一种转枕及推拉轨枕机电液一体化装置的制作方法

本发明涉及一种铁路养护机械，特别涉及一种转枕及推拉轨枕机电液一体化装置。

背景技术：

铁路轨枕在长时间的使用过程中，由于自然沉降和振动的原因，铁路局部轨枕下沉，需要进行养护，个别轨枕损坏，需要及时更换，在进行轨枕更换的过程中，需要将坏轨枕转动90°后拉出，待换好轨枕推入钢轨间后转动90°，采用人工作业，费时费力，工作效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种转枕及推拉轨枕机电液一体化装置。

本发明是由转枕及推拉轨枕装置、轨道车、发电机和液压系统及控制系统箱组成，轨道车设有四个脚轮和二个纵梁，转枕及推拉轨枕装置、发电机和液压系统及控制系统箱设置在轨道车的二个纵梁上，轨道车由工程车牵引，发电机为油泵和控制系统提供动力，液压系统及控制系统箱内设有油箱、油泵、液压控制系统和自动控制系统；

所述的转枕及推拉轨枕装置是由伸缩组件、伸缩驱动装置、摆动装置、四个第一摆杆、抓取及转枕装置、四个第四六角螺母、四个第二螺栓和CMOS图像传感器组成，第一摆杆设有六棱柱孔单耳环和单耳环；

所述的伸缩组件是由方筒形固定臂、方筒形伸缩臂、激光位移传感器和测距参照板组成，方筒固定臂设有封闭端，方筒伸缩臂设有封闭端；

所述的伸缩驱动装置是由方筒固定臂、双作用活塞油缸和方筒伸缩臂组成，双作用活塞油缸缸体设有方形滑块和法兰盘、活塞杆自由端设有法兰盘，

将方筒形伸缩臂从双作用活塞油缸活塞杆端套设于其上，使方筒形伸缩臂封闭端与双作用活塞油缸活塞杆法兰盘固连，方筒固形定臂从方筒形伸缩臂开口端套设于其上，使双作用活塞油缸缸体法兰盘与方筒固形定臂封闭端固连，组成伸缩驱动装置，双作用活塞油缸缸体方形滑块下面与方筒形伸缩臂内孔上表面形成移动副，激光位移传感器对称固连于方筒固形定臂上面，测距参照板固连于方筒形伸缩臂上面；

所述的摆动装置是由第一箱体、第二螺旋摆动液压马达、不完全齿轮、二个扇形齿轮、二个阶梯轴和嵌入式盖板组成，第一箱体设有二个轴孔、第一限位凸台和第二限位凸台，阶梯轴设有第一轴颈、第二轴颈、第三轴颈、第一六棱柱轴段和第二六棱柱轴段，嵌入式盖板设有二个轴孔、第一限位凸台和第二限位凸台；

将二个扇形齿轮分别套设固连于二个阶梯轴的第一轴径上，二个阶梯轴分别穿过第一箱体二个轴孔，使阶梯轴第二轴颈与第一箱体轴孔形成转动副，将不完全齿轮套设固连于第二螺旋摆动液压马达输出轴上，并置入第一箱体内，使不完全齿轮的轮齿分别与二个扇形齿轮的轮齿沿齿宽接触，第二螺旋摆动液压马达固连于第一箱体底板上，嵌入式盖板的二个轴孔分别套设于二个阶梯轴第三轴颈上，使嵌入式盖板与第一箱体固连，组成摆动装置；

所述的抓取及转枕装置是由第二箱体、第三螺旋摆动液压马达、液压油缸、第一推力轴承、第二推力轴承、第六六角螺母、活塞、活塞杆、阶梯U形支架、第一连杆、第二连杆、二个第二摆杆、二个滚轮、端盖和二个机械爪装置组成，第二箱体设有对称的四个螺纹孔、第一圆孔段、扇形孔段、第二圆孔段、轴套段和第三圆孔段，第三螺旋摆动液压马达输出轴固连法兰盘，法兰盘设有限位扇形凸台，扇形孔段设有第一限位面和第二限位面，液压油缸设有法兰盘、第一轴颈、第二轴颈和第三轴颈，法兰盘设有限位扇形凸台，活塞设有轴孔，活塞杆设有轴颈和双耳环，阶梯U形支架设有凸缘、轴孔、二个槽孔、二个销孔、四个第一单耳环和八个第二单耳环，第一连杆设有双耳环和单耳环，第二连杆设有二个双耳环，第二摆杆设有单耳环、销孔和双耳环；

