CN1876306A - 固定式钢轨闪光焊机 - Google Patents

Abstract

一种固定式钢轨闪光焊机，包括主机和两个初级对轨架40、41。主机机架42内装有动架16、静架17和对中架22。动架16和静架17上端分别连接动架钢轨夹紧油缸6和静架钢轨夹紧油缸7，静架夹紧油缸7活塞连接变压器罩37，在变压器罩37的下端连接钢轨电极38。动架16通过上支撑轴18、下支撑轴19与机架42连接，绝缘顶锻油缸3与机架42和动架16连接。对中架22右边的水平对中油缸1与静架17连接，下边的垂直对中油缸2与机架42连接。在动架16和静架17上各安装一组水平方向调节定位机构。初级对轨架40、41的轨底水平夹紧机构由油缸21驱动齿条30，齿条30带动两个齿轮29旋转，使调节轮组13靠拢，将钢轨水平定位。通过轨底轮升降机构使钢轨垂直定位。本发明可明显改善焊机的工作状态和提高焊接质量。

Description

固定式钢轨闪光焊机

技术领域

本发明涉及铁路或城市轨道交通行业中用于无缝线路钢轨焊接的设备，尤其是一种用于焊轨厂内或基地内完成定尺钢轨焊接成数百米长钢轨的固定式钢轨闪光焊机。

背景技术

已知的一种固定式钢轨闪光焊机是瑞士施拉特公司发明的固定式闪光焊机，此焊轨机的由机架、静架、动架、推凸、钢轨夹紧、双变压器、次级整流和钢轨对中机构构成。工作方法是：钢轨进入待焊部位后，焊机两端的钢轨夹紧机构将钢轨轨腰夹紧，轨端近区，上下电极合拢，将电极与钢轨连接并定位，通过一侧钢轨的微动调整完成对中调节，然后进行焊接。该焊轨机采用变压器次级整流方式，电源输出为直流。此方式的不足是：需要的电源的功率较大，强电部分的电路较为复杂，对电器件的功率和质量要求较高，次级整流元器件需要采用水冷，并且冷却方式也较为复杂，需要采用两级水冷。该焊轨机机架纵梁两端用螺栓紧固在端板，虽然结构的强度可靠，但大大增加了焊轨机的重量。钢轨夹紧采用远端轨腰夹紧方式，这种夹紧方式优点是对轨头和轨底面的影响较小，但对初级上下对中不利，另外，夹紧钢轨的机构较为复杂。焊轨机的动架采用薄钢板弯曲轨迹作为移动轨道，因此动架的行程较小，并且动架行走轨迹只是近似直线，实际为弧线，另外，动架行程小，不能用于推凸。焊轨机的对中系统采用液压油缸和杠杆机构组合而成，上下电极夹紧采用两组油缸互顶完成，垂直对中采用上电极油缸控制行程完成，轨端水平方向液压调节采用旋转和移动机构完成，机构复杂。焊接接头推凸为独立四块推凸刀装置，推凸刀的合拢以及行走均采用液压完成，推凸距离较长，推凸机构结构复杂，重量和体积庞大。

