CN114043127A - 一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备 - Google Patents
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Abstract
一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备，包括PLC控制系统，在移动台车上安装有风机，风机的喷风头上安装有钢轨测温探头，所述移动台车的轮轴上安装旋转编码器，该旋转编码器和钢轨测温探头和PLC控制系统连接，根据钢轨测温探头测得的焊头温度和编码器的位移数值的关系驱动PLC控制系统通过变频电机控制移动台车的移动而使风机的喷风头对准钢轨焊头；在风机的进风口处安装有环境测温探头，该环境测温探头和PLC控制系统连接，所述风机通过变频器和PLC控制系统连接，该PLC控制系统通过环境测温探头测得的环境温度去控制变频器的频率达到焊头冷却速度恒定。本发明使钢轨焊头进入时效台时其温度符合“钢轨焊接技术条件”的规定。
Description
技术领域
本发明涉及钢轨焊接技术领域，具体指一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备。
背景技术
目前厂焊钢轨焊头经过正火工序到达时效站台时，其温度大于500℃，如遇雨雪或严寒天气，急剧冷却会造成钢轨焊头组织异常和应力集中的缺陷，因此“钢轨焊接技术条件”中规定：钢轨焊头到达时效站台时的温度应小于200℃。目前采用焊头在室内自然冷却15分钟的方式满足技术条件，但其制约生产效率。
发明内容
本发明提供一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备，将温度大于500℃的钢轨焊头缓速冷却至小于200℃，无论夏季冬季，缓速冷却时间为6分钟内（“钢轨焊接技术条件”中规定），使钢轨焊头进入时效台时其温度符合“钢轨焊接技术条件”的规定。
本发明所采用的技术方案为：
一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备，包括PLC控制系统，在移动台车上安装有风机，风机的喷风头上安装有钢轨测温探头，该钢轨测温探头和PLC控制系统连接，所述移动台车的轮轴上安装旋转编码器，该旋转编码器和PLC控制系统连接，根据钢轨测温探头测得的焊头温度和编码器的位移数值的关系驱动PLC控制系统通过变频电机控制移动台车的移动而使风机的喷风头对准钢轨焊头；在风机的进风口处安装有环境测温探头，该环境测温探头和PLC控制系统连接，所述风机通过变频器和PLC控制系统连接，该PLC控制系统通过环境测温探头测得的环境温度去控制变频器的频率达到焊头冷却速度恒定。
所述环境测温探头测到的温度和变频器之间的控制关系是：环境温度30度以上时，风机频率为50Hz；环境温度30~20度之间时，风机频率为45Hz；环境温度20~10度之间时，风机频率为40Hz；环境温度10~0度之间时，风机频率为30Hz；环境温度0度以下时，风机频率为20Hz。
所述钢轨测温探头测得的焊头温度和编码器位移数值的关系测定原理是：在钢轨温度超过200度的区域，每隔2mm，记录一次钢轨温度和位移数值，形成对应关系表，比较得出最高温度的位置。
所述PLC控制系统为带触摸控制屏的PLC系统。
本发明利用变流量风冷、变频位移控制、非接触红外测温技术、具备人机交互功能的微机测控技术、安全栅防护技术，实现通过自动测量钢轨温度，喷风头自动对正焊头位置，并进行喷风缓速冷却的目标。使钢轨焊头进入时效台时其温度符合“钢轨焊接技术条件”的规定。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明及其效果进一步说明。
参照图1，一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备，包括PLC控制系统，在移动台车上安装有风机，风机的喷风头上安装有钢轨测温探头，该钢轨测温探头和PLC控制系统连接，所述移动台车的轮轴上安装旋转编码器，该旋转编码器和PLC控制系统连接，根据钢轨测温探头测得的焊头温度和编码器的位移数值的关系驱动PLC控制系统通过变频电机控制移动台车的移动而使风机的喷风头对准钢轨焊头；在风机的进风口处安装有环境测温探头，该环境测温探头和PLC控制系统连接，所述风机通过变频器和PLC控制系统连接，该PLC控制系统通过环境测温探头测得的环境温度去控制变频器的频率达到焊头冷却速度恒定。
