钢轨打磨单元的制作方法

1.本实用新型涉及轨道工程机械技术领域，尤其涉及一种应用于钢轨打磨车打磨装置的打磨单元。


背景技术：

2.打磨装置是钢轨打磨作业的执行机构，同时也是钢轨打磨车的关键组成部件及核心作业结构，在打磨车上具有重要的地位与作用。同时，打磨车所要求的打磨动作、质量、效率、钢轨打磨角度的覆盖情况及打磨工艺的先进性等最终都要由打磨装置来体现。而打磨装置通常是由多个打磨单元组成，现有的钢轨打磨装置一般由6个、8个、10个等打磨单元组成。打磨小车中最核心的部分就是打磨单元，而打磨单元的打磨砂轮直接作用在钢轨上实现打磨作业，所以打磨单元机构设计的合理性和动作的精确性就显得十分重要。
3.目前，国内外使用的钢轨打磨车主要采用以下几种结构形式的打磨单元。
4.第一种钢轨打磨车由6个打磨小车组成，每个打磨小车具有4个打磨单元。其中，每个单元布置有两台打磨电机，每台电机安装于两根导柱导套之间，通过下压油缸带动电机上下运动从而实现打磨作业，此外偏转轴与轴承安装配合，两台电机组成的打磨单元由一根偏转油缸带动打磨单元架从而实现整体偏转。其缺陷主要有：
5.(1)仅有下压和偏转机构，无横移机构，不能进行道岔线路的打磨；
6.(2)两个打磨电机安装于同一单元架上，整体打磨包络角度受限，需要多次打磨才能形成廓形的全覆盖；
7.(3)每台打磨电机安装于两根导柱、导套之间，阻力较大，恒功率打磨控制反应滞后，电机受力不均衡，打磨单元整体结构刚性相对较弱。
8.第二种钢轨打磨车采用平行四边形机构气动下压结构设计的打磨车打磨单元。这种形式的打磨单元采用非导柱式下压结构，打磨单元由两台打磨电机，两组偏转油缸，以及横梁框架等结构组成。在现有技术中，专利cn102758390b、cn203729166u、cn203729167u及 cn203729169u均涉及到该种类型的打磨单元。其缺陷主要有：
9.(1)该种打磨单元结构复杂、笨重，电机偏转角度覆盖范围小；
10.(2)框架结构复杂，电机的维修保养非常困难；
11.(3)打磨电机为带风扇电机，在恶劣的打磨作业环境下，打磨电机很容易进入灰尘铁屑而损坏；
12.(4)打磨单元无横移机构设计。
13.第三种钢轨打磨车其每台打磨装置具有8个可独立偏转的打磨单元。打磨单元中的每个电机均可独立横移、升降、偏转，并采用液压控制。下压机构采用双导柱加单下压油缸设计，偏转采用两根偏转油缸，且为偏转销轴与连接块配合，横移采用液压驱动的方式。其缺陷主要有：
14.(1)打磨电机安装于两根导柱、导套之间，上下滑动阻力大、偏载大，提升及下落响应慢，恒功率打磨控制反应滞后；
15.(2)打磨电机的偏转角度范围小，打磨单元体积较大，结构复杂，空间利用差，且生产难度大，不易安装维护保养；
16.(3)打磨单元架采用螺栓拼接组装，结构、安装复杂，打磨电机采用固定间距导柱安装，上下导柱安装孔距、导柱及导柱安装孔结合面的垂直度要求高，两导柱的平行度难以保证；同时，打磨单元两导柱安装完后需保证一定高低差值，导柱安装框架加工难度大、维护保养困难；
17.(4)打磨单元偏转机构采用双油缸结构极易导致油缸运动不同步，打磨单元偏转角度控制不精准。


技术实现要素：

18.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种钢轨打磨单元，以解决现有打磨单元偏转角度范围小，体积较大、结构复杂，不易安装维护保养的技术问题。
19.为了实现上述实用新型目的，本实用新型具体提供了一种钢轨打磨单元的技术实现方案，钢轨打磨单元，包括：
20.打磨电机，其转轴连接至打磨砂轮；
21.用于安装所述打磨电机的打磨单元架；
22.设置于所述打磨单元架上的横移机构；
23.设置于所述打磨单元架与打磨电机之间的升降机构，所述升降机构安装于电机安装背板上；
24.以及设置于所述升降机构与打磨单元架之间的偏转机构。
25.进一步的，所述横移机构包括第一横移构件、第二横移构件及横移驱动机构，所述第一横移构件与第二横移构件组成横向移动副，所述第二横移构件能在横移驱动机构的带动下在第一横移构件上移动。所述打磨单元架通过第二横移构件可活动地安装于第一横移构件上。所述横移驱动机构的活动端安装于打磨单元架上，固定端安装于第一横移构件安装架上。
26.进一步的，所述打磨单元架包括两个彼此平行并沿纵向相对设置，采用中空曲臂结构的臂架，所述臂架包括两块彼此平行并沿纵向相对设置的肋板。所述第二横移构件连接于两块肋板的上部，所述打磨单元架通过第二横移构件可活动地安装于第一横移构件上。
