CN202591968U - 一种集装箱式基地气压焊轨成套装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集装箱式基地气压焊轨成套装置，包括钢轨焊前校直除锈一体机，钢轨焊前校直除锈一体机与气压焊轨机相连，气压焊轨机与四向校直机相连，四向校直机与数控精磨机相连，数控精磨机与焊缝成像探伤机相连。本实用新型集装箱式基地气压焊轨成套装置可以完成对钢轨进行焊前准备、基地气压焊接及正火、以及焊接接头焊后精确修复及深度探测。实现快速、高效、优质、安全的钢轨焊接。

Description

一种集装箱式基地气压焊轨成套装置

技术领域

本实用新型涉及一种焊轨装置，特别涉及一种集装箱式基地气压焊轨成套装置。

背景技术

钢轨焊接分为现场焊接和基地焊接，目前国内基地焊接大都采用固定式闪光焊接方式。由于基地闪光焊机的设备庞大，焊接完成后还需要分解的单体设备进行处理，需要的场地大、操作人员多、工效低、同时固定式闪光焊机无法进行转场，这样就大大增加了运输困难。

在钢轨焊接工艺中，钢轨在线检测方法简单、粗糙，主要采用直尺及平尺和塞尺进行平直度测量，测量结果无法数字化，测量进度不高。焊接接头平顺度修复均是由人工操作，钢轨的质量稳定性不高，人为影响因素比较严重。焊缝探伤手段简单，不能深度探测，只能对外观描述。不能满足高速铁路（设计时速大于200公里）的钢轨焊接技术标准要求。

因此只能适用于设计时速在200公里以下的钢轨焊接，与设计时速大于200公里的钢轨焊接技术标准相比还有较大的差距。

如《中华人民共和国铁道行业标准》TB/T 1632.2-2005中正文第一页的3.2.1固定式闪光焊接设备要求，固定式闪光焊接作业线应有焊前钢轨校直机、锯轨设备、轨端除锈设备、钢轨闪光对焊设备、焊后钢轨矫直机、轨头焊缝精磨机以及焊接接头热处理装置。

但其仍存在以下不足之处：

1、设备占地大、使用时操作人员较多。

2、焊接前的校直测量装置与对焊装置分离，使用时极易产生错变量，直接影响焊接质量。

3、由于经常遇到多条客运专线建设相继进行，工程建设项目存在多个作业面同时施工，基地焊轨设备转场使用不便利。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种集装箱式基地气压焊轨成套装置，包括钢轨焊前校直除锈一体机，钢轨焊前校直除锈一体机与气压焊轨机相连，气压焊轨机与四向校直机相连，四向校直机与数控精磨机相连，数控精磨机与焊缝成像探伤机相连。

本实用新型集装箱式基地气压焊轨成套装置可以完成对钢轨进行焊前准备、基地气压焊接及正火、以及焊接接头焊后精确修复及深度探测。实现快速、高效、优质、安全的钢轨焊接。

采用一机多功能的气压焊轨机，利用计算机、恒位移质量控制方法控制焊接、正火过程，焊头品质好，作业操作方便，效率高，系统稳定性和可靠性高，设备投入小以及耗材成本低，硬件设施简化，占用场地少，环保良好。同时，对操作人员的技能要求低，培训时间短，劳动强度小，也能够更好地保证焊接及正火质量，降低焊接成本。

优选的，钢轨焊前校直除锈一体机包括连接有除锈装置的校直主机，除锈装置包括刷轮除锈机，刷轮除锈机包括电机及与电机相连的主轴，主轴通过传动装置与刷轴相连，刷轴端部设置有钢丝刷轮。

通过校直主机将焊接前的钢轨轨端的直线度进行测量和校直，避免钢轨轨端产生接头错边；并通过除锈装置对钢轨轨端端面及电极接触面除锈，去除了轨端与焊机电极接触面上的氧化层及黏附的颗粒杂质，焊接时可以降低接触电阻，增加接触面积，减少电极接触的不均匀产生电极灼伤的现象。

优选的，除锈装置还包括恒压除锈装置，恒压除锈装置包括电机及与电机相连的主轴，主轴通过传动装置与除锈磨头相连。采用这样的结构，通过在打磨过程中增加恒定的接触正压力，提升打磨品质。

