一种铁路线路打磨车砂轮快速拆装装置及其使用方法与流程

本发明涉及铁路大型养路机械设备养护技术领域，尤其涉及一种铁路线路打磨车砂轮快速拆装装置及其使用方法。

背景技术：

随着我国铁路事业的快速发展，列车与轨道之间的轮轨关系问题日益突出。车轮在钢轨上滚动产生摩擦，车轮和钢轨作为刚性材料，发生粘着磨损、疲劳损伤、擦伤和剥离等现象，钢轨轨面出现病害，影响轨道寿命及列车运行安全。

钢轨打磨车作为整治钢轨病害的大型机械化设备，近年来在线路养护工作中一直扮演着关键角色。钢轨打磨作业是将砂轮安装在钢轨打磨车的打磨电机上，利用高速旋转的砂轮在钢轨表面进行磨削，清除钢轨表面病害，有效地将轨头轮廓修复至与车轮踏面相匹配的廓形，减缓钢轨表面缺陷发展，达到延长钢轨使用寿命，保证线路运营安全的目的。

砂轮是实现钢轨打磨作业的终端部件，直接与钢轨接触。砂轮磨耗率是衡量砂轮性能的重要指标，砂轮在打磨钢轨的同时自身快速消耗，在打磨一定距离的钢轨之后，其磨耗达到限度，需要进行更换。国内使用的48个打磨头和96个打磨头系列打磨车，安装砂轮数量多，更换工作量大。此外，砂轮使用一段时间后若重心不在自身轴心线上，高速旋转时产生离心力而引起振动，加快砂轮磨损，甚至砂轮破裂，因此，砂轮的及时更换是保障人员和设备安全的必要条件。

目前，砂轮更换作业时，主要依靠人工操作，作业人员在高度不足三十公分的作业空间内，采用蹲姿作业，单手拆卸旧砂轮和托举新砂轮进行更换，一块砂轮的重量约在十公斤左右，长时间保持非正常作业姿势极易产生疲劳，并且单手长时间托举重物，存在安全隐患。经现场测算，在设备保养工作中，砂轮更换作业约占三分之一左右的保养时间，劳动强度大、作业效率低、安全风险高，是制约铁路线路打磨作业机械化发展的瓶颈。因此，打磨车用砂轮更换作业的装备化和便捷化是打磨作业发展的必然要求，小型化的、维护成本低的砂轮更换装置可以提高打磨作业的灵活性，对满足铁路线路打磨养护需求具有重要现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种铁路线路打磨车砂轮快速拆装装置及其使用方法，通过轮拆装动力系统、砂轮导向提升系统、固定支撑平移系统的配合，实现铁路线路打磨车砂轮的快速更换。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种铁路线路打磨车砂轮快速拆装装置，其特征在于：包括砂轮拆装动力系统、砂轮导向提升系统、固定支撑平移系统，所述砂轮拆装动力系统连接在所述砂轮导向提升系统上部右侧，所述砂轮导向提升系统下部连接所述固定支撑平移系统，其中所述砂轮拆装动力系统用于铁路线路打磨车砂轮固定螺栓的拆卸和安装，所述砂轮导向提升系统用于提供新旧砂轮搁置平台并控制平台升降方向，所述固定支撑平移系统用于支撑整个砂轮快速拆装装置，并为砂轮导向提升系统提供搁置平台升降动力，同时可以使砂轮快速拆装装置沿钢轨方向移动。

所述砂轮拆装动力系统包括电动扳手、升降基座，所述电动扳手通过伸缩杆与所述升降基座相连接并可自由调节高度，所述升降基座焊接固定在所述砂轮导向升降系统的右侧上部。

所述伸缩杆由基本杆和套杆构成，所述基本杆嵌套在所述套杆内，所述基本杆的杆体上设置有突出端为球形钢珠的弹簧，所述套杆的杆体上开设有与所述钢珠的直径大小、位置匹配的钢珠孔，所述钢珠可卡嵌在所述钢珠孔内实现所述基本杆和所述套杆之间的位置固定。

所述砂轮导向提升系统包括悬挂支撑弯杆、移动托盘、两根齿条型导向杆以及一根套管，所述悬挂支撑弯杆的一端铰接在所述套管上，另一端设置有弯钩，所述套管套设一根所述齿条型导向杆；两根所述齿条型导向杆相平行布置，所述移动托盘的两端分别与两根所述齿条型导向杆相连接并构成滑动配合。

在两根所述齿条型导向杆之间设置有两个移动托盘，其中上部移动托盘的一端与一侧的所述套有套管的齿条型导向杆之间构成可拆卸式连接，另一端与另一侧所述之间构成铰接，使所述上部移动托盘可绕所述齿条型导向杆水平旋转，所述下部移动托盘可在固定支撑平移系统的驱动下沿所述齿条型导向杆升降。

