CN2506684Y - 轨道螺栓作业机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种铁路轨道螺栓作业的专用设备,它以自发电力为能源,电动扳手设置在一个既能升降又能适度绕升降轴旋转以及套筒端部能适度张合的支架上,从而能自动寻找确定被维护螺栓位置,另外将防锈剂喷射口设置于电动扳手套筒内,使螺栓旋松、喷剂、旋紧一气呵成。由于设备的整个作业过程通过微机进行程序控制,实现了电动扳手输出扭矩自动控制,防锈剂喷射适量,操作简便可靠,劳动强度大为降低。

Description

轨道螺栓作业机

一、技术领域。

本实用新型涉及一种对铁路道轨固定螺栓进行作业的自动化机械，尤其是一种采用微机程序控制，以发电机为动力源，驱动电机工作，推动冲击器输出高速冲击扭矩，从而完成对轨道螺栓快速旋松、向螺母内喷射防锈剂、并以规定扭矩值反向紧固螺栓全过程的自动化设备。

二、背景技术。

目前，由于列车车速的提高，车流密度的加大，对路基养护的要求也越来越高，越来越重要。据调查，国内工作在养路第一线的人员已达14万余人。而在路基养护工作中，按时对轨道螺栓进行松紧加固及螺栓防锈处理是一项重要工作。目前，国内在对铁路轨道螺栓的旋松、加注防锈剂、紧固螺栓的维护作业时，主要以人力为主，其劳动强度大，作业时间长、工作效率低，防锈剂浪费大，维护质量差，作业成本高。若采用电动扳手，要受到电源的严格限制，而且仍要人工涂抹防锈剂，故只能在小范围有条件的作业区内使用。现有的维护器，其维护完成后换位仍要人工作业，劳动强度大、速度慢、效率较低，不能适应高速密集型铁路的要求。

三、发明内容。

根据上述铁路轨道螺栓作业的实际需要，本实用新型的目的是提供一种能在轨道上行走，可同时对两个螺栓作业、单人操作、便于携带、功能齐全、不受电网限制、省力省防锈剂的高效快速轨道螺栓作业设备。

为实现上述目的，本实用新型所述的轨道螺栓作业机，它由行走机架、动力装置、轨道螺栓作业装置及操作控制装置等构成，行走机架由机架与导轮构成，导轮设置于机架下部；动力装置、轨道螺栓作业装置及操作控制装置均设置于机架内，其特点是：轨道螺栓作业装置由升降机构、电动扳手及其自动寻位机构、防锈剂喷射机构所组成，电动扳手固定于升降机构上，升降机构设置于机架内，升降机构的动力输入端与动力装置动力输出端相连接，电动扳手的扭力及冲击力输入端与动力装置输出端相连接；防锈剂喷射机构的喷射嘴沿电动扳手套筒中轴线设置，喷射嘴及导轴设置于电动扳手的内腔并用轴承套与电动扳手的扭力冲击部件相隔开；操作控制装置由操作面板、控制电路、驱动电路、转速扭矩传感器、发动机油门控制装置等构成，驱动电路的受控制端与控制电路控制信号输出端相连接，驱动电路电能输入接口与发电机电能输出接口相连接，驱动电路电能输出端分别与各电动机电能输入端、发动机油门控制装置受控端、防锈剂喷射机构的受控端相连接，控制电路检测信号输入端分别与转速扭矩传感器和发电机电压传感器检测信号输出端相连接，转速扭矩传感器从转动的电动扳手处检测到转速扭矩信号，发电机传感器从发电机电能输出端检测到输出电能状态信号。