所述的机械爪是由阶梯U形支架、四个第三摆杆、二个圆柱形弹簧和压板组成，第三摆杆设有二个双耳环，压板设有二个第一单耳环和四个第二单耳环；

将第三螺旋摆动液压马达输出轴法兰盘限位扇形凸台与油缸法兰盘限位扇形凸台对正固连，第一推力轴承套设于油缸第一轴颈上，将油缸穿入第二箱体阶梯孔内，使第三螺旋摆动液压马达输出轴法兰盘和油缸法兰盘置入第二箱体第一圆孔段，限位扇形凸台左侧面与扇形孔段第一限位面接触，第一推力轴承置入第一箱体第二圆孔段，使第三螺旋摆动液压马达固连于第二箱体底板上，使端盖与第二箱体固连；

将第二推力轴承套设于油缸第三轴颈上，使其置入第二箱体第三圆孔段段，活塞杆穿过阶梯U形支架轴孔，活塞轴孔套设于活塞杆轴颈，螺母预紧，将活塞置入液压油缸缸筒内，将阶梯U形支架凸缘穿入液压油缸缸筒固连，使油缸第二轴颈与第一箱体轴套段铰链连接，将活塞杆双耳环、第二连杆双耳环和第一连杆单耳环同轴穿入销轴铰链连接，第二摆杆双耳环与滚轮同轴穿入销轴铰链连接，第二摆杆销孔与阶梯U形支架销孔同轴穿入销轴铰链连接，第一连杆双耳环和第二连杆双耳环分别与第一摆杆单耳环同轴穿入销轴铰链连接；

四个第三摆杆的双耳环分别与阶梯U形支架四个第二单耳环同轴穿入销轴铰链连接，四个第三第一摆杆的另一个双耳环分别与压板第二单耳环同轴穿入销轴铰链连接，二个圆柱形弹簧一端分别与阶梯U形支架二个第一单耳环固连，二个圆柱形弹簧另一端分别与压板第一单耳环固连，组成机械爪，二个圆柱形弹簧的拉力，使与第二摆杆铰接的滚轮始终与压板接触，重复前述操作，组装另一个机械爪，组成抓取及转枕装置；

将第一摆杆六棱柱孔单耳环套设于阶梯轴第一六棱柱轴段，第一六角螺母预紧，第一摆杆六棱柱孔单耳环套设于阶梯轴第二六棱柱轴段，第一六角螺母预紧，使四个第一摆杆的一端分别与二个阶梯轴两端固连，四个第一摆杆单耳环分别与第一箱体四个螺纹孔同轴，四个第二螺栓分别预紧，使四个第一摆杆分别与第二箱体铰链连接，形成并联平行四杆机构；

将第一箱体固连于方筒形伸缩臂封闭端，CMOS图像传感器固连于轨道车纵梁外侧，组成转枕及推拉轨枕装置。

本发明的有益效果是：

1.能够自动将工作装置快速对准工作位置；

2.能适应直线和曲线铁轨路段换枕工作；

3.转枕及推拉轨枕为集成装置，结构简单、自动控制、操作方便，换枕效率工作高。

附图说明

图1是本发明之非工作状态立体示意图。

图2是图1的A处局部放大示意图。

图3是本发明之工作状态立体示意图。

图4是本发明之伸缩驱动装置分解立体示意图。

图5是本发明之摆动装置分解立体示意图。

图6是本发明之抓取及转枕装置分解立体示意图。

具体实施方式

请参阅图1和图3所示，本发明是转枕及推拉轨枕装置9、轨道车20、发电机18和液压系统及控制系统箱19组成，轨道车20设有四个脚轮201和二个纵梁202，转枕及推拉轨枕装置9、发电机18和液压系统及控制系统箱19设置在轨道车的二个纵梁202上，轨道车20由工程车牵引，发电机18为油泵和控制系统提供动力，液压系统及控制系统箱19内设有油箱、油泵、液压控制系统和自动控制系统；

请参阅图2、图4至图6所示，所述的转枕及推拉轨枕装置9是由伸缩组件90、伸缩驱动装置91、摆动装置92、四个第一摆杆93、抓取及转枕装置94、四个第四六角螺母96、四个第二螺栓97和CMOS图像传感器98组成，第一摆杆93设有六棱柱孔单耳环931和单耳环932；