总之，该焊轨机的整体结构十分复杂，重量达到30吨。

已知的另一种固定式钢轨闪光焊机是乌克兰巴顿电焊研究所的专利(中国专利98105796.9)，该焊轨机为交流闪光焊机，与本发明最为接近，焊轨机的构成是由基座、动架、静架、推凸、钢轨夹紧、双变压器和钢轨对中机构构成。该焊轨机的第一级钢轨对中的水平方向调节系统安装在主机上，而垂直方向调节系统(即轨底支撑轮及调节机构)安装在主机两旁的滚轮架上，构成分离式调节机构。这种分离式调节机构的缺点是水平中点调节范围小，调节效率较低，也不易保证调节的准确性。焊轨机的第二级钢轨水平方向对中机构置于动架和静架内部，使钢轨通过的空间狭窄，钢轨绝缘接头无法通过，焊接钢轨的种类受到限制。焊轨机的第三级钢轨对中系统构成是：水平和垂直方向对中系统分别安装在动架和静架上，由电动机驱动涡轮蜗杆机构带动动架和静架移动，完成第三级对中调节。由于动架和静架既要完成夹轨和定位，又要分别完成夹轨后的对中调节，因此，必须设计成三层构造，结构复杂，重量增加。另外，与液压机构相比，由于涡轮蜗杆机构行程无法限位，因此，限制最大位移量要专门采用接近开关来完成。焊轨机的推凸动力来源于对中机构末端的推凸油缸，此推凸油缸仅仅用于焊瘤推凸，由于内空间有限，推凸油缸的直径受到限制，因此，油缸的推力有限，推凸的效果也会受到限制。焊轨机驱动动架移动的顶锻油缸和动架行走轨道均为上下分布。上下分布顶锻油缸机构的优点是结构紧凑，但缺点是在顶锻时两个油缸产生的力矩难以达到平衡，会产生一定的附加弯矩，这对钢轨接头的平直度会带来不利影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有固定式钢轨闪光焊机存在的问题，对几个重要机构进行改进和调整，提供一种精度高、结构紧凑、重量轻的固定式钢轨闪光焊机。具体是：

通过分离式钢轨初对轨架以及相关的对中调节系统，简化第一级调节机构，提高对中精度。

通过第二级钢轨水平方向对中机构，提高主机钢轨通道的空间，实现带绝缘接头的钢轨焊接。

通过第三级对中架，简化焊轨机动架和静架结构，减轻焊轨机重量，取消限位开关。

通过专用推凸机构，取消专用的推凸油缸，用顶锻油缸完成推凸，提高推凸力量，提高推凸质量，简化焊轨机的结构。

通过动架由水平设置顶锻油缸驱动以及三直线轨道方法，减少焊接顶锻时产生的附加弯矩，提高焊接接头的平直度，使双顶锻油缸距离接近，防止油缸低速运动时产生爬行。

通过主机整体框架式结构，提高焊机的整体刚度和钢轨焊接时送进与反馈的精度。

实现本发明的目的采用的技术方案为：

本发明所述的固定式钢轨闪光焊机包括主机39和两个独立于主机39的初级对轨架40、初级对轨架41(图1、图2)。

固定式钢轨闪光焊机主机39的机架42采用框架式结构，机架42由四根纵梁28、四根端梁26和四根竖梁31构成。在机架42内装有动架16、静架17和对中架22。动架16和静架17上端分别连接动架钢轨夹紧油缸6和静架钢轨夹紧油缸7，静架钢轨夹紧油缸7活塞下端连接变压器罩37，在变压器罩37的下端连接钢轨电极38(图2)。动架16通过与加强筋板27连接的动架上支撑轴18、动架下支撑轴19与机架42连接，绝缘顶锻油缸3与机架42和动架16连接，并实现动架16相对机架42的运动。动架16依托动架上支撑轴18和动架下支撑轴19作水平方向运动。对中架22一端与静架17连接，另一端与机架42连接。对中架22由水平方向圆柱形导轨35和垂直方向圆柱形导轨36构成，在对中架22右边和下边各安装一个油缸，右边的水平对中油缸1与静架17连接，下边的垂直对中油缸2与机架42连接(图1、图3)。动架撑杆32的端部连接推凸刀组23，前面还有一组动架挡渣板24。静架撑杆33的端部连接着一组静架挡渣板25(图4)。挡渣板与挡渣板油缸5连接。

在动架16和静架17上各安装一组水平方向调节定位机构，由动架轨腰水平方向夹紧油缸4和动架撑杆32以及静架轨腰水平方向夹紧油缸34和静架撑杆33构成。动架轨腰水平方向夹紧油缸4和静架轨腰水平方向夹紧油缸34位置在动架16和静架17的外部，油缸的活塞杆伸入动架16和静架17的内部。