所述套管内的所述齿条型导向杆的顶部为半圆柱，其半圆柱顶端与所述悬挂支撑弯杆铰接；所述套管的上下两端均设置有封口，与所述齿条型导向杆焊接固定。

所述固定支撑平移系统包括顶升托盘、电动齿条千斤顶以及n型底座，其中所述顶升托盘焊接于所述电动齿条千斤顶的顶部并可在其驱动下升降，所述电动齿条千斤顶底部与所述n型底座焊接固定，所述n型底座上设有与钢轨相吻合适配的承口。

所述n型底座由n型外壳、底部轴承、侧面滚轮构成，其中所述底部轴承设置在所述承口的下顶面，所述侧面滚轮设置在所述承口的内侧。

一种涉及上述的铁路线路打磨车砂轮快速拆装装置的使用方法，其特征在于：所述方法至少包括以下步骤：

利用砂轮导向提升系统的悬挂支撑弯杆钩锁后将铁路线路打磨车砂轮快速拆装装置整体固定在所述铁路线路打磨车需更换砂轮位置处的法兰盘上；

在砂轮导向提升系统的下方安装固定支撑平移系统，使整个装置固定后，将砂轮导向提升系统中的上部移动托盘移动到需更换砂轮高度；

利用砂轮拆装动力系统将旧打磨砂轮从铁路线路打磨车上拆下，所述旧打磨砂轮落入所述上部移动托盘中，所述上部移动托盘绕其铰接端处的齿条型导向杆水平旋转，将所述旧打磨砂轮取出；

将新打磨砂轮放置在砂轮导向提升系统中的下部移动托盘上，所述下部移动托盘在固定支撑平移系统的顶升下托举所述新打磨砂轮上升并直至所述新打磨砂轮的安装位置；利用所述砂轮拆装动力系统将所述新打磨砂轮安装至所述铁路线路打磨车上，完成新旧打磨砂轮的快速拆装替换。

在完成一块打磨砂轮的快速拆装替换后，将所述悬挂支撑弯杆的弯钩松开，使整个装置脱离砂轮位置并降低高度，利用所述固定支撑平移系统的n型底座将装置整体沿钢轨方向推行至下一指定砂轮更换位置。

本发明的优点是：构造简单，操作方便，安全性高，现场适应性强，由于线路打磨车砂轮安装位置是沿钢轨方向直线排列，而本发明能够沿钢轨方向自由移动，能够快速从一个砂轮位置移动至另一个需更换的砂轮位置，实现打磨砂轮的快速拆装。与传统的人工拆装方式相比更快捷，更安全，更高效，能够有效节约人工成本和作业时间。

附图说明

图1为本发明的工作状态示意图；

图2为本发明中砂轮拆装动力系统组件图；

图3为本发明中砂轮拆装动力系统中的伸缩杆结构示意图；

图4为本发明中砂轮导向提升系统组件图；

图5为本发明中悬挂支撑弯杆局部示意图；

图6为本发明中移动托盘组件图；

图7为本发明中固定支撑平移系统组件图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-7所示，图中标记1-29分别表示为：砂轮拆装动力系统1、砂轮导向提升系统2、固定支撑平移系统3、电动扳手4、升降基座5、伸缩杆6、基本杆7、套杆8、钢珠9、钢珠孔10、悬挂支撑弯杆11、移动托盘12、齿条型导向杆13、套管14、弯钩15、固定杆16、砂轮托盘17、活动套环18、螺帽19、托盘固定螺栓20、顶升托盘21、电动齿条千斤顶22、n型底座23、齿条千斤顶24、电机25、n型外壳26、底部轴承27、侧面滚轮28、底座固定螺栓29。

实施例：如图1所示，本实施例中的铁路线路打磨车砂轮快速拆装装置，其结构包括砂轮拆装动力系统1、砂轮导向提升系统2、固定支撑平移系统3，砂轮拆装动力系统1通过焊接方式连接在砂轮导向提升系统2上部一端，砂轮导向提升系统2贴合连接固定在固定支撑平移系统3的顶升盘上，固定支撑平移系统3固定安装在钢轨上，在支座底部与钢轨侧面及顶面接触处设置滑轮，以实现固定支撑平移系统在沿钢轨纵向的自由移动，从而沿铁路线路打磨车砂轮的快速拆装替换。

如图2、图3所示：砂轮拆装动力系统1由特制的电动扳手4、升降基座5构成，升降基座5焊接固定在砂轮导向提升系统2的套管14外侧，保证整个砂轮拆装动力系统1的固定。电动扳手4沿水平方向固定，与升降基座5之间通过伸缩杆6连接，伸缩杆6由基本杆7、套杆8组成，基本杆7上部设置有带弹簧的钢珠9，该钢珠9可利用弹簧的弹性伸缩。对应的在套杆8底部设置一批相同间距的钢珠孔10，套杆8包裹基本杆7，基本杆7能上下运动，当钢珠9从钢珠孔10伸出时，套杆8与基本杆7之间位置能保持固定，从而保证砂轮拆装动力系统1在使用时的结构稳定性，同时这种方式能够实现电动扳手4在不同高度需求时都能正常使用。当需要调整电动扳手4的高度时，将钢珠9从钢珠孔10处压入套管8之中，便可解除套杆8与基本杆7之间的固定，从而实现电动扳手4的高度调整。

