CN1296562C - 磨削钢轨的方法及实施该方法的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过产生在具有与轮轨接触表面的形状匹配的剖面的砂轮(12)和钢轨(1)之间在钢轨纵向上的相对运动而磨削钢轨特别是铁路钢轨的至少轮轨接触表面的方法。本发明旨在避免在去除大量材料时的过热。为此目的，砂轮(12)的轴线(21)与一个垂直于钢轨(1)纵向的平面(22)包括一个偏离0°的角。

Description

磨削钢轨的方法及实施该方法的设备
技术领域
本发明涉及用于通过产生在具有与轮轨接触表面的轮廓匹配的剖面且由一电机驱动的砂轮和钢轨之间沿钢轨纵向的相对运动来磨削钢轨特别是铁路钢轨的至少轮轨接触表面的方法，以及实施该方法的设备，所述砂轮的轴线和一个垂直于钢轨纵向的平面包括一个偏离0°的角α。
背景技术
大家知道使用杯形砂轮来磨削钢轨如铁路钢轨的凸形横剖面，该凸形横剖面呈现轮轨接触表面。但是，在这种作法中，在一次通过中只能磨削一个狭窄的轨迹，因而必须实施砂轮横过钢轨的多次通过。这种多次通过引起不精确度，这是由于不能使每次通过中产生的轨迹方向严格地符合前面磨削的轨迹。此外，会产生大的噪声干扰，以及在干燥时飞溅的火花有引起火灾的危险。
另外，大家知道借助前砂轮来加工轨头的呈现轮轨接触表面的凸形横剖面，因而砂轮具有轨头的需要剖面，且其定向使其轴线垂直于钢轨的纵向对称平面。但是，这样会引起的缺陷在于，在轨头的侧部区域附近，即，在导向面附近，磨削除去的材料可能只是有限的程度，这是由于在该部位砂轮只能产生不利的磨粒接合角，这会导致钢轨材料过热的缺点。如果希望消除上述缺陷，就必须减少单位时间去除的材料量，然而这又需要对被磨削的钢轨的同一个区域分别进行多次通过即磨削操作。
按照DE443585C1、EP0843043A1和US4583327A，磨轮即砂轮借助压力缸向着钢轨上表面移动并以预定接触压力压在该上表面上，未设置调节磨削深度的***。
按照EP0843043和US4583327A，气缸用于实施砂轮向普钢轨的垂向运动，一个侧向导向器或“滑座”分别紧密装配在钢轨上。另外的压力缸用于分别平整钢轨的水平面或移动一个底部框架，砂轮安装在所述底部框架上。
发明内容
本发明旨在避免这些缺陷及难点，本发明的目的在于提供一种开头所述的那种方法，该方法一方面能够对于被磨削的整个横剖面在一次通过中除去对钢轨来说足够的材料，该方法另一方面又可防止钢轨材料的过热。另外，尽管砂轮大的效率，即，尽管单位时间要磨削大段钢轨，砂轮也应该具有足够长的使用寿命。特别是磨削后的钢轨应该具有适于高性能铁路如高速线路的轮轨接触表面质量。
按照本发明的一个方面，提供一种用于通过在具有与轮轨接触表面形状相匹配且借助一电机驱动的砂轮和钢轨之间产生在钢轨纵向上的相对运动而磨削钢轨特别是铁路钢轨的轮轨接触表面的方法，砂轮的轴线和一个垂直于钢轨的纵向的平面包括一个偏离0°的角α，其特征在于：独立于一个用于调节磨削深度的***，砂轮对着钢轨移动直至接合点，该移动受到一个导向器限制，该导向器能够压在钢轨的轮轨接触表面上。
按照本发明的第二方面，用于实施上述方法的设备具有下述特征：
·一个用于在钢轨和砂轮之间产生相对运动的装置，
·一个砂轮驱动装置，以及
·砂轮轴线在与垂直于钢轨纵向的平面偏离的方向上定位，以及
·一个能够压在钢轨的轮轨接触表面上的导向器和一个能与其独立调节的、用于调节磨削深度的***。
附图说明
下面对照附图以举例方式描述本发明，其中：
图1是实施本发明方法的设备的侧视图。
图2表示沿图1的箭头II的示意顶视图。
图3表示实施本发明方法的设备的变型。
图4表示在钢轨各种状态中铁路钢轨的横剖面。
图5表示按照本发明的方法，砂轮接合在以横剖图表示的铁路钢轨上。
具体实施方式
在图4中以各种状态表示钢轨1的横剖面。位于钢轨杆2上的轨头3设有呈现轮轨接触表面4的凸形横剖面部分5，铁路车辆车轮在轮轨接触表面上运行，所述横剖面部分在其新的状态中是由线A表示的。由于磨损，轨头3的横剖面的凸形部分5呈现由线B所示的形状。一旦钢轨1达到该状态或者更早期，就象按照高速钢轨那样，钢轨1要承受精加工，使轨头3的凸形部分5，至少要使轮轨接触表面4再次呈现原来的状态，即，尽可能精确地趋近于如线C所示的原来的横剖面形状。因此，按照铁路运营者或铁路公司或跨地区标准如cen DRAFT pr EN 13674-1，应该符合在1至3丝米的范围内的一定公差。在这样做的时候，钢轨1的导向面6和轮轨接触表面4得到精加工，这是至关重要的。
