CN210031368U - 一种钢轨修复设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轨道交通领域，提供一种钢轨修复设备，该设备包括设备床身、前端输送装置、后端输送装置、加工单元、钢轨往复送料机构，在钢轨前端进入刀具开始加工的较短时间段内，修复加工采用刨削加工，在钢轨修复的较长时间段内，修复加工采用刨削和拉削相结合的加工，在钢轨全长加工的最后时间段内，修复加工采用拉削加工。本实用新型采用刨削和拉削结合的修复加工方法进行钢轨轨面修复加工，具有突出的高效率和高修复表面质量。

Description

一种钢轨修复设备

技术领域

本实用新型涉及轨道交通领域，具体涉及一种钢轨修复设备。

背景技术

铁路轨道行业，因长期通车使用，轨道表面产生硬化层、飞边、波浪纹，严重影响行车安全，造成列车高频次颠簸，造成列车疲劳寿命急剧降低，存在较大的系统性伤害及轨道断裂风险；现有解决这个问题有两种方案：第一，更换新轨，但存在更换周期长、更换成本高的不足；第二，进行轨面修复，现有在线轨面加工设备存在修复效率极低、修复质量低的不足，且现有完成修复加工后无法保证钢轨的正常的长时间使用，最终钢轨进行报废处理，更换新轨。更换下来一定长度的旧钢轨需要检查，严重缺陷的钢轨报废处理，对于可修复的钢轨，进行焊接对接，定长锯断定长为25米或其它长度的钢轨，然后进行打磨或加工去除焊缝及焊接缺陷，再对弯曲变形的钢轨进行校正整形，检验达到可加工轨面状态，转专用加工设备进行轨面修复加工。修复后的钢轨可在特定线路上使用。

国外内修复轨面，通用的主要是轨面铣削加工方案：对定长的钢轨进行轨面修复加工，达到使用技术要求；如果采用国外引进设备，这种方案存在主要的问题：1） 铣削加工的进给速度极限0.5km/h（83.3m/min）效率低下；如果提高铣削进给速度，刀具温度过高而失效；2）设备价格昂贵，投资成本高；3）后续备件及维护困难；4）铣削加工后的轨面质量差，需要增加一道砂轮磨削以提高修复轨面的粗糙度，这样又带来砂轮和磨削加工的铁屑粉尘污染。

因此，亟需一种修复设备能对拆下的旧钢轨轨面进行高效率和高质量的修复加工，以达到修复后的钢轨可继续在特定的线路上使用。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种钢轨修复设备，能对拆下的旧钢轨轨面进行高效率和高质量的修复加工，以达到修复后的钢轨可继续在特定的线路上使用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钢轨修复设备，包括设备床身、前端输送装置、后端输送装置、加工单元、钢轨往复送料机构，所述前端输送装置包括轨底夹紧输送轮和轨底支撑滚轮，所述轨底夹紧输送轮与轨底夹紧油缸相连，轨底夹紧输送轮通过十字万向联轴器、减速机与驱动电机相连，所述前端输送装置顶部设有轨顶定位轮以及轨侧导向轮，所述后端输送装置与前端输送装置结构相同，所述加工单元包括依次布设的粗加工单元前夹具、粗加工单元组、精加工单元前夹具、精加工单元组、末端加工单元后夹具，所述粗加工单元前夹具包括定位侧定位轮、夹紧侧定位轮、夹具轨顶定位轮和轨底夹紧轮，所述定位侧定位轮与定位侧定位油缸相连，所述夹紧侧定位轮与夹紧侧夹紧油缸相连，所述轨底夹紧轮与夹具轨底夹紧油缸相连，所述精加工单元前夹具、末端加工单元后夹具与粗加工单元前夹具结构相同，所述钢轨往复送料机构包括送料滚子，所述送料滚子通过联轴节、 减速机与驱动电机相连。