27.优选的，所述肋板与第二横移构件采用组装焊接后加工成型的一体式结构。
28.进一步的，所述偏转机构包括偏转驱动机构、偏转轴、第一转臂及第二转臂。所述第一转臂及第二转臂均通过偏转轴安装于打磨单元架下部的转臂孔。所述偏转驱动机构的一端安装于打磨单元架上，另一端安装于所述第二转臂上。
29.进一步的，所述偏转驱动机构的固定端安装于打磨单元架上，活动端铰接安装于第二转臂上。通过所述偏转驱动机构可带动第二转臂绕偏转轴转动，从而驱动打磨电机绕偏转轴转动，实现打磨砂轮相对于钢轨进行不同角度位置的偏转。
30.进一步的，所述升降机构包括升降驱动机构、第一升降构件及第二升降构件，所述第一升降构件与第二升降构件组成升降移动副。两根第二升降构件分别安装于所述第一转臂及第二转臂上，所述打磨电机安装于电机安装背板上。所述第一升降构件安装于电机安
装背板上，由打磨电机与电机安装背板构成的组件通过第一升降构件可活动地安装于第二升降构件上。所述第二升降构件的上端设置有导柱固定梁，所述电机安装背板上设置有升降驱动连接座。所述升降驱动机构的一端安装于升降驱动连接座上，另一端安装于所述导柱固定梁上。
31.进一步的，所述升降驱动机构的活动端安装于升降驱动连接座上，固定端通过升降驱动安装座安装于导柱固定梁上。通过所述升降驱动机构可带动第一升降构件在第二升降构件上运动，从而驱动所述打磨电机在第二升降构件上上下运动。
32.进一步的，所述第一转臂的一端连接至第二升降构件上，另一端通过偏转轴铰接安装于一侧臂架下部的转臂孔中。
33.进一步的，所述第二转臂采用v形结构，所述第二转臂的v形下部通过偏转轴铰接安装于另一侧臂架下部的转臂孔中。所述第二转臂的v形上部一端连接至第二升降构件，所述v形上部的另一端连接至偏转驱动机构的活动端。
34.优选的，所述第一升降构件采用直线轴承结构。
35.优选的，所述升降驱动机构采用升降气缸，所述偏转驱动机构采用偏转油缸，所述横移驱动机构采用横移电缸。
36.进一步的，所述打磨砂轮采用杯式砂轮结构，所述打磨砂轮的打磨工作面为端面，通过所述打磨砂轮的端面对钢轨进行打磨。
37.进一步的，所述钢轨打磨单元还包括设置于打磨单元架上部的电机锁定装置，当所述打磨电机处于高位并不在工作状态时，所述电机锁定装置限制打磨电机不下落。所述电机锁定装置包括锁定安装座、锁定手柄、连接销、锁定钩及锁定弹簧。所述锁定安装座固定于臂架的侧部，所述锁定手柄的一端穿设于锁定安装座中，另一端通过连接销与锁定钩相连。所述锁定弹簧的一端连接至锁定安装座，另一端与连接销相连。所述锁定钩的一端通过锁定方式固定于臂架上，另一端连接至电机安装背板。
38.进一步的，所述钢轨打磨单元能满足打磨电机在朝向钢轨内侧偏转75
°
至朝向钢轨外侧偏转30
°
之间的任一角度打磨。
39.通过实施上述本实用新型提供的钢轨打磨单元的技术方案，具有如下有益效果：
40.(1)本实用新型钢轨打磨单元，兼具下压、偏转和横移机构设计，打磨角度范围大，结构简单可靠，能够充分利用有效空间，满足打磨电机内偏75
°
、外偏30
°
的要求，有效解决了现有打磨单元偏转角度范围小，体积较大，结构复杂的技术问题，可完全满足铁路钢轨打磨的各种需求；
41.(2)本实用新型钢轨打磨单元，采用双平行导柱和四滑块形式的升降运动结构，并采用单下压驱动机构，有效解决了传统打磨单元上下滑动阻力大，采用双升降驱动机构易导致驱动机构不同步，打磨单元角度控制不精准，以及不方便更换打磨电机的技术问题，使得磨石接触钢轨的瞬间更柔和；
42.(3)本实用新型钢轨打磨单元，采用单下压驱动机构，能够确保钢轨打磨起始阶段的打磨质量，导套采用直线轴承，下压导柱、导套间的作用变改为滚动摩擦，使得打磨电机升降的阻力减小，更能保证恒功率打磨时的提升及下落响应速度及打磨单元整体落点控制精度；
43.(4)本实用新型钢轨打磨单元，打磨单元架采用开放式结构设计，第一横移构件外
梁在未安装前，安装有打磨电机的打磨单元架可在第一横移构件上滑动或整体退出，这有利于钢轨打磨单元的整体检修，同时打磨电机朝向外侧横移及向外偏转一定角度后即可实现对打磨电机的维修保养，能够有效提升整个打磨单元的维护及保养性能。
附图说明
44.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的实施例。
45.图1是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例的结构示意左视图；