在具有磨损的轨头剖面的旧钢轨的情形中，轨头剖面应再次成形，因而提供了按照本发明的铣削和磨削。在新钢轨的情形中，为了达到更好的运行质量、更长寿命及减小噪音，去除辊皮(roller skin)是适当的；为此目的，无需先行铣削，按照本发明的磨削就足够了。
如图4所示，按照钢轨的磨损必须去除相对较大量的材料，在已铺设的钢轨的情形中，这应尽快、尽可能低成本地进行，以便尽可能少地妨碍铁路交通。
图1和2表示按照本发明的设备，该设备设置在静止的位置上，被加工的钢轨移过该设备。图3表示按照本发明的设备，该设备装在一个可移动的设施如机车发动机中，因而借助该设备可以加工已经铺设的钢轨。在这种情形中，按照本发明的设备是成对设置的，因而在一次通过中能够精加工左侧及右侧钢轨。上述静止的和可移动的设备的彼此相同的零件使用相同的附图标号。
7代表铣削组件，其铣刀8构制成圆周铣刀。所述铣刀8可通过驱动电机9和齿轮10驱动，转动方向选择得使钢轨1是用顺铣法加工的。紧邻铣削组件7设有一个磨削组件11，其砂轮12可借助驱动齿轮13驱动，铣刀8的转动方向最好也可实施钢轨1的顺磨。砂轮12设有调节磨削深度的***14，因而按照磨损可向着钢轨1连续重复调节砂轮12。所述调节磨削深度的***14包括一个测量***，用于测量砂轮12连续减小的圆周直径；这也可以利用来自测量驱动力矩而得到的测量数据。
铣削切屑和磨削切屑以及磨削灰尘刚一出现就被抽吸装置15和16抽走。
在铣削组件7的正前方及磨削组件11的正后方，在每种情形中设置钢轨1的导向器17，借助支承滚轮18钢轨1可以压在所述导向器上，因而可以压紧至少钢轨1的轮轨接触表面4，最好压紧轨头3的冠部。另外，在两侧接合轨头3的侧向导向滚轮19沿着设备设置，因而紧密配合在钢轨1的导向面6那侧上的侧向导向滚轮19被固定在它们的位置上。钢轨1借助紧密配合在相对侧的侧向导向滚轮19被压紧在固定的侧向导向滚轮19上，从而使钢轨1占据对着铣削组件和磨削组件的精确位置。
在铣削组件7和磨削组件11之间还设有另一个导向器20，该导向器设有阻尼装置，以便消除铣刀引起的振动。
具体如图2所示，砂轮的轴线21相对于一个垂直于钢轨纵向的平面22倾斜一个角α，该角大于0°，最好在1°和20°之间，这取决于钢轨1在磨削前的有关状态。如果轨头3具有一横剖面，由于铣削，该横剖面在磨削前已接近于理想的横剖面，或者，如果钢轨1在其新的状态中仍有辊皮，那么，角α适于在5°和12°之间的范围内，最好为8°。但是，如果横剖面以前的状态按照不那么精确的方式调节至理想的横剖面，例如，如果它只是经过粗加工，那么，为保证最佳的切屑去除量及砂轮的使用寿命，适于采用较小的角α，最好在1°至6°之间的范围内。
在新的状态中砂轮12已经经过预先成形，即，它具有粗略配合钢轨1的形状。为了精确制成上述配合形状，最好设置一个带有磨石24的磨锐装置23，该磨石可以压紧在砂轮12的圆周上。所述磨石严格具有准备形成的需要形状，它与砂磨一起也包括角α。在开始磨削第一个钢轨1以前，所述磨石压紧在砂轮12上，直至砂轮呈现它的形状。当磨削钢轨1时，磨石24能够从砂轮12上抬起，这是由于砂轮本身已预先成形，即，在被铣削轨头区域或仍有辊皮的轨头表面已预先成形。在加工轨头3的过程中，磨石可以选择地配合在砂轮12上，以便临时磨锐。
只要钢轨1已按照足够的精度被铣削或仍具有辊皮，钢轨1也可用于调节精确地与砂轮12配合的剖面。
象在图示的实施例中那样，如果被铣削的轨头表面被磨削，那么，成形的砂轮12只具有使铣刀8产生的波纹平滑及形成纵磨图象的最重要的任务。
按照本发明，通过倾斜砂轮12，可以产生特别良好的接合状态以及很强的平滑作用。在图5中表示倾斜的砂轮12的接合情形。显然，这种倾斜可形成有利的接合角，特别是在轨头3的凸形部分5会合轨头3的侧面25的部位上。上述有利的接合状态也可在上述部位足够广阔地去除材料，提供良好的热学性能，因而在磨削表面上不会出现烧伤。另外，这也形成砂轮12的很好的使用寿命。
