一种基于轨道打磨作业的打磨作业装置的制作方法

本实用新型涉及铁轨打磨技术领域，具体公开一种基于轨道打磨作业的打磨作业装置。

背景技术：

铁轨轨道，简称路轨、铁路、轨道等，用于铁路上，并与转辙器合作，令火车无需转向便能行走，轨道通常由两条平行的铁轨组成，铁轨固定放在轨枕上，轨枕之下为路碴，以钢铁制成的铁轨，可以比其它物料承受更大的重量，路碴亦称道碴、碎石或道床，是为铁轨提供弹性及排水功能，铁轨也可以铺在混凝土筑成的基座上，甚至嵌在混凝土里面。

现代使用的铁轨切面成工字形，分为与车轮接触的轨头、中间的轨腰及底部的轨道，不同的路线等级对铁轨的强度、稳定性及耐磨性都有不同的要求，铁轨生产成型后其表面会有很多毛边毛刺，且长期放置后的铁轨受到腐蚀也有可能产生锈斑、以及由火车车轮碰撞后留下的凹坑等，中国铁路线用铁轨又十分的绵长，而目前在轨道交通维护上，一般有小型设备、大型设备两种。大型设备主要应用于长距离、快速的加工，设备造价高，维护费用贵等直接制约设备的普及率。大型设备一般由火车头带动，主要占用较长的窗口期。小型设备一般是针对于某一小段或者某一点的损伤进行修复，具有机动性好，针对性强，窗口期短等特点，适合2-3人，甚至单人进行操作。现有的小型设备大多通过由电缸带动的水平运动平台和竖直运动平台，在其中一个运动平台上安装打磨作业装置，对铁轨进行打磨，但是由于水平运动平台和竖直运动平台带动的打磨作业装置对刀时，经常出现对刀过渡的情况使得打磨轮与铁轨接触过渡，损坏带动打磨轮的电机输出轴以及电机，另外，由于中国在铁轨打磨领域中对小型设备的打磨方式并没有规定，使得现有的打磨作业装置在打磨铁轨水平面以及轨道内接触面时大多采用同一种打磨轮进行打磨，使得在打磨精度上无法与大型设备相比，也严重制约着小型打磨的设备的发展。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于轨道打磨作业的打磨作业装置，用于对铁轨水平面以及轨道内接触面(肥边)进行打磨处理，以及解决对刀过渡的问题，以克服上述现有技术的不足。

本实用新型提供的基于轨道打磨作业的打磨作业装置，包括：安装架、安装在安装架上的水平运动平台、安装在水平运动平台上的竖直运动平台、安装在竖直运动平台上的打磨作业装置旋转机构，安装在安装架上用于为水平运动平台、竖直运动平台提供动力的动力机构，所做的改进是，安装架的底部设置有两组用于带动安装架在轨道上行走的轨道行走轮，打磨作业装置旋转机构上设置有用于防止打磨作业装置在打磨过程中晃动的制动机构；

打磨作业装置旋转机构包括：呈u形的支撑架、转动架、第一驱动电机、第二驱动电机、减速机、同步带、同步带主轴、涨紧支架、主轴防撞刀机构、打磨轮，支撑架固连在竖直运动平台上，转动架两侧的支撑板分别铰接在支撑架两侧的支撑板的内壁上，转动架沿竖直运动平台的运动方向转动，第一驱动电机的输出轴通过减速机带动转动架在支撑架内转动，第一驱动电机固连在减速机上，减速机固连在转动架的一侧支撑板上，第一驱动电机与述减速机组成l形驱动装置，第二驱动电机固连在转动架上，第二驱动电机的输出轴上套装有带动同步带的同步带轮，同步带主轴安装在转动架上，同步带主轴上套装有同步带，同步带轮通过同步带带动同步带主轴转动，同步带主轴上安装主轴防撞刀机构，主轴防撞刀机构与打磨轮轴连接，打磨轮安装在打磨轮轴上，涨紧支架安装在转动架上，涨紧支架涨紧在同步带轮与同步带主轴之间的同步带上；

