作业车及使用方法
技术领域
本发明涉及轨道施工技术领域,具体来说是一种钢轨焊缝全断面铣磨机、作业车及使用方法。
背景技术
钢轨焊缝处理是目前整个铺轨施工机械化程度较低的关键工序之一,目前的打磨车在定位基准、钢轨变形、磨头等结构和技术上都尚存在一定问题,另外,车体由于需具备行走、焊缝自动检测、液压辅助系统等结构,过于笨重复杂,也是导致打磨车不能投入实用的关键制约因素。
国内外应用的钢轨打磨装备主要有仿形钢轨打磨机和钢轨打磨列车。现常用的仿形钢轨打磨机一般用内燃机作动力源,适用于无电源的现场作业,但工作效率较低,不适合现场施工作业。钢轨打磨列车是一种自带动力、能够自行,并对线路钢轨自动完成打磨作业的大型机械,是一种结构复杂,控制先进,集机、电、液、气及计算机技术于一体的施工设备,其优点是能实现高质量和高效率的打磨。但其购置成本昂贵,多用于工务现场对轨道交通的钢轨进行补焊后的养护维修打磨施工,作业线路长,作业量大且集中。不适用于新建轨道交通无缝线路轨道焊接后的打磨施工工况。
对此,本申请申请人于我国专利CN201721588163.1中公开了一种伸缩式双向运行横向撤离多功能作业车,作业车采用伸缩型结构,车体可纵向伸缩,便于作业、行驶和转运,将车辆抬升和钢轨抬升合理地融合,减轻了人员劳动强度,提高了施工效率,且能横向避让轨道线路,方便车辆在长大区间作业,工作效率更高,适应范围更广,同时作业车工作状态作业空间大,可安装各种作业设备,适应各种作业工况,通用性强。
综合目前打磨车和打磨设备存在的问题,需要设计一种以钢轨本身为定位基准,运动仿形的结构,实现对焊缝位置的铣磨加工,以改善施工作业环境,并将其与伸缩式双向运行横向撤离多功能作业车相结合使用,以提高施工效率。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足,提供一种钢轨焊缝全断面铣磨机、作业车及使用方法,以上一道工序的定位基准为基准,便于夹紧和定位钢轨,以便通过打磨装置进行打磨。
为了实现上述目的,设计一种钢轨焊缝全断面铣磨机,包括通过定位中轴转动相连的第一本体框架和第二本体框架,在所述的定位中轴的一侧设有轨顶定位块,所述的第一本体框架和第二本体框架在轨顶定位块远于定位中轴的一侧相对设有轨腰定位块,且所述的第一本体框架和第二本体框架之间设有驱动机构,用于驱动所述的第一本体框架和第二本体框架绕定位中轴相对转动从而通过轨顶定位块和轨腰定位块夹紧和松开钢轨,所述的第一本体框架和第二本体框架之间形成加工空间,所述的加工空间内设有用于铣磨钢轨的铣磨装置。
本发明还具有如下优选的技术方案:
所述的第一本体框架和第二本体框架左右对称设置,所述的定位中轴的下侧设有所述的轨顶定位块,且所述的第一本体框架和第二本体框架的上端之间设有所述的驱动机构,所述的第一本体框架和第二本体框架的下端之间设有所述的轨腰定位块。
所述的铣磨装置包括刀具支架、铣磨驱动机构和移动机构,所述的刀具支架用于连接刀具,所述的铣磨驱动机构用于驱动刀具转动,所述的刀具支架和铣磨驱动机构连接在移动机构上,并能在移动机构的驱动下沿钢轨运动。
所述的刀具支架上设有带轮,所述的刀具的转动轴配合连接于所述的带轮中,所述的铣磨驱动机构与所述的带轮通过传动带相连,以带动所述的带轮和刀具转动。
所述的移动机构包括X轴滑板、X轴导轨、X轴驱动机构、Y轴滑板、Y轴导轨和Y轴驱动机构,所述的刀具支架和铣磨驱动机构设置于所述的X轴滑板上,所述的X轴滑板配合连接于X轴导轨上,所述的X轴导轨设置于Y轴滑板上,所述的Y轴滑板配合连接于Y轴导轨上,所述的X轴驱动机构与所述的X轴滑板相连用于带动所述的X轴滑板沿X轴导轨运动,所述的Y轴驱动机构与所述的Y轴滑板相连用于带动所述的Y轴滑板沿Y轴导轨运动。
