一種鋼軌打磨機床的制作方法

本發(fā)明涉及磨削技術領域，尤其涉及一種鋼軌打磨機床。

背景技術：

“十三五”期間，我國鐵路固定資產(chǎn)投資規(guī)模將達3.5萬億元人民幣，其中基本建設投資約3萬億元，新建線路3萬公里；至2020年，全國鐵路營業(yè)里程將達到15萬公里，其中高速鐵路為3萬公里；并且列車普遍時速運行在120km/h以上，最高速度甚至超過了350km/h，在如此高的列車運行速度下，對鋼軌的表面粗糙度和直線度等指標提出了更加嚴格的要求；但在高速運行狀態(tài)下，鋼軌承受長時間反復的碾壓使其不可避免的出現(xiàn)各種各樣的損傷，這些傷損不僅增加了鐵路運營成本，而且危害鐵路運行安全。

鋼軌經(jīng)過長時間的碾壓會出現(xiàn)不同程度的波磨、壓潰、拐角斜裂、剝離、飛邊等損傷類型，在鋼軌彎道處傷損出現(xiàn)的頻率更高，在高速運行狀態(tài)下，有些缺陷會加劇擴展甚至使鋼軌突然斷裂，造成機車脫軌乃至傾覆，因此鋼軌的維修和養(yǎng)護就顯得非常重要。

現(xiàn)有的鋼軌修復包括兩種形式，其一為鋼軌銑磨車，它主要是采用成型銑刀對鋼軌頂面銑削，然后采用砂輪打磨鋼軌頂面來達到修復的目的，但采用這種修復方式使砂輪與鋼軌為剛性接觸易燒傷鋼軌表面，且銑刀更換不方便，導致生產(chǎn)效率低；另一種是鋼軌打磨車，采用不同方式布置的多頭砂輪對鋼軌頂面進行打磨來達到修復的目的，它主要存在砂輪易破碎，砂輪與鋼軌為剛性接觸易燒傷鋼軌表面，且多個砂輪修磨之間存在接口菱角，從而造成列車運行時噪聲大，車輪磨損加快；以上兩種修復方式都容易使鋼軌頂面燒傷，從而使鋼軌強度下降，當火車再次碾壓時，極易造成安全事故；隨著我國鐵路運輸?shù)拇蠓鲩L，鋼軌傷損也日益劇增，目前在我們國家，這些傷損鋼軌每年以20％的速度增加，迫切需要更為方便實用的鋼軌修復設備。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種鋼軌打磨機床，它采用砂帶磨削結構從而克服現(xiàn)有技術易燒傷鋼軌的缺陷；并且整體結構科學合理，安裝和使用方便，制作工藝簡單，且砂帶與鋼軌采用柔性接觸，不存在接口菱角，提高打磨精度，從而延長鋼軌的使用壽命，顯著降低運行成本，市場前景廣闊，便于推廣使用。

為了實現(xiàn)上述目的，一種鋼軌打磨機床，它包括底座、橫向?qū)к?、打磨機構、立式支柱、豎直移動導軌、拖板、工作臺和滑塊；所述工作臺設置于底座上并經(jīng)橫向?qū)к壓突瑝K可在底座上橫向移動，所述立式支柱設置于底座上并位于工作臺的一側(cè)；所述拖板設置于立式支柱上面向工作臺的一側(cè)并經(jīng)豎直移動導軌可在立式支柱上豎直移動，該拖板面向工作臺的一側(cè)連接有砂帶打磨機構；所述砂帶打磨機構包括支撐座、固定連接于支撐座頂部的驅(qū)動電機，與驅(qū)動電機同軸連接的驅(qū)動輪、與驅(qū)動輪軸向平行設置的從動輪、以及圍繞在驅(qū)動輪和從動輪上的砂帶，所述驅(qū)動輪和從動輪的軸向與鋼軌的長度方向成直角設置。

為了實現(xiàn)結構、效果優(yōu)化，其進一步的措施是：所述砂帶打磨機構還包括設置于驅(qū)動輪和從動輪之間且軸向平行的接觸輪，所述砂帶經(jīng)接觸輪貼合于鋼軌上表面。

所述接觸輪的外緣表面形狀與鋼軌的上表面外緣輪廓保持一致，該接觸輪的外緣表面設有襯塑層且其厚度為1.5～3mm。

所述立式支柱經(jīng)其底部的旋轉(zhuǎn)底板與底座連接，該旋轉(zhuǎn)底板的端面圓周中心設有軸孔用于固定安裝轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)底板的端面外緣設有多個弧形槽并圍繞軸孔均勻分布。