主轴防撞刀机构包括：花键套、法兰盘、打磨轮轴安装座、挡片、压缩弹簧，同步带主轴与主轴防撞刀机构的连接端为花键轴，花键轴套装在花键套内，法兰盘内部腔体为两段的阶梯状，第一段腔体的直径大于第二段腔体的直径，法兰盘的突缘与打磨轮轴安装座通过螺栓连接，压缩弹簧和挡片置于法兰盘的第一段腔体内，压缩弹簧的一端顶持在挡片上，压缩弹簧的另一端顶持在打磨轮轴安装座的侧面上，花键套穿过法兰盘的第二段腔体与挡片固连，打磨轮轴安装座远离压缩弹簧的一端上设置带有螺纹的螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有与打磨轮连接的打磨轮轴；

制动机构包括：刹车碟片、刹车座、刹车片、刹车碟片套装在支撑架与转动架铰接的铰轴上，铰轴与减速器伸出的输出轴同轴心，刹车座安装与刹车碟片同侧的支撑架的支撑板上，刹车座上安装有刹车片，刹车碟片通过刹车片进行制动，刹车碟片通过铰轴制动转动架。

作为优选，轨道行走轮包括：轮架、通过转动轴安装在轮架上的行走轮，行走轮由侧边轮和顶面轮组成，侧边轮与顶面轮一体成型，顶面轮的轮面为与铁轨上顶面形状吻合，轨道行走轮的顶面轮由树脂材料制成。

作为优选，转动架呈u形，转动架两侧的支撑板上沿水平方向分别固连有联轴节，位于减速机一侧的联轴节与减速机的输出轴连接，位于制动机构一侧的联轴节与铰轴连接。

本实用新型的优点及积极效果是：

1、本实用新型在两条电控的直线运动平台基础上，对打磨作业装置旋转机构以及打磨作业装置进行改进，使得能够解决现有的打磨作业装置打磨铁轨水平面以及轨道内接触面无法精确打磨的问题，打铁打磨作业装置在作业时可以根据作业面的不同，更换不同的砂轮进行打磨，常规打磨铁轨上表面、仿形面时，可以使用碗装砂轮，通过砂轮主轴角度的变化，选择打磨上轨面和仿形面，当打磨肥边时，更换直径更大盘状砂轮，这种砂轮由于接触面机大，砂轮直径大，打磨效率更高，此时只需要在打磨轮轴安装座上更换打磨轮轴，更换后可对肥边进行打磨，另外，还解决了打磨轮与铁轨接触过渡损坏带动打磨轮的电机输出轴以及电机的问题。

2、本实用新型的打磨作业装置旋转机构的同步带主轴上增设主轴防撞刀机构，使得同步带主轴与打磨轮之间为弹性机构，可以在砂轮初次接触导轨时，缓冲砂轮与砂轮主轴之间的轴向力，减小砂轮主轴损坏的概率，同时砂轮主轴与砂轮之间有动力头过度，动力头与砂轮主轴采用同步带的方式传动，进一步降低了砂轮主轴由于砂轮与铁轨之间进给量太大造成过载损坏。

3、本实用新型的轨道行走轮采用的全树脂结构，主要是杜绝使用金属轨道轮时两个铁轨之间不绝缘，形成导通，和同侧轨道两个轮之间在经过有衔接的铁轨时，铁路系统会判断此时有火车经过等错误信息，树脂轮外侧有侧边轮，主要是承担打磨作业装置在陆地上推行时，轨道轮与地面接触支撑作用，防止树脂轮表面磕伤。

