一種鋼軌塑形變形的切割裝置的製作方法

2023-09-23 11:27:20 2

專利名稱：一種鋼軌塑形變形的切割裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種根治重載、高速鐵路運營線路的鋼軌塑形變形的切割裝置。
背景技術：
鋼軌是鐵路運營線路的基礎，承受通過車輪傳遞來的機車車輛及其荷載的壓力、 衝擊和磨損，其對鋼軌的不斷擠壓，使鋼軌軌頂不可避免地產生塑形變形，從而在鋼軌軌頂 兩側產生鋼軌「肥邊」現象。在鋼軌彎道處，由於離心力的影響，產生的「肥邊」更甚，嚴重 破壞鋼軌的幾何尺寸、軌道的正常軌距。隨著我國鐵路客運提速、貨運重載戰略的實施，鋼 軌「肥邊」產生的頻次在加快、周期在縮短，對列車的安全運行造成了嚴重的威脅。所以，人 們積極研究和實施對超出容許範圍的鋼軌「肥邊」進行及時、高效根治的裝置。對運營狀態下鋼軌「肥邊」的根治，人們主要採用以下三種根治方法一是採用角磨機磨削。實施該方法的工序是在野外運營線路現場，內燃工頻發電機組為手持式電動角 磨機提供現場作業動力電源，由砂輪磨頭對鋼軌「肥邊」進行磨削。該方法對磨削施工人員 技術要求低，所需設備配置簡單、攜帶輕便、類型單一，但作業精度低，磨削效率慢，勞動強 度大。此後，人們又研製了一種類似於C擬621190Y公開的「肥邊」根治方法，應用一種能 在鋼軌上人工推行的砂輪打磨小車。雖然一定程度上減輕了工人勞動強度，提高了磨削效 率，但這種應用砂輪磨削鋼軌的粗糙工藝，非常容易因人工操作不當，磨「糊」鋼軌，即對該 部位的鋼軌退火，嚴重降低鋼軌硬度。總之，採用砂輪磨削原理對鋼軌「肥邊」的根治方法，一般只在鋼軌塑形變形發生 的初期或區間行車密度不大的早期營運時期實施。二是採用通用車床切削。實施該方法的工序是通過營運線路「開天窗」，在封鎖行車的時間段裡，用替補 新軌將塑形變形量達到或超過最大極限值的整根「肥邊」鋼軌換下，搬運進鋼軌加工專用設 備廠，在廠房內再由通用的車削工具機對換回的整根「肥邊」鋼軌，進行焊補和切削。該方法 在通用車床上切削作業，切削時精度高、效率快、勞動強度低。但該方法實施時，涉及人員、 部門眾多，對施工人員的專業技術要求高，所需設備笨重，配套設備較多、較複雜，而且佔用 昂貴的營運線路行車時間，費時費力。目前鐵路工務系統基本上不再採用此方法。三是採用等離子切割。實施該方法的基本設備主要包括割炬(俗稱電弧等離子體發生器、切割槍)、向割 炬提供氣體離子源的供氣裝置、向割炬提供等離子弧的維弧電流和主弧切割電流的等離子 切割電源。由於維弧電流、主弧切割電流是工頻電流，為此，在野外無市電電網或工作場地 頻繁變換地點的工況下，人們按照以下兩個方向進行積極的研究應用第一種方法是「發電機組+等離子切割機+空壓機+割炬小車」的鋼軌「肥邊」根 治方法。[0013]實施該方法的工序是在野外運營線路現場，採用內燃發電機組為向割炬提供等 離子弧的維弧電流、主弧切割電流的等離子切割主機提供現場作業工頻電源；採用內燃機 或電動機驅動的小型通用空壓機為割炬提供氣體離子源；通過人工推行安裝有割炬的作業 小車，對鋼軌「肥邊」進行快速切割。該方法採用的工頻內燃發電機、內燃機或電動機驅動 的空壓機，均為通用定型產品，而所應用的常規空氣等離子切割機，類似於CN101391340A、 CN101602137A和CN201491363 U報導的等離子切割機，稍加改動就可適合鐵路工務現場作 業。設備通用性好，涉及人員、部門少，對施工人員的專業技術要求不高，切割時效率快、勞 動強度低。