在上述技术方案中，所述粗加工单元前夹具中还设有夹具定位侧限位机构和夹具夹紧侧限位机构。

在上述技术方案中，所述粗加工单元前夹具中在每对定位侧定位轮、夹具轨顶定位轮间设置安装有夹具定位侧位置检测感应器和夹具轨顶位置检测感应器。

在上述技术方案中，所述粗加工单元组包括十字滑台，所述十字滑台通过滚珠丝杆实现垂直上下方向、水平左右方向的移动，在十字滑台上，可设置不少于2组的粗加工刀具，通过十字滑台的调整，实现刀具在不同工序内容加工的工位锁紧固定，依次进行的是前端输送装置单独推力作用下的刨削加工工艺方式、前端输送装置推力和后端输送装置拉力的共同作用下的刨削与拉削结合的加工工艺方式、后端输送装置单独拉力作用下的拉削加工工艺方式；所述精加工单元组包括十字滑台，所述十字滑台通过滚珠丝杆实现垂直上下方向、水平左右方向的移动，在十字滑台上，可设置不少于2组的精加工刀具、或者一组精加工刀具和其它加工的刀具，通过十字滑台的调整，实现刀具在不同工序内容加工的工位锁紧固定，依次进行的是前端输送装置单独推力作用下的刨削加工工艺方式、前端输送装置推力和后端输送装置拉力的共同作用下的刨削与拉削结合的加工工艺方式、后端输送装置单独拉力作用下的拉削加工工艺方式。

在上述技术方案中，在前端、后端输送装置进行钢轨输送时，在钢轨轨侧设置有轨侧限位轮，对钢轨进给起到导向作用，防止钢轨的偏出输送轨道；在钢轨没有进行夹紧输送前，钢轨轨底落在与往复送料机构的送料滚子等高的轨底支撑滚轮上，其高度低于钢轨夹紧输送时的轨底面，相差高度取20mm。

在上述技术方案中，当钢轨全部通过加工单元后，钢轨全长完成一次的修复加工，前端、后端输送装置的驱动电机停转，输送轨底夹紧油缸退回松开钢轨，钢轨落在轨底支撑滚轮和钢轨往复送料机构上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1修复加工的进给速度可达 3-5 km/h（轨道修复提高6-10倍）；2轨面修复质量稳定、修复轨面粗糙度高；3效率高，表面质量高，机构简单，可以去除小的波磨和较大的波磨；4降低轨道的修复成本；5降低劳动强度、环保和感观好；6降低设备的制造成本，设备推广性价值极高。

附图说明

图1为本实用新型设备的整体布置示意图之俯视图。

图2为本实用新型设备的整体布置示意图之主视图。

图3-5为本实用新型的前端、后端输送装置的示意图。

图6-8为本实用新型的加工单元的示意图。

图9为本实用新型的夹具的示意图。

图10、11为本实用新型的夹紧侧定位轮、定位侧定位轮及夹具定位侧位置检测感应器的示意图。

图12为本实用新型的夹具轨顶定位轮及夹具轨顶位置检测感应器的示意图。

图13为本实用新型的钢轨往复送料机构的示意图。

其中，1设备床身，2.1-2.3前端输送装置，2.4-2.6后端输送装置，3.1粗加工单元前夹具，3.2精加工单元前夹具，3.3末端加工单元后夹具，3.4粗加工单元组，3.41十字滑台，3.5精加工单元组，3.6夹具轨底夹紧油缸、3.7轨底夹紧轮、3.8夹紧侧夹紧油缸、3.9定位侧定位油缸、3.10 夹紧侧定位轮、3.11定位侧定位轮、3.12夹具轨顶定位轮、3.131夹具定位侧限位机构（限位状态）、3.132夹具夹紧侧限位机构（拆除限位状态）、3.14夹具定位侧位置检测感应器、3.15夹具轨顶位置检测感应器、4.1-4.4钢轨往复送料机构、4.10送料滚子、4.11驱动电机、4.12减速机、4.13联轴节、2.0.1驱动电机、2.0.2减速机、2.0.3十字万向联轴器、2.0.4轨底夹紧输送轮、2.0.5待修复钢轨、2.0.6轨顶定位轮、2.0.7轨侧导向轮、2.0.8轨底夹紧油缸、2.0.9轨底支撑滚轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的具体实施例中，如图1、2所示，一种钢轨修复设备，包括设备床身1、前端输送装置、后端输送装置、加工单元、钢轨往复送料机构。

如图3-5所示，所述前端输送装置包括轨底夹紧输送轮2.0.4和轨底支撑滚轮2.0.9，所述轨底夹紧输送轮2.0.4与轨底夹紧油缸2.0.8 相连，轨底夹紧输送轮2.0.4通过十字万向联轴器2.0.3、减速机2.0.2 与驱动电机2.0.1相连，所述前端输送装置顶部设有轨顶定位轮2.0.6以及轨侧导向轮2.0.7，所述后端输送装置与前端输送装置结构相同。