优选的，钢轨焊前校直除锈一体机设置在第一集装箱内，气压焊轨机设置在第二集装箱内，四向校直机设置在第三集装箱内，数控精磨机设置在第四集装箱内，焊缝成像探伤机设置在第五集装箱内。

采用这样的结构，当需要转场时，只需以钢轨的纵向轴线为基准将集装箱定位，然后打开集装箱，按操作要求移位相关附属设施，接通电源就可以开机正常工作，进行焊接作业。

并由于将钢轨焊前矫直、除锈、气压焊接及正火热处理、焊缝打磨、接头平直度调整、平直度修复、焊缝精磨、超声波检测等多个工位设备集成为一整套管理生产线，且全部装于数个标准集装箱内，便于转场运输。

优选的，气压焊轨机设置在第二集装箱中部，第二集装箱内还设置有冷水机、气瓶、电控柜和液压泵站，冷水机、气瓶、电控柜和液压泵站分别设置在第二集装箱内部的四周，气瓶上还设置有气阀。通过第二集装箱内部的合理布局，气瓶为焊接提供了氧乙炔，可对钢轨进行加热，加热到塑性状态，然后采用大顶锻力进行顶锻，最后自动进行推瘤处理。

通过冷水机和液压泵，实现了气压焊机火焰加热和强风制冷正火功能，对钢轨焊接接头进行正火。使钢轨各部分达到加热均匀，组织细化，冷却满足正火工艺要求。

通过设置电控柜，利用可编程控制器控制各项参数，同时采用焊接管理系统对焊接过程进行实时监控。

优选的，第一集装箱、第二集装箱、第三集装箱、第四集装箱、及第五集装箱的底部均设置有四个吊耳。采用这样的结构，可以使集装箱具有更好的搬运性能和吊装强度。

优选的，钢轨焊前校直除锈一体机、气压焊轨机、四向校直机、数控精磨机及焊缝成像探伤机均设置有启闭开关，启闭开关均通过PC串口与计算机相连。采用这样的结构，可以使各集装箱内的设备统一监控。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、将多个工序所需的设备整合成成套设备，将焊前选配轨、除锈、校直、焊接、双频正火、精磨、探伤、出轨一系列工艺集成，减少了操作人员的数量，钢轨进入装置后自动进行多工序加工，同时精简了设备的尺寸并节约了占地面积。

2、将多个工序所需的设备整合成成套设备，各设备之间流水线操作，精度误差更小。

3、将钢轨焊前矫直、除锈、焊接及正火热处理、焊缝打磨、接头平直度调整、平直度修复、焊缝精磨、超声波检测等多个工位设备集成为一整套管理生产线，且全部装于数个标准集装箱内，便于转场运输。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型采用气压焊轨机在集装箱内布局的结构示意图；

图3是本实用新型采用气压焊轨机的控制原理图。

图中标记：钢轨焊前校直除锈一体机—1；气压焊轨机—2；四向校直机—3；数控精磨机—4；焊缝成像探伤机—5；冷水机—201a；气瓶—201b；电控柜—201c；液压泵站—201d；第一集装箱—101；第二集装箱—102；第三集装箱—103；第四集装箱—104；第五集装箱—105。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出的各种变化均属于本实用新型的保护范围之内。

实施例1

如图1所示，本实用新型集装箱式基地气压焊轨成套装置，包括钢轨焊前校直除锈一体机1，钢轨焊前校直除锈一体机1与气压焊轨机2相连，气压焊轨机2与四向校直机3相连，四向校直机3与数控精磨机4相连，数控精磨机4与焊缝成像探伤机5相连。

通过本实施例各装置，可以完成对钢轨进行焊前准备、基地气压焊接及焊接接头焊后精确修复及深度探测。实现快速、高效、优质、安全的钢轨焊接。

其中，钢轨焊前校直除锈一体机1设置在第一集装箱101内，气压焊轨机2设置在第二集装箱102内，四向校直机3设置在第三集装箱103内，数控精磨机4设置在第四集装箱104内，焊缝成像探伤机5设置在第五集装箱105内。