所述的X轴驱动机构包括X轴伺服电机和由X轴伺服电机驱动的X轴传动丝杠,所述的X轴传动丝杠与所述的X轴滑板连接,所述的Y轴驱动机构包括Y轴伺服电机和由Y轴伺服电机驱动的Y轴传动丝杠,所述的Y轴传动丝杠与所述的Y轴滑板连接。
所述的加工空间内设有两套铣磨装置,分别位于所述的定位中轴的两侧,一套铣磨装置与所述的第一本体框架相连接,另一套铣磨装置与所述的第二本体框架相连接。
本发明还涉及一种所述的钢轨焊缝全断面铣磨机的使用方法,所述的方法具体如下:首先使轨顶定位块与钢轨上表面相贴合,而后通过驱动机构带动第一本体框架和第二本体框架相对于定位中轴相对转动,以使两侧的轨腰定位块贴合于钢轨的两侧表面,从而实现对钢轨的夹紧。
本发明还涉及一种采用所述的钢轨焊缝全断面铣磨机的作业车,所述的作业车包括左侧车体和右侧车体,左侧车体和右侧车体之间通过可伸缩的连接横梁相连,左侧车体和右侧车体下侧分别设有前液压支撑和中液压支撑,左侧车体和右侧车体下侧分别设有转向轮组和驱动轮组,并且作业车的中部下侧还设有辅助支撑轮组,所述的连接横梁的下侧通过移动滑轮设置可升降的吊挂系统,用于吊挂所述的钢轨焊缝全断面铣磨机。
本发明还涉及一种所述的钢轨焊缝全断面铣磨机的作业车的使用方法,所述的方法具体如下:伸开车体两端,通过前液压支撑和中液压支撑使车辆的轮组向上离开钢轨,而后通过移动滑轮将钢轨焊缝全断面铣磨机吊装至钢轨焊缝上方,并通过夹轨装置使钢轨提起,以使轨顶定位块与钢轨的上表面相贴合。
而后,通过驱动机构带动第一本体框架和第二本体框架相对于定位中轴相对转动,以使两侧的轨腰定位块贴合于钢轨的两侧表面,从而实现对钢轨的夹紧,并在夹紧后通过铣磨装置沿钢轨弧面进行铣磨加工,加工完成后,通过驱动机构带动第一本体框架和第二本体框架绕着定位中轴转动并松开钢轨。
铣磨完成后,将车体向中间合拢,将钢轨放置至轨道正线位置,并将液压支撑收起,使得车辆轮组位于钢轨上表面。
发明的有益效果
本发明同现有技术相比,组合结构简单可行,易于安装与拆卸,其优点在于:简化了整体结构,定位距离大大缩短,增加设备刚性,保证定位基准偏差在合理范围内;该装置是以钢轨为固定参照,沿钢轨表面进行铣磨,不需要复杂的测量装置;运动仿形避免了仿形磨头的布局范围大,磨头易卡死的问题;装夹固定以钢轨外形为定位基准,设备可随钢轨任意偏转而不影响打磨机构的运动轨迹;设计独特,以小体积磨床形式实现移动式打磨的结构尚属首次提出,其科研价值及应用价值都不可限量;有助于提升施工效率,机械化施工较原有的人工打磨效率大大提升,并且可以实现双股车道同时打磨;施工安全性大大提高,有助于改善现场施工人员的职业健康情况。
附图说明
图1是本发明的钢轨焊缝全断面铣磨机的结构示意图。
图2是本发明的钢轨焊缝全断面铣磨机的另一侧面的结构示意图。
图3是本发明中伺服系统部分的结构示意图。
图4是本发明中铣磨系统部分的结构示意图。
图5是钢轨夹持的示意图。
图6是钢轨松开的示意图。
图7是作业车的工作示意图。
图8是作业车的转移工作面示意图。
