CN108457142B - 一种槽型钢轨预热和焊补一体化设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种槽型钢轨预热和焊补一体化设备，包括轨道小车(5)，所述轨道小车(5)上部安装设置冷水机组(1)、中频电源柜(2)、焊丝盘(3)、电弧焊机(4)、变压器(6)、感应线圈导向夹持机构(7)、感应加热线圈(8)和焊枪夹持架(9)，所述变压器(6)连接感应线圈导向夹持机构(7)内部的感应加热线圈(8)，感应线圈导向夹持机构(7)固定连接于轨道小车(5)一侧。通过本发明的槽型钢轨预热和焊补一体化设备，解决了槽型钢轨小半径曲线段上股钢轨的侧磨问题。该设备能一次性长距离的进行预热和焊补作业，不仅提高了工作效率，同时降低了人工的干扰，提高了焊缝的质量。
Description
技术领域
本发明涉及槽型钢轨焊接修复领域，尤其是一种槽型钢轨预热和焊补一体化设备。
背景技术
传统的钢轨焊补修复是采用焊前火焰预热和手工电弧焊补的方式进行作业。作业时，对待修复钢轨轨头进行火焰预热，至标准指定温度后进行手工电弧焊补修复。
焊补修复的焊前火焰预热方式可以是氧气+乙炔，煤气等多种方式。相关预热参数并无技术标准，因此受操作人员控制影响较大，稳定性较差。手工焊补修复一般采用的焊条焊接，焊接作业效率低下，焊接质量稳定性差。
该种作业方式的问题在于：1、采用火焰预热钢轨时，钢轨达到的预热温度与火焰状态关系较大，达到指定温度的时间难以控制；2、手工焊补钢轨时，焊接速度慢，焊补层的质量严重依赖焊接人员的作业水平。
同时，传统的钢轨修复技术只针对普通钢轨，并不适用于城市有轨电车的槽型钢轨。有轨电车的槽型轨道是埋入式结构，轨头外侧存在耐高温较差的填充物，无法采用传统的轨头火焰预热。
发明内容
为克服现有的缺陷，本发明提出一种槽型钢轨预热和焊补一体化设备。
一种槽型钢轨预热和焊补一体化设备，包括轨道小车，所述轨道小车上部安装设置冷水机组、中频电源柜、焊丝盘、电弧焊机、变压器、感应线圈导向夹持机构、感应加热线圈和焊枪夹持架，所述变压器连接感应线圈导向夹持机构内部的感应加热线圈，感应线圈导向夹持机构固定连接于轨道小车一侧。
其中，感应线圈导向夹持机构包括行走小轮、安装铰链、铝合金架、绝缘安装板和焊枪夹持架，其中，感应线圈导向夹持机构两侧设置铝合金架，绝缘安装板设置于感应线圈导向夹持机构中部，绝缘安装板下端设置行走小轮，其中，绝缘安装板内侧与铝合金架之间设置弹簧。
其中，行走小轮为多个，行走小轮轮面为槽型轨弧面形状。
其中，感应加热线圈设置于绝缘安装板上，其中，感应加热线圈包括仿槽型轨弧面的多匝铜管，所述多匝铜管上设置硅钢片。
其中，感应加热线圈上部设置冷却水嘴，其中，冷却水嘴为多个，感应加热线圈顶部设置两个铜电极板，两铜电极板之间设置绝缘板。
通过本发明的槽型钢轨预热和焊补一体化设备，该设备结构紧凑、生产效率高。解决了槽型钢轨小半径曲线段上股钢轨的侧磨问题。该设备能一次性长距离的进行预热和焊补作业，不仅提高了工作效率，同时降低了人工的干扰，提高了焊缝的质量。
附图说明
图1为槽型钢轨预热和焊补一体化设备示意图。
图2为槽型钢轨预热和焊补一体化设备加热线圈示意图。
图3为槽型钢轨设备预热和焊补位置示意图示意图。
图4为槽型钢轨预热和焊补一体化设备感应线圈导向夹持机构示意图。
图5为槽型钢轨预热和焊补一体化设备感应线圈和槽型钢轨保证相对位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种槽型钢轨预热和焊补一体化设备进行详细描述。
图1示出，一种槽型钢轨预热和焊补一体化设备，包括轨道小车5，所述轨道小车5上部安装设置冷水机组1、中频电源柜2、焊丝盘3、电弧焊机4、变压器6、感应线圈导向夹持机构7、感应加热线圈8和焊枪夹持架9，所述变压器6连接感应线圈导向夹持机构7内部的感应加热线圈8，接感应线圈导向夹持机构7固定连接于轨道小车5一侧。轨道小车5装载着其他部件以一定速度在槽型钢轨10由左向右整机移动。小车行走移动速度由一套安装在车底部的驱动机构提供，速度匀速可调节。