当需要转场时，只需以钢轨的纵向轴线为基准将集装箱定位，然后打开集装箱，按操作要求移位相关附属设施，接通电源就可以开机正常工作，进行焊接作业。并由于将钢轨焊前矫直、除锈、气压焊接及正火热处理、焊缝打磨、接头平直度调整、平直度修复、焊缝精磨、超声波检测等多个工位设备集成为一整套管理生产线，且全部装于数个标准集装箱内，便于转场运输。

本实施例中气压焊轨机2在第二集装箱102内的布局如图2所示，气压焊轨机2设置在第二集装箱102中部，第二集装箱102内还设置有冷水机201a、气瓶201b、电控柜201c和液压泵站201d，冷水机201a、气瓶201b、电控柜201c和液压泵站201d分别设置在第二集装箱102内部的四周，气瓶201b上还设置有气阀。通过第二集装箱102内部的合理布局，气瓶201b为焊接提供了氧乙炔，可对钢轨进行加热，加热到塑性状态，然后采用大顶锻力进行顶锻，最后自动进行推瘤处理。焊接主机是GPW-1200大型气压焊机。钢轨经过前面的焊前准备工位送入焊接工位集装箱，首先进行拉轨对轨处理，然后进行火焰加热，当加热到钢轨塑性阶段，进行挤压顶锻，保压推瘤、强制风冷至500℃以下后继续进行正火加热、强制风冷热处理。至300℃以下后后，送到下一个工位。集装箱采用的是20英尺标准加高集装箱，气压焊机主机放在集装箱中间位置，其四周分别为：冷水机201a、气瓶201b和气阀、电控柜201c和液压泵站201d。当集装箱转场时，各个设备都通过螺钉将设备固定在集装箱底板上，方便转场。进行基地焊接作业时，将集装箱两端的板墙抽出，钢轨送入，可以方便进行作业。

通过冷水机201a和液压泵，实现了气压焊机火焰加热和强风制冷正火功能，对钢轨焊接接头进行正火。使钢轨各部分达到加热均匀，组织细化，冷却满足正火工艺要求。通过设置电控柜201c，利用可编程控制器控制各项参数，同时采用焊接管理系统对焊接过程进行实时监控。

本实施例气压焊轨机2的控制方式如图3所示，控制系统以PLC为核心，主要控制对象是氧气、乙炔流量和通断、系统压力、摆火速度和摆幅、顶锻力、顶锻量和顶锻速度。其中系统压力、焊机位移、摆火位移、氧气流量、乙炔流量都是模拟量，这些模拟量必须转化成数字量才能进入PLC。系统压力通过压力传感器检测，焊机位移和摆火位移通过位移传感器检测，气体流量通过质量流量控制器检测，它们都通过A/D模块转化成数字信号，A/D模块通过专用接口将这些数字信号传输到PLC中，PLC按照预先编写好的程序对数字量进行处理，通过专用接口传到D/A模块，并把数字量转换成模拟量后，输出到比例溢流阀的集成电控器上，控制系统的压力；输出到伺服阀控制板上，控制摆火油缸的速度；输出到质量流量控制器上，控制氧气乙炔的通断和流量。从PLC输出的信号通过继电器板，控制电磁阀换向，实现油缸的进退。人机界面上按钮开关量可以直接输出到PLC的输入端，然后控制电磁阀的换向、气体流量的增减等。

本实施例的工作过程是：

a、首先对钢轨进行选配，焊前准备。钢轨进入第一个工位，矫直除锈处理。在钢轨轨端焊接接触面采用恒压砂带除锈技术，对钢轨端面进行除锈处理，然后采用带激光直线度测量的焊前轨端校直主机对钢轨进行矫直处理。

b、钢轨进入第二个工位，采用大型钢轨气压焊机对钢轨进行焊接。焊接时采用氧乙炔对钢轨进行加热，加热到塑性状态，然后采用大顶锻力进行顶锻，最后自动进行推瘤处理。焊接过程还采用了可编程控制器控制各项参数，同时采用焊接管理系统对焊接过程进行实时监控。

c、焊接完成立即对钢轨进行正火处理。采用气压焊自带的火焰加热和强风制冷正火功能，对钢轨焊接接头进行正火。使钢轨各部分达到加热均匀，组织细化，冷却满足正火工艺要求。

