鋼軌焊縫五磨頭仿形全斷面打磨裝置及打磨方法
【專利說(shuō)明】
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本發(fā)明涉及鐵路軌道工程施工及維護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于輕軌、地鐵等軌道交通鋼軌焊縫五磨頭仿形全斷面打磨裝置及打磨方法。
[【背景技術(shù)】]
[0002]鋼軌焊接是實(shí)現(xiàn)鐵路高速化、軌道無(wú)縫化的一項(xiàng)主要關(guān)鍵技術(shù)，而焊接接頭的質(zhì)量直接影響到線路的使用壽命和列車(chē)運(yùn)行的安全。焊接接頭的質(zhì)量不僅包括焊縫的內(nèi)在焊接質(zhì)量(如內(nèi)部有無(wú)焊接缺陷)，更重要的也包括接頭區(qū)域內(nèi)的焊縫表面質(zhì)量，如軌頭、軌腰、軌底等部位的打磨質(zhì)量，表面的不平順造成造成的局部應(yīng)力集中，會(huì)大大縮短鋼軌使用的疲勞壽命，并會(huì)直接影響列車(chē)的運(yùn)行速度和平穩(wěn)性。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的鋼軌打磨裝備主要有鋼軌打磨機(jī)系列設(shè)備和鋼軌打磨列車(chē)?，F(xiàn)常用的鋼軌打磨機(jī)系列設(shè)備包括仿形鋼軌打磨機(jī)打磨軌頭并配人工手持直柄砂輪打磨機(jī)打磨軌底，軌腰(包括三角區(qū))暫無(wú)合適的設(shè)備進(jìn)行打磨。仿形鋼軌打磨機(jī)一般用內(nèi)燃機(jī)或電力作動(dòng)力源，手持直柄砂輪打磨機(jī)一般用電力作動(dòng)力源，采用經(jīng)驗(yàn)式人工目測(cè)或機(jī)械量測(cè)的方式進(jìn)行檢測(cè)控制，導(dǎo)致打磨質(zhì)量不穩(wěn)定，工作效率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，耗費(fèi)人工多，不能滿足生產(chǎn)效率要求，打磨中產(chǎn)生的大量粉塵造成作業(yè)環(huán)境惡化嚴(yán)重影響施工人員的身體健康。鋼軌打磨列車(chē)是一種自帶動(dòng)力、能夠自行，并對(duì)線路鋼軌自動(dòng)完成打磨作業(yè)的大型機(jī)械，是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制先進(jìn)，集機(jī)、電、液、氣及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的施工設(shè)備。具有高質(zhì)量和高效率的打磨優(yōu)點(diǎn)。但其購(gòu)置成本昂貴，多用于工務(wù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)軌道交通的鋼軌進(jìn)行補(bǔ)焊后的養(yǎng)護(hù)維修及預(yù)防性打磨施工，作業(yè)線路長(zhǎng)，作業(yè)量大且集中。不適用于新建軌道交通無(wú)縫線路軌排法施工現(xiàn)場(chǎng)軌道對(duì)接焊接后的打磨施工工況。隨著對(duì)軌道交通行車(chē)要求的不斷提高，無(wú)縫線路對(duì)鋼軌焊接質(zhì)量要求越來(lái)越嚴(yán)格，迫切需要對(duì)鋼軌接頭焊接的全斷面焊縫進(jìn)行高質(zhì)量的打磨，保證軌道全長(zhǎng)的平直度及斷面一致性，達(dá)到列車(chē)運(yùn)行平穩(wěn)，消除安全隱患，保障列車(chē)運(yùn)行安全，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命。
[0004]國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的鋼軌焊接打磨工況可分成為三大類(lèi)。一是焊軌基地鋼軌焊接打磨，其特點(diǎn)是鋼軌移動(dòng)、設(shè)備固定打磨施工；二是新建線鋪軌施工現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)軌焊接打磨，其特點(diǎn)是鋼軌固定，設(shè)備移動(dòng)打磨施工；三是軌道交通運(yùn)行區(qū)間鋼軌工務(wù)維護(hù)，其特點(diǎn)是側(cè)重鋼軌軌頭頂面及內(nèi)側(cè)工作面全線路維護(hù)打磨施工。三者的共同點(diǎn)是:按照TB10413-2003《鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的焊接接頭平直度和表面質(zhì)量要求進(jìn)行驗(yàn)收，最重要打磨的部位是鋼軌軌頭的頂面、內(nèi)側(cè)工作面，次之是軌底及軌底上側(cè)面三角區(qū)，最后是軌腰側(cè)面(驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)暫無(wú)強(qiáng)制性要求)。