如图4、图5所示，砂轮导向提升系统2由悬挂支撑弯杆11、移动托盘12、齿条型导向杆13及其套管14构成，悬挂支撑弯杆11一端与套管14铰接，以实现悬挂支撑弯杆11绕套管14的水平方向上的自由转动，悬挂支撑弯杆11的另一端端部设置有弯钩15，该弯钩15可钩住另一侧齿条型导向杆13上部的固定杆16达到固定使砂轮导向提升系统2的目的，保证砂轮导向提升系统2使用时的结构稳定性，同时方便砂轮导向提升系统2的安装和拆除。另一侧齿条型导向杆13顶部为半圆柱，半圆柱顶端与悬挂支撑弯杆11通过钩锁方式连接。套管14上下端均设置封口，与齿条型导向杆13焊接固定。

如图6所示，移动托盘12通过固定螺栓与齿条型导向杆13连接。移动托盘12由砂轮托盘17、活动套环18构成，砂轮托盘17两侧底部焊接开有螺栓孔的螺帽19，活动套环18在对应位置设置螺栓孔，在使用时，将砂轮托盘17移动到合适位置后，托盘固定螺栓20旋入两个螺栓孔中，卡住齿条型导向杆13，便可完成砂轮托盘17的固定。齿条型导向杆13为全锯齿形螺杆，以便于砂轮托盘17沿齿条的自由旋转。

如图7所示，固定支撑平移系统3由顶升托盘21、电动齿条千斤顶22、n型底座23构成。其中，顶升托盘21与电动齿条千斤顶22通过焊接的方式连接，在顶升时，保证受力接触面的均匀，电动齿条千斤顶22与n型底座23焊接连接固定，n型底座23固定在钢轨上并能沿钢轨方向移动。电动齿条千斤顶22由齿条千斤顶24、电机25组成，电机25与齿条千斤顶24的齿轮啮合，电机25控制齿轮千斤顶24的升降。n型底座23由n型外壳26、底部轴承27、侧面滚轮28构成，其中n型外壳26上开设有一与钢轨的结构形式相吻合适配的承口，在该承口一侧的n型外壳26设置上一螺栓孔，通过向螺栓孔内拧入固定螺栓29以实现固定支撑平移系统3在钢轨上的固定。底部轴承27设置在n型外壳26承口的顶面上且位于钢轨顶面之上，侧面滚轮28设置在承口的内侧两侧表面上且位于钢轨侧面，底部轴承27与侧面滚轮28均可与钢轨构成滚动配合以实现固定支撑平移系统3沿钢轨方向的自由移动。

本实施例中的铁路线路打磨车砂轮快速拆装装置在使用时，具有如下操作流程步骤：

第一步：工作人员首先将砂轮导向提升系统2固定在待更换砂轮处的法兰盘上，然后将悬挂支撑弯杆11一端与固定杆16连接的弯钩15勾上，整个装置上部就固定在法兰盘上，接着，将托盘固定螺栓20旋入上部砂轮托盘17两侧螺帽19的螺栓孔与活动套环18的螺栓孔中，托盘固定螺栓20卡住齿条型导向杆13的齿条，然后，将底座固定螺栓29旋紧以便固定支撑平移系统3竖直固定在待更换砂轮的正下方钢轨上。

第二步：工作人员通过伸缩杆6将电动扳手4调节到合适的位置，使用电动扳手4拆除法兰盘中固定打磨砂轮的螺栓，待螺栓松开后后，旧的打磨砂轮自动落入位于上部的砂轮托盘17中，托盘可以沿活动套环18一侧旋转适当角度，从而实现旋转避空，解决打磨车车下空间狭小的问题，便于将旧打磨砂轮安全快速地取出。

第三步：工作人员把新的打磨砂轮放置在位于下方的砂轮托盘17中，启动电动齿条千斤顶22的电机25，电机25带动摇手转动，齿条千斤顶24的锯齿形伸缩杆开始向上移动，顶升托盘21开始托举放置有新砂轮的位于下方的砂轮托盘17向上顶升，待顶升至新的打磨砂轮与法兰盘螺栓孔对位密贴后，使用电动扳手4旋紧打磨砂轮与法兰盘之间的固定螺栓，砂轮安装好后，降下齿条千斤顶24的锯齿伸缩杆，下部砂轮托盘也随之下降，将上部砂轮托盘旋转回到初始位置，工作人员对更换好的打磨砂轮进行检查。

第四步：在完成一块打磨砂轮的拆装后，将悬挂支撑弯杆11一端与固定杆16连接的弯钩15松开，然后操作电动齿条千斤顶22将整个装置高度降低，利用底部轴承27和侧面滚轮28，将整个装置沿钢轨方向推至下一待更换打磨砂轮处，重复进行上述操作。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换故在此不一一赘述。