4、本实用新型还解决了以往所有电驱动的打磨作业装置的打磨作业装置旋转机构上的打磨作业装置在打磨是出现打磨作业装置旋转机构颤动的问题，主要原因是电机或者减速器的内部通常通过齿轮进行传动，无论什么形状的齿轮，在啮合过程中，由于间隙系数的存在，齿牙与齿牙无法完全啮合，又由于支撑架与转动架之间是通过电机或者减速器的输出轴直接或间接带动其转动，而支撑架与转动架保持静止时也是由输出轴直接或间接的维持静止，使得在电机或者减速器存在上述原因时，在支撑架与转动架静止时，由于打磨作业装置转动的原因，也会带动支撑架与转动架出现颤动，而本申请通过在支撑架上安装制动机构，制动机构采用刹车碟片与刹车片的形式对支撑架与转动架进行制动，一方面可以保证支撑架与转动架在打磨过程中完全保持相对静止，另一个方面在结构比较简单、重量较低、还不干涉竖直运动平台、水平运动平台的运动。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2为根据本实用新型实施例的打磨作业装置旋转机构机构示意图之一。

图3为根据本实用新型实施例的打磨作业装置旋转机构机构示意图之二。

图4为根据本实用新型实施例的打磨作业装置旋转机构机构示意图之三。

图5为根据本实用新型实施例的打磨作业装置旋转机构机构俯视图。

图6为根据本实用新型实施例的主轴防撞刀机构结构剖视图。

图7为根据本实用新型实施例的轨道行走轮结构示意图。

图8为根据本实用新型实施例的主轴防撞刀机构结构侧视图。

图9为根据本实用新型实施例的主轴防撞刀机构结构主视图。

其中的附图标记包括：安装架1、水平运动平台2、竖直运动平台3、打磨作业装置旋转机构4、轨道行走轮5、制动机构6、支撑架7、转动架8、第一驱动电机9、第二驱动电机10、减速机11、同步带12、同步带主轴13、涨紧支架14、主轴防撞刀机构15、打磨轮16、联轴节17、铰轴18、安装板19、同步带轮20、花键套21、法兰盘22、打磨轮轴安装座23、挡片24、压缩弹簧25、打磨轮轴26、刹车碟片27、刹车座28、刹车片29、轮架30、行走轮31、侧边轮32、顶面轮33。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

图1-9示出了根据本实用新型实施例的整体结构示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提供的打磨作业装置，包括：安装架1、安装在安装架1上的水平运动平台2、安装在水平运动平台2上的竖直运动平台3、安装在竖直运动平台3上的打磨作业装置旋转机构4，安装在安装架1上用于为水平运动平台2、竖直运动平台3提供动力的动力机构，安装架1的底部设置有四个用于带动安装架1在轨道上行走的轨道行走轮5，打磨作业装置旋转机构4上设置有用于防止打磨作业装置在打磨过程中晃动的制动机构6。

参阅图1-5，本实用新型的打磨作业装置旋转机构包括：呈u形的支撑架7、转动架8、第一驱动电机9、第二驱动电机10、减速机11、同步带12、同步带主轴13、涨紧支架14、主轴防撞刀机构15、打磨轮16，支撑架7固连在竖直运动平台3的滑块上，转动架8两侧的支撑板分别铰接在支撑架7两侧的支撑板的内壁上，转动架8沿竖直运动平台3的运动方向转动，转动架8呈u形，转动架8两侧的支撑板上沿水平方向分别固连有联轴节17，位于减速机11一侧的联轴节17与减速机11的输出轴连接，位于制动机构6一侧的联轴节17与铰轴18连接，第一驱动电机9的输出轴通过减速机11带动转动架8在支撑架7内转动，第一驱动电机9固连在减速机11上，减速机11固连在转动架8的一侧支撑板上，第一驱动电机9与述减速机11组成l形驱动装置，第二驱动电机10固连在转动架8的安装板19上，第二驱动电机10的输出轴上套装有带动同步带12的同步带轮20，同步带主轴13安装在转动架8的安装板19上，并且穿过安装板19与主轴防撞刀机构15连接，同步带主轴13上套装有同步带12，同步带轮20通过同步带12带动同步带主轴13转动，同步带主轴13上安装主轴防撞刀机构15，主轴防撞刀机构与打磨轮轴连接，打磨轮安装在打磨轮轴上，涨紧支架14安装在转动架8的安装板19上，涨紧支架14涨紧在同步带轮20与同步带主轴13之间的同步带12上。