如果砂轮12的轴线21相对于钢轨的纵向中央对称平面26倾斜一个1°和20°之间的角β，这也可能是有利的。
如果准备借助按照本发明的设备加工不同的钢轨剖面，那么，砂轮12的轴线21可适当加以布置，以便能够在设备上进行调节。
按照图3所示的实施例，铣削组件7和磨削组件11安装在一条钢轨铣削线27中。借助致动器28，铣刀8和砂轮12大致垂直于钢轨1移动直至导向器17和20靠在轨头3上。磨削组件11和铣削组件7也可侧向移向导向面6直至侧向导向滚轮19靠在轨头3上。

Claims (37)

1.一种用于通过在具有与轮轨接触表面形状相匹配且借助一电机(9)驱动的砂轮(12)和钢轨之间产生在钢轨纵向上的相对运动而磨削钢轨(1)特别是铁路钢轨的轮轨接触表面(4)的方法，砂轮的轴线和一个垂直于钢轨的纵向的平面包括一个偏离0°的角α，其特征在于：独立于一个用于调节磨削深度的***，砂轮(12)对着钢轨(1)移动直至接合点，该移动受到一个导向器(7)限制，该导向器(7)能够压在钢轨(1)的轮轨接触表面(4)上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：砂轮(12)可在对着钢轨(1)的导向面(6)的方向上移动，该移动借助一导向器(19)受到限制，该导向器(19)被引导在钢轨(1)的导向面(6)上。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：砂轮(12)的轴线(21)和垂直于钢轨纵向的平面包括一个在1°至20°之间的角α。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述角α在5°和12°之间的范围内。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述角α约为8°。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：带有位于钢轨(1)的纵向上的对称平面的切削线的砂轮(12)的轴线(21)和垂直于钢轨(1)的纵向的平面包括一个大约90°的角β。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述角β小于90°且大于70°，所述角β保持在钢轨(1)的导向面(6)那侧。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：借助磨削操作去除钢轨(1)的轮轨接触表面(4)上的辊皮。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：借助磨削操作至少部分地去除磨削前在轮轨接触表面(4)上的铣削表面。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：除了轮轨接触表面(4)以外，还磨削轨头的整个凸形横剖面(5)，所述横剖面示出轮轨接触表面(4)。
11.权利要求1所述的方法，其特征在于：取决于磨损，通过调节磨削深度，最好自动地在朝向钢轨(1)的方向上再调节砂轮(12)。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：磨削深度是利用来自测量砂轮表面直径取得的测量数据或根据来自测量砂轮(12)的驱动力矩取得的测量数据来调节的。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于：借助磨石(24)成形砂轮，使磨石的纵向相对于砂轮(12)的定位方式与钢轨(1)相对于磨石的定位方式相同。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：在开始磨削钢轨(1)的轮轨接触表面(4)之前，以及在其后的磨削过程中，只是选择地及较大时间间隔地进行成形。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于：钢轨(1)和砂轮(12)之间的纵向相对运动是通过使钢轨(1)相对砂轮(12)纵向位移而产生的。