在上述技术方案中，动力装置由汽油发动机、发动机油门控制装置、点火器、蓄电池、高效永磁发电机及发电机限速保护装置等构成，发动机油门控制装置的信号输入端接操作控制装置驱动电路中的油门控制信号输出端；发电机限速保护装置的信号输入端接发电机电源输出端，该保护装置控制信号端接点火器受控信号输入端，发电机转子连接于汽油发动机的动力输出轴。发电机转子内壁周边设置若干永磁材料，发电机定子设置于发电机转子内部并固定在发动机箱体上，从而构成高效永磁发电机；发电机转子外圆固定有电感式点火器的磁铁及导磁块，发电机转子也是点火器的转子，在汽油发动机箱体上固定有点火控制器及高压包定子，从而组成一个发动机的电感式无触点电子点火器；在发电机电源输出端与发动机点火器之间设置有限速保护装置，该装置接受到发电机输出的超安全电压时，迅速关闭点火控制器中高压线包的供电回路，发电机输出电压正常时，该装置迅速接通点火控制器中高压线包的供电回路，点火器恢复正常点火。发电机转子的轴向面开有若干个孔，发电机护罩上开有离心风轮进风孔槽。汽油发动机动力输出轴侧设置有离心式风机，风机输出通过导风软管接在发电机定子与发动机联接的外侧面，风量经过定子与转子的开孔先冷却发电机后再与离心风机风量合并后对发动机形成冷却风量。

在上述技术方案中，电动扳手升降及自动寻位机构由支架、升降丝杆、升降电机、升降滑块、升降导杆及定位平衡弹簧等构成，升降电机转动轴与升降丝杆相连动，升降滑块套装在升降丝杆上，且滑块宽于两台扳手电机箱体上部间隙，电动扳手与升降导杆呈可滑动连接，导杆上端设有腰形槽，通过平衡弹簧将导杆上部悬浮固定，并与上支架呈可转动方式连接，导杆的下端设有平衡杆，该平衡杆通过若干只弹簧限制定位，电动扳手端部设置带有导向锥度的套筒。此外，在升降丝杆的底部设有手动紧急脱轨手轮。

在上述技术方案中，防锈剂喷射装置由防锈剂容器、进剂单向阀、压液活塞、回位弹簧、电磁阀、喷射单向阀、喷射头、连接导管等构成，防锈剂容器出液口通过导管与进液单向阀进液口相连接，进液单向阀出液口与活塞内腔体相连通，该压液活塞的出液口处设置有输出单向阀并通过导管与喷射头相连接，该喷射头喷液口处设置有单向阀。

在上述技术方案中，发动机油门自动控制装置由化油器油针、步进电机、磁性偏转开关等构成，化油器油针直接与步进电机的转轴连接，步进电机转子由四只永久磁铁组成两对NSNS磁极，定子由四只线圈及铁芯组成。利用线圈电流方向改变使步进电机转轴呈90度动作，从而带动化油器油针做相应运动，开启、关闭或调节发动机油门。

在上述技术方案中，行走机架下部的导轮分为轨上导轮和轨下着地导轮，四只轨下着地导轮以可展开、可折收方式固定于机架下框架的四脚处，两只轨上导轮则沿机架下框架中心线固定。

本实用新型具有以下特点：

A、自动高效。采用微机(CPU)控制工作，实现了自动化；科技含量高，可同时对两个螺栓完成旋松、紧固、再旋松、加注防锈剂、再紧固作业，一人操作连续完成数人的工作量，直接提高工效几十倍以上。

B、安全可靠。由于采用电力作功，取消人力操作，因而消除了人力操作带来的人体疲劳操作导致疾病的机会，提高了人身安全系数，确保了操作者身心健康；由于采用微机控制工作，整机工作输出的扭矩完全一致，彻底根除了人为扭力不均匀、“假涂油”，列车运行使轨距改变，从而导致掉道、颠覆、翻车重大恶性事故频繁发生，极大地提高了铁路行车的安全系数，对国家和人民生命财产的安全具有重大和深远的意义，本产品单机作业，不依赖任何动力源，可全天候独立工作。

C、省工省力。单位时间边疆工作涂油作业人机比较，传统3人1分钟的工作量现在1人可在4秒钟内完成；单项紧固作业最短时间只有1.5秒；机械自动作功自动控制取代了人力操作，使操作者彻底摆脱了繁重的体力劳动，大大降低了劳动强度，由于全过程采用微机程序控制，使原始繁重的人工养路工作推进到自动化养路的新阶段。

D、维护成本低。防锈剂加注仅有0.5毫升，可大量节约原材料，仅涂油一项，其实际使用的防锈剂只是原人工涂油2毫升落地损失的消耗量，以年计算，每年可节约几千吨的防锈剂。