上述风机采用大流量中压风机，钢轨测温探头和环境测温探头采用非接触红外测温探头。
所述环境测温探头测到的温度和风机频率之间的控制关系是：环境温度30度以上时，风机频率为50Hz；环境温度30~20度之间时，风机频率为45Hz；环境温度20~10度之间时，风机频率为40Hz；环境温度10~0度之间时，风机频率为30Hz；环境温度0度以下时，风机频率为20Hz。
焊头冷却速度不变：假设钢轨焊头的冷却起始温度和冷却终止温度为固定值，冷却过程的时间不变。如果风机的转速恒定，喷到钢轨焊头的风量恒定，冷却过程的时间将由喷到钢轨焊头的气流温度确定，因为较低温度的气流将带走更多的热量，导致冷却过程的时间缩短，反之则延长。为了保证在任何空气温度条件下焊头冷却速度不变，就需要根据气温调节冷却风量，当空气温度高时降低风机转速，既降低风机电源频率；反之提高风机电源频率。
所述钢轨测温探头测得的焊头温度和编码器位移数值的关系测定原理是：在钢轨温度超过200度的区域，每隔2mm，记录一次钢轨温度和位移数值，形成对应关系表，比较得出最高温度的位置。
台车移动过程中，钢轨测温探头将钢轨的温度数值实时传送至PLC系统，同时安装于台车轮轴的旋转编码器将台车位移数值传回PLC系统，在PLC内部生成钢轨温度和台车位置的对应关系，通过软件判断确定钢轨最高温度所对应的台车位置值。由于台车、电机、传动部件具有惯性，PLC在钢轨温度最高时发出停止命令后，台车制动停车，但仍将向前移动一段距离称为“偏移距离”，导致喷风头向前偏离钢轨焊头。待台车完全停止后，PLC通过变频电机拖动移动台车向后移动前述“偏移距离”，将喷风头对正钢轨焊头。
所述PLC控制系统为带触摸控制屏的PLC系统。使得本发明具备人机交互功能。
本发明的工作过程为：在移动台车行程范围内，通过测量钢轨温度，自动识别焊头，并控制喷风头对准焊头，启动风机进行缓速冷却，同时依据测量到的环境温度调节喷风流量，即环境温度高流量大，环境温度低流量小，保证焊头冷却速度不变。
本发明中的风机为大流量中压风机，而不能采用压缩空气经减压阀作为冷却风源，采用后者的缺点是：冷却喷风流量为固定值，会造成冬季冷却速度快，夏季冷却速度慢的问题，对工艺控制造成困难。会降低空压管路压力，对正火工序影响较大；需增设空压管路、储气罐、减压阀、电磁阀等设施，设备造价高。
Claims (4)
1.一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备，包括PLC控制系统，其特征在于，在移动台车上安装有风机，风机的喷风头上安装有钢轨测温探头，该钢轨测温探头和PLC控制系统连接，所述移动台车的轮轴上安装旋转编码器，该旋转编码器和PLC控制系统连接，根据钢轨测温探头测得的焊头温度和编码器的位移数值的关系驱动PLC控制系统通过变频电机控制移动台车的移动而使风机的喷风头对准钢轨焊头；在风机的进风口处安装有环境测温探头，该环境测温探头和PLC控制系统连接，所述风机通过变频器和PLC控制系统连接，该PLC控制系统通过环境测温探头测得的环境温度去控制变频器的频率达到焊头冷却速度恒定。
2.根据权利要求1所述的一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备，其特征在于，所述环境测温探头测到的温度和变频器之间的控制关系是：环境温度30度以上时，风机频率为50Hz；环境温度30~20度之间时，风机频率为45Hz；环境温度20~10度之间时，风机频率为40Hz；环境温度10~0度之间时，风机频率为30Hz；环境温度0度以下时，风机频率为20Hz。
3.根据权利要求1所述的一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备，其特征在于，所述钢轨测温探头测得的焊头温度和编码器位移数值的关系测定原理是：在钢轨温度超过200度的区域，每隔2mm，记录一次钢轨温度和位移数值，形成对应关系表，比较得出最高温度的位置。
4.根据权利要求1所述的一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备，其特征在于，所述PLC控制系统为带触摸控制屏的PLC系统。
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