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：恰在砂轮(12)接合之前，钢轨(1)被压在一个引导在钢轨(1)的轮轨接触表面(4)上的导向器上。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于：所述导向器被减震以便避免振动。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于：恰在砂轮(12)接合之前，钢轨(1)被压在一个引导在钢轨(1)的导向面(6)上的侧向导向器(19)上。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于：恰在砂轮(12)接合时，钢轨被压在一个导向钢轨的轮轨接触表面(4)的另一个导向器(17)上。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于：恰在砂轮(12)接合时，钢轨被压在一个引导在钢轨的导向面(6)上的侧向导向器(19)上。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于：磨削切屑一出现就被抽走。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于：磨削是用顺磨法进行的。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于：钢轨(1)和砂轮(12)之间的纵向相对运动是通过沿铺设的钢轨(1)纵向移动砂轮进行的。
24.一种用于实施如权利要求1至23中一项或几项所述的方法的设备，其特征在于：
·一个用于在钢轨(1)和砂轮(12)之间产生相对运动的装置，
·一个砂轮驱动装置(9)，以及
·砂轮(12)的轴线(21)在与垂直于钢轨(1)的纵向的平面偏离的方向上的定位装置，以及
·一个能够压在钢轨(1)的轮轨接触表面(4)上的导向器(17)和一个能与其独立调节的、用于调节磨削深度的***。
25.如权利要求24所述的设备，其特征在于：与垂直于钢轨(1)纵向的平面的偏离角α在1°和20°之间。
26.如权利要求25所述的设备，其特征在于：所述偏离角α在5°至12°之间。
27.如权利要求26所述的设备，其特征在于：所述偏离角约为8°。
28.如权利要求24所述的设备，其特征在于：砂轮(12)的轴线(21)的所述定位装置可从垂直于钢轨纵向的一个平面位移，以便调节不同的偏离。
29.如权利要求24所述的设备，其特征在于：砂轮(12)的轴线(21)的定位装置构制成使砂轮(12)的轴线(21)和一个垂直于钢轨(1)纵向的平面包括一个大约90°的角β，使一个对称平面切削线位于钢轨(1)的纵向上。
30.如权利要求24所述的设备，其特征在于：设有一个用于根据磨损在朝着钢轨(1)的方向上再调节砂轮的装置，该装置最好具有用于评估砂轮直径的测量***。
31.如权利要求24所述的设备，其特征在于：设有一个磨石(24)，该磨石具有至少钢轨(1)的轮轨接触表面(4)的形状，使磨石的纵向相对于砂轮的定位方式与钢轨(1)相对于磨石的定位方式相同。
32.如权利要求24所述的设备，其特征在于：设有一个用于在钢轨纵轴线方向上使钢轨移过砂轮(12)的装置。
33.如权利要求32所述的设备，其特征在于：所述装置包括一个引导在钢轨(1)的轮轨接触表面(4)上的导向器(17)和一个用于将钢轨压在所述导向器上的压紧设施。
34.如权利要求33所述的设备，其特征在于：所述导向器(17)被减振。
35.如权利要求33所述的设备，其特征在于：设有一个钢轨(1)的侧向导向器(19)，所述侧向导向器被引导在钢轨的导向面上，还设有一个用于将钢轨压在所述侧向导向器(19)上的设施。
36.如权利要求24所述的设备，其特征在于：砂轮(12)设置在沿铺设的钢轨(1)移动的运行装置(27)上。
37.如权利要求36所述的设备，其特征在于：所述运行设备(27)设有导向器(17，19)，所述导向器基本在垂向上和水平方向上限制砂轮的接合，并在轮轨接合表面(4)和导向面(6)上接合钢轨(1)。
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