E、生产高效益。整机的成本只有9,000余元，大大低于一个养路工一年的费用，它不仅是现行人工养路、机械化养路工作的换代产品。

四、附图说明。

附图1是本实用新型整台设备结构示意图。

附图2是本实用新型的电动扳手及其升降和自动寻位机构结构示意图。

附图3是本实用新型防锈剂喷射机构结构示意图。

附图4是防锈剂喷射装置与电动扳手结构示意图。

附图5是发电机结构示意图。

附图6发电机端部护罩结构示意图。

附图7是本实用新型发动机油门控制装置结构示意图。

附图8是附图7的剖视图。

附图9是本实用新型转速测量装置结构示意图。

附图10是本实用新型电动扳手升降及自动寻位机构结构中平衡弹簧对该机构适度旋转限制定位示意图。

附图11是本实用新型电动扳手升降及自动寻位机构结构中平衡弹簧对该机构导杆连杆机构限制定位示意图。

附图12是本实用新型作业时各工作步骤之间先后顺序及相互作用控制过程示意图。

以上附图中，1是控制面板，2是升降电机，3是动力传递及冲击装置，4是PLC(程序编程器)，5是汽油发电机组，6是机架，7是导轮，8是网罩，9是换向齿轮箱体，10是总成上支架，11是导杆球头，12是升降电机，13是连轴器，14是机架固定板，15是升降机丝杆上空程，16是升降滑块，17是升降螺纹，18是导杆，19是升降丝杆下空程，20是滑块回位压缩弹簧，21是导杆位移间隙，22是平衡杆，23是平衡杆下固定板，24是导杆下轴承，25是套筒，26是四十五度导向锥度，27是机架下支架，28是销钉护圈，29是平面减磨轴承，30是固定螺钉，31是导位移间隙板，32是固定螺栓，33是防锈剂，34是阀体，35是回位弹簧，36是空腔，37是推杆，38是线圈，39是压油杆，40是压油活塞，41是密封圈，42是回位弹簧，43是泵体，44是单向阀，45是单向阀，46是导管，47是防锈剂，48是出液口接头，49是单向阀，50是导管，51是换向齿轮箱体，52是压盖，53是伞齿轮轴套，54是导油管，55是从动伞齿轮，56是主动伞齿轮，57是减速机构，58是电机，59是减磨轴套，60导油管与伞齿轮轴套的间隙，61是轴套，62是轴承，63是套筒，64是单向阀，65是螺帽，66是喷射头，67是喷射头导杆，68是轴套，69是喷射头压紧弹簧，70是导油管，71是霍尔元件，72是转速扭矩检测齿盘，73是冲击打箱体，74是冲击块，75是伞齿轮，76是发电机护罩，77是点火器定子，78是永磁材料，79是发电机及点火器转子，80是永磁材料，81是发电机定子，82是发动机动力输出轴，83是离心式风轮，84是点火器定子，85是永磁材料，86是发电机及点火器转子，87是离心式风轮，88是转轴力臂(位于油门开启位置)，89是铁芯固定螺钉，90是永久磁铁N，91是转动轴，92是永久磁铁S，93是铁芯，94是线圈，95是化油器封盖，96是回位弹簧，97是油针，98是油针连杆，99是固定支架，100是转轴力臂(位于油门关闭位置)，101是端盖，102是转轴，103是壳体，104是转速扭矩检测齿盘，105是霍尔探测元件，106是转向架框，107是上固定轴，108是固定螺栓，109是间隙，110是导杆，111是总成架，112是导杆，113是转向架框，114是换向齿轮箱体，115是换向齿轮箱体，16是总成架，117是间隙，118是平衡杆短力臂，119是平衡轴，120是固定螺母，121是平衡杆长力臂，122是下平衡弹簧，123是上平衡弹簧，124是弹簧固定座，125是下固定轴，126是固定螺栓，127是平衡杆长力臂与下平衡弹簧连接孔，128是压板，129是平衡杆短力臂与上平衡弹簧连接孔，130导杆，131是间隙，132是转向角调整支座，133是上固定架，134是总成架，135是平衡调节螺钉，136是拉紧弹簧，137是总成架，138是换向齿轮箱体。