所述的伸缩组件90是由方筒形固定臂901、方筒形伸缩臂902、激光位移传感器903和测距参照板904组成，方筒固定臂901设有封闭端9011，方筒伸缩臂903设有封闭端9031；

所述的伸缩驱动装置91是由方筒固定臂901、双作用活塞油缸911和方筒伸缩臂903组成，双作用活塞油缸911缸体设有方形滑块9111和法兰盘9112、活塞杆自由端设有法兰盘9113，

将方筒形伸缩臂902从双作用活塞油缸911活塞杆端套设于其上，使方筒形伸缩臂封闭端9021与双作用活塞油缸活塞杆法兰盘9113固连，方筒固形定臂901从方筒形伸缩臂902开口端套设于其上，使双作用活塞油缸缸体法兰盘9112与方筒固形定臂封闭端9021固连，组成伸缩驱动装置91，双作用活塞油缸缸体方形滑块9111下面与方筒形伸缩臂902内孔上表面形成移动副，激光位移传感器94对称固连于方筒固形定臂901上面，测距参照板95固连于方筒形伸缩臂902上面；

所述的摆动装置92是由第一箱体921、第二螺旋摆动液压马达922、不完全齿轮923、二个扇形齿轮924、二个阶梯轴925和嵌入式盖板926组成，第一箱体921设有二个轴孔9211、第一限位凸台9212和第二限位凸台9213，阶梯轴925设有第一轴颈9251、第二轴颈9252、第三轴颈9253、第一六棱柱轴段9254和第二六棱柱轴段9255，嵌入式盖板926设有二个轴孔9261、第一限位凸台9262和第二限位凸台9263；

将二个扇形齿轮924分别套设固连于二个阶梯轴的第一轴径9251上，二个阶梯轴925分别穿过第一箱体二个轴孔9211，使阶梯轴925第二轴颈9252与第一箱体轴孔9211形成转动副，将不完全齿轮923套设固连于第二螺旋摆动液压马达922输出轴上，并置入第一箱体921内，使不完全齿轮923的轮齿分别与二个扇形齿轮924的轮齿沿齿宽接触，第二螺旋摆动液压马达922固连于第一箱体921底板上，嵌入式盖板926的二个轴孔9261分别套设于二个阶梯轴第三轴颈9253上，使嵌入式盖板926与第一箱体921固连，组成摆动装置92；

所述的抓取及转枕装置94是由第二箱体941、第三螺旋摆动液压马达942、液压油缸943、第一推力轴承944、第二推力轴承945、第六六角螺母946、活塞947、活塞杆948、阶梯U形支架949、第一连杆950、第二连杆951、二个第二摆杆952、二个滚轮953、端盖954和二个机械爪955装置组成，第二箱体941设有对称的四个螺纹孔9411、第一圆孔段9412、扇形孔段9413、第二圆孔段9414、轴套段9415和第三圆孔段9416，第三螺旋摆动液压马达942输出轴固连法兰盘9421，法兰盘9421设有限位扇形凸台94211，扇形孔段9413设有第一限位面94131和第二限位面94132，液压油缸943设有法兰盘9431、第一轴颈9432、第二轴颈9433和第三轴颈9434，法兰盘9431设有限位扇形凸台94311，活塞947设有轴孔9471，活塞杆948设有轴颈9481和双耳环9482，阶梯U形支架949设有凸缘9491、轴孔9492、二个槽孔9493、二个销孔9494、四个第一单耳环9495和八个第二单耳环9496，第一连杆950设有双耳环9501和单耳环9502，第二连杆951设有二个双耳环9511，第二摆杆952设有单耳环9521、销孔9522和双耳环9523；

所述的机械爪955是由阶梯U形支架949、四个第三摆杆9551、二个圆柱形弹簧9552和压板9553组成，第三摆杆9551设有二个双耳环95511，压板9553设有二个第一单耳环95531和四个第二单耳环95532；

将第三螺旋摆动液压马达输出轴法兰盘限位扇形凸台94211与油缸法兰盘限位扇形凸台94311对正固连，第一推力轴承944套设于油缸第一轴颈9432上，将油缸穿入第二箱体941阶梯孔内，使第三螺旋摆动液压马达输出轴法兰盘9421和油缸法兰盘9431置入第二箱体第一圆孔段9413，限位扇形凸台94211左侧面与扇形孔段第一限位面94131接触，第一推力轴承944置入第一箱体第二圆孔段9414，使第三螺旋摆动液压马达942固连于第二箱体941底板上，使端盖954与第二箱体941固连；

