CN113668303A - 一种钢轨型面修复用辊压成型装置及辊压方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢轨型面修复用辊压成型装置及辊压方法，其包括空气压缩机、第一电机、导轨、进气管、气压升降机、出气管、辊压装置、连接块、第一滑块、第一丝杠、第二丝杠、第二滑块、第二电机、第二导轨、激光器连接块、激光扫描仪、导轨连接板、辊轮电机连接块、固定板、辊轮电机以及传动轴。本发明的辊压装置的辊轮电机启动后通过传动轴传递力给滚动轴承带动辊轮旋转，完成辊压这一工序，辊轮设计成与轨道上表面相契合的形状，以便使辊轮与待修复轨道表面接触充分，使辊压成型的质量更好。

Description

一种钢轨型面修复用辊压成型装置及辊压方法

技术领域

本发明涉及钢轨修复装置领域，具体地涉及一种钢轨型面修复用辊压成型装置及辊压方法。

背景技术

伴随着我国高速轨道交通的快速发展，大轴度、高密度、高速度使得钢轨的表面损伤日益严重，未来几年，轨道的损伤将逐步进入高峰期，研究轨道延寿技术将是我国铁路运输所要面临的关键任务，这对保障铁路的安全可靠运行、节约运输成本有着重要作用。针对现有的轨道修复技术要求以及应用情况，由于我国现有的铁轨的里程很长，为了降低维修成本，实现轨道在外的智能化在线修复势在必行。随着科技的发展，激光检测技术以及激光熔覆技术已经越发成熟，应用在轨道修复中，可以大大降低人工修复成本，减少中间环节，同时可以通过扫描图像分析缺陷类型，智能化的进行修复。但是要很好的契合各种不同类型的轨道损伤修复，需要设计一辆智能化的轨道表面损伤修复小车。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种钢轨型面修复用辊压成型装置，其能够更好的对修复后的轨道进行辊压与监测，辊压装置的辊轮电机启动后通过传动轴传递力给滚动轴承带动辊轮旋转，完成辊压这一工序，辊轮设计成与轨道上表面相契合的形状，以便使辊轮与待修复轨道表面接触充分，使辊压成型的质量更好。

具体地，本发明提供一种钢轨型面修复用辊压成型装置，其包括空气压缩机、第一电机、第一导轨、进气管、气压升降机、出气管、辊压装置、连接块、第一滑块、第一丝杠、第二丝杠、第二滑块、第二电机、第二导轨、激光器连接块、激光扫描仪、导轨连接板、辊轮电机连接块、固定板、辊轮电机以及传动轴，

所述第一电机和第二电机分别安装在底盘两侧的凹槽内部，所述空气压缩机通过第一连接块以及滑块安装在所述第一导轨上，所述第一丝杠穿过第一滑块后与第一电机连接后安装在所述第一导轨上，所述空气压缩机通过进气管与所述气压升降机连接，所述气压升降机与所述辊压装置连接，所述辊压装置与待修复轨道表面贴合，

所述第二滑块安装在所述第二导轨的轨道内，所述第二丝杠穿过第二滑块后与第二电机连接后安装在第二导轨上，所述激光连接块嵌入所述第二滑块内部，所述激光扫描仪固定在所述激光连接块上，所述第二导轨借助于导轨连接板与底盘连接，所述辊轮电机借助于辊轮电机连接块与第二滑块连接并借助于所述固定板进行固定，所述辊轮电机进一步借助于所述传动轴与所述辊压装置连接，从而带动所述辊压装置运动，

辊压装置在非工作状态下与轨道表面相贴合的，在任何一侧的激光扫描仪扫描到轨道存在损伤时，修复车停止运行，第二电机启动通过第二丝杠带动第二滑块运动从而使激光扫描仪开始工作，在给定的导轨行程内进行往复移动，确定最终工作区域，并根据激光扫描的结果确定损伤类型，确定修复方案，激光修复装置开始工作，待激光修复工作完成后，同轴送粉器从保温罩中自动移出，第一电机开始工作通过第一丝杠带动第一滑块开始工作，带动空气压缩机、辊轮电机、辊压装置以及气压升降机到达工作区域对激光修复后的轨道表面处进行辊压，此时气压升降机与辊轮电机开始启动，气压升降机使辊轮装置与待修复轨道表面充分接触，辊轮电机通过传动轴带动辊压装置工作，使激光修复后的熔覆表面辊压成型，辊压过后第一电机工作使带动空气压缩、辊轮电机、辊压装置以及气压升降机回到初始位置，之后第二电机启动，激光扫描仪在确定的工作区域内进行扫描，以判断轨道修复工作是否满足要求，若满足要求则开始下一段轨道的修复，若不满足要求则重复上述修复过程。

