CN115679756B - 轨道交通用自动激光熔覆车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了轨道交通用自动激光熔覆车，包括熔覆车、水冷机、气源、外部电源；其中熔覆车为放置在轨道上的自动行进小车，熔覆车在行进过程中对轨道进行熔覆；水冷机为熔覆车提供冷却循环水；外部电源为水冷机和熔覆车提供电源。本发明利用激光熔覆的优势，采用可以在轨道上自动新型的熔覆车对轨道进行激光熔覆，热影响区域小、冶金结合、表面平整，对轨道进行快速高质量的修复。
Description
技术领域
本发明涉及轨道修复技术领域，尤其是一种轨道交通用自动激光熔覆车。
背景技术
激光熔覆亦称激光熔敷或激光包覆，是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层。这种技术在大中型贵重零件的修复和表面强化上有着明显优势。
轨道交通行业已经出现过一些测试，利用等离子或者氩弧进行堆焊从而修复磨损的轨道。但这些测试均以失败告终，主要原因归结为3点：利用等离子或者氩弧堆焊时，热影响区域过大，直接导致轨道改性，轨道变脆、变硬；由于堆焊层跟轨道基材结合力有限，再经过列车滚轮碾压后出现脱落情况；堆焊后表面平整度差，列车滚轮经过时磨损快，因此往往需要二次打磨。
发明内容
本发明提供了一种轨道交通用自动激光熔覆车，用于解决现有轨道修复效果不佳和效率低的问题。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明第一方面提供了轨道交通用自动激光熔覆车，包括熔覆车、水冷机、气源、外部电源；其中熔覆车为放置在轨道上的自动行进小车，熔覆车在行进过程中对轨道进行熔覆；水冷机为熔覆车提供冷却循环水；外部电源为水冷机和熔覆车提供电源。
进一步地，所述熔覆车包括底盘、控制柜、送粉器、熔覆用激光器、激光头模块；
底盘承载各元器件，并放置在轨道上由外部电源驱动自动行走；
控制柜安装有电器元件，用于控制熔覆车行走、送粉、出光动作；
送粉器为激光熔覆头提供粉末；熔覆用激光器为激光熔覆头提供光源；
激光头模块装在底盘上，位置、方向可微调。
进一步地，所述熔覆车还包括用于清洗轨道上附着锈蚀层用的清洗用激光器。
进一步地，所述激光头模块包括激光熔覆头、激光清洗头、基础连接板、导轨安装板、导轨副、轴承座I、丝杠副、滑板、轴承座II、联轴器、电机；
激光熔覆头通过内部的准直、积分聚焦镜组将由熔覆用激光器输入的光束转化为矩形光斑，将送粉器输入的粉末流转化为矩形粉斑，光粉耦合，从而在轨道表面进行熔覆加工；
基础连接板将整个激光头装置跟底盘连接；
起导向作用的导轨副安装在导轨安装板上；
轴承座I、轴承座II也装在导轨安装板上，用来固定丝杠副，电机通过联轴器带动丝杠副的丝杠旋转，从而带动滑板上下移动，滑板上安装激光熔覆头。
进一步地，所述激光熔覆头的光斑和粉斑的长度典型值为5～40mm，宽度典型值为2～4mm，光束在中间，粉末在一侧或两侧。
进一步地，所述导轨安装板背面安装有固定的激光清洗头，所述激光清洗头可以通过连接支架上下调整安装位置；所述激光清洗头可通过内部振镜不断扫描轨道表面对轨道进行清洗加工。
进一步地，所述底盘上有驱动装置和作业窗模块；
所述驱动装置可驱动熔覆车前进，包括车架、动力及传动组件、滚轮、导向用的挡边；动力及传动组件带动滚轮在轨道上滚动，从而使得车体前进；
作业窗模块是借助电机A带动遮挡板水平运动，从而在进行熔覆作业时打开窗户，在停止熔覆作业时关闭窗户。
进一步地，所述动力及传动组件包括电机B、减速机、主动带轮、传动带、从动带轮、传动轴、轴承座、联轴器；电机B通过减速机减速后带动主动带轮旋转，主动带轮再通过传动带、从动带轮、传动轴、联轴器传动带动滚轮在轨道上滚动。
进一步地，所述作业窗模块包括电机A、传动带、带轮组、遮挡板、限位条、挡风帘，电机A带动带轮组和传动带旋转，从而带动遮挡板翻转实现窗户开/闭；限位条用于限制遮挡板的翻转位置；遮挡板处还安装有用于阻挡外部风力干扰的挡风帘。