[0005]針對(duì)以上三類(lèi)打磨工況，施工單位及設(shè)備制造商陸續(xù)開(kāi)發(fā)了各式各樣的打磨設(shè)備及打磨方法。針對(duì)現(xiàn)行焊接打磨可歸納為三種打磨方法:一是手砂輪手工操作打磨方法；其特點(diǎn)是耗人工，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，打磨質(zhì)量對(duì)操作人員的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)依賴性大且得不到保證，打磨粉塵環(huán)境污染嚴(yán)重，對(duì)操作人員造成身體健康傷害等。二是部分采用仿形(如針對(duì)鋼軌軌頭、軌腰形狀的打磨砂輪及砂帶應(yīng)用)配合平面打磨方法；其特點(diǎn)是部分解決打磨自動(dòng)化打磨，部分人工配合，需要往復(fù)打磨，表面質(zhì)量精度不高，且耗損嚴(yán)重，未形成良好的經(jīng)濟(jì)性。三是鋼軌打磨列車(chē)打磨方法，采用具有多個(gè)打磨頭的多個(gè)打磨小車(chē)結(jié)構(gòu)，多個(gè)打磨砂輪與鋼軌保持一定的角度和切削力，通過(guò)設(shè)定不同的砂輪擺角，完成對(duì)鋼軌表面不同缺陷的打磨修復(fù)。其特點(diǎn)是僅適用于既有線路長(zhǎng)距離工務(wù)維護(hù)，不適于新建線無(wú)縫線路軌道工程施工，且其打磨的部位僅限于鋼軌軌頭頂面及側(cè)面的打磨施工，間斷移動(dòng)打磨無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
[0006]目前國(guó)內(nèi)軌道工程施工中較為先進(jìn)打磨方法還是普通仿形人工操作往復(fù)打磨方法，軌底打磨方法亦在研發(fā)階段，且標(biāo)準(zhǔn)要求不高，軌腰打磨方法也在人工打磨階段。精磨后鋼軌表面粗糙度也沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)上述情況采用鋼軌焊縫全斷面打磨方法既能滿足標(biāo)準(zhǔn)焊接接頭平直度和表面質(zhì)量要求，又能提高打磨面粗糙度等級(jí)，實(shí)現(xiàn)鋼軌全斷面一次性機(jī)械化打磨。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明的目的在于:解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種仿形全斷面打磨裝置及其打磨方法，通過(guò)五套磨頭機(jī)構(gòu)協(xié)同動(dòng)作，對(duì)包絡(luò)鋼軌全斷面的焊縫打磨區(qū)域進(jìn)行打磨，解決了新建線長(zhǎng)距離移動(dòng)焊軌作業(yè)人工打磨質(zhì)量不穩(wěn)定，工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，耗費(fèi)人工多，粉塵環(huán)境危害嚴(yán)重等問(wèn)題，從而對(duì)軌道實(shí)現(xiàn)更加全面、穩(wěn)定、高質(zhì)量、高精度、高自動(dòng)化程度的焊縫打磨。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種鋼軌焊縫五磨頭仿形全斷面打磨裝置，包括軌頭打磨機(jī)構(gòu)、軌腰打磨機(jī)構(gòu)、軌底打磨機(jī)構(gòu)，其特征在于，兩套軌頭打磨機(jī)構(gòu)、兩套軌腰打磨機(jī)構(gòu)、一套軌底打磨機(jī)構(gòu)分別通過(guò)其內(nèi)設(shè)的動(dòng)力滑臺(tái)固定架集成固定于基礎(chǔ)下滑臺(tái)裝置上，使軌頭打磨機(jī)構(gòu)的磨頭組件與軌頭待打磨部分相抵，軌腰打磨機(jī)構(gòu)的磨頭組件與軌腰待打磨部分相抵，軌底打磨機(jī)構(gòu)的磨頭組件與軌底待打磨部分相抵，基礎(chǔ)下滑臺(tái)裝置由基礎(chǔ)下滑臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)控制連接，并安裝于基礎(chǔ)板總成上，實(shí)現(xiàn)一次性機(jī)械化全斷面打磨，各磨頭前后還設(shè)有激光定位檢測(cè)裝置，激光定位檢測(cè)裝置通過(guò)信號(hào)線連接控制裝置，所述控制裝置控制連接基礎(chǔ)下滑臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。主要用來(lái)控制鋼軌各打磨位置的誤差測(cè)量，反饋打磨信號(hào)，由控制系統(tǒng)判斷后發(fā)出修正打磨指令，確保鋼軌整體打磨的尺寸精度。