两侧的初级对轨架40、初级对轨架41由机架、轨底水平夹紧机构和轨底轮升降机构组成(图5)。轨底水平夹紧机构由轨底水平夹紧油缸21、齿条30，齿轮29、轨底水平方向调节轮组13构成。油缸21与齿条30相连。齿条30与齿轮29啮合。齿轮29与轨底水平方向调节轮组13连接。轨底水平夹紧机构由油缸21驱动齿条30，齿条30带动两个齿轮29旋转，使轨底水平方向调节轮组13靠拢，将钢轨水平定位。轨底轮升降机构由轨底垂直方向调节油缸8和上面的轨底轮11构成。通过轨底轮升降机构使钢轨垂直定位。

本发明中的电器控制部分和油缸的设计部分可采用现有技术，或参照现有技术进行常规设计。

工作时，固定式钢轨闪光焊机主机的机架由四根纵梁28承受顶锻力，由两边较短的端梁26和垂直地面的竖梁31承受顶锻产生的弯矩。由于钢轨位于四根纵梁的中部，可以大大增加结构的稳定性。框架内部是动架16和静架17机构，动架通过动架上支撑轴18和动架下支撑轴19与机架42连接，并通过与机架42连接的绝缘顶锻油缸3实现动架16相对机架的运动，从而实现焊接烧化和顶锻动作。对中架22一端与静架17连接，另一端与机架连接，静架17通过对中架22完成与动架轨端的水平和垂直方向对中，即第三级对中调节。第三级对中调节由对中架22和水平对中油缸1、垂直对中油缸2完成。对中架由双向双轨构成，在对轨架右边和下边各安装一个油缸，右边的水平对中油缸1与静架17连接，垂直对中油缸2与机架42连接，调整油缸活塞杆伸缩量，静架17沿水平方向的圆柱形轨道35和垂直方向的圆柱形轨道36移动，完成对中调节(图3)。对中调节采用液压油缸加油路锁定装置，这样可以保证固定牢靠。静架钢轨夹紧油缸7打开，使电极38夹紧钢轨。在动架16和静架17上各安装一组水平方向调节定位机构，即第二级对中，由动架轨腰水平方向夹紧油缸4和动架撑杆32以及静架轨腰水平方向夹紧油缸34和静架撑杆33构成。第二级钢轨水平方向对中的动架轨腰水平方向夹紧油缸4和静架轨腰水平方向夹紧油缸34位置设计在动架16和静架17的外部，油缸的活塞杆伸入动架16和静架17的内部，动架16和静架17的内部由杆件和油缸的支点构成，由于油缸位置的特殊设计，使钢轨通道的空间大大增加。另外，油缸的伸缩方向与钢轨横向支撑受力方向基本相同，油缸的加力效率增加，直径可以减小。动架上轨腰水平方向夹紧油缸4和静架上轨腰水平方向夹紧油缸34打开，使待焊钢轨端部水平方向对齐，对中位置调节可由一侧油缸顶部的螺旋深度调节，夹紧钢轨同时，使挡渣板24、25和推凸刀组23就位。第一级钢轨对中采用与主机分离的方式。设计的初对轨架可以进行水平和垂直双向定位和调节。水平定位点由丝杠15完成，垂直方向的定位由调节螺母20完成，水平和垂直方向油缸的运动，使钢轨夹紧和定位。采用分离的方式，还可以通过调节初级对轨架与主机的距离，选择最为适合的远端钢轨支点。在两侧初级对轨架的水平夹紧轮的下面是一个可以水平方向移动的平台14，用以调节对中点位置。轨底轮升降机构由轨底垂直方向调节油缸8和上面的轨底轮11构成，油缸活塞杆伸缩，完成垂直方向定位，活塞杆顶部调节螺母20的螺旋深度控制定位点。推凸刀组固定在动架第二级轨腰水平方向夹紧机构上，钢轨水平方向对轨完成的同时，推凸刀组23也完成定位，一举两得。推凸时，挡渣板油缸5动作，将推凸刀组23前面的挡渣板24、25打开，打开动架16的上电极，使顶锻油缸3继续前进，就可以完成推凸。顶锻油缸3在焊接和推凸中也是一缸两用。焊轨机的两个顶锻油缸3水平设置，并且，设计的与钢轨的中和轴接近在一个平面，支撑点选择在动架16外侧，并紧贴着表面，这样，油缸顶锻时水平垂直方向的弯矩均接近为零。动架16运动的轨道为三条，确保动架16沿直线运动，动架的下边两条轨道即动架下支撑轴19，用以承受动架的重量和焊接顶锻时产生的弯矩，动架上面增加一条辅助轨道即动架上支撑轴18，用以加强结构的刚度，提高抗弯能力。