图中:1-1.本体框架结构 1-2.伺服系统 1-3.铣磨系统 2-1.液压缸 2-2.第二本体框架 2-3.第一本体框架 2-4.轨顶定位块 2-5.轨腰定位块 2-6.定位中轴3-1.伺服电机 3-2.减速机 3-3.传动丝杠 3-4.定位挡块 3-5.导轨 4-1.驱动电机4-2.铣刀(或磨刀) 4-3.传动带 4-4.带轮 4-5.刀具支架 4-6.X轴滑板 4-7.Y轴滑板 5-1.钢轨 7-1.左侧车体 7-2.右侧车体 7-3.连接横梁 7-4.移动滑轮 7-5.钢轨全断面铣磨机 8-1.前液压支撑 8-2.转向轮组 8-3.中间液压支撑 8-4.辅助支撑轮组 8-5.驱动轮组 8-6.车体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明,这种装置及方法的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本实施方式提供一种钢轨焊缝全断面铣磨机,主要包括本体框架结构、伺服控制系统和铣磨系统三大部分。
其中,铣磨机的本体框架结构主要包括第一本体框架和第二本体框架,第一本体框架和第二本体框架之间通过定位中轴转动连接,并且,在所述的定位中轴的一侧设有轨顶定位块,所述的第一本体框架和第二本体框架在轨顶定位块远于定位中轴的一侧相对设有轨腰定位块,且所述的第一本体框架和第二本体框架之间设有驱动机构,用于驱动所述的第一本体框架和第二本体框架绕定位中轴相对转动从而通过轨顶定位块和轨腰定位块夹紧和松开钢轨,所述的第一本体框架和第二本体框架之间形成加工空间,所述的加工空间内用于设置伺服控制系统和铣磨系统。
具体而言,如图1和图2所示,在本实施方式中,第一本体框架和第二本体框架采用铸件形式,目的是为了增强结构强度,使框架结构于钢轨面形成一体,作为基准参考面,便于移动机构可以驱动铣磨装置依照钢轨弧面运动。所述的第一本体框架和第二本体框架左右对称设置,第一本体框架和第二本体框架的相近一侧设有容置凹槽以形成所述的加工空间,第一本体框架和第二本体框架的中部位置为连接部,通过定位中轴转动连接,且第一本体框架和第二本体框架对应于所述的定位中轴的下侧设有夹持部,夹持部的顶部设有所述的轨顶定位块,且所述的第一本体框架和第二本体框架的上端之间设有所述的驱动机构,所述的第一本体框架和第二本体框架的下端之间,即夹持部的两侧之间,相对设有所述的轨腰定位块。结合图5和图6所示,通过作为驱动机构的液压缸推动第一本体框架和第二本体框架使轨顶定位块和两侧轨腰定位块紧密贴合在钢轨外表面,确保钢轨被夹持以后能形成三个相对固定的夹持面,夹持钢轨的开合通过液压油缸的伸缩来控制。
铣磨系统主要包括刀具支架和铣磨驱动机构,所述的刀具支架用于连接刀具,所述的铣磨驱动机构用于驱动刀具转动,所述的刀具支架和铣磨驱动机构连接在移动机构上,并能在移动机构的驱动下沿钢轨运动。例如如图4所示,刀具支架上设有用于安装刀具的安装孔,安装孔内能设有转动轴承以实现刀具与刀具支架的转动连接,并且在所述的刀具支架上设有带轮,所述的刀具的转动轴配合连接于所述的带轮中,所述的铣磨驱动机构与所述的带轮通过传动带相连,以带动所述的带轮和刀具转动。
而伺服控制系统则是用于驱动刀具支架和铣磨驱动机构沿钢轨表面运动的移动机构,其主要包括X方向和Y方向的两根伺服平移轴,每根伺服平移轴系统主要包括伺服电机、减速机、传动丝杠、定位挡块、导轨等, X轴滑板和Y轴滑板分别安装在两根伺服平移轴上,从而能使安装于X轴滑板上的铣磨系统被驱动并沿钢轨表面运动,优选地驱动采用伺服电机,借助于机床CNC系统,可精确定位实现精准的弧线运动。具体地,所述的X轴驱动机构包括X轴伺服电机和由X轴伺服电机驱动的X轴传动丝杠,所述的X轴传动丝杠通过X轴的定位挡块与X轴滑板连接,所述的Y轴驱动机构包括Y轴伺服电机和由Y轴伺服电机驱动的Y轴传动丝杠,所述的Y轴传动丝杠通过Y轴的定位挡块与Y轴滑板连接,所述的X轴滑板配合连接于X轴导轨上,所述的X轴导轨设置于Y轴滑板上,所述的Y轴滑板配合连接于Y轴导轨上并与Y轴的定位挡块固定,所述的X轴驱动机构设置于所述的Y轴滑板上用于带动X轴滑板沿X轴导轨运动,所述的Y轴驱动机构设置于所述的加工空间内用于带动Y轴滑板沿Y轴导轨运动,刀具支架和铣磨驱动机构安装在所述的X轴滑板上。