在上述实施例中，轨底夹紧输送轮2.0.4，输送轮外圆采用网格轮，网格轮具有的凸起部分能够在与输送的钢轨产生相当于不小于1.0的摩擦系数的驱动力，网格轮采用低碳钢进行渗碳淬火，网格轮采用左右相近或相同的螺旋角α，并采用相同的槽深t，一边采用尖角的锯齿形，间距p为槽深t的2-3倍，另外一边采用底部为三角形的槽型、顶部采用梯形，间距s为槽深t的4-6倍。

优选的，网格轮槽深在0.3-0.8mm，且左旋和右旋的凸起槽型和间距不一样，网格轮左旋斜齿采用尖角的锯齿形，间距为槽深的2-3倍，间距在1-1.5mm，而右旋斜齿底部采用三角形，顶部采用梯形，间距为槽深的4-6倍，间距在2.5-5mm。

在上述实施例中，前端、后端输送装置的动力采用减速机加变频电机，也可以采用减速机加伺服，或者采用电机液压马达等其它类型的动力部件。鉴于轨底夹紧输送轮2.0.4需要上下升降，在动力部件和输送轮间采用十字万向联轴器进行连接。

如图6-9所示，所述加工单元包括依次布设的粗加工单元前夹具3.1、粗加工单元组3.4、精加工单元前夹具3.2、精加工单元组3.5、末端加工单元后夹具3.3，所述粗加工单元前夹具3.1 包括定位侧定位轮3.11、夹紧侧定位轮3.10、夹具轨顶定位轮3.12和轨底夹紧轮3.7，所述定位侧定位轮3.11与定位侧定位油缸3.9相连，所述夹紧侧定位轮3.10与夹紧侧夹紧油缸3.8相连，所述轨底夹紧轮3.7与夹具轨底夹紧油缸3.6 相连，所述精加工单元前夹具3.2、末端加工单元后夹具3.3与粗加工单元前夹具3.1 结构相同，

如图1、2、13所示，本实施例中，设置有4套钢轨往返送料机构，间距在3-6米，单独控制，实现分多次加工修复轨面的往复送料。所述钢轨往复送料机构包括送料滚子4.10，所述送料滚子4.10通过联轴节4.13、 减速机4.12与驱动电机4.11 相连。

在上述实施例中，前端、后端输送装置和加工单元布置在设备床身上。

在上述实施例中，所述粗加工单元前夹具3.1 中还设有夹具定位侧限位机构3.131和夹具夹紧侧限位机构3.132。

如图10、12所示，在上述实施例中，所述粗加工单元前夹具3.1 中在每对定位侧定位轮3.11、夹具轨顶定位轮3.12间设置安装有夹具定位侧位置检测感应器3.14和夹具轨顶位置检测感应器3.15，检测、判断轨顶的定位稳定和可靠性，确保加工过程中钢轨的定位和夹紧，防止钢轨的跳动损坏刀具和设备。

如图7所示，在上述实施例中，所述粗加工单元组3.4包括十字滑台3.41，所述十字滑台通过滚珠丝杆实现垂直上下方向、水平左右方向的移动，在十字滑台3.41上，可设置不少于2组的粗加工刀具，通过十字滑台的调整，实现刀具在不同工序内容加工的工位锁紧固定，依次进行的是前端输送装置2.1-2.3单独推力作用下的刨削加工工艺方式、前端输送装置2.1-2.3推力和后端输送装置2.4-2.6拉力的共同作用下的刨削与拉削结合的加工工艺方式、后端输送装置2.4-2.6单独拉力作用下的拉削加工工艺方式；所述精加工单元组3.5包括十字滑台，所述十字滑台通过滚珠丝杆实现垂直上下方向、水平左右方向的移动，在十字滑台上，可设置不少于2组的精加工刀具、或者一组精加工刀具和其它加工的刀具，通过十字滑台的调整，实现刀具在不同工序内容加工的工位锁紧固定，依次进行的是前端输送装置2.1-2.3单独推力作用下的刨削加工工艺方式、前端输送装置2.1-2.3推力和后端输送装置2.4-2.6拉力的共同作用下的刨削与拉削结合的加工工艺方式、后端输送装置2.4-2.6单独拉力作用下的拉削加工工艺方式。