进一步地，还包括辅助车，水冷机、外部电源、气源均安装在辅助车上，水冷机与外部电源电气连接，气源通过气管与熔覆车连接，水冷机还通过水管与熔覆车连接并为熔覆车提供冷却循环水；辅助车为放置在轨道上的行进小车。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明利用激光熔覆的优势，采用可以在轨道上自动新型的熔覆车对轨道进行激光熔覆，热影响区域小、冶金结合、表面平整，对轨道进行快速高质量的修复。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明整体结构视图；
图2是熔覆车结构视图；
图3是激光头模块结构视图；
图4是底盘仰视图；
图5是图4中A-A剖视图；
图6是作业窗模块及底盘俯视图；
图7是图6中B-B剖视图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示，一种轨道交通用自动激光清洗熔覆车，主要由熔覆车1(清洗熔覆车)、水冷机2、气源3、辅助车4、外部电源5等组成。其中熔覆车1为放置在轨道14上的自动行进小车，是主功能单元；水冷机2通过水管13给熔覆用激光器和激光熔覆头提供冷却循环水；水冷机2和气源3都装在辅助车4，人工推动前进；外部电源给水冷机和清洗熔覆车提供电源。气源通过气管与熔覆车连接，水冷机还通过水管与熔覆车连接并为熔覆车提供冷却循环水。
主要地，如图2所示，熔覆车1主要由底盘6、控制柜7、送粉器8、熔覆用激光器9、清洗用激光器10、激光头模块11等组成。底盘6主要负责承载各元器件，并自动行走；控制柜7用来装各种电器元件，用来控制车体行走、送粉、出光等动作；送粉器8给激光熔覆头提供粉末，可以是载气式送粉器，也可以是重力送粉器；熔覆用激光器9给激光熔覆头提供光源，目前市场上常见的是半导体激光器或者光纤激光器；清洗用激光器10，目前市场上常见的是脉冲激光器，也出现了光纤激光器或其他品类；激光头模块11装在(6)底盘6上，左右方向可微调，便于找正熔覆位置。
如图3所示，激光头模块11主要由激光熔覆头101、激光清洗头102、基础连接板103、导轨安装板104、导轨副105、轴承座I 106、丝杠副107、滑板108、轴承座II 109、联轴器110、电机111等组成。其中激光熔覆头101为核心元器件，可以通过内部的准直、积分聚焦镜组将由熔覆用激光器输入的光束转化为矩形光斑，将送粉器输入的粉末流转化为矩形粉斑，光粉耦合，从而在轨道表面进行熔覆加工。光斑和粉斑的长度典型值为5～40mm，宽度典型值为2～4mm，光束在中间，粉末在一侧或两侧。激光清洗头102可以通过内部振镜，不断扫描轨道表面，从而对轨道进行清洗加工。基础连接板103将整个激光头装置跟底盘连接；导轨副105安装在导轨安装板104上，起导向作用。轴承座I 106、轴承座II 109也装在导轨安装板104上，用来固定丝杠副107，电机111通过联轴器110带动丝杠副107的丝杠旋转，从而带动滑板108上下移动，滑板108上安装激光熔覆头101。导轨安装板104背面安装有固定的激光清洗头，可以通过连接支架上下调整安装位置。综述，激光熔覆头101通常可以上下左右移动(手动或电动、气动都是可以的方法)，激光清洗头102由于光束较宽，一般只设置上下调节装置。
如图4、涂5所示，底盘上有驱动装置和作业窗模块，驱动装置可驱动激光清洗熔覆车前进，主要由车架201、电机B 202、减速机203、主动带轮204、传动带205、从动带轮206、传动轴207、轴承座208、滚轮209、挡边210、联轴器211等组成。电机B202通过减速机203减速后带动主动带轮204旋转，主动带轮204再通过传动带205、从动带轮206、传动轴207、联轴器211等传动，最终带动滚轮209在轨道上旋转运动，从而使得车体前进；挡边210起到导向作用，防止滚轮脱轨。
