一种轨道仿形打磨方法
【专利摘要】一种轨道仿形打磨方法，本发明涉及铁路轨道维护【技术领域】，尤其是一种轨道型面打磨方法，将轨道仿形打磨机置于初始位置，以打磨机磨头转动轴线所在的轨道横剖面为基准平面，建立直角坐标系，测量获得轨道型面坐标参数及打磨机初始位置参数，确定待打磨轨道型面，以待打磨轨道型面与基准平面相交的直线为打磨切线， 移动打磨机磨头，至磨头旋转轴线与打磨切线垂直位置，驱动打磨机磨头沿磨头转轴径向移动至磨头下端面与打磨切线重合，驱动打磨机磨头沿待打磨轨道型面运动，完成待打磨轨道型面的打磨。本发明的仿形打磨方法，根据坐标参数移动打磨机磨头，至磨头旋转轴线与打磨切线垂直，实现任意角度打磨时均采用磨头端面进行的打磨的效果。
【专利说明】一种轨道仿形打磨方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铁路轨道维护【技术领域】，尤其是一种轨道型面打磨方法。
【背景技术】
[0002] 随着铁路高速及重载的发展，钢轨会产生疲劳裂纹、肥边和波浪磨耗等缺陷，会影 响铁路车辆运行的平稳性和安全性，同时上述缺陷会加速钢轨失效，带来较大的经济损失。 对钢轨进行预防性和修复性维护是延长钢轨寿命、提高舒适性、经济性及安全性的必要措 施。目前，钢轨修复方式主要有打磨、刨削、铣削和手工研磨等方式，其中，采用高效的打磨 机对钢轨进行修复应用最为普遍。
[0003] 目前国内常用的打磨方法主要有各种各样的小型打磨机手工控制打磨，磨头由汽 油内燃机驱动或电力驱动，效率极其低下，只能用于小规模，小范围的轨道修复工作，在仿 形技术方面，在原有的轨道上通过机械滚轮与轨面（该轨面也不是标准轨面，而是带缺陷 的轨面）的接触仿形，加上人工调整磨削量，磨削面无法做到规范，标准，人的因素很多。
[0004] 国内目前较为先进的打磨方法是采用国外的液压驱动的打磨机车进行打磨，在打 磨效率有较大的提高，但是该打磨方法在轨面的仿形技术方面有一定的缺陷。现有的打磨 方法中，仿形采用的是用液压方式，将磨头压向轨道，保持砂轮与轨道有一定的压力，保证 磨削力，但对引轨向波浪的磨耗均化作用弱，即在波谷处仍然有切削，其次对轨面的仿形也 是通过液压实现的，所以磨削面无法做到规范，标准。
【发明内容】
[0005] 1.发明要解决的技术问题
[0006] 本发明旨在提供一种多截面轨道仿形打磨方法，从而对轨道实现更加均匀、稳定 的接触面打磨。
[0007] 2.技术方案
[0008] 本发明的一种轨道仿形打磨方法，具体包括如下步骤：
[0009] 步骤1、将轨道仿形打磨机置于初始位置，以打磨机磨头转动轴线所在的轨道横剖 面为基准平面，建立直角坐标系，测量获得轨道型面坐标参数；
[0010] 步骤2、测量获得轨道仿形打磨机初始位置参数；
[0011] 步骤3、测量轨道仿形打磨机的坐标参数，记打磨机磨头在基准平面内圆周摆动的 轴心为Q点，记录Q点初始位置坐标，记为Qtl;
[0012] 步骤4、确定待打磨轨道型面，以待打磨轨道型面与基准平面相交的直线为打磨切 线，打磨切线与轨道相切于切点Z，记切点Z的坐标为Z1，记打磨切线与水平面所夹锐角为 β ;
[0013] 步骤5、移动打磨机磨头，至磨头旋转轴线与打磨切线垂直位置；
[0014] 步骤6、驱动打磨机磨头沿磨头转轴径向移动至磨头下端面与打磨切线重合；
[0015] 步骤7、驱动打磨机磨头沿待打磨轨道型面运动，完成待打磨轨道型面的打磨；
[0016] 步骤8、采用展成法对轨道型面逐一打磨，重复步骤4?7,完成轨道仿形打磨。
[0017] 上述的轨道仿形打磨方法，更进一步，所述的步骤3中，记打磨机固定中心点为P 点，轨道仿形打磨机的坐标参数还包括P点坐标，将P点设置在钢轨中心位置正上方。