46.图2是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例的结构示意后视图；
47.图3是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例的结构示意右视图；
48.图4是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例的结构示意主视图；
49.图5是图4中a部分的局部放大结构示意图；
50.图6是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例的结构示意俯视图；
51.图7是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例的结构示意立体图；
52.图8是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例在另一视角下的结构示意立体图；
53.图9是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例去除打磨单元架后的结构示意图；
54.图10是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例去除打磨单元架后在另一视角下的结构示意图；
55.图11是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例的安装结构示意图；
56.图12是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例在另一视角下的安装结构示意图；
57.图13是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例在又一视角下的安装结构示意图；
58.图14是本实用新型钢轨打磨单元一种具体实施例的打磨角度范围示意图；
59.图中：1-第一横移构件安装架，2-第一横移构件，3-导柱固定梁，4-打磨单元架， 5-电机锁定装置，6-升降驱动机构，7-打磨电机，8-电机安装背板，9-第一升降构件， 10-升降驱动连接座，11-偏转驱动机构，12-偏转销轴，13-第一横移构件外梁，14-第二升降构件，15-第一转臂，16-打磨砂轮，17-第二转臂，18-横移驱动机构，19-第一连接梁，20-第二横移构件，21-电机接线盒，22-锁定安装座，23-锁定手柄，24-连接销，25-锁定钩，26-锁定弹簧，27-升降驱动安装座，28-外轴套，29-内轴套，30-止动垫圈，31-螺母，40-臂架，41-肋板，42-转臂孔，43-第二连接梁，50-钢轨。
具体实施方式
60.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描
述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
61.如附图1至附图14所示，给出了本实用新型钢轨打磨单元的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
62.如附图1至附图14所示，一种钢轨打磨单元的实施例，具体包括：第一横移构件2、导柱固定梁3、打磨单元架4、升降驱动机构6、打磨电机7、电机安装背板8、第一升降构件9、升降驱动连接座10、偏转驱动机构11、偏转轴12、第二升降构件14、第一转臂15、打磨砂轮16及第二转臂17。第一横移构件2与第二横移构件20组成横向移动副，打磨单元架4可活动地安装于第一横移构件2上。第一转臂15及第二转臂 17均通过偏转轴12安装于打磨单元架4下部的转臂孔42。两根第二升降构件14分别安装于第一转臂15及第二转臂17上，打磨电机7可通过螺栓安装于电机安装背板8 上，打磨砂轮16安装于打磨电机7的轴上。其中，电机安装背板8可加工性好，使得打磨电机7易于安装、检修及维护。第一升降构件9与第二升降构件14组成升降移动副，第一升降构件9可通过螺栓安装于电机安装背板8上。由打磨电机7与电机安装背板8构成的组件通过第一升降构件9可活动地安装于第二升降构件14上，可沿着第二升降构件14上下(如附图11、12及13中h的所示方向)滑动。导柱固定梁3可通过螺栓安装于第二升降构件14的上端，升降驱动连接座10安装于电机安装背板8 上。升降驱动机构6的一端安装于升降驱动连接座10上，另一端安装于导柱固定梁3 上。偏转驱动机构11的一端安装于打磨单元架4上，另一端安装于第二转臂17上。钢轨打磨单元还进一步包括横移驱动机构18，横移驱动机构18的活动端安装于打磨单元架4上，固定端安装于第一横移构件安装架1上。通过横移驱动机构18可带动打磨单元架4在第一横移构件2上沿横向(如附图11、12及13中l的所示方向)运动。