所述每個弧形槽分別插接一根銷軸，且該銷軸固定連接于底座上。

所述轉(zhuǎn)軸穿過軸孔插入底座內(nèi)，且該轉(zhuǎn)軸的一端與驅(qū)動裝置連接。

所述打磨機構的支撐座上面向工作臺的一側(cè)連接有紅外測量裝置用于對鋼軌長度方向的偏轉(zhuǎn)角進行測量。

所述紅外測量裝置還連接控制系統(tǒng)，并可將所測數(shù)據(jù)輸送給控制系統(tǒng)分析處理。

所述打磨機構還包括張緊氣缸，該張緊氣缸連接于拖板上用于橫向調(diào)整從動輪與驅(qū)動輪的間距從而張緊砂帶。

所述打磨機構還包括壓緊氣缸，該壓緊氣缸連接于拖板上用于豎向調(diào)整接觸輪與鋼軌的間距從而使砂帶貼合鋼軌的上表面。

所述驅(qū)動電機在支撐座上的軸向安裝位置可向兩側(cè)偏移用于防止砂帶跑偏。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術所產(chǎn)生的有益效果：

(ⅰ)本發(fā)明中的砂帶打磨機構采用模塊化的結構設計，整體結構緊湊，安裝和使用方便，制作工藝簡單，布局美觀大方，能實現(xiàn)砂帶磨削鋼軌，克服了鋼軌銑磨車銑刀更換不便的缺陷，提高了生產(chǎn)效率；

(ⅱ)本發(fā)明采用砂帶磨削結構從而實現(xiàn)砂帶與鋼軌的柔性磨削，能克服鋼軌表面易燒傷的缺陷，且磨削表面不存在接口菱角，提高鋼軌的打磨精度，從而延長鋼軌的使用壽命，顯著降低運行成本，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

本發(fā)明廣泛適用于地鐵和鐵路鋼軌維修配套使用。

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。

圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖。

圖2為本發(fā)明整體結構的側(cè)視圖。

圖3為本發(fā)明整體結構的后視圖。

圖4為本發(fā)明中打磨機構的結構示意圖。

圖5為本發(fā)明中立式支柱的主視圖。

圖6為本發(fā)明中立式支柱的仰視圖。

圖7為本發(fā)明中接觸輪與鋼軌的安裝結構示意圖。

圖8為本發(fā)明中鋼軌的測量分析示意圖。

圖中：1-底座，2-橫向?qū)к墸?-支撐座，4-驅(qū)動電機，5-驅(qū)動輪，6-立式支柱，61-旋轉(zhuǎn)底板，611-軸孔，612-弧形槽，7-豎直移動電機，8-豎直移動導軌，9-拖板，10-從動輪，11-張緊氣缸，12-接觸輪，13-砂帶，14-鋼軌，15-工作臺，16-滑塊，17-橫向移動電機，18-壓緊氣缸，19-紅外測量裝置，θ-立式支柱軸向可旋轉(zhuǎn)角度范圍，a-紅外測量裝置的發(fā)射點，b-鋼軌的打磨起點，c-鋼軌的測量點，c’-鋼軌的下一個測量點，d-測量點至紅外測量裝置的正交點，e-紅外測量裝置的接收點，e’-紅外測量裝置的下一個接收點，f-鋼軌為直線狀態(tài)時的測量點，β-紅外測量裝置的發(fā)射角，β’-紅外測量裝置的下一個發(fā)射角，γ-鋼軌為直線狀態(tài)時的紅外發(fā)射角度，α-鋼軌長度方向的偏轉(zhuǎn)角。

具體實施方式

參照附圖，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種鋼軌打磨機床，它包括底座1、橫向?qū)к?、砂帶打磨機構、立式支柱6、豎直移動導軌8、拖板9、工作臺15和滑塊16；所述工作臺15設置于底座1上并經(jīng)橫向?qū)к?和滑塊16可在底座1上橫向移動，所述立式支柱6設置于底座1上并位于工作臺15的一側(cè)；所述拖板9設置于立式支柱16上面向工作臺15的一側(cè)并經(jīng)豎直移動導軌8可在立式支柱6上豎直移動，該拖板9面向工作臺15的一側(cè)連接有砂帶打磨機構；所述砂帶打磨機構包括支撐座3、固定連接于支撐座3頂部的驅(qū)動電機4，與驅(qū)動電機4同軸連接的驅(qū)動輪5、與驅(qū)動輪5軸向平行設置的從動輪10、以及圍繞在驅(qū)動輪5和從動輪10上的砂帶13，該砂帶的運轉(zhuǎn)方向與鋼軌的長度方向平行，所述驅(qū)動輪5和從動輪10的軸向與鋼軌的長度方向成直角設置。