精加工刀具前设有耐冲击性能的防护刀片，所述防护刀片比精加工刀片高0.05mm，保证精加工刀片加工深度不大于0.05mm，确保精加工刀具的安全，防止异常情况导致钢轨与刀具发生磕碰，并避免精加工刀具过量加工，从而导致精加工刀具损坏或寿命降低。

在上述实施例中，每个旋转部件都设有自润滑，确保轴承以及移动部件，长期正常运转。

在上述实施例中，该修复设备还设有铁屑收集装置。

本实施例钢轨修复设备的修复方法，包括以下步骤：

（1） 工艺第一阶段，如下

（1-1）前端输送装置通过轨底夹紧输送轮2.0.4产生的推力驱动钢轨实现进给运动：钢轨通过滚道线输送轮及钢轨往复送料机构输送进入机床，到达粗加工单元前夹具3.1前，停止，确认信号后，多组前端输送装置2.1-2.3的轨底夹紧输送轮2.0.4在输送轨底夹紧油缸2.0.8 的作用下夹紧钢轨轨底，驱动电机2.0.1同步同速启动运行，轨底夹紧输送轮2.0.4给予钢轨轨底推动力，驱动钢轨向前输送，实现刨削的工件进给；

（1-2）同时，粗加工单元组3.4中的十字滑台3.41进行位置调节，将轨顶粗加工刀具移送到设定位置，并锁紧固定；

（1-3）粗加工单元前夹具定位夹紧：在粗加工单元前夹具3.1中，在定位侧定位油缸3.9和夹具定位侧限位机构3.131作用下，定位侧定位轮3.11定位锁定，轨底夹紧油缸3.6低压抬起钢轨到轨顶接触夹具轨顶定位轮3.12，夹紧侧夹紧油缸3.8夹紧钢轨的夹紧侧完成轨侧夹紧，轨底夹紧油缸3.6高压夹紧轨底，完成钢轨轨侧及轨顶的定位和夹紧；

此阶段，钢轨是通过上述方式被输送装置推动，实现钢轨轨面修复加工进给的，在钢轨通过加工单元刀具后单独进行钢轨最前面一段的轨顶面刨削加工；

当钢轨前端进入精加工单元前夹具3.2时,精加工单元前夹具3.2完成钢轨轨侧及轨顶的定位和夹紧；确保钢轨在粗加工单元前夹具3.1和精加工单元前夹具3.2的定位夹紧稳定可靠；

在精加工工序加工中，钢轨前端通过精加工工位的刀具后，末端加工单元后夹具3.3完成钢轨轨侧及轨顶的定位和夹紧；确保钢轨在粗加工单元前夹具3.1、精加工单元前夹具3.2和末端加工单元后夹具3.3的定位夹紧稳定可靠；

（2）工艺第二阶段，如下

当钢轨前端完全通过后端输送装置2.4-2.6，多组后端输送装置2.4-2.6的轨底夹紧输送轮2.0.4在输送轨底夹紧油缸2.0.8 的作用下夹紧钢轨轨底，驱动电机2.0.1同步同速启动运行，后端的轨底夹紧输送轮2.0.4给予钢轨轨底拉动力，与前端轨底夹紧输送轮2.0.4的推力的共同作用，驱动钢轨向前输送，实现刨削和拉削相结合的工件进给；

此阶段，钢轨是通过上述方式被前端输送装置2.1-2.3推动、后端输送装置2.4-2.6拉动，实现钢轨轨面修复加工进给的，在钢轨通过加工单元刀具后进行钢轨轨、面的刨削和拉削结合的加工；

（3）工艺第三阶段，如下

当钢轨末端完全通过前端输送装置2.1-2.3，多组后端输送装置2.4-2.6的轨底夹紧输送轮2.0.4在输送轨底夹紧油缸2.0.8 的作用下夹紧钢轨轨底，驱动电机2.0.1同步同速启动运行，轨底夹紧输送轮2.0.4给予钢轨轨底拉动力，与前端轨底夹紧输送轮2.0.4的推力的共同作用，驱动钢轨向前输送，实现钢轨后一段的单独拉削的工件进给；