将第二推力轴承945套设于油缸第三轴颈9434上，使其置入第二箱体第三圆孔段9416段，活塞杆948穿过阶梯U形支架轴孔9492，活塞轴孔9471套设于活塞杆轴颈9481，螺母946预紧，将活塞947置入液压油缸943缸筒内，将阶梯U形支架凸缘9491穿入液压油缸943缸筒固连，使油缸第二轴颈9433与第一箱体轴套段9415铰链连接，将活塞杆双耳环9482、第二连杆双耳环9511和第一连杆单耳环9502同轴穿入销轴铰链连接，第二摆杆双耳环9523与滚轮953同轴穿入销轴铰链连接，第二摆杆销孔9522与阶梯U形支架销孔9494同轴穿入销轴铰链连接，第一连杆双耳环9501和第二连杆双耳环9511分别与第一摆杆单耳环9521同轴穿入销轴铰链连接；

四个第三摆杆9551的双耳环95511分别与阶梯U形支架四个第二单耳环9496同轴穿入销轴铰链连接，四个第三第一摆杆9551的另一个双耳环95511分别与压板第二单耳环95532同轴穿入销轴铰链连接，二个圆柱形弹簧9552一端分别与阶梯U形支架二个第一单耳环9495固连，二个圆柱形弹簧9552另一端分别与压板第一单耳环95531固连，组成机械爪955，二个圆柱形弹簧9552的拉力，使与第二摆杆9523铰接的滚轮953始终与压板9553接触，重复前述操作，组装另一个机械爪955，组成抓取及转枕装置94；

将第一摆杆六棱柱孔单耳环931套设于阶梯轴第一六棱柱轴段9254，第一六角螺母96预紧，第一摆杆六棱柱孔单耳环931套设于阶梯轴第二六棱柱轴段9254，第一六角螺母96预紧，使四个第一摆杆93的一端分别与二个阶梯轴925两端固连，四个第一摆杆单耳环932分别与第一箱体四个螺纹孔9411同轴，四个第二螺栓97分别预紧，使四个第一摆杆93分别与第二箱体941铰链连接，形成并联平行四杆机构；

将第一箱体921固连于方筒形伸缩臂封闭端9021，CMOS图像传感器98固连于轨道车纵梁202外侧，组成转枕及推拉轨枕装置9。

本实施例的工作过程和原理如下：

1.拉出待换坏轨枕工作：采用人工或机械将待换坏轨枕两侧轨枕间石碴清理完，坏轨枕右侧相邻轨枕钢轨外侧螺栓用机油标记，工程车牵引轨道车运行至轨枕附近时，CMOS图像传感器采集的图像信息，通过图形识别系统自动识别，并使工程车停在CMOS图像传感器与用机油标记的螺栓同轴的位置，转枕及推拉轨枕装置位于坏轨枕正上方，图1所示位置，油泵开始工作，高压油使双作用活塞油缸活塞杆开始伸出，推动方筒伸缩臂伸出，方筒伸缩臂托带摆动装置和抓取及转枕装置向外运动，通过激光位移传感器测量其与等测距参照板的位移信号，来控制双作用活塞油缸、第一螺旋摆动液压马达和第二螺旋摆动液压马达工作，当摆动装置和抓取及转枕装置向外运动至合适位置，双作用活塞油缸活塞杆停止伸出，其活塞杆开始缩回，拉动方筒伸缩臂缩回，方筒伸缩臂托带摆动装置和抓取及转枕装置向内运动，同时第一螺旋摆动液压马达开始正向转动，不完全齿轮与二个扇形齿轮啮合传动，二个阶梯轴驱动四个第一摆杆正向摆动，第二箱体托带抓取及转枕装置做平动，当二个第一摆杆与第一限位凸台接触时，第二螺旋摆动液压马达停止转动，电磁换向阀的中位使第二螺旋摆动液压马达保压，当机械爪的二个压板向内运动至坏轨枕两侧适当位置时，双作用活塞油缸活塞杆停止缩回，高压油使液压油缸活塞杆开始伸出，第一连杆和第二连杆使对称设置的二个第二摆杆相向摆动，使铰接于第二摆杆双耳环的滚轮压住压板，滚轮滚动使压板克服二个圆柱螺旋弹簧的拉力作平动，二个并联平行四杆机构正向摆动，当二个压板夹紧轨枕时，电磁换向阀的中位使液压油缸保压；