結合附圖，本發(fā)明的工作流程為：

①將鋼軌14經(jīng)專用夾具或磁力夾具固定裝夾于砂帶打磨機構下方的工作臺15上，需保持鋼軌14的長度方向與砂帶13的運轉(zhuǎn)方向平行；

②設定檢測參數(shù)，并將檢測參數(shù)輸送至控制系統(tǒng)，同時啟動砂帶打磨機構及工作臺15，使得砂帶13運轉(zhuǎn)的同時所述工作臺15可在鋼軌14的長度方向往返移動；所述設定檢測參數(shù)包括設定鋼軌14的打磨起點b與紅外測量裝置19的發(fā)射點a位于同一水平線上以及ab的距離值、依據(jù)紅外測量裝置19接收點e的位置確定鋼軌14上測量點c的位置和紅外發(fā)射角度β值、以及ad距離值和工作臺15的運動速度vw值；所述啟動砂帶打磨機構包括由壓緊氣缸18控制接觸輪12使砂帶13貼合在鋼軌14上表面并對鋼軌14進行打磨；

③在打磨過程中由控制系統(tǒng)依據(jù)檢測參數(shù)對鋼軌14長度方向的偏轉(zhuǎn)角進行分析計算，包括由設定的ab距離值、ad距離值和紅外發(fā)射角度β值獲得ac距離值、bc距離值、cd距離值、鋼軌14為直線狀態(tài)時的紅外發(fā)射角度γ值和鋼軌14從打磨起始b點移動到測量c點的時間t，具體推導如下：cd＝accosβ；還包括由已知bf＝ad，df＝ab值獲得鋼軌長度方向的偏轉(zhuǎn)角為再由控制系統(tǒng)控制驅(qū)動裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)軸帶動立式支柱6軸向旋轉(zhuǎn)α，從而帶動砂帶打磨機構的接觸輪12相應的旋轉(zhuǎn)α，可使砂帶13與鋼軌14在長度方向的偏轉(zhuǎn)角度保持一致，從而保障鋼軌的打磨精度。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明中立式支柱6的上端部固定連接有豎直移動電機7用于驅(qū)動拖板9上下移動，方便裝夾和打磨不同尺寸的鋼軌14；所述底座1的上端連接有橫向移動電機17用于驅(qū)動工作臺15橫向往返移動，便于裝夾和打磨加工不同尺寸的鋼軌14；所述砂帶打磨機構還包括設置于驅(qū)動輪5和從動輪10之間且軸向平行的接觸輪12，所述砂帶13經(jīng)接觸輪12貼合于鋼軌14上表面對鋼軌14進行打磨。

如圖4所示，本發(fā)明中砂帶打磨機構還包括張緊氣缸11和壓緊氣缸18，該張緊氣缸11連接于拖板9上用于橫向調(diào)整從動輪10與驅(qū)動輪5的間距從而張緊砂帶13，可防止砂帶13跑偏和打滑，該張緊氣缸11的推桿與從動輪10的輪軸連接，當推桿收縮或伸出時推動從動輪10張緊砂帶13；該壓緊氣缸18連接于拖板9上用于豎向調(diào)整接觸輪12與鋼軌14的間距從而使砂帶13貼合鋼軌14上端表面，可保障鋼軌14的打磨精度和提高生產(chǎn)效率，并延長鋼軌14的使用壽命，該壓緊氣缸18的推桿與接觸輪12的輪軸連接，當推桿收縮或伸出時推動接觸輪12壓緊砂帶13與鋼軌14上表面貼合；所述打磨機構的支撐座3上面向工作臺15的一側(cè)連接有紅外測量裝置19用于對鋼軌14長度方向的偏轉(zhuǎn)角進行測量，該紅外測量裝置19還連接控制系統(tǒng)，經(jīng)紅外測量裝置19將所測鋼軌14的偏轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)分析處理后指示驅(qū)動裝置控制轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動立式支柱6實時旋轉(zhuǎn)使砂帶13能與鋼軌14頂面完全貼合，保障鋼軌14的打磨精度高；所述驅(qū)動電機4在支撐座3上的軸向安裝位置可向兩側(cè)偏移進行微調(diào)，有利于保障同軸設置的驅(qū)動輪5與從動輪10保持軸向平行，從而防止砂帶13跑偏。