本发明中的电器控制部分和油路、油缸的设计可采用现有技术，或参照现有技术进行常规设计。

本发明的有益效果是：可以明显改善焊机的工作状态和提高焊接质量。

在第一级对中调节系统中，本发明的分离式钢轨初对轨架以及相关的对中调节系统，可以更加方便和灵活调节钢轨的对中，简化了机构，提高了对中精度；第二级钢轨水平方向对中机构，简化了结构，提高了钢轨通过的空间，实现了对带有绝缘接头钢轨的焊接；第三级对中架，简化了焊轨机动架和静架结构，减轻了焊轨机重量，实现了液压锁定控制，取消了限位开关；发明的推凸机构，取消了专用的推凸油缸，用顶锻油缸完成推凸，提高推凸力量，提高推凸质量，简化焊轨机的结构；本发明的动架由水平设置顶锻油缸驱动以及三直线轨道方法，使焊轨机的整体刚度大大提高，减少了焊接顶锻时产生的附加弯矩，降低了钢轨焊接顶锻时接头两端的弯曲变形程度，提高了焊接接头的平直度，又由于双顶锻油缸距离近，有效防止了油缸低速运动时产生爬行。

附图说明

图1为固定式钢轨闪光焊机的构造图；

图2为图1的侧视图；

图3为固定式钢轨闪光焊机对中架的构造图；

图4为动架、静架和对中架的立体组合图；

图5为初级对轨架的构造图。

图中，1水平对中油缸  2垂直对中油缸  3绝缘顶锻油缸  4轨腰水平方向夹紧油缸  5档渣板油缸  6动架钢轨夹紧油缸  7静架钢轨夹紧油缸  8轨底垂直方向调节油缸  9焊轨机通道  10钢轨待焊部位  11轨底轮  12轴  13轨底水平方向调节轮组  14平台  15丝杠16动架  17静架  18动架上支撑轴  19动架下支撑轴  20调节螺母21轨底水平夹紧油缸  22对中架  23推凸刀组  24动架挡渣板  25静架挡渣板  26端梁  27加强筋板  28纵梁  29齿轮  30齿条  31竖梁  32动架撑杆  33静架撑杆  34静架轨腰水平方向夹进油缸  35水平方向圆柱形导轨  36垂直方向圆柱形导轨  37变压器罩  38钢轨电极  39主机  40初级对轨架  41初级对轨架  42机架

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明进一步说明：

如图1-图5所示，本发明所述的固定式钢轨闪光焊机包括框架式结构的主机39和两个独立于主机39的初级对轨架40、41(图1)。固定式钢轨闪光焊机主机39的机架采用框架式结构，机架42由四根纵梁28、四根端梁26和四根竖梁31组成。在机架42的内部有动架16、静架17和对中架22。动架16和静架17上端分别连接动架钢轨夹紧油缸6和静架钢轨夹紧油缸7，静架钢轨夹紧油缸7活塞下端连接变压器罩37，在变压器罩37的下端连接钢轨电极38(图2)。动架16通过与加强筋板27连接的动架上支撑轴18、动架下支撑轴19与机架42连接，绝缘顶锻油缸3与机架42和动架16连接，并实现动架16相对机架42的运动。动架16依托动架上支撑轴18和动架下支撑轴19水平方向运动。对中架22一端与静架17连接，另一端与机架42连接。对中架22由双向双轨构成，在对中架22右边和下边各安装一个油缸，右边的水平对中油缸1与静架17连接，下边的垂直对中油缸2与机架42连接(图3)。动架撑杆32的端部连接推凸刀组23，前面还有一组动架挡渣板24，静架撑杆33的端部也连接着一组静架挡渣板25(图4)。