63.其中，打磨电机7具体采用铝制电机外壳，有效实现了钢轨打磨单元的轻量化设计。同时，打磨电机7采用无风扇电机设计，有效提升了电机的使用寿命。具体实施例描述的钢轨打磨单元具备横移、下压及偏转机构，能进行钢轨正线和道岔等线路打磨。同时，钢轨打磨单元具体采用双平行导柱(即第二升降构件14)和四滑块(即第一升降构件9)形式的竖向(升降)运动结构，单下压驱动机构(即升降驱动机构)，能够有效解决传统打磨单元及电机振动过大，结构刚性较低的技术问题。
64.打磨单元架4进一步包括两个彼此平行并沿纵向相对设置，采用中空曲臂结构的臂架40，两个臂架40之间设置有第二连接梁43。臂架40包括两块彼此平行并沿纵向相对设置的肋板41，以及连接于两块肋板41上部的第二横移构件20。打磨单元架4 通过第二横移构件20可活动地安装于第一横移构件2上，第二横移构件20的两端连接有第一连接梁19。肋板41与第二横移构件20采用组装焊接后加工成型的一体式结构，更能保证加工精度，能够解决现有打磨单元架采用螺栓拼接组装方式，结构复杂、安装麻烦的技术缺陷。具体实施例描述的钢轨打磨单元结构简单精巧，最大限度地利用有限空间，可保证整个打磨单元小型化的设计要求。此外，打磨电机7的正面还设置有电机接线盒21。
65.升降驱动机构6的活动端安装于升降驱动连接座10上，固定端通过升降驱动安装座27安装于导柱固定梁3上。通过升降驱动机构6可带动第一升降构件9在第二升降构件14上运动，从而驱动打磨电机7在第二升降构件14上上下运动。在本实施例中，具体采用单升
降驱动机构，能够解决采用双升降驱动机构易导致驱动机构不同步，打磨单元角度控制不精准，以及不方便更换打磨电机7的技术缺陷。偏转驱动机构11 的固定端安装于打磨单元架4上，活动端铰接安装于第二转臂17上。通过偏转驱动机构11可带动第二转臂17绕偏转轴12转动，从而驱动打磨电机7绕偏转轴12沿如附图11、12及13中w的所示方向转动，实现打磨砂轮16相对于钢轨进行不同角度位置的偏转。同时，在横移驱动机构18的配合下，钢轨打磨单元可实现打磨砂轮16相对于钢轨50形成一个最佳的打磨位置，实现对钢轨50的高质量打磨。其中，偏转驱动机构11带有位移传感器机构，角度偏转更平稳，响应速度更快，同时能够有效避免采用单偏转驱动机构容易导致驱动机构失效的风险。打磨电机7安装完成后打磨砂轮 16与钢轨50之间的夹角可控，能够有效确保打磨下的高温铁屑飞溅方向可控。
66.第一转臂15的一端连接至第二升降构件14上，另一端通过偏转轴12铰接安装于一侧臂架40下部的转臂孔42中。第二转臂17进一步采用v形结构，第二转臂17的v形下部通过偏转轴12铰接安装于另一侧臂架40下部的转臂孔42中，第二转臂17的v形上部一端连接至第二升降构件14，v形上部的另一端连接至偏转驱动机构11的活动端。
67.打磨砂轮16进一步采用杯式砂轮结构，打磨砂轮16的打磨工作面为端面，第一升降构件9进一步采用直线轴承(即滚动轴承)结构。打磨电机7进一步采用导柱、导套组合的升降结构，导柱上端间距为固定结构，下端为可调结构，且导套采用直线轴承结构，使得打磨电机7上下移动更加顺畅，确保打磨电机7工作过程中恒功率控制更加有效。导柱、导套之间的作用改为滚动摩擦，导套采用直线轴承，使得打磨电机7升降的阻力减小，更能保证恒功率打磨的反应速度及打磨单元整体落点精度的控制。本实施例描述的钢轨打磨单元解决了现有打磨电机采用固定间距导柱安装方式，对导柱上下安装孔距要求较高、导柱及导柱安装孔结合面垂直度要求高，两导柱之间的平行度难以保证，上下移动过程中阻力大、偏载大，且两导柱安装完后需保证一定高低差值，导柱安装框架加工难度大、维护保养困难等一系列技术缺陷。
68.作为本实用新型一种较佳的具体实施例，升降驱动机构6进一步采用升降气缸，能够有效解决传统打磨单元及电机振动过大，结构刚性较低的技术问题。偏转驱动机构11进一步采用偏转油缸，偏转油缸自带高精度位移传感器，角度偏转稳定可靠，通过油缸内置传感器控制偏转角度，使得角度偏转更加精准。横移驱动机构18进一步采用横移电缸，位置控制更加精准，具有更好的柔性和更强的防掉轨能力，能够稳定车辆走行，在实现打磨角度大范围覆盖的同时能够有效提升钢轨打磨质量。