优选地，所述辊压装置包括辊轮保护罩、连接板、滚动轴承以及辊轮，气压升降机通过辊轮保护罩与辊压装置相连，传动轴借助于连接块与辊轮保护罩连接，辊轮电机启动后通过传动轴传递力给滚动轴承带动辊轮旋转，完成辊压。

优选地，所述辊轮的外表面的形状轨道上表面相匹配。

优选地，所述第一导轨和第二导轨的结构相同，所述第一导轨和第二导轨均包括滑块轨道、空气压缩机轨道以及激光扫描仪运动轨道。

优选地，所述激光扫描仪和辊压装置设置在保温罩内部。

优选地，所述保温罩包括罩身、上盖板、第一端挡板、第二端挡板、第一L形侧板以及第二L形侧板，所述上盖板和第一L形侧板为带裂纹的可变形耐高温橡胶板，所述罩身内部设置有能够放置所述辊压装置的空腔。

优选地，所述第一端挡板和第二端挡板的底部为与轨道匹配的圆弧状结构。

优选地，本发明还提供一种激光修复的辊压方法，其包括以下步骤：

S1、当任何一侧轨道的激光扫描仪扫描到轨道存在损伤时，修复车停止运行，第二电机启动通过第二丝杠带动第二滑块运动从而使激光扫描仪开始工作，在给定的导轨行程内进行往复移动，确定最终工作区域，并根据激光扫描的结果确定损伤类型，确定修复方案；

S2、激光修复装置开始工作，待激光修复工作完成后，同轴送粉器从保温罩中自动移出，第一电机开始工作通过第一丝杠带动第一滑块开始工作，带动空气压缩机、辊轮电机、辊压装置以及气压升降机到达工作区域对激光修复后的轨道表面处进行辊压，此时气压升降机与辊轮电机开始启动，气压升降机使辊轮装置与待修复轨道表面充分接触，辊轮电机通过传动轴带动辊压装置工作，使激光修复后的熔覆表面辊压成型；

S3、辊压成型后第一电机工作使带动空气压缩、辊轮电机、辊压装置以及气压升降机回到初始位置；

S4、第二电机启动，激光扫描仪在确定的工作区域内进行扫描，判断轨道修复工作是否满足要求，若满足要求则修复车启动并开始下一段轨道的修复，若不满足要求则重新制定修复方案重复上述修复过程，直到满足修复需求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的辊压装置的辊轮电机启动后通过传动轴传递力给滚动轴承带动辊轮旋转，完成辊压这一工序，辊轮设计成与轨道上表面相契合的形状，以便使辊轮与待修复轨道表面接触充分，使辊压成型的质量更好。

(2)本发明的激光扫描仪和辊压装置都是在保温罩内部工作，保温罩一侧带细小裂纹的橡胶可变形挡板，使用的橡胶是耐高温材质，设计为可变形是为了让辊压***可以成功的安装，同时也为了让辊轮在保温罩内进行移动，从而实现在保温罩内辊压的目的；保温罩一侧普通挡板，做成了与保温罩一侧带细小裂纹的橡胶可变形挡板相同的形状是为了更加容易拆卸和更换；保温罩前挡板和保温罩后挡板同样设计成了与轨道上表面相契合的形状是为了使轨道上表面接触充分，从而更好的达到保温的效果。

(3)本发明的导轨进给装置在第一电机启动后使得辊压装置可以平稳的到达经过激光修复后的轨道表面，使得修复过程可以有序的进行，防止与激光修复过程产生干涉，同时达到让空气压缩机与辊压装置同步运行的状态，在辊压过程中可以时刻为辊压装置提供一个向下的压力，使得辊轮可以与轨道表面更加贴合，以达到更好的辊压效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1中A部分放大示意图；