[0018] 上述的轨道仿形打磨方法，更进一步，所述的步骤5中，移动打磨机磨头的方法具 体为包括以下步骤，
[0019] 步骤5. 1、在垂直于打磨切线的直线上取工作点，作为打磨机工作时Q点所在位 置，工作点坐标记为Q1，则％与Z i的连线与打磨切线垂直；
[0020] 步骤5. 2、计算间的直线距离，记为F，另Ftl彡F彡（FQ+Fx)，Ftl为打磨机 磨头与Q点的最小间距，Fx为打磨机磨头最大给进距离；
[0021] 步骤5. 3、在P点和Q点之间设置两个摆杆，第一摆杆连接端设置在P点，自由端记 为M点，第一摆杆长度为L1，第二摆杆连接端设置在Q点，自由端记为N点，第二摆杆长度 为L2,第一摆杆和第二摆杆的自由端通过连杆连接，连杆长度为L，第二摆杆与打磨机磨头 相对固定连接，记第二摆杆与打磨机磨头转轴所夹锐角为α ;
[0022] 步骤5. 4、根据％计算获得打磨机工作时第一摆杆自由端坐标M JP第二摆杆自由 端坐标N1;
[0023] 步骤5. 5、驱动第一摆杆和第二摆杆转动至工作位置，移动打磨机磨头完毕。
[0024] 3.有益效果
[0025] 1、本发明的仿形打磨方法，建立xOy坐标系，根据坐标参数移动打磨机磨头，至磨 头旋转轴线与打磨切线垂直，在打磨过程中，无论是打磨轨道的上表面，还是轨道的内侧 面，由于磨头旋转轴线与打磨切线垂直，实现任意角度打磨时均采用磨头端面进行的打磨 的效果。当打磨机磨削进给驱动箱驱动圆盘形的磨头砂轮转动打磨时，打磨时压力的反作 用力垂直于圆盘形的磨头端面，是磨头是沿转轴方向受力，即使施加加大的压力，也不会对 影响转动的电机部分。
[0026] 2、本发明的仿形打磨方法，使用的是砂轮磨削，进刀量相当微小，一般在 0. 4-0. 05mm，因此采用摆杆传动，通过摆臂驱动方式，从而实现打磨头进刀量精确控制，摆 臂打磨结构体积小，重量轻，承载能力大，控制精度高，易于与数控系统对接。
[0027] 3、本发明的仿形打磨方法，仿形打磨效果更好。打磨时，打磨机固定中心点（P点） 设置在钢轨中心位置（〇点）正上方，因此仿形打磨时，打磨头和打磨机固定中心实现垂直 方向上的错开，整体固定机构形成一定的偏心。按照本发明的方法进行打磨机打磨时，打磨 头高速转动打磨时，整个机构始终是单方向受力，将打磨头的旋转中心偏离打磨机进给驱 动单元的重心作用线，从而解决震动造成机构故障、打磨效果差的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1为本发明方法的具体实施例原理示意图。
【具体实施方式】
[0029] 实施例1
[0030] 以下结合附图对本发明的方法具体说明。
[0031] 步骤1、将轨道仿形打磨机置于初始位置，以打磨机磨头4转动轴线所在的轨道横 剖面为基准平面，建立直角坐标系，测量获得轨道型面坐标参数，本实施例中，以轨道底面 中心点为原点，建立x〇y直角坐标系。
[0032] 步骤2、测量获得轨道仿形打磨机初始位置参数；记打磨机固定中心点为P点，轨 道仿形打磨机的坐标参数还包括P点坐标，将P点设置在钢轨中心位置正上方，则P点坐标 为（〇, Yp)。
[0033] 步骤3、测量轨道仿形打磨机的坐标参数，记打磨机磨头4在基准平面内圆周摆动 的轴心为Q点，记录Q点初始位置坐标，记为Q tl (Xq〇, Yqtl)。
[0034] 步骤4、确定待打磨轨道型面，以待打磨轨道型面与基准平面相交的直线为打磨切 线，打磨切线与轨道相切于切点Z，记切点Z的坐标为Z 1 (Xz1, Yz1)，记打磨切线与水平面所 夹锐角为β，即图1中的β角。
[0035] 步骤5、移动打磨机磨头4,至磨头旋转轴线与打磨切线垂直位置，移动打磨机磨 头4的方法具体为包括以下步骤。
[0036] 步骤5. 1、在垂直于打磨切线的直线上取工作点，作为打磨机工作时Q点所在位 置，工作点坐标记为Q1 (Xq1, Yq1)，Z i的连线与打磨切线垂直。
[0037] 步骤5.2、计算％与Zii间的直线距离，记为FfSFtlS F彡（FfFx) ,Ftl为打磨机 磨头4与Q点的最小间距，Fx为打磨机磨头4最大给进距离。
[0038] 步骤5. 3、在P点和Q点之间设置两个摆杆，第一摆杆6连接端设置在P点，坐标 为（〇, Yp)，自由端记为M点，第一摆杆6长度为Ll ;第二摆杆8连接端设置在Q点，自由端 记为N点，第二摆杆8长度为L2,第一摆杆6和第二摆杆8的自由端通过连杆7连接，连杆 7长度为L3,第二摆杆8与打磨机磨头4相对固定连接，记第二摆杆8与打磨机磨头4转轴 所夹锐角为α，即图1中的α角。
[0039] 步骤5. 4、根据％计算获得打磨机工作时第一摆杆自由端坐标M JP第二摆杆自由 端坐标％。
[0040] 具体计算过程及公式如下：
[0041]
【权利要求】
1. 一种轨道仿形打磨方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤1、将轨道仿形打磨机置于初始位置，以打磨机磨头转动轴线所在的轨道横剖面为 基准平面，建立直角坐标系，测量获得轨道型面坐标参数； 步骤2、测量获得轨道仿形打磨机初始位置参数； 步骤3、测量轨道仿形打磨机的坐标参数，记打磨机磨头在基准平面内圆周摆动的轴心 为Q点，记录Q点初始位置坐标，记为Qci; 步骤4、确定待打磨轨道型面，以待打磨轨道型面与基准平面相交的直线为打磨切线， 打磨切线与轨道相切于切点Z，记切点Z的坐标为2:，记打磨切线与水平面所夹锐角为0 ; 步骤5、移动打磨机磨头，至磨头旋转轴线与打磨切线垂直位置； 步骤6、驱动打磨机磨头沿磨头转轴径向移动至磨头下端面与打磨切线重合； 步骤7、驱动打磨机磨头沿待打磨轨道型面运动，完成待打磨轨道型面的打磨； 步骤8、采用展成法对轨道型面逐一打磨，重复步骤4~7,完成轨道仿形打磨。
2. 根据权利要求1所述的轨道仿形打磨方法，其特征在于：所述的步骤3中，记打磨机 固定中心点为P点，轨道仿形打磨机的坐标参数还包括P点坐标，将P点设置在钢轨中心位 置正上方。
3. 根据权利要求2所述的轨道仿形打磨方法，其特征在于：所述的步骤5中，移动打磨 机磨头的方法具体为包括以下步骤， 步骤5. 1、在垂直于打磨切线的直线上取工作点，作为打磨机工作时Q点所在位置，工 作点坐标记为％，则％与Z i的连线与打磨切线垂直； 步骤5. 2、计算％与Z :之间的直线距离，记为F，另F F彡（F f Fx)，F。为打磨机磨 头与Q点的最小间距，Fx为打磨机磨头最大给进距离； 步骤5. 3、在P点和Q点之间设置两个摆杆，第一摆杆连接端设置在P点，自由端记为M 点，第一摆杆长度为L1，第二摆杆连接端设置在Q点，自由端记为N点，第二摆杆长度为L2， 第一摆杆和第二摆杆的自由端通过连杆连接，连杆长度为L，第二摆杆与打磨机磨头相对固 定连接，记第二摆杆与打磨机磨头转轴所夹锐角为a ; 步骤5. 4、根据％计算获得打磨机工作时第一摆杆自由端坐标M i和第二摆杆自由端坐 标N1; 步骤5. 5、驱动第一摆杆和第二摆杆转动至工作位置，移动打磨机磨头完毕。
【文档编号】E01B31/17GK104452500SQ201410655719
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】李仲乐, 臧咏霈, 刘建广 申请人:南京宏典轨道装备有限公司