在小车行走过程中由中频电源柜2、变压器6、感应加热线圈8等部件组成的预热***对感应加热线圈侧槽型钢轨进行持续加热。
图2示出，感应加热线圈8设置于绝缘安装板13上，其中，感应加热线圈8包括仿槽型轨弧面的多匝铜管18，所述多匝铜管18上设置硅钢片19。多匝铜管18上配有大量硅钢片19以加强弧面处感应磁场。硅钢片19所在弧面即用于加热槽型钢轨的凹槽弧面，也就是槽型钢轨待焊补位置20(也是现场测量钢轨最易磨损位置)，如附图3中所示。
感应加热线圈8上部设置冷却水嘴17，其中，冷却水嘴17为多个，感应加热线圈8顶部设置两个铜电极板16，两铜电极板16之间设置绝缘板。
多匝铜管18上配有大量硅钢片19以加强弧面处感应磁场。硅钢片19所在弧面即用于加热槽型钢轨的凹槽弧面，也就是槽型钢轨待焊补位置20(也是现场测量钢轨最易磨损位置)，如附图3中所示。
感应线圈导向夹持机构7包括行走小轮14、安装铰链11、铝合金架12、绝缘安装板13和焊枪夹持架9，其中，感应线圈导向夹持机构7两侧设置铝合金架12，绝缘安装板13设置于感应线圈导向夹持机构7中部，绝缘安装板13下端设置行走小轮14，其中，绝缘安装板13内侧与铝合金架12之间设置弹簧21。
行走小轮14为多个，行走小轮14轮面为槽型轨弧面形状。
在具体施工中，轨道小车由驱动电机驱动，可沿槽型轨道前进和后退，其前进速度在0-8mm/s间可自由调节。进行预热和焊补作业前，需先将小车沿轨道行走一小段距离，观察并调整焊枪的夹持位置和预热线圈与槽型钢轨待补弧面的距离。调整完毕后，根据设定的小车前进或后退速度，设定与之相匹配的感应加热电源输出功率(可调范围在0-80KW)和电弧焊送丝速度。全部设置完成后，启动感应加热电源和轨道小车，感应线圈将会开始加热槽型钢轨，待整机行走一小段时间(约20s，具体时间根据小车设定的行走速度而变化)后，启动电弧焊机进行焊补作业。先开启加热电源的作用是钢轨加热需要时间，经过一段时间后，后续待焊部位方可达到预期的预热温度，焊补作业的质量才能得到保证。通过上述的步骤，就可以实现对槽型钢轨进行长距离的连续预热与焊补作业。
小车行走过程中，预热***先将槽型钢轨凹槽弧面加热，当小车继续移动时，焊枪夹持架9和安装在其上面的电焊枪将移动至已具备一定温度的槽型钢轨处，由焊补***开始焊接作业。在小车行进的过程中，沿感应加热线圈侧槽型钢轨的轴向方向，整机将会持续的进行先预热，后焊补的作业过程，最终得到一条沿钢轨轴向的长焊缝。
预热和焊补作业前，需要对待焊补槽型钢轨进行前打磨以除去灰尘、裂纹等；在作业完成后，需要对焊补部位进行后打磨保证钢轨的外形。另外，当设备完成一段槽型钢轨的预热与焊补作业后，如需进行另一股道的作业时，仅需将整机设备方向旋转180度，然后反向行走小车即可。
如图4和5所示，为保证预热和焊补的位置的稳定，不随小车行走而左右上下抖动，设计了焊枪及感应线圈导向夹持机构7。行走小轮14设计为槽型轨弧面形状，并在其侧面安有弹簧21提供一定侧推力，保证其行走时水平方向与钢轨紧密贴合。另外依靠整个焊枪及感应线圈导向夹持机构7的自重，保证行走小轮14行走时垂直方向与钢轨紧密贴合。
两个行走小轮14、焊枪夹持架9和感应加热线圈8固定在绝缘安装板13上，与轨道小车5水平和上下方向上均有一定的自由度。当轨道小车5出现轻微的抖动时，行走小轮14将会以槽型钢轨的凹槽弧面为基准带动焊枪夹持架9和感应加热线圈8进行自我调节，保证预热和焊补位置的稳定性。
在整个作业过程中，感应线圈与水冷焊枪由与之配套的导向夹持机构固定在轨道小车的一侧，两者相隔距离可调节。但在同一工艺条件下，两者的间距将固定不变。另外，在小车行走过程中导向夹持机构依靠其导向轮和弹簧，来保证作业过程中焊枪和加热线圈与槽型钢轨待焊部位的相对固定。