图3为本发明的辊轮的结构示意图；

图4为本发明的导轨的结构示意图；

图5为本发明的保温罩的立体结构示意图；

图6为本发明的保温罩的***示意图；

图7为本发明的修复车的结构示意图；

图8为本发明的三维结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

如图1到图2所示，本发明的辊压成型装置整体与车底盘100连接。辊压成型装置其包括空气压缩机1、第一电机2、第一导轨3、进气管4、气压升降机5、出气管6、辊压装置7、连接块8、第一滑块9、第一丝杠10、第二丝杠11、第二滑块12、第二电机13、第二导轨(与第一导轨结构相同，位置相对)、激光器连接块14、激光扫描仪15、导轨连接板16、辊轮电机连接块17、固定板18、辊轮电机19以及传动轴20。

第一电机2和第二电机13分别安装在底盘两侧的凹槽内部，空气压缩机1通过第一连接块以及滑块安装在第一导轨3上，第一丝杠10穿过第一滑块9后与第一电机2连接后安装在第一导轨3上，空气压缩机1通过进气管4与气压升降机5连接，气压升降机5与辊压装置7连接，辊压装置7与待修复轨道表面贴合。

第二滑块12安装在第二导轨的轨道内，第二丝杠11穿过第二滑块12后与第二电机13连接后安装咋第二导轨上，激光连接块嵌入第二滑块12内部，激光扫描仪固定在激光连接块上，第二导轨借助于导轨连接板与底盘连接，辊轮电机19借助于辊轮电机连接块与第二滑块12连接并借助于固定板进行固定，辊轮电机19进一步借助于传动轴与辊压装置7连接，从而带动辊压装置7运动。

辊压装置7在非工作状态下与轨道表面相贴合的，在任何一侧的激光扫描仪扫描到轨道存在损伤时，修复车停止运行，第二电机13启动通过第二丝杠11带动第二滑块12运动从而使激光扫描仪开始工作，在给定的导轨行程内进行往复移动，确定最终工作区域，并根据激光扫描的结果确定损伤类型，确定修复方案，具体的修复方案根据激光扫描的结果进行具体设定，一般通过电脑程序进行计算确定。之后，激光修复装置开始工作，待激光修复工作完成后，同轴送粉器将从保温罩中自动移出，第一电机2开始工作通过第一丝杠10带动第一滑块9开始工作，带动空气压缩机1、辊轮电机19、辊压装置7以及气压升降机5到达工作区域对激光修复后的轨道表面处进行辊压，此时气压升降机5与辊轮电机19开始启动，气压升降机5使辊轮装置与待修复轨道表面充分接触，辊轮电机19通过传动轴带动辊压装置7工作，使激光修复后的熔覆表面辊压成型，辊压过后第一电机2工作使带动空气压缩、辊轮电机19、辊压装置7以及气压升降机5回到初始位置，之后第二电机13启动，激光扫描仪在确定的工作区域内进行扫描，通过与设定的修复要求进行对比以判断轨道修复工作是否满足要求，对比的过程一般也是通过电脑程序进行完成，若满足则小车启动开始下一段轨道的修复，若不满足则重复上述修复过程。

优选地，如图3所示，辊压装置7包括辊轮保护罩71、连接板72、滚动轴承73以及辊轮74，气压升降机75通过辊轮保护罩与辊压装置7相连，传动轴借助于连接块与辊轮保护罩连接，辊轮电机19启动后通过传动轴传递力给滚动轴承带动辊轮旋转，完成辊压。

优选地，辊轮的外表面的形状轨道上表面相匹配。

优选地，如图4所示，第一导轨3和第二导轨的结构相同，第一导轨3和第二导轨均包括滑块轨道、空气压缩机轨道以及激光扫描仪运动轨道。

优选地，激光扫描仪和辊压装置7设置在保温罩内部。

如图5及图6所示，在保温罩罩身100的上方盖板103采用的是带裂纹的可变形的耐高温橡胶，在保温罩的一头设计了一个可放置辊压***的型腔106，图中裂纹是夸张化的表示，实际中橡胶裂纹更加细小。设计目的是让激光修复过程中的同轴送粉器可以进入保护罩的内部，实现在外修复损伤轨道时的保温功能。降摩擦橡胶是在保温罩的前后均有安装，目的是为了在保温罩随着修复小车运行过程中降低与轨道的摩擦；保温罩一侧带细小裂纹的橡胶可变形挡板101，使用的橡胶是耐高温材质，图中裂纹也是经过了夸张处理，设计成L形是为了让辊压***可以成功的安装，同时也为了让辊轮在保温罩内进行移动，从而实现在保温罩内辊压的目的；保温罩一侧普通挡板104，做成了与保温罩一侧带细小裂纹的橡胶可变形挡板101相同的形状是为了更加容易拆卸和更换；保温罩前挡板102和保温罩后挡板105同样设计成了与轨道上表面相契合的形状是为了使轨道上表面接触充分，从而更好的达到保温的效果。

如图7及图8所示，其为设置有本发明的辊压成型装置的修复轨道小车，该修复轨道小车由车身总成以及待修复轨道100、轨道表面损伤检测以及轨道表面预处理装置200、轨道损伤激光修复结构300和辊压成型及导轨进给结构400组成。

其中，车身总成以及待修复轨道100用于给轨道修复提供一个基础框架，作为完成轨道修复工作的载体；同时为激光熔覆后的轨道表面提供一个保温环境，使辊压成型充分进行。

轨道表面损伤检测以及轨道表面预处理装置200用于检测出已损伤的轨道表面，然后进行待修复轨道的表面预处理。

轨道损伤激光修复装置300用于以激光熔覆的方式修复受损的轨道表面。

辊压成型及导轨进给装置400一方面能够让辊压轮可以进给到需要辊压的表面，从而使激光熔覆后的轨道表面辊压成型。

另一方面，辊压成型及导轨进给装置400内置扫描仪可以确定小车和预处理装置工作停止的时间以及确定轨道修复工作是否完成。

下面对本发明的修复小车的整体工作原理进行进一步说明：

工作时，首先，轨道表面损伤检测装置检测出已损伤的轨道表面，然后轨道表面预处理装置进行待修复轨道的表面预处理。

其次，轨道损伤激光修复装置之后以激光熔覆的方式修复受损的轨道表面。本专利中主要保护辊压成型装置的结构，因此对表面处理装置及激光修复装置的结构不进行详细描述。

最后，辊压成型装置驱动让辊压轮进给到需要辊压的表面，使激光熔覆后的轨道表面辊压成型。

同时，辊压成型及导轨进给装置400内置的扫描仪对激光熔覆的工作状态进行监测，确定小车和预处理装置工作停止的时间以及确定轨道修复工作是否完成。

辊压装置在不工作情况下是与轨道表面相贴合放置的，在轨道小车任何一侧的激光扫描仪扫描到轨道存在损伤时，小车都将会停下，并且小车前端轨道表面预处理装置将会停止工作，接着第一电机启动通过第一丝杠10带动第一滑块9运动使通过激光连接块与第二滑块12相连的激光扫描仪工作，会在给定的导轨导程内进行来回移动，由此来确定出一个工作区域，根据激光扫描的结果来确定损伤类型，确定修复方案，激光修复装置开始工作，待激光修复工作完成后，同轴送粉器将从保温罩中自动移出，第二电机开始工作通过第二丝杠11带动第三滑块开始工作，带动空气压缩机1、辊轮电机19、辊压装置以及气压升降机5到达工作区域对激光修复后的轨道表面处，此时气压升降机5与辊轮电机开始启动，气压升降机5使辊轮装置与待修复轨道表面充分接触，防止因为轨道表面形状的不规则而产生跳动使辊压不充分，辊轮电机通过传动轴带动辊压装置工作，使激光修复后的熔覆表面辊压成型，辊压过后第二电机工作使带动空气压缩、辊轮电机、辊压装置以及气压升降机5回到初始位置，此时第电机启动，使激光扫描仪在确定的工作区域内进行扫描，以判断轨道修复工作是否满足要求，若满足则小车启动开始下一段轨道的修复，若不满足则重复上述修复过程。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种钢轨型面修复用辊压成型装置，其特征在于：其包括空气压缩机、第一电机、第一导轨、进气管、气压升降机、出气管、辊压装置、连接块、第一滑块、第一丝杠、第二丝杠、第二滑块、第二电机、第二导轨、激光器连接块、激光扫描仪、导轨连接板、辊轮电机连接块、固定板、辊轮电机以及传动轴，

所述第一电机和第二电机分别安装在底盘两侧的凹槽内部，所述空气压缩机通过第一连接块以及滑块安装在所述第一导轨上，所述第一丝杠穿过第一滑块后与第一电机连接后安装在所述第一导轨上，所述空气压缩机通过进气管与所述气压升降机连接，所述气压升降机与所述辊压装置连接，所述辊压装置与待修复轨道表面贴合，