采用机械使钢轨顶起，高压油使第二螺旋摆动液压马达开始正向转动，使液压油缸托带机械爪正向转动，机械爪使轨枕正向转动，当第二螺旋摆动液压马达法兰盘和油缸法兰盘限位扇形凸台与第二箱体扇形孔第二限位面接触时，机械爪使轨枕正向转动90°，第二螺旋摆动液压马达停止正向转动，高压油使双作用活塞油缸的活塞杆开始伸出，使摆动装置和抓取及转枕装置向外运动，机械爪拉坏轨枕向外运动，当坏轨枕向外运动至其后端面与前面钢轨下翼缘后侧面共面时，双作用活塞油缸的活塞杆停止伸出，高压油使第二螺旋摆动液压马达开始反向转动，使液压油缸托带机械爪反向转动，机械爪使轨枕反向转动，当第二螺旋摆动液压马达法兰盘和液压油缸法兰盘限位扇形凸台与第二箱体扇形孔第一限位面接触时，图3所示位置，机械爪使轨枕反向转动90°；

高压油使液压油缸活塞杆开始缩回，第一连杆和第二连杆使对称设置的二个第二摆杆背向摆动，在二个圆柱螺旋弹簧的拉力作用下，使二个压板作平动，二个并联平行四杆机构反向摆动，当二个压板与轨枕脱开接触时，液压油缸活塞杆停止缩回；

高压油使第一螺旋摆动液压马达反向转动，不完全齿轮与二个扇形齿轮啮合传动，二个阶梯轴驱动四个摆杆反向摆动，第二箱体托带抓取及转枕装置做平动，当二个第一摆杆与第二限位凸台接触时，第一螺旋摆动液压马达停止转动，电磁换向阀的中位使第一螺旋摆动液压马达保压；

高压油使双作用活塞油缸活塞杆开始缩回，使摆动装置和抓取及转枕装置向内运动至图1所示位置，双作用活塞油缸活塞杆停止缩回；

采用人工或机械将坏轨枕移开，机械使钢轨落下，油泵停止工作，拉出坏轨枕工作结束；

2.推进好轨枕工作：采用人工或机械将好轨枕摆好后，工程车牵引轨道车运行待换轨枕附近时，CMOS图像传感器采集的图像信息，通过图形识别系统自动识别，并使工程车停在CMOS图像传感器与用机油标记的螺栓同轴的位置，转枕及推拉轨枕装置位于已摆好待换好轨枕上方，油泵开始工作，高压油使双作用活塞油缸活塞杆开始伸出，摆动装置和抓取及转枕装置向外运动，当方筒伸缩臂伸出至止点时，双作用活塞油缸活塞杆停止伸出；

高压油使第一螺旋摆动液压马达正向转动，当二个第一摆杆与第一限位凸台接触时，第一螺旋摆动液压马达停止转动，电磁换向阀的中位使第一螺旋摆动液压马达保压；

高压油使双作用活塞油缸活塞杆开始缩回，当机械爪的二个压板运动至好轨枕两侧适当位置时，图3所示位置，双作用活塞油缸活塞杆停止缩回，高压油使液压油缸活塞杆伸出，当二个压板夹紧轨枕时，电磁换向阀的中位使液压油缸保压；

采用机械使钢轨顶起，高压油使第二螺旋摆动液压马达开始正向转动，机械爪使轨枕正向转动90°，第二螺旋摆动液压马达停止正向转动，高压油使双作用活塞油缸活塞杆开始缩回，机械爪推动好轨枕向内运动，使好轨枕向内运动至图1所示位置时，双作用活塞油缸活塞杆停止缩回，高压油使第三螺旋摆动液压马达开始反向转动，机械爪使轨枕反向转动90°；

高压油使液压油缸活塞杆开始缩回，当二个压板与轨枕脱开接触时，液压油缸活塞杆停止缩回；

高压油使第一螺旋摆动液压马达反向转动，当二个第一摆杆与第二限位凸台接触时，第一螺旋摆动液压马达停止反向转动，电磁换向阀的中位使第二螺旋摆动液压马达保压；

高压油使双作用活塞油缸活塞杆开始缩回，使摆动装置和抓取及转枕装置向内运动至图1所示位置，双作用活塞油缸活塞杆停止缩回；机械使钢轨落下，油泵停止工作，推进好轨枕工作结束，工程车牵引轨道车离开。