两侧的初级对轨架40、41由机架、轨底水平夹紧机构和轨底轮升降机构组成。轨底水平夹紧机构由油缸21、齿条30，齿轮29、轨底水平方向调节轮组13构成。油缸21与齿条30相连。齿条30与齿轮29啮合。齿轮29与轨底水平方向调节轮组13连接。轨底水平夹紧机构由油缸21驱动齿条30，齿条30带动两个齿轮29旋转，使轨底水平方向调节轮组13靠拢，使钢轨水平定位。轨底轮升降机构由轨底垂直方向调节油缸8和上面的轨底轮11构成，使钢轨垂直定位。

固定式钢轨闪光焊机在待焊状态时，水平方向对中调节油缸1和垂直方向对中调节油缸2活塞处于油缸中位，使动架16和静架17相错量为最小。顶锻油缸3、轨腰水平方向夹紧油缸4和34、挡渣板油缸5、动架钢轨夹紧油缸6和静架钢轨夹紧油缸7的活塞杆处于缩进状态，轨底垂直方向调节油缸8活塞杆处于伸长状态，待焊钢轨可以穿过焊轨机的通道9。待焊钢轨从右端初级对轨架41进入主机，两钢轨待焊端面到达电极之间的待焊部位时10，左右两初级对轨架的轨底垂直方向调节油缸8缩进，带动轨底支撑轮11沿轴12转动、下移，并脱离钢轨底部。左右两初级对轨架40和41的轨底水平方向调节油缸21伸长，通过齿条30带动齿轮29带动轨底水平方向调节轮13靠拢，使待焊钢轨远端夹紧和定位。

初级对轨架对中的定位点可以进行自由调节：轨底支撑轮11顶点的位置可以通过调节轨底垂直方向调节油缸8活塞杆顶部的螺旋深度加以改变，并通过拧紧调节螺母20，完成定位。轨底水平方向定位点由轨底水平方向调节机构下面的平台14移动完成，转动丝杠15，平台14移动。另外，还可以通过调节初级对轨架与主机的距离，选择最为适合的远端钢轨支点。第一级对中完成。

第一级对中动作完成后，主机上钢轨两端的轨腰水平方向夹紧油缸4、34和挡渣板油缸5活塞杆伸长，使钢轨待焊端部水平方向夹紧，并且对中，同时，挡渣板24和推凸刀组23就位。轨腰水平方向夹紧油缸4和34的定位点可以通过调节活塞杆顶端的垫片进行调整，调整到最佳位置后，钢轨夹紧油缸活塞杆伸长，上电极向下运动，使钢轨夹紧，并且与电极定位，完成钢轨的第二级对中。

钢轨的预拱度和上下错口量可以通过调节下电极垫片实现。待焊钢轨夹紧后，两端还会有少量的上下或左右偏差，这时，用主机上的对中架22进行调节。如图3所示，水平方向对中调节油缸1动作，带动对中架22和静架17沿动架16钢轨端面水平方向移动，完成水平调节。垂直方向对中调节油缸2动作，带动对中架22和静架17沿动架16钢轨端面垂直方向移动，完成垂直方向调节，水平和垂直方向调节完成后，即完成钢轨的第三级对中调节。第三级调节的最大量为上下20mm，左右20mm。