但該方法實施時，所需設備數量較多，特別是內燃工頻發電機組，重量較重，現場 搬運困難，人工推行割炬切割鋼軌「肥邊」，切割精度受人為因素影響較多。第二種的方法是「等離子電源+空壓機+自自行走小車」的實施方法。實施該方法的工序是在野外運營線路現場，由較內燃工頻發電機組輕得多的內 燃式雙轉子雙定子發電機，輸出獨立的中頻電流和工頻電流。其中一組轉子、定子輸出中 頻電流經整流後，為割炬提供等離子弧的維弧電流、主弧切割電流。另一組轉子、定子輸出 工頻電流，則為向割炬提供氣體離子源的通用空壓機和安裝有切割嘴的軌行作業小車提供 動力電源；內燃機驅動的空壓機，為割炬提供氣體離子源；鋼軌自自行走小車上安裝等離 子割炬。通過以上設備組合，實現鋼軌「肥邊」快速切割，類似於CN2797424Y、CN2818046Y 和CN201342M7Y報導的等離子切割機。該方法的現場作業動力電源設備，替代了只能輸出工頻電流的體積大、重量重的 內燃工頻發電機組，合併了通用等離子切割機，相對減少了現場作業所需設備數量，並且改 推行作業小車為自行走作業小車，減少了人為因素對鋼軌「肥邊」快速切割的精度影響。但 該方法實施的工作電源由雙轉子雙定子結構的輕型內燃式發電機組提供，在實際應用中， 這種複式結構在增加了單臺設備功能的同時，仍然存在設備體積大、重量重，機電故障點相 應多的問題。同時，由於受動力輸出功率限制，導致最大切割電流較小、切割速度慢、工作效 率低，同時所配套的小車，需要中頻整流後提供工頻電源，使整套系統很複雜、故障率高、可 靠性降低。

實用新型內容本實用新型的目的是克服現有鋼軌塑形變形根治工藝及裝置的不足，提供一種實 施設備簡化、體積更小，操作簡單、可靠性高、效率高的鋼軌塑形變形的切割裝置，可提供 100A的穩定切割電流，實現高精度、高效率的鋼軌塑形變形根治。本實用新型採用的技術方案是一種根治鋼軌塑形變形的工藝及裝置，它包括內燃等離子切割中頻電源、內燃空 氣壓縮機和帶割炬的自行走小車。所述內燃等離子切割中頻電源是由設計有一個轉子一個定子的中頻發電機與內 燃汽油發動機同軸聯結構成；所述中頻發電機採用中頻同步發電技術，分別輸出三組獨立 的中頻電流，形成三路獨立的720HZ交流電流，其中一路交流電流經整流後，輸出空載電 壓為直流MOV ^OV,成為主弧電流，另一路交流電流經整流後，輸出空載電壓為直流 260V 310V，成為維弧電流，所述主弧電流和維弧電流通過二極體UR4並聯，為切割電流輸 出電流，通過集束電纜與等離子割炬的對應接口連接；所述內燃汽油發動機連接高頻發生控制器，由內燃汽油發動機的電瓶提供直流控制電源，經高頻發生控制器處理後，與維弧電 流並聯成為帶割炬的自行走小車的割炬的引弧電流，通過集束電纜與等離子割炬的對應接 口連接；最後一路交流電源的輸出電壓整流後，空載電壓為直流40V 60V，成為行走控制 電流，通過集束電纜與帶割炬的自行走小車的電源輸入接口連接；所述內燃空氣壓縮機產生的壓縮空氣，通過氣管與內燃等離子切割中頻電源的氣 管輸入接口連接，經內燃等離子切割中頻電源控制減壓閥減壓後，通過包含有氣管的集束 電纜與等離子割炬的對應接口連接。所述內燃等離子切割中頻電源和內燃空氣壓縮機分別安裝有絕緣走行輪，再安裝 在鋼軌上，通過連接杆相互連接，並保證內燃等離子切割中頻電源和內燃空氣壓縮機的絕 緣走行輪之間的距離等於兩根鋼軌之間的距離。所述帶割炬的自行走小車設計有絕緣導輪，由小車自帶的調速電機驅動，帶割炬 的自行走小車通過絕緣導輪安裝在鋼軌上，並在內燃等離子切割中頻電源前面，實現在鋼 軌上的平滑穩定行走，其速度可以從20cm/s 200cm/s連續調節，以更適應不同厚度、大小 的鋼軌肥邊切割。