69.如附图11、12及13所示，两根第一横移构件2的一端安装于第一横移构件外梁 13上，另一端穿过第一横移构件安装架1，并可通过螺栓、螺母或其他方式固定在第一横移构件安装架1上。第一横移构件2的一端连接至第一横移构件安装架1，另一端连接至第一横移构件外梁13。第一横移构件外梁13在未安装前，安装有打磨电机7 的打磨单元架4可在第一横移构件2上滑动或整体退出，这有利于钢轨打磨单元整体的检修。同时，打磨电机7朝向外侧横移及向外偏转一定角度后即可实现对打磨电机 7的维修保养。
70.如附图7所示，钢轨打磨单元还进一步包括设置于打磨单元架4上部的电机锁定装置5，当打磨电机7处于高位并不在工作状态时，电机锁定装置5限制打磨电机7不下落，能够有效确保钢轨打磨单元运行的安全性和工作的可靠性。电机锁定装置5包括锁定安装座22、锁定手柄23、连接销24、锁定钩25及锁定弹簧26。锁定安装座22固定于臂架40的侧部，锁定
手柄23的一端穿设于锁定安装座22中，另一端通过连接销 24与锁定钩25相连。锁定弹簧26的一端连接至锁定安装座22，另一端与连接销24 相连。锁定钩25的一端通过锁定方式固定于臂架40上，另一端连接至电机安装背板 8。
71.如附图5所示，在偏转轴12与第二转臂17之间设置有内轴套29，在偏转轴12与肋板41之间设置有外轴套28，并通过止动垫圈30及螺母31对偏转轴12进行固定。位于另一侧的偏转轴12与第一转臂15，以及肋板41之间也具有类似的结构。在偏转轴12的安装位置均采用衬套结构设计，衬套磨损后可通过更换衬套和偏转轴，在保证打磨电机7平稳偏转的同时可有效延长打磨单元架4的使用寿命。
72.如附图14所示，钢轨打磨单元能满足打磨电机7在朝向钢轨50内侧偏转75
°
至朝向钢轨50外侧偏转30
°
之间的任一角度打磨。
73.在本实施例中，升降驱动机构6、偏转驱动机构11及横移驱动机构18均可具体采用油缸、气缸或电缸等形式。第二升降构件14与第一升降构件9，以及第一横移构件2 与第二横移构件20可以具体采用导套与导柱组合、导轨与滑块组合，以及齿轮与齿条组合等结构实现移动副功能。需要特别说明的是，本实施例中的横移电缸虽然亦可采用横移油缸或横移气缸替代，升降气缸亦可采用升降油缸或升降电缸替代，偏转油缸亦可采用偏转气缸或偏转电缸进行替代，但是整体打磨作业效果会劣于本实用新型上述具体实施例给出的优选技术方案。
74.通过实施本实用新型具体实施例描述的钢轨打磨单元的技术方案，能够产生如下技术效果：
75.(1)本实用新型具体实施例描述的钢轨打磨单元，兼具下压、偏转和横移机构设计，打磨角度范围大，结构简单可靠，能够充分利用有效空间，满足打磨电机内偏75
°
、外偏30
°
的要求，有效解决了现有打磨单元偏转角度范围小，体积较大，结构复杂的技术问题，可完全满足铁路钢轨打磨的各种需求；
76.(2)本实用新型具体实施例描述的钢轨打磨单元，采用双平行导柱和四滑块形式的升降运动结构，并采用单下压驱动机构，有效解决了传统打磨单元上下滑动阻力大，采用双升降驱动机构易导致驱动机构不同步，打磨单元角度控制不精准，以及不方便更换打磨电机的技术问题，使得磨石接触钢轨的瞬间更柔和；
77.(3)本实用新型具体实施例描述的钢轨打磨单元，采用单下压驱动机构，能够确保钢轨打磨起始阶段的打磨质量，导套采用直线轴承，下压导柱、导套间的作用变改为滚动摩擦，使得打磨电机升降的阻力减小，更能保证恒功率打磨时的提升及下落响应速度及打磨单元整体落点控制精度；
78.(4)本实用新型具体实施例描述的钢轨打磨单元，打磨单元架采用开放式结构设计，第一横移构件外梁在未安装前，安装有打磨电机的打磨单元架可在第一横移构件上滑动或整体退出，这有利于钢轨打磨单元的整体检修，同时打磨电机朝向外侧横移及向外偏转一定角度后即可实现对打磨电机的维修保养，能够有效提升整个打磨单元的维护及保养性能。
79.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
80.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上
的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。