对中调节好后，变压器通电，顶锻油缸3活塞杆开始伸长，带动夹轨的动架16沿动架上支撑轴18和动架下支撑轴19进行轴向移动，动架16逐渐朝静架17靠拢，使钢轨端相互接触，形成闪光。通过闪光和加热，钢轨端面的加热深度逐渐增加，达到一定深度后，动架16靠拢逐步加快，钢轨烧化也加快，闪光也更加剧烈。在加速烧化的末期，动架16靠拢速度进一步加大，使焊缝出现短路和挤压变形，当达到要求的位移或压力后，解除顶锻。

焊接完成后，动架16上的钢轨夹紧油缸6和挡渣板油缸5活塞杆缩进。此时，轨腰水平方向夹紧油缸4带着推凸刀组23仍处于夹紧状态，钢轨在静架17上还处于夹紧状态，启动顶锻油缸3，使其活塞杆伸长，使动架16带着夹紧的推凸刀组23继续前进，当推凸刀组23通过焊接接头部位时，将焊瘤推掉，完成钢轨焊接全过程。

焊接完成之后，焊机恢复到待焊状态。

Claims (1)

1.一种固定式钢轨闪光焊机，其特征在于：包括主机(39)和两个独立于主机(39)的初级对轨架(40)、初级对轨架(41)；

固定式钢轨闪光焊机主机(39)的机架(42)为框架式结构，机架(42)由四根纵梁(28)、四根端梁(26)和四根竖梁(31)构成；在机架(42)内装有动架(16)、静架(17)和对中架(22)；动架(16)和静架(17)上端分别连接动架钢轨夹紧油缸(6)和静架钢轨夹紧油缸(7)，静架钢轨夹紧油缸(7)活塞下端连接变压器罩(37)，在变压器罩(37)的下端连接钢轨电极(38)；动架(16)通过与加强筋板(27)连接的动架上支撑轴(18)、动架下支撑轴(19)与机架(42)连接，绝缘顶锻油缸(3)与机架(42)和动架(16)连接，并实现动架(16)相对机架42的运动；动架(16)依托动架上支撑轴(18)和动架下支撑轴(19)作水平方向运动；对中架(22)一端与静架(17)连接，另一端与机架(42)连接；对中架(22)由水平方向圆柱形导轨(35)和垂直方向圆柱形导轨(36)构成，在对中架(22)右边和下边各安装一个油缸，右边的水平对中油缸(1)与静架(17)连接，下边的垂直对中油缸(2)与机架(42)连接；动架撑杆(32)的端部连接推凸刀组(23)，前面还有一组动架挡渣板(24)；静架撑杆(33)的端部连接着一组静架挡渣板(25)；挡渣板与挡渣板油缸(5)连接；

在动架(16)和静架(17)上各安装一组水平方向调节定位机构，由动架轨腰水平方向夹紧油缸(4)和动架撑杆(32)以及静架轨腰水平方向夹紧油缸(34)和静架撑杆(33)构成；动架轨腰水平方向夹紧油缸(4)和静架轨腰水平方向夹紧油缸(34)位置分别在动架(16)和静架17的外部，油缸的活塞杆分别伸入动架(16)和静架(17)的内部；

两侧的初级对轨架(40)和初级对轨架(41)由机架、轨底水平夹紧机构和轨底轮升降机构构成；轨底水平夹紧机构由轨底水平夹紧油缸(21)、齿条(30)，齿轮(29)、轨底水平方向调节轮组(13)构成；油缸(21)与齿条(30)相连；齿条(30)与齿轮(29)啮合；齿轮(29)与轨底水平方向调节轮组(13)连接；轨底水平夹紧机构由油缸(21)驱动齿条(30)，齿条(30)带动两个齿轮(29)旋转，使轨底水平方向调节轮组(13)靠拢，将钢轨水平定位；轨底轮升降机构由轨底垂直方向调节油缸(8)和上面的轨底轮(11)构成；通过轨底轮升降机构使钢轨垂直定位。

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