本发明的优点在于，由于采用了中频感应电预热的方式进行槽型钢轨轨头预热，在工艺参数一样的情况下，待焊补部位的加热温度非常稳定，重复度高。对于钢轨焊补修复，预热温度的高低直接影响焊补修复的成败。因此，通过电感应预热的方式能够极大的提高钢轨焊补修复的质量。对于槽型钢轨焊补来说，轨道伤损类型主要是轨道小曲线半径部位的轨头侧磨，一次性待焊补部位长。因此通过小车行走在轨道上，一次性长距离的预热槽型钢轨，作业效率大大高于传统的预热方式。
通过焊枪及感应线圈导向夹持机构的设计，保证了在轨道小车行走时，焊枪和感应加热线圈能稳定预热和焊补槽型钢轨固定弧面。
最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。
Claims (4)
1.一种槽型钢轨预热和焊补一体化设备，包括轨道小车(5)，所述轨道小车(5)上部安装设置冷水机组(1)、中频电源柜(2)、焊丝盘(3)、电弧焊机(4)、变压器(6)、感应线圈导向夹持机构(7)、感应加热线圈(8)和焊枪夹持架(9)，其特征在于，所述变压器(6)连接感应线圈导向夹持机构(7)内部的感应加热线圈(8)，所述感应线圈导向夹持机构(7)固定连接于轨道小车(5)一侧，所述感应线圈导向夹持机构(7)包括行走小轮(14)、安装铰链(11)、铝合金架(12)、绝缘安装板(13)和焊枪夹持架(9)，其中，感应线圈导向夹持机构(7)两侧设置铝合金架(12)，绝缘安装板(13)设置于感应线圈导向夹持机构(7)中部，绝缘安装板(13)下端设置行走小轮(14)，其中，绝缘安装板(13)内侧与铝合金架(12)之间设置弹簧(21)。
2.根据权利要求1所述的槽型钢轨预热和焊补一体化设备，其特征在于，所述行走小轮(14)为多个，行走小轮(14)轮面为槽型轨弧面形状。
3.根据权利要求1所述的槽型钢轨预热和焊补一体化设备，其特征在于，所述感应加热线圈(8)设置于绝缘安装板(13)上，其中，感应加热线圈(8)包括仿槽型轨弧面的多匝铜管(18)，所述多匝铜管(18)上设置硅钢片(19)。
4.根据权利要求1所述的槽型钢轨预热和焊补一体化设备，其特征在于，所述感应加热线圈(8)上部设置冷却水嘴(17)，其中，感应加热线圈(8)顶部设置两个铜电极板(16)，两铜电极板(16)之间设置绝缘板。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: No. 2, No. two, No. 2, Da Liu Shu Road, Beijing, Beijing Applicant after: METALS & CHEMISTRY RESEARCH INSTITUTE OF CHINA ACADEMY OF RAILWAY SCIENCES Corp.,Ltd. Applicant after: BEIJING RAILWELD NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant after: CHINA ACADEMY OF RAILWAY SCIENCES Corp.,Ltd. Address before: 100081 Beijing city Haidian District Daliushu Road No. 2 Applicant before: METALS & CHEMISTRY Research Institute CHINA ACADEMY OF RAILWAY SCIENCES Country or region before: China Applicant before: BEIJING RAILWELD NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: CHINA ACADEMY OF RAILWAY SCIENCES |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |