CN114892460A - 一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，包括主架、激光修复装置和后处理装置，主架下端设有定位槽以及行走轮，行走轮上设有升降器，激光修复装置包括激光加工头，激光加工头上设有红外测距传感器，激光加工头上设有驱动激光加工头沿X轴、Y轴和Z轴方向移动且可以沿Y轴方向转动的第一驱动组件，后处理装置包括砂轮，砂轮上设有驱动电机，驱动电机上设有用于驱动砂轮靠近或远离钢轨的第二驱动组件。本发明提供的一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，采用红外测距传感器控制激光工作头与钢轨表面的距离，通过第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠以及转盘实现四轴联动，现场对钢轨表面的缺陷进行修复，通过第四丝杠控制砂轮与钢轨进行打磨。
Description
技术领域
本发明涉及轨道修复技术领域，特别是涉及一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备。
背景技术
铁路钢轨在高载荷及高使用率的实际使用条件下，会出现因为车轮滚动、滑动摩擦以及震动冲击载荷多种因素共同作用下会出现表面侧面体积损伤以及表面性能损伤的情况，尤其是速度大于200Km/h高速铁路对应的铁轨，磨损周期进一步缩短，影响列车的运行状态，甚至会发生安全事故。根据国标《GB/T2585-2021铁路用热轧钢轨》高速及重载钢轨标准的尺寸长度为25m、50m和100m，所以直接换铁轨会造成大量材料的浪费以及高额的成本，而采用对部分铁轨进行修复的方法，能使整段钢轨正常使用。
激光熔覆以激光束作为热源的一种高能量密度、低变形的高效精密覆层制备工艺。该技术通过高强度的激光束辐照金属表面，通过激光光束与金属基材相互作用，金属基材吸收热能使金属熔化凝固形成熔合良好的表面覆层，提升基材的表面性能。实现基材表面耐磨、耐蚀以及资源与能源节约的再制造目标。激光熔覆的方法被很多的研究人员在实验室进行了深入的理论及工艺参数的优化研究。但目前的修复大多是以上顶面为修复对象，而实际铁轨被磨损的部位通常与车轮接触的部位，包括了顶面、侧面以及弯曲部分，因此如何研制出一种可以对钢轨进行多面、立体、高精度的修复设备，是本领域技术人员所急需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备。
本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，包括主架以及设于主架上的激光修复装置和后处理装置，所述主架下端设有与钢轨配合的定位槽以及若干与钢轨配合的行走轮，所述行走轮上设有驱动所述定位槽靠近或远离所述钢轨的升降器，所述激光修复装置包括设于主架前方的激光加工头，所述激光加工头上设有用于测量激光加工头与钢轨之间距离的红外测距传感器，所述激光加工头上设有驱动激光加工头沿X轴、Y轴和Z轴方向移动且可以沿Y轴方向转动的第一驱动组件，所述后处理装置包括与钢轨外形配合的砂轮，所述砂轮上设有驱动所述砂轮沿轴线转动的驱动电机，所述驱动电机上设有用于驱动所述砂轮靠近或远离钢轨的第二驱动组件，所述驱动电机的散热口处设有朝向砂轮方向设置的导风管。
行走轮上的升降器用于控制主架的升降，主架升起状态下，行走轮可以沿钢轨移动，带动设备整体前进或后退；主架下降状态下，主架上的定位槽与钢轨配合，行走轮受主架与钢轨之间摩擦力的影响无法带着主架移动，此时激光修复装置和后处理装置可以稳定的工作。
由于激光加工头设于主架前方，因此设于激光加工头上的红外测距传感器，在行走轮移动过程中，可以测出哪里的钢轨需要修复；在激光修复过程中，第一驱动组件配合红外测距传感器调节激光加工头的离焦量和位置角度，从而对钢轨的顶面、侧面以及曲线段进行修复。
驱动电机用于驱动砂轮转动，第二驱动组件通过带动驱动电机移动从而带动砂轮靠近或远离钢轨，通过控制砂轮与钢轨之间的距离，对修复后的钢轨进行打磨，同时利用导风管将驱动电机散热口的风导向砂轮，将砂轮产生的磨屑清理干净。
进一步，为了方便激光加工头对钢轨上除底面外的其余位置进行修复，所述第一驱动组件包括转盘、第一丝杠、第二丝杠以及第三丝杠，所述第三丝杠设于所述主架上用于驱动第二丝杠沿Y轴方向移动，所述第二丝杠用于驱动第一丝杠沿X轴方向移动，所述第一丝杠用于驱动转盘沿Z轴方向移动，所述转盘用于驱动所述激光加工头沿Y轴方向转动。
进一步，为了使激光加工头设于主架前方，且激光加工头修复时可以沿Y轴方向移动，所述第三丝杠滑动端上设置有用于与第二丝杠连接的延伸板。
进一步，为了控制砂轮与钢轨之间的距离，对修复后的钢轨进行打磨，所述第二驱动组件包括沿Z轴方向设置的第四丝杠，所述第四丝杠与主架固定连接，所述第四丝杠的滑动端与所述砂轮上的驱动电机连接。
进一步，所述激光修复装置还包括激光发生器，所述激光发生器与激光加工头之间连接有引导管，所述激光加工头一侧设有与激光加工头同步移动的保护气管。激光发生器与激光加工头通过引导管连接，保护气管为保护气体的送气管。
进一步，所述主架上固定连接有水平设置的支撑板，所述支撑板上放置有所述激光发生器，所述支撑板上设有若干用于限制激光发生器位置的限位板。限位板的设置既限制了激光发生器的位置，又不阻挡激光发生器散热，确保激光发生器正常工作。
优选的，为了方便固定激光发生器，所述限位板与支撑板可拆卸连接，所述限位板高度不超过2cm。可以先安装两个或三个方向的限位板，然后将激光发生器安装摆放进对应位置，最后在将剩余限位板安装完成；限位板高度不超过2cm，即可以固定激光发生器位置，又避免影响激光发生器散热。
进一步，所述升降器为液压缸，所述液压缸一端与所述行走轮连接，另一端与所述支撑板连接。通过液压缸的伸出或收缩，控制主架升起或下降，决定设备处于移动状态还是修复工作状态。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，采用激光加工头上的红外测距传感器控制激光工作头与钢轨表面的距离，通过第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠以及转盘实现四轴联动，现场对钢轨各个表面的缺陷进行修复；通过第四丝杠控制砂轮与钢轨表面的距离，控制钢轨的形状，保证钢轨修复的精度，并将电机散热口的气流重复利用，将砂轮打磨产生的磨屑进行清理。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明最佳实施例的结构示意图；
图2是图1中A的放大示意图；
图3是本发明最佳实施例的主视图；
图4是本发明最佳实施例的侧视图；
图5是主架的结构示意图；
图中：1、主架，1-1、定位槽，2、钢轨，3、行走轮，3-1、升降器，4、激光加工头，5、红外测距传感器，6、砂轮，7、驱动电机，7-1、导风管，8、转盘，9、第一丝杠，10、第二丝杠，11、第三丝杠，12、延伸板，13、第四丝杠，14、激光发生器，15、引导管，16、保护气管，17、支撑板，18、限位板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-5所示，本发明的一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，包括主架1以及设于主架1上的激光修复装置和后处理装置，所述主架1下端设有与钢轨2配合的定位槽1-1以及若干与钢轨2配合的行走轮3，所述行走轮3上设有驱动所述定位槽1-1靠近或远离所述钢轨2的液压缸，所述激光修复装置包括设于主架1前方的激光加工头4，所述激光加工头4上设有用于测量激光加工头4与钢轨2之间距离的红外测距传感器5，所述激光加工头4上设有驱动激光加工头4沿X轴、Y轴和Z轴方向移动且可以沿Y轴方向转动的第一驱动组件，所述后处理装置包括与钢轨2外形配合的砂轮6，所述砂轮6上设有驱动所述砂轮6沿轴线转动的驱动电机7，所述驱动电机7上设有用于驱动所述砂轮6靠近或远离钢轨2的第二驱动组件，所述驱动电机7的散热口处设有朝向砂轮6方向设置的导风管7-1。
所述第一驱动组件包括转盘8、第一丝杠9、第二丝杠10以及第三丝杠11，所述第三丝杠11设于所述主架1上用于驱动第二丝杠10沿Y轴方向移动，所述第二丝杠10用于驱动第一丝杠9沿X轴方向移动，所述第一丝杠9用于驱动转盘8沿Z轴方向移动，所述转盘8用于驱动所述激光加工头4沿Y轴方向转动。转盘8、第一丝杠9、第二丝杠10以及第三丝杠11上均设有伺服电机，伺服电机之间相互配合控制激光加工头4的位置和角度。
所述第三丝杠11滑动端上设置有用于与第二丝杠10连接的延伸板12。
所述第二驱动组件包括沿Z轴方向设置的第四丝杠13，所述第四丝杠13与主架1固定连接，所述第四丝杠13的滑动端与所述砂轮6上的驱动电机7连接。
所述激光修复装置还包括激光发生器14，所述激光发生器14与激光加工头4之间连接有引导管15，所述激光加工头4一侧设有与激光加工头4同步移动的保护气管16。
所述主架1上固定连接有水平设置的支撑板17，所述支撑板17上放置有所述激光发生器14，所述支撑板17上设有若干用于限制激光发生器14位置的限位板18。所述限位板18通过螺丝与支撑板17可拆卸连接，所述限位板18高度不超过2cm。
工作过程：
当出现钢轨2表面缺陷时，先用酒精丙酮1：1的混合溶液进行清洗。升降器3-1将整个设备的升起，定位槽1-1远离钢轨2，将整个设备推至待修复钢轨2处。随后升降器3-1下落，定位槽1-1与钢轨2配合，使主架1与钢轨2之间位置固定。
控制器控制第一丝杠9、第二丝杠10、第三丝杠11和转盘8上的伺服电机相互配合，将激光工作头调整到待修复钢轨2的表面。通过预置粉末将熔覆材料预置在缺陷处，通过红外测距传感器5控制激光工作头与钢轨2的距离，调整离焦量，设置相应的工艺参数，确定修复路径后对钢轨2进行修复。
修复结束后，待修复表面冷却后进行砂轮6打磨。
本发明中方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，其特征在于：包括主架(1)以及设于主架(1)上的激光修复装置和后处理装置，所述主架(1)下端设有与钢轨(2)配合的定位槽(1-1)以及若干与钢轨(2)配合的行走轮(3)，所述行走轮(3)上设有驱动所述定位槽(1-1)靠近或远离所述钢轨(2)的升降器(3-1)，所述激光修复装置包括设于主架(1)前方的激光加工头(4)，所述激光加工头(4)上设有用于测量激光加工头(4)与钢轨(2)之间距离的红外测距传感器(5)，所述激光加工头(4)上设有驱动激光加工头(4)沿X轴、Y轴和Z轴方向移动且可以沿Y轴方向转动的第一驱动组件，所述后处理装置包括与钢轨(2)外形配合的砂轮(6)，所述砂轮(6)上设有驱动所述砂轮(6)沿轴线转动的驱动电机(7)，所述驱动电机(7)上设有用于驱动所述砂轮(6)靠近或远离钢轨(2)的第二驱动组件，所述驱动电机(7)的散热口处设有朝向砂轮(6)方向设置的导风管(7-1)。
2.如权利要求1所述的一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，其特征在于：所述第一驱动组件包括转盘(8)、第一丝杠(9)、第二丝杠(10)以及第三丝杠(11)，所述第三丝杠(11)设于所述主架(1)上用于驱动第二丝杠(10)沿Y轴方向移动，所述第二丝杠(10)用于驱动第一丝杠(9)沿X轴方向移动，所述第一丝杠(9)用于驱动转盘(8)沿Z轴方向移动，所述转盘(8)用于驱动所述激光加工头(4)沿Y轴方向转动。
3.如权利要求2所述的一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，其特征在于：所述第三丝杠(11)滑动端上设置有用于与第二丝杠(10)连接的延伸板(12)。
4.如权利要求1所述的一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，其特征在于：所述第二驱动组件包括沿Z轴方向设置的第四丝杠(13)，所述第四丝杠(13)与主架(1)固定连接，所述第四丝杠(13)的滑动端与所述砂轮(6)上的驱动电机(7)连接。
5.如权利要求1所述的一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，其特征在于：所述激光修复装置还包括激光发生器(14)，所述激光发生器(14)与激光加工头(4)之间连接有引导管(15)，所述激光加工头(4)一侧设有与激光加工头(4)同步移动的保护气管(16)。
6.如权利要求5所述的一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，其特征在于：所述主架(1)上固定连接有水平设置的支撑板(17)，所述支撑板(17)上放置有所述激光发生器(14)，所述支撑板(17)上设有若干用于限制激光发生器(14)位置的限位板(18)。
7.如权利要求6所述的一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，其特征在于：所述限位板(18)与支撑板(17)可拆卸连接，所述限位板(18)高度不超过2cm。
8.如权利要求6所述的一种钢轨激光熔覆修复及后处理设备，其特征在于：所述升降器(3-1)为液压缸，所述液压缸一端与所述行走轮(3)连接，另一端与所述支撑板(17)连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220812 |