如圖5和圖6所示，本發(fā)明中立式支柱6經(jīng)其底部的旋轉(zhuǎn)底板61與底座1連接，該旋轉(zhuǎn)底板61呈半圓形或扇形且其端面圓周中心設有軸孔611用于固定安裝轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)底板61的端面外緣設有多個弧形槽612并圍繞軸孔611均勻分布，該弧形槽612一般設置4～6個，所述每個弧形槽612分別插接一根銷軸，且該銷軸固定連接于底座1上；所述轉(zhuǎn)軸穿過軸孔611插入底座1內(nèi)，且該轉(zhuǎn)軸的一端與驅(qū)動裝置連接，可以采用插入底座1內(nèi)的轉(zhuǎn)軸端與驅(qū)動裝置連接，也可以將轉(zhuǎn)軸伸出軸孔611外與驅(qū)動裝置連接；當控制系統(tǒng)控制驅(qū)動裝置驅(qū)動軸孔611內(nèi)的轉(zhuǎn)軸帶動立式支柱6軸向旋轉(zhuǎn)時，弧形槽612也能沿著槽內(nèi)的銷軸旋轉(zhuǎn)，采用該結構能保障體積較大的立式支柱6在軸向旋轉(zhuǎn)過程中不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，保障鋼軌14的打磨精度；所述立式支柱6軸向可旋轉(zhuǎn)角度θ的范圍為0～12°，正常情況下底座1上的銷軸位于弧形槽612的中心，當立式支柱6軸向旋轉(zhuǎn)的同時，弧形槽612也沿著中心的銷軸向兩側(cè)旋轉(zhuǎn)且兩側(cè)旋轉(zhuǎn)的范圍為0～6°，該旋轉(zhuǎn)角度是設計人員經(jīng)過大量的研究和實驗得出，既能滿足鋼軌14的打磨需求，也保障整體設備的結構簡單緊湊，運行成本低。

如圖7所示，本發(fā)明中接觸輪12的外緣表面形狀與鋼軌14的上表面外緣輪廓保持一致，該接觸輪12的外緣表面設有襯塑層且其厚度一般為1.5～3mm，采用對接觸輪12外緣表面襯塑有利于增加摩擦系數(shù)防止砂帶13打滑，并可防止因操作失誤出現(xiàn)接觸輪12與鋼軌14碰撞而發(fā)生損傷或意外事故，而且接觸輪12的襯塑層出現(xiàn)損傷時維修更加方便，該接觸輪12襯塑層的厚度如果太厚則加工成本高，如果襯塑層太薄則達不到防碰撞效果。

如圖8所示，本發(fā)明中的紅外測量裝置19包括設置于同一直線上的發(fā)射點a和接收點e，鋼軌打磨前先將鋼軌14的打磨起點b與紅外測量裝置19的發(fā)射點a處于同一水平線上，然后調(diào)整紅外測量裝置19的發(fā)射角β，保障紅外測量裝置的接收點e能正常接受鋼軌14反饋的信號，從而確定鋼軌14的測量點c和發(fā)射角β；經(jīng)延長dc線可得打磨起點b的垂線bf，從而確定鋼軌14為直線狀態(tài)時的測量點f和鋼軌為直線狀態(tài)時的紅外發(fā)射角度γ；依據(jù)工作臺15的運動速度vw可相應的確定鋼軌的下一個測量點c’和紅外測量裝置的下一個接收點e’；從圖上可知紅外測量裝置19的發(fā)射點a、與鋼軌14的打磨起點b、以及鋼軌14的測量點c之間的連線形成銳角三角形，可防止因ab距離太短而導致鋼軌影響正常測量或測量不準確；而紅外測量裝置19的發(fā)射點a、鋼軌14的測量點c、以及紅外測量裝置的接收點e之間的連線形成等腰三角形，才能保障接收點e能正常接收信號實現(xiàn)正常測量。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化；凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。