具体而言,本实施方式中的打磨系统包括左右两套刀具支架和铣磨驱动机构,一套与所述的第一本体框架相连接,另一套与所述的第二本体框架相连接,每套刀具支架和铣磨驱动机构分别连接在一套移动机构上,即一套Y轴驱动机构和Y轴驱动机构连接在第一本体框架内侧的空间内,另一套Y轴驱动机构和Y轴驱动机构连接在第二本体框架内侧的空间内,分别用于带动两套刀具支架和铣磨驱动机构沿钢轨运动。
铣磨系统借助于X轴滑板,通过私服系统驱动实现钢轨弧面的仿形运动,铣头采用通用式刀盘结构,易于更换和购置,同时可以更换为滚柱型磨头进行精磨处理。刀头的尺寸选型尤为重要,当刀头直径大于钢轨弧面最小圆弧半径时,缺陷点会增多,刀头直径过小则会影响打磨效率,应以钢轨弧面尺寸做参照,选用恰当的刀头,其中缺陷点是指磨头不能完全覆盖焊缝的区域。
钢轨焊缝全断面铣磨机结构工作原理如下:
由液压缸提供加持动力,钢轨焊缝全断面铣磨机以定位中轴为圆心使两边第一本体框架和第二本体框架围绕定位中轴小角度转动,起到夹持钢轨的作用,从而使轨顶定位块和轨腰定位块紧密贴合在钢轨表面,起到调直钢轨的作用。
对于左右各两套刀具支架和铣磨驱动机构,盘式铣刀分别从轨头和轨底面开始沿钢轨设定弧面运行,伺服控制系统能有效保证运行轨迹的精度。铣削过程采用冷铣方式,保证钢轨表面不被硬化。铣削完成后,可更换截面更宽的圆柱形磨刀进行精磨处理。
实施例
本实施例中将所述的钢轨焊缝全断面铣磨机搭载在作业车上,所述的作业车包括左侧车体和右侧车体,左侧车体和右侧车体之间通过可伸缩的连接横梁相连,左侧车体和右侧车体下侧分别设有前液压支撑和中液压支撑,左侧车体和右侧车体下侧分别设有转向轮组和驱动轮组,并且作业车的中部下侧还设有辅助支撑轮组。所述的连接横梁的下侧通过移动滑轮设置可升降的吊挂系统,用于吊挂所述的钢轨焊缝全断面铣磨机。此外,如同本申请申请人于我国专利CN201721588163.1中公开的一种伸缩式双向运行横向撤离多功能作业车,作业车下侧还能设有夹轨装置。
使用时,如图7所示,首先伸开车体两端,通过前液压支撑和中液压支撑使车辆的轮组离开钢轨一定高度,而后通过移动滑轮将钢轨焊缝全断面铣磨机吊装至钢轨焊缝上方。通过夹轨装置使钢轨提起,此时第一本体框架和第二本体框架处于打开状态,铣磨机轨顶定位块与钢轨上表面紧密贴合。
而后,如图5所示,通过液压缸工作推动第一本体框架和第二本体框架绕着定位中轴转动,使轨腰定位块紧密贴合于钢轨表面,并施加一定压力。钢轨夹紧后,启动铣磨系统,刀具沿钢轨弧面进行铣磨加工。此后根据需要更换磨头,再次启动铣磨系统,直至加工完成后,如图6所示,通过液压缸工作推动第一本体框架和第二本体框架绕着定位中轴转动并松开钢轨,并将钢轨焊缝全断面铣磨机提升至一定高度。
最后,如图8所示,左侧车体和右侧车体向中间合拢,收起辅助支撑轮组,并将钢轨放置至轨道正线位置,并将液压支撑收起,使得车辆轮组放置于钢轨上表面,转移至下一工作面进行上述操作即可。

Claims (10)

1.一种钢轨焊缝全断面铣磨机,其特征在于包括通过定位中轴转动相连的第一本体框架和第二本体框架,在所述的定位中轴的一侧设有轨顶定位块,所述的第一本体框架和第二本体框架在轨顶定位块远于定位中轴的一侧相对设有轨腰定位块,且所述的第一本体框架和第二本体框架之间设有驱动机构,用于驱动所述的第一本体框架和第二本体框架绕定位中轴相对转动从而通过轨顶定位块和轨腰定位块夹紧和松开钢轨,所述的第一本体框架和第二本体框架之间形成加工空间,所述的加工空间内设有用于铣磨钢轨的铣磨装置。