本實用新型具有以下優點1、採用內燃等離子切割中頻電源，由於其是由只有一個轉子一個定子的中頻發電 機與內燃汽油發動機同軸聯結構成，並且能夠直接輸出三組獨立的中頻電流，通過整流後， 能滿足等離子電弧切割所需要的電氣特性，顯著簡化裝置的結構，降低設備故障率。2、內燃等離子切割中頻電源直接輸出的三組獨立中頻電流，不僅電壓適應範圍 寬，而且使內燃等離子切割電源與帶割炬的自行走小車之間的電路精簡為三路，並與工作 氣體輸氣管和引弧電流電路，集束在同一電纜中，現場使用更為簡便。3、帶割炬的自行走小車由絕緣導輪固定在鋼軌上，實現在鋼軌上平滑穩定行走。 其速度可以從20cm/s 200cm/s連續調節，以更適應不同厚度、大小的鋼軌肥邊切割。4、內燃等離子切割中頻電源和內燃空氣壓縮機分別安裝有絕緣走行輪，通過連接 杆相互連接，並保證內燃等離子切割中頻電源和內燃空氣壓縮機之間的距離等於兩根鋼軌 之間的距離，可實現由一人在鋼軌上穩定搬運、推動行走。可見採用本根治鋼軌塑形變形的切割裝置，不僅充分發揮了中頻電源結構的小型 化、輕型化，優化了設備的系統配置、簡化了設備結構，還通過電子整流技術，改變機電轉換 模式、提高電氣響應速度、減少能源轉化損失，可保證100A的穩定切割電流，徹底解決了動 力輸出功率轉化為切割功率最大化及其穩定性問題。符合高精度、高效率的鋼軌塑形變形 根治要求。

圖1所示為本實用新型的內燃鋼軌肥邊切割機的結構示意圖。圖2所示為本實用新型的工作原理示意框圖。圖3為本實用新型的中頻電源輸出及流向示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步詳細說明。[0034]參見圖1，本切割裝置包括內燃等離子切割中頻電源1、內燃空氣壓縮機2、帶割炬 的自行走小車3。內燃等離子切割中頻電源1和內燃空氣壓縮機2分別安裝有絕緣走行輪 8，通過連接杆5相互連接，並保證內燃等離子切割中頻電源1和內燃空氣壓縮機2的之間 的絕緣走行輪8之間距離等於兩根鋼軌4之間的距離，安裝在鋼軌4上，實現由一人在鋼軌 上穩定搬運、推動行走。內燃等離子切割中頻電源1和內燃空氣壓縮機2之間通過氣缸7連 接，內燃等離子切割中頻電源1與帶割炬的自行走小車3通過集束電纜6進行電源和氣路 連接。帶割炬的自行走小車3設計有絕緣導輪9，由小車自帶的調速電機和變速器驅動，帶 割炬的自行走小車3通過絕緣導輪9安裝在鋼軌4上，並在內燃等離子切割中頻電源1前 面，實現在鋼軌上的平滑穩定行走。另外，還可以在帶割炬的自行走小車3的側面固定一根 伸到對面鐵軌之上的平衡軸，該平衡軸通過絕緣滾輪支撐在對面鋼軌上。結合圖2，內燃等離子切割中頻電源1是由設計有一個中頻轉子一個發電機定子 的輕型移動式中頻發電機與內燃汽油發動機同軸聯結構成，其輸出三組獨立的中頻電流， 經整流等處理後，通過集束電纜6連接帶割炬的自行走小車3，分別提供等離子弧的引弧電 流、主弧電流和為安裝有割炬的鋼軌自行走切割小車的行走控制電流。由固定在帶割炬的 自行走小車3上的等離子割炬匯集成等離子切割電流，實施對鋼軌4肥邊工件的切割。內 燃空氣壓縮機2產生的壓縮空氣，通過氣管7與內燃等離子切割中頻電源1的氣管輸入接 口連接，經內燃等離子切割中頻電源1控制減壓閥減壓後，通過包含有氣管的集束電纜6， 為帶割炬的自行走小車3上的等離子割炬提供工作氣體；參見圖3，發電機採用中頻同步發電技術，分別輸出三路720HZ交流電源，分別適 應維弧電流、主弧電流和帶割炬的自行走小車3的行走控制電流。其中一路交流電源的輸 出電壓經整流橋URl整流後，空載電壓為直流MOV ^OV,成為主弧電流；另一路交流電 源的輸出電壓經整流橋UR2整流後，空載電壓為直流^OV 310V，成為維弧電流；最後一 路交流電源的輸出電壓經整流橋UR3整流後，空載電壓為直流40V 60V，成為行走控制電 流。當主弧點燃後，繞組2輸出電源經整流橋UR2整流後形成的維弧電流與繞組1輸出電源 經整流橋URl整流後形成的主弧潛流，通過二極體整流橋UR4並聯，為切割電流輸出電源。 內燃汽油發動機電瓶提供的直流控制電源經高頻發生控制器處理後，與維弧電流並聯成為 帶割炬的自行走小車的割炬的引弧電流。
權利要求1.一種根治鋼軌塑形變形的切割裝置，它包括內燃等離子切割中頻電源(1)、內燃空 氣壓縮機(2)、帶割炬的自行走小車(3)，等離子割炬安裝在帶割炬的自行走小車(3)上；其特徵在於，所述內燃等離子切割中頻電源(1)是由設計有一個轉子一個定子的中頻 發電機與內燃汽油發動機同軸聯結構成；所述中頻發電機採用中頻同步發電技術，分別輸 出三組獨立的中頻電流，形成三路獨立的720HZ交流電流，其中一路交流電流經整流後，輸 出空載電壓為直流MOV ^OV,成為主弧電流，另一路交流電流經整流後，輸出空載電壓 為直流^OV 310V，成為維弧電流，所述主弧電流和維弧電流通過二極體UR4並聯，為切 割電流輸出電流，通過集束電纜(6)與等離子割炬的對應接口連接；所述內燃汽油發動機 連接高頻發生控制器，由內燃汽油發動機的電瓶提供直流控制電源，經高頻發生控制器處 理後，與維弧電流並聯成為帶割炬的自行走小車的割炬的引弧電流，通過集束電纜(6)與等 離子割炬的對應接口連接；最後一路交流電源的輸出電壓整流後，空載電壓為直流40V 60V，成為行走控制電流，通過集束電纜(6)與帶割炬的自行走小車(3)的電源輸入接口連 接；所述內燃空氣壓縮機(2)產生的壓縮空氣，通過氣管(7)與內燃等離子切割中頻電源 (1)的氣管輸入接口連接，經內燃等離子切割中頻電源(1)控制減壓閥減壓後，通過包含有 氣管的集束電纜(6)與等離子割炬的對應接口連接；所述帶割炬的自行走小車(3)設計有絕緣導輪(9)，由小車自帶的調速電機驅動，帶割 炬的自行走小車(3)通過絕緣導輪(9)安裝在鋼軌(4)上，並在內燃等離子切割中頻電源 (1)前面。
2.根據權利要求1所述的根治鋼軌塑形變形的切割裝置，其特徵在於，內燃等離子切 割中頻電源(1)和內燃空氣壓縮機(2 )分別安裝有絕緣走行輪(8 )，通過絕緣走行輪(8 )安 裝在鋼軌(4)上，內燃等離子切割中頻電源(1)和內燃空氣壓縮機(2)之間通過連接杆(5) 相互連接，並保證絕緣走行輪(8)之間的距離等於兩根鋼軌(4)之間的距離。
專利摘要一種根治鋼軌塑形變形的切割裝置，其內燃等離子切割中頻電源是只有一個轉子一個定子的內燃式中頻發電機，能夠輸出三組獨立的中頻電流，滿足等離子電弧切割所需電氣特性和鋼軌自動行走切割小車的動力控制。該三組獨立中頻電流，不僅電壓適應範圍寬，還與工作氣體輸氣管和引弧電流電路集束在同一電纜中，對現場操作更為簡便。本實用新型簡化、體積更小，操作簡單、可靠性高、效率高。通過電子整流技術，改變機電轉換模式、提高電氣響應速度、減少能源轉化損失，保證100A的穩定切割電流。徹底解決動力輸出功率轉化為切割功率最大化及其穩定性問題。符合高精度、高效率的鋼軌塑形變形根治要求。
文檔編號E01B31/04GK201913372SQ20102063681
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月2日 優先權日2010年12月2日
發明者李紅, 肖莉, 鄭勇, 馬朝輝 申請人:重慶運達機電設備製造有限公司