所述第二滑块安装在所述第二导轨的轨道内，所述第二丝杠穿过第二滑块后与第二电机连接后安装咋第二导轨上，所述激光连接块嵌入所述第二滑块内部，所述激光扫描仪固定在所述激光连接块上，所述第二导轨借助于导轨连接板与底盘连接，所述辊轮电机借助于辊轮电机连接块与第二滑块连接并借助于所述固定板进行固定，所述辊轮电机进一步借助于所述传动轴与所述辊压装置连接，从而带动所述辊压装置运动，

辊压装置在非工作状态下与轨道表面相贴合的，在任何一侧的激光扫描仪扫描到轨道存在损伤时，修复车停止运行，第二电机启动通过第二丝杠带动第二滑块运动从而使激光扫描仪开始工作，在给定的导轨行程内进行往复移动，确定最终工作区域，并根据激光扫描的结果确定损伤类型，确定修复方案，激光修复装置开始工作，待激光修复工作完成后，同轴送粉器从保温罩中自动移出，第一电机开始工作通过第一丝杠带动第一滑块开始工作，带动空气压缩机、辊轮电机、辊压装置以及气压升降机到达工作区域对激光修复后的轨道表面处进行辊压，此时气压升降机与辊轮电机开始启动，气压升降机使辊轮装置与待修复轨道表面充分接触，辊轮电机通过传动轴带动辊压装置工作，使激光修复后的熔覆表面辊压成型，辊压过后第一电机工作使带动空气压缩、辊轮电机、辊压装置以及气压升降机回到初始位置，之后第二电机启动，激光扫描仪在确定的工作区域内进行扫描，以判断轨道修复工作是否满足要求，若满足则开始下一段轨道的修复，若不满足则重复上述修复过程。

2.根据权利要求1所述的钢轨型面修复用辊压成型装置，其特征在于：所述辊压装置包括辊轮保护罩、连接板、滚动轴承以及辊轮，气压升降机通过辊轮保护罩与辊压装置相连，传动轴借助于连接块与辊轮保护罩连接，辊轮电机启动后通过传动轴传递力给滚动轴承带动辊轮旋转，完成辊压。

3.根据权利要求1所述的钢轨型面修复用辊压成型装置，其特征在于：所述辊轮的外表面的形状轨道上表面相匹配。

4.根据权利要求1所述的钢轨型面修复用辊压成型装置，其特征在于：所述第一导轨和第二导轨的结构相同，所述第一导轨和第二导轨均包括滑块轨道、空气压缩机轨道以及激光扫描仪运动轨道。

5.根据权利要求1所述的钢轨型面修复用辊压成型装置，其特征在于：所述激光扫描仪和辊压装置设置在保温罩内部。

6.根据权利要求5所述的钢轨型面修复用辊压成型装置，其特征在于：所述保温罩包括罩身、上盖板、第一端挡板、第二端挡板、第一L形侧板以及第二L形侧板，所述上盖板和第一L形侧板为带裂纹的可变形耐高温橡胶板，所述罩身内部设置有能够放置所述辊压装置的空腔。

7.根据权利要求1所述的钢轨型面修复用辊压成型装置，其特征在于：所述第一端挡板和第二端挡板的底部为与轨道匹配的圆弧状结构。

8.一种利用所述的钢轨型面修复用辊压成型装置进行激光修复的辊压方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、当任何一侧轨道的激光扫描仪扫描到轨道存在损伤时，修复车停止运行，第二电机启动通过第二丝杠带动第二滑块运动从而使激光扫描仪开始工作，在给定的导轨行程内进行往复移动，确定最终工作区域，并根据激光扫描的结果确定损伤类型，确定修复方案；

S2、激光修复装置开始工作，待激光修复工作完成后，同轴送粉器从保温罩中自动移出，第一电机开始工作通过第一丝杠带动第一滑块开始工作，带动空气压缩机、辊轮电机、辊压装置以及气压升降机到达工作区域对激光修复后的轨道表面处进行辊压，此时气压升降机与辊轮电机开始启动，气压升降机使辊轮装置与待修复轨道表面充分接触，辊轮电机通过传动轴带动辊压装置工作，使激光修复后的熔覆表面辊压成型；

S3、辊压成型后第一电机工作使带动空气压缩、辊轮电机、辊压装置以及气压升降机回到初始位置；

S4、第二电机启动，激光扫描仪在确定的工作区域内进行扫描，根据修复后所扫描出来的形貌来判断轨道修复工作是否满足要求，若满足要求则修复车启动并开始下一段轨道的修复，若不满足要求则重新制定修复方案重复上述修复过程，直到满足修复需求。

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