[0009]兩套軌頭打磨機(jī)構(gòu)，用于軌頭頂面及側(cè)面的仿形全包絡(luò)打磨，每套軌頭打磨機(jī)構(gòu)由磨頭組件、磨頭驅(qū)動(dòng)組件、動(dòng)力滑臺(tái)組件、動(dòng)力滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)組件、動(dòng)力滑臺(tái)固定架組成，磨頭組件與磨頭驅(qū)動(dòng)組件安裝于動(dòng)力滑臺(tái)組件的動(dòng)力滑臺(tái)上，動(dòng)力滑臺(tái)組件通過(guò)動(dòng)力滑臺(tái)固定架安裝于基礎(chǔ)下滑臺(tái)裝置上，動(dòng)力滑臺(tái)組件的電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)帶動(dòng)磨頭組件進(jìn)給至打磨位置，磨頭驅(qū)動(dòng)組件的電機(jī)通過(guò)皮帶輪驅(qū)動(dòng)磨頭旋轉(zhuǎn)對(duì)軌頭頂面和側(cè)面進(jìn)行打磨。
[0010]兩套軌腰打磨機(jī)構(gòu)用于軌頭底面、軌腰側(cè)面及軌底三角區(qū)的仿形打磨，每套軌腰打磨機(jī)構(gòu)由磨頭組件、磨頭驅(qū)動(dòng)組件、動(dòng)力滑臺(tái)組件、動(dòng)力滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)組件、動(dòng)力滑臺(tái)固定架，磨頭組件與磨頭驅(qū)動(dòng)組件安裝于動(dòng)力滑臺(tái)組件的動(dòng)力滑臺(tái)上，動(dòng)力滑臺(tái)組件通過(guò)動(dòng)力滑臺(tái)固定架安裝于基礎(chǔ)下滑臺(tái)裝置上；動(dòng)力滑臺(tái)組件的電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)帶動(dòng)磨頭組件進(jìn)給至打磨位置，磨頭驅(qū)動(dòng)組件的電機(jī)通過(guò)皮帶輪驅(qū)動(dòng)磨頭旋轉(zhuǎn)對(duì)軌頭底面、軌腰側(cè)面及軌底三角區(qū)進(jìn)行打磨。
[0011 ] 所述軌底打磨機(jī)構(gòu)用于軌底面打磨，軌底打磨機(jī)構(gòu)由磨頭組件、磨頭驅(qū)動(dòng)組件、動(dòng)力滑臺(tái)組件、動(dòng)力滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)組件、動(dòng)力滑臺(tái)固定架，磨頭組件與磨頭驅(qū)動(dòng)組件安裝于動(dòng)力滑臺(tái)組件的動(dòng)力滑臺(tái)上，動(dòng)力滑臺(tái)組件通過(guò)動(dòng)力滑臺(tái)固定架安裝于基礎(chǔ)下滑臺(tái)裝置上；動(dòng)力滑臺(tái)組件的氣缸驅(qū)動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)帶動(dòng)磨頭組件進(jìn)給至打磨位置，磨頭驅(qū)動(dòng)組件的電機(jī)通過(guò)皮帶輪驅(qū)動(dòng)磨頭旋轉(zhuǎn)對(duì)軌底進(jìn)行打磨。
[0012]所述基礎(chǔ)下滑臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)下滑臺(tái)裝置沿鋼軌長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)安裝在基礎(chǔ)下滑臺(tái)裝置上的軌頭打磨機(jī)構(gòu)，軌腰打磨機(jī)構(gòu)，軌底打磨機(jī)構(gòu)同時(shí)對(duì)鋼軌進(jìn)行全斷面蠕動(dòng)磨削打磨作業(yè)；所述基礎(chǔ)下滑臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)座、絲桿固定座、絲桿、移動(dòng)絲母座組成；電機(jī)及電機(jī)座、絲桿固定座安裝于基礎(chǔ)板總成上，移動(dòng)絲母座安裝于基礎(chǔ)下滑臺(tái)裝置上；電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)絲母座帶動(dòng)基礎(chǔ)下滑臺(tái)裝置相對(duì)基礎(chǔ)板總成進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)下滑臺(tái)裝置沿鋼軌長(zhǎng)度方向運(yùn)