如图6、图7所示，作业窗模块是借助电机A带动遮挡板水平运动，从而在进行熔覆作业时打开窗户，在停止熔覆作业时关闭窗户，主要由电机A 301、传动带302、带轮组303、遮挡板304、限位条305、挡风帘306等组成，电机A301带动带轮组303和传动带302旋转，遮挡板304与传动带302连接并在其带动下翻转一定角度，从而实现窗户开闭；挡风帘306用于阻挡外部风力干扰，保证熔覆效果。
熔覆车的主要功能是对轨道进行熔覆作业，激光清洗为附加功能。使用矩形光斑熔覆头，单侧矩形送粉或两侧矩形送粉均可；熔覆车作为主作业小车为电动，前进速度可设定；而辅助车也是放置在轨道14上的车体，电动、手动都是可；或者可以加大主作业小车，把水冷机、外部电源、气源等都装在主作业小车上。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (7)
1.轨道交通用自动激光熔覆车，其特征是，包括熔覆车、水冷机、气源、外部电源；其中熔覆车为放置在轨道上的自动行进小车，熔覆车在行进过程中对轨道进行熔覆；水冷机为熔覆车提供冷却循环水；外部电源为水冷机和熔覆车提供电源；所述熔覆车包括底盘、控制柜、送粉器、熔覆用激光器、激光头模块；
底盘承载各元器件，并放置在轨道上由外部电源驱动自动行走；
控制柜安装有电器元件，用于控制熔覆车行走、送粉、出光动作；
送粉器为激光熔覆头提供粉末；熔覆用激光器为激光熔覆头提供光源；激光头模块装在底盘上，位置、方向可微调；
所述激光头模块包括激光熔覆头、激光清洗头、基础连接板、导轨安装板、导轨副、轴承座I、丝杠副、滑板、轴承座II、联轴器、电机；激光熔覆头通过内部的准直、积分聚焦镜组将由熔覆用激光器输入的光束转化为矩形光斑，将送粉器输入的粉末流转化为矩形粉斑，光粉耦合，从而在轨道表面进行熔覆加工，其中光束在中间，粉末在一侧或两侧；
基础连接板将整个激光头装置跟底盘连接；
起导向作用的导轨副安装在导轨安装板上；
轴承座I、轴承座II也装在导轨安装板上，用来固定丝杠副，电机通过联轴器带动丝杠副的丝杠旋转，从而带动滑板上下移动，滑板上安装激光熔覆头；
所述导轨安装板背面安装有固定的激光清洗头，所述激光清洗头通过连接支架上下调整安装位置；所述激光清洗头能够通过内部振镜不断扫描轨道表面对轨道进行清洗加工。
2.根据权利要求1所述轨道交通用自动激光熔覆车，其特征是，所述熔覆车还包括用于清洗轨道上附着锈蚀层用的清洗用激光器。
3.根据权利要求1所述轨道交通用自动激光熔覆车，其特征是，所述激光熔覆头的光斑和粉斑的长度典型值为5～40mm，宽度典型值为2～4mm。
4.根据权利要求1所述轨道交通用自动激光熔覆车，其特征是，所述底盘上有驱动装置和作业窗模块；
所述驱动装置可驱动熔覆车前进，包括车架、动力及传动组件、滚轮、导向用的挡边；动力及传动组件带动滚轮在轨道上滚动，从而使得车体前进；
作业窗模块是借助电机A带动遮挡板水平运动，从而在进行熔覆作业时打开窗户，在停止熔覆作业时关闭窗户。
5.根据权利要求4所述轨道交通用自动激光熔覆车，其特征是，所述动力及传动组件包括电机B、减速机、主动带轮、传动带、从动带轮、传动轴、轴承座、联轴器；电机B通过减速机减速后带动主动带轮旋转，主动带轮再通过传动带、从动带轮、传动轴、联轴器传动带动滚轮在轨道上滚动。
6.根据权利要求4所述轨道交通用自动激光熔覆车，其特征是，所述作业窗模块包括电机A、传动带、带轮组、遮挡板、限位条、挡风帘，电机A带动带轮组和传动带旋转，从而带动遮挡板翻转实现窗户开/闭；限位条用于限制遮挡板的翻转位置；遮挡板处还安装有用于阻挡外部风力干扰的挡风帘。
7.根据权利要求1所述轨道交通用自动激光熔覆车，其特征是，还包括辅助车，水冷机、外部电源、气源均安装在辅助车上，水冷机与外部电源电气连接，气源通过气管与熔覆车连接，水冷机还通过水管与熔覆车连接并为熔覆车提供冷却循环水；辅助车为放置在轨道上的行进小车。
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