此阶段，钢轨是通过上述方式被后端输送装置2.4-2.6拉动，实现钢轨轨面修复加工进给的，在钢轨通过加工单元刀具后单独进行钢轨轨顶面的拉削加工。

在上述实施例中，在前端、后端输送装置2.1-2.6进行钢轨输送时，在钢轨轨侧设置有轨侧限位轮2.0.7，对钢轨进给起到导向作用，防止钢轨的偏出输送轨道；在钢轨没有进行夹紧输送前，钢轨轨底落在与往复送料机构4.1-4.2的送料滚子等高的轨底支撑滚轮2.0.9上，其高度低于钢轨夹紧输送时的轨底面，相差高度取20mm。

在上述实施例中，在轨顶面粗加工时，将轨顶面分为不少于2段的分次加工，完成上述步骤（1）、（2）、（3）；当钢轨全部通过加工单元后，钢轨全长完成一次的修复加工，前端、后端输送装置2.1-2.6的驱动电机2.0.1停转，输送轨底夹紧油缸2.0.8 退回松开钢轨，钢轨落在轨底支撑滚轮2.0.9和钢轨往复送料机构上。

在上述实施例中，所述步骤（1）、（2）、（3），可以循环重复设置，将加工深度进行分次加工，通过粗加工单元组3.4 、精加工单元组3.5 中十字滑台的垂直方向调整进行加工余量的调整。

在上述实施例中，粗、精加工的每道工序进行加工工作时，其余工序的加工刀具均通过粗加工单元组3.4 、精加工单元组3.5的十字滑台移到非工作工位上，刀具的交换是通过加工单元3.4、3.5的控制实现的。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种钢轨修复设备，其特征在于：包括设备床身、前端输送装置、后端输送装置、加工单元、钢轨往复送料机构，所述前端输送装置包括轨底夹紧输送轮和轨底支撑滚轮，所述轨底夹紧输送轮与轨底夹紧油缸相连，轨底夹紧输送轮通过十字万向联轴器、减速机与驱动电机相连，所述前端输送装置顶部设有轨顶定位轮以及轨侧导向轮，所述后端输送装置与前端输送装置结构相同，所述加工单元包括依次布设的粗加工单元前夹具、粗加工单元组、精加工单元前夹具、精加工单元组、末端加工单元后夹具，所述粗加工单元前夹具包括定位侧定位轮、夹紧侧定位轮、夹具轨顶定位轮和轨底夹紧轮，所述定位侧定位轮与定位侧定位油缸相连，所述夹紧侧定位轮与夹紧侧夹紧油缸相连，所述轨底夹紧轮与夹具轨底夹紧油缸相连，所述精加工单元前夹具、末端加工单元后夹具与粗加工单元前夹具结构相同，所述钢轨往复送料机构包括送料滚子，所述送料滚子通过联轴节、减速机与驱动电机相连。

2.根据权利要求1所述的钢轨修复设备，其特征在于：所述粗加工单元前夹具中还设有夹具定位侧限位机构和夹具夹紧侧限位机构。

3.根据权利要求1所述的钢轨修复设备，其特征在于：所述粗加工单元前夹具中在每对定位侧定位轮、夹具轨顶定位轮间设置安装有夹具定位侧位置检测感应器和夹具轨顶位置检测感应器。

4.根据权利要求1所述的钢轨修复设备，其特征在于：所述粗加工单元组包括十字滑台，所述十字滑台通过滚珠丝杆实现垂直上下方向、水平左右方向的移动，在十字滑台上，可设置不少于2组的粗加工刀具，通过十字滑台的调整，实现刀具在不同工序内容加工的工位锁紧固定；所述精加工单元组包括十字滑台，所述十字滑台通过滚珠丝杆实现垂直上下方向、水平左右方向的移动，在十字滑台上，可设置不少于2组的精加工刀具、或者一组精加工刀具和其它加工的刀具，通过十字滑台的调整，实现刀具在不同工序内容加工的工位锁紧固定。

5.根据权利要求1所述的钢轨修复设备，其特征在于：在前端、后端输送装置进行钢轨输送时，在钢轨轨侧设置有轨侧限位轮，在钢轨没有进行夹紧输送前，钢轨轨底落在与往复送料机构的送料滚子等高的轨底支撑滚轮上，其高度低于钢轨夹紧输送时的轨底面，相差高度取20mm；当钢轨全部通过加工单元后，输送轨底夹紧油缸退回松开钢轨，钢轨落在轨底支撑滚轮和钢轨往复送料机构上。

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