d、正火完成，进入下一个工位对钢轨进行调直。钢轨调直采用的是四向校直机3。设备采用非接触式激光直线度测量技术进行平直度测量，采用电液比例调压技术对校直力进行调节，而且配合实时监测反馈系统对调直过程进行实时控制。

e、然后对钢轨焊接接头进行精磨处理，采用全数控控制的钢轨焊缝数控精磨机4，打磨过程两端点数控探位自动进行补偿，同时整机增加了非接触式激光直线度测量系统，磨削修复完成后进行最终的钢轨焊缝直线度测量，确保修复的精确度。

f、最后对钢轨焊缝进行深度探伤。采用了钢轨焊缝超声成像探伤机，探伤过程是探伤工作头从停留位置横向移动到对正钢轨中心，探伤工作头纵向移动到接触钢轨顶部，工作头合拢卡住钢轨并锁紧，耦合剂循环开始，A探头晶粒度检测开始，A探头离开探伤待闭位置，B、C、D、E探头开始扫查探伤，扫查完毕工作头解锁开启，工作头离开焊缝，回到准备位置。

第一集装箱101、第二集装箱102、第三集装箱103、第四集装箱104、第五集装箱105的底部均设置有四个吊耳，第五集装箱105内还设置有总控中心，总控中心包括计算机和PC串口。

钢轨焊前校直除锈一体机1、气压焊轨机2、四向校直机3、数控精磨机4及焊缝成像探伤机5均设置有启闭开关，启闭开关均通过PC串口与计算机相连。

钢轨焊前校直除锈一体机1、气压焊轨机2、四向校直机3、数控精磨机4及焊缝成像探伤机5均设置有信号灯，信号灯均通过PC串口与计算机相连。

钢轨焊前校直除锈一体机1包括连接有除锈装置的校直主机，除锈装置包括刷轮除锈机，刷轮除锈机包括电机及与电机相连的主轴，主轴通过传动装置与刷轴相连，刷轴端部设置有钢丝刷轮；除锈装置还包括恒压除锈装置，恒压除锈装置包括电机及与电机相连的主轴，主轴通过传动装置与除锈磨头相连。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种集装箱式基地气压焊轨成套装置，其特征在于：包括钢轨焊前校直除锈一体机，钢轨焊前校直除锈一体机与气压焊轨机相连，气压焊轨机与四向校直机相连，四向校直机与数控精磨机相连，数控精磨机与焊缝成像探伤机相连。

2.根据权利要求1的集装箱式基地气压焊轨成套装置，其特征在于：钢轨焊前校直除锈一体机包括连接有除锈装置的校直主机，除锈装置包括刷轮除锈机，刷轮除锈机包括电机及与电机相连的主轴，主轴通过传动装置与刷轴相连，刷轴端部设置有钢丝刷轮。

3.根据权利要求2的集装箱式基地气压焊轨成套装置，其特征在于：除锈装置还包括恒压除锈装置，恒压除锈装置包括电机及与电机相连的主轴，主轴通过传动装置与除锈磨头相连。

4.根据权利要求3的集装箱式基地气压焊轨成套装置，其特征在于：钢轨焊前校直除锈一体机设置在第一集装箱内，气压焊轨机设置在第二集装箱内，四向校直机设置在第三集装箱内，数控精磨机设置在第四集装箱内，焊缝成像探伤机设置在第五集装箱内。

5.根据权利要求4的集装箱式基地气压焊轨成套装置，其特征在于：气压焊轨机设置在第二集装箱中部，第二集装箱内还设置有冷水机、气瓶、电控柜和液压泵站，冷水机、气瓶、电控柜和液压泵站分别设置在第二集装箱内部的四周，气瓶上还设置有气阀。

6.根据权利要求4或5所述的集装箱式基地气压焊轨成套装置，其特征在于：第一集装箱、第二集装箱、第三集装箱、第四集装箱、及第五集装箱的底部均设置有四个吊耳。

7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的集装箱式基地气压焊轨成套装置，其特征在于：钢轨焊前校直除锈一体机、气压焊轨机、四向校直机、数控精磨机及焊缝成像探伤机均设置有启闭开关，启闭开关均通过PC串口与计算机相连。

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