五、具体实施方案。

下面结合附图介绍本实用新型具体实施例。

本实施例的整体结构组成及各部分具体结构如附图所示。

附图1给出了机架与轨上导轮构成行走机架的实例。为了便于作业机地移动，可在机架下框架四角处设置四只既可折收又可展开的行走轮，在轨道作业时，轨下行走轮收起，作业完毕下轨前，将轨下行走轮展开，机架即可方便的移动。

附图2给出的轨道螺栓作业装置是本设备的工作部件，它由电动扳手及其升降和自动寻位机构，防锈剂喷射机构(参见附图3、4)所组成，本作业机自动寻位过程是通过以下机构实现的。升降电机带动丝杆转动，套装在丝杆上的滑块带动电动扳手作上、下运动，由于丝杆上、下设置有空程，滑块向上移动至一定位置即不再上升，滑块向下移至一定位置则受到滑块回位压缩弹簧作用也不再下移。为了使两个电动扳手套筒能准确同时套住被作业的螺母，一方面，在设计中留有机械间隙，使整个升降机构可以围绕升降轴作适度旋转运动，另一方面，通过导杆下端的连杆机构，使两个电动扳手套筒能适度张合，此外，在可移动调整部件与固定机架之间设置若干组拉紧弹簧(参见附图10、11)，相对拉紧升降机构和套筒，使升降机构及电动扳手套筒维持在一个相对固定的平衡状态，该状态为标准轨道螺栓的位置状态。当被作业螺栓位置存在一定误差情况下，电动扳手套筒下降时，利用电动扳手的自重及套筒下端的导向锥度，能克服拉紧弹簧的拉力，升降机构旋转相应角度，套筒也开合相应角度，使套筒与被作业的螺母进入啮合状态，完成垂直中心距及水平角度的自动寻位全过程。

在控制电路中CPU的控制下，整台设备依照预先编制的程序进行有序工作(参见附图12)。

蓄电池为发动机发电机的初始起动提供电能。发动机起动后输出动力使发电机(参见附图5、6)发电，为防止发电机空载情况下发电机输出电压过高，在发电机电源输出端与发动机点火控器之间设置限速保护装置，当发电机输出电压超过安全电压时，该保护装置断开发动机点火器高压包的供电回路，使点火器熄火，当发电机输出电压处于正常电压时，该装置迅速接通发动机点火器高压包的供电回路，使点火器正常点火工作。发电机为操作面板、控制电路、驱动电路提供电能，发电机状态传感器时刻检测发电机的输出电压，以保证控制电路工作在正常的电压范围内。发电机输出的电能经驱动电路分别输到升降电机、扳手电机以及发动机油门控制阀(参见附图7、8)、喷剂控制阀等。控制电路中的CPU将整个作业过程进行最优按排，并对电动扳手产生扭矩的大小、防锈剂喷射量多少做出符合标准规范的设定，同时，通过固定于扳手套筒旋转体上的转速扭矩检测轮以及设置在该轮附近的霍尔元件(参见附图9)，把扳手套筒的实际扭矩(扭矩与转速成正比)信息回传到控制电路中，由控制电路进行信息处理后，再由驱动电路对作业有关的装置发出动作指令，从而达到各个螺栓都能紧固到所设定的标准扭矩，实现全程螺栓扭力的一致性。

另外，本作业机停止螺栓作业时，可输出2千瓦以上电源，可方便的作为备用便携式电源，以供其它电动工具流动作业使用。

Claims (10)

1、一种轨道螺栓作业机，它由行走机架、动力装置、轨道螺栓作业装置及操作控制装置等构成，行走机架由机架与导轮构成，导轮设置于机架下部；动力装置、轨道螺栓作业装置及操作控制装置均设置于机架内，其特征在于：轨道螺栓作业装置由升降机构、电动扳手及其自动寻位机构、防锈剂喷射机构所组成，电动扳手固定于升降机构上，升降机构设置于机架内，升降机构的动力输入端与动力装置动力输出端相连接，电动扳手的扭力及冲击力输入端与动力装置输出端相连接；防锈剂喷射机构的喷射嘴沿电动扳手套筒中轴线设置，喷射嘴及导轴设置于电动扳手的内腔并用轴承套与电动扳手的扭力冲击部件相隔开；操作控制装置由操作面板、控制电路、驱动电路、转速扭矩传感器、发动机油门控制装置等构成，驱动电路的受控制端与控制电路控制信号输出端相连接，驱动电路电能输入接口与发电机电能输出接口相连接，驱动电路电能输出端分别与各电动机电能输入端、发动机油门控制装置受控端、防锈剂喷射机构的受控端相连接，控制电路检测信号输入端分别与转速扭矩传感器和发电机传感器检测信号输出端相连接，转速扭矩传感器从转动的电动扳手处检测到转速扭矩信号，发电机传感器从发电机电能输出端检测到输出电能状态信号。