2.如权利要求1所述的钢轨焊缝全断面铣磨机,其特征在于所述的第一本体框架和第二本体框架左右对称设置,所述的定位中轴的下侧设有所述的轨顶定位块,且所述的第一本体框架和第二本体框架的上端之间设有所述的驱动机构,所述的第一本体框架和第二本体框架的下端之间设有所述的轨腰定位块。
3.如权利要求1所述的钢轨焊缝全断面铣磨机,其特征在于所述的铣磨装置包括刀具支架、铣磨驱动机构和移动机构,所述的刀具支架用于连接刀具,所述的铣磨驱动机构用于驱动刀具转动,所述的刀具支架和铣磨驱动机构连接在移动机构上,并能在移动机构的驱动下沿钢轨运动。
4.如权利要求3所述的钢轨焊缝全断面铣磨机,其特征在于所述的刀具支架上设有带轮,所述的刀具的转动轴配合连接于所述的带轮中,所述的铣磨驱动机构与所述的带轮通过传动带相连,以带动所述的带轮和刀具转动。
5.如权利要求3所述的钢轨焊缝全断面铣磨机,其特征在于所述的移动机构包括X轴滑板、X轴导轨、X轴驱动机构、Y轴滑板、Y轴导轨和Y轴驱动机构,所述的刀具支架和铣磨驱动机构设置于所述的X轴滑板上,所述的X轴滑板配合连接于X轴导轨上,所述的X轴导轨设置于Y轴滑板上,所述的Y轴滑板配合连接于Y轴导轨上,所述的X轴驱动机构与所述的X轴滑板相连用于带动所述的X轴滑板沿X轴导轨运动,所述的Y轴驱动机构与所述的Y轴滑板相连用于带动所述的Y轴滑板沿Y轴导轨运动。
6.如权利要求5所述的钢轨焊缝全断面铣磨机,其特征在于所述的X轴驱动机构包括X轴伺服电机和由X轴伺服电机驱动的X轴传动丝杠,所述的X轴传动丝杠与所述的X轴滑板连接,所述的Y轴驱动机构包括Y轴伺服电机和由Y轴伺服电机驱动的Y轴传动丝杠,所述的Y轴传动丝杠与所述的Y轴滑板连接。
7.如权利要求1-6任一所述的钢轨焊缝全断面铣磨机,其特征在于所述的加工空间内设有两套铣磨装置,分别位于所述的定位中轴的两侧,一套铣磨装置与所述的第一本体框架相连接,另一套铣磨装置与所述的第二本体框架相连接。
8.一种如权利要求7所述的钢轨焊缝全断面铣磨机的使用方法,其特征在于所述的方法具体如下:首先使轨顶定位块与钢轨上表面相贴合,而后通过驱动机构带动第一本体框架和第二本体框架相对于定位中轴相对转动,以使两侧的轨腰定位块贴合于钢轨的两侧表面,从而实现对钢轨的夹紧。
9.一种采用如权利要求7所述的钢轨焊缝全断面铣磨机的作业车,其特征在于所述的作业车包括左侧车体和右侧车体,左侧车体和右侧车体之间通过可伸缩的连接横梁相连,左侧车体和右侧车体下侧分别设有前液压支撑和中液压支撑,左侧车体和右侧车体下侧分别设有转向轮组和驱动轮组,并且作业车的中部下侧还设有辅助支撑轮组,所述的连接横梁的下侧通过移动滑轮设置可升降的吊挂系统,用于吊挂所述的钢轨焊缝全断面铣磨机。
10.一种如权利要求9所述的钢轨焊缝全断面铣磨机的作业车的使用方法,其特征在于所述的方法具体如下:
伸开车体两端,通过前液压支撑和中液压支撑使车辆的轮组向上离开钢轨,而后通过移动滑轮将钢轨焊缝全断面铣磨机吊装至钢轨焊缝上方,并通过夹轨装置使钢轨提起,以使轨顶定位块与钢轨的上表面相贴合;
而后,通过驱动机构带动第一本体框架和第二本体框架相对于定位中轴相对转动,以使两侧的轨腰定位块贴合于钢轨的两侧表面,从而实现对钢轨的夹紧,并在夹紧后通过铣磨装置沿钢轨弧面进行铣磨加工,加工完成后,通过驱动机构带动第一本体框架和第二本体框架绕着定位中轴转动并松开钢轨;
铣磨完成后,将车体向中间合拢,将钢轨放置至轨道正线位置,并将液压支撑收起,使得车辆轮组位于钢轨上表面。
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