2、根据权利要求1所述的轨道螺栓作业机，其特征在于：动力装置由汽油发动机、发动机油门控制装置、点火器、蓄电池、高效永磁发电机及发电机状态传感器等构成，发电机转子连接于汽油发动机的动力输出轴，发动机油门控制装置的信号输入端接操作控制装置驱动电路中的油门控制信号输出端；发电机状态传感器的信号输入端接发电机电源输出端，该传感器的检测信号输出端接控制电路检测信号的输入端。

3、根据权利要求2所述的轨道螺栓作业机，其特征在于：在发电机电源输出端与发动机点火器之间设置有限速保护装置，该发电机限速保护装置的信号输入端接发电机电能输出端，该保护装置控制信号输出端接发动机点火器的受控信号输入端。

4、根据权利要求2所述的轨道螺栓作业机，其特征在于：发电机转子连接于汽油发动机的动力输出轴，发电机定子设置于发电机转子内部并固定在发动机箱体上，发电机转子内壁设置有若干永磁材料，从而构成高效永磁发电机；发电机转子外圆固定有电感式点火器的磁铁及导磁块，发电机转子也是点火器的转子，在汽油发动机箱体上固定有点火控制器及高压包定子，从而组成一个发动机的电感式无触点电子点火器；发电机转子的轴向面开有若干个孔，并按装有离心式风轮，发电机护罩上开有离心风轮进风孔槽，为发动机缸体冷却提供风路。

5、根据权利要求2所述的轨道螺栓作业机，其特征在于：汽油发动机动力输出轴侧设置有离心式风机，风机输出通过导风软管接在发电机定子与发动机联接的外侧面，风量经过定子与转子的开孔先冷却发电机后再与离心风机风量合并后对发动机形成冷却风量。

6、根据权利要求1所述的轨道螺栓作业机，其特征在于：电动扳手升降及自动寻位机构由支架、升降丝杆、升降电机、升降滑块、升降导杆及定位平衡弹簧等构成，升降电机转动轴与升降丝杆相连动，升降滑块套装在升降丝杆上，且滑块宽于两台扳手电机箱体上部间隙，电动扳手与升降导杆呈可滑动连接，导杆上端设有腰形槽，通过平衡弹簧将导杆上部悬浮固定，并与上支架呈可转动方式连接，导杆的下端设有平衡杆，该平衡杆通过若干只弹簧限制定位，电动扳手端部设置带有导向锥度的套筒。

7、根据权利要求6所述的轨道螺栓作业机，其特征在于：升降丝杆的底部设有手动紧急脱轨手轮。

8、根据权利要求1所述的轨道螺栓作业机，其特征在于：防锈剂喷射装置由防锈剂容器、进剂单向阀、压液活塞、回位弹簧、电磁阀、喷射单向阀、喷射头、连接导管等构成，防锈剂容器出液口通过导管与进液单向阀进液口相连接，进液单向阀出液口与活塞内腔体相连通，该压液活塞的出液口处设置有输出单向阀并通过导管与喷射头相连接，该喷射头喷液口处设置有单向阀。

9、根据权利要求1所述的一种轨道螺栓作业机，其特征在于：发动机油门自动控制装置由化油器油针、步进电机、磁性偏转开关等构成，化油器油针直接与步进电机的转轴连接，步进电机转子由四只永久磁铁组成两对NSNS磁极，定子由四只线圈及铁芯组成。

10、根据权利要求1所述的轨道螺栓作业机，其特征在于：行走机架下部的导轮分为轨上导轮和轨下着地导轮，四只轨下着地导轮以可展开、可折收方式固定于机架下框架的四脚处，两只轨上导轮则沿机架下框架中心线固定。

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