参阅图5、图6、图8、图9，本实用新型的主轴防撞刀机构15包括：花键套21、法兰盘22、打磨轮轴安装座23、挡片24、压缩弹簧25，同步带主轴13与主轴防撞刀机构15的连接端为花键轴，花键轴套装在花键套21内，法兰盘22内部腔体为两段的阶梯状，第一段腔体的直径大于第二段腔体的直径，法兰盘22的突缘与打磨轮轴安装座23通过螺栓连接，压缩弹簧25和挡片24置于法兰盘22的第一段腔体内，压缩弹簧25的一端顶持在挡片24上，压缩弹簧25的另一端顶持在打磨轮轴安装座23的侧面上，花键套21穿过法兰盘22的第二段腔体与挡片24固连，打磨轮轴安装座23远离压缩弹簧25的一端上设置带有螺纹的螺纹孔，螺纹孔位于打磨轮轴安装座23的轴心处，螺纹孔内螺纹连接有与打磨轮16连接的打磨轮轴26。

参阅图1-5，本实用新型的制动机构6包括：刹车碟片27、刹车座28、刹车片29、刹车碟片27套装在支撑架7与转动架8铰接的铰轴18上，铰轴18与减速器11伸出的输出轴同轴心，刹车座28安装与刹车碟片27同侧的支撑架7的支撑板上，刹车座28上安装有两片刹车片29，刹车碟片27通过刹车片29进行制动，刹车碟片27通过铰轴18制动转动架8。

参阅图7，本实用新型的轨道行走轮5包括：轮架30、通过转动轴安装在轮架30上的行走轮31，行走轮31由侧边轮32和顶面轮33组成，侧边轮32与顶面轮33一体成型，顶面轮33的轮面为与铁轨上顶面形状吻合，轨道行走轮5的顶面轮33由树脂材料制成，轨道行走轮5的形状与火车车轮的行走面相仿。

本实用新型的操作步骤，具体包括：

步骤s1：首先操作人员将打磨作业装置搬动到达指定地点，其中，打磨作业装置的轨道行走轮5与铁轨表面接触，并找正，侧边轮32的挡边圆弧与铁轨内测圆弧贴合，操作人员推动打磨作业装置在铁轨表面上往复推行不少于30米，使轨道行走轮5与铁轨表面接触完全贴合；

步骤s2：在步骤s1完成后，操作人员在铁轨上推动打磨作业装置运动，利用安装在打磨作业装置上的激光探伤仪器检测铁轨表面伤痕，激光探伤仪器检测伤痕的具体参数：凹陷深度、凹陷面积、凹陷长度，激光探伤仪器将检测的具体参数以及伤痕所在位置坐标回传至打磨作业装置的单片微型计算机mcu上，单片微型计算机mcu的型号为西门子600，操作人员根据参数选择对应的打磨程序，打磨程序主要包含打磨轮与铁轨之间的角度参数选择，转速选择、进给量选择，其中，单片微型计算机mcu根据激光探伤仪器检测伤痕的具体参数，选用对应的打磨程序；其中，参阅图1-5，对应的打磨程序为打磨程序调整上轨道面的打磨角度0°，打磨长度1，凹陷0.5mm的凹坑，以凹坑为中心，左右1m范围，n＝1,打磨次数为11次，每次打磨后，打磨轮自动进给0.1mm，同是每次打磨距离缩短5％，打磨作业装置在凹陷处左右1m范围内不断的打磨11次，程序内置的参数，提醒操作人员在左右1m范围内，连续推动，且推动的范围逐渐减小。

步骤s3：在选取步骤s2对应的打磨程序后，打磨作业装置的第二驱动电机10开始旋转，转速逐渐升高至6000rpm，此过程中，水平运动平台2、竖直运动平台3的x、y方向直线模组带动打磨轮轴移动到指定坐标位置，竖直运动平台3的y方向逐渐进给，直至打磨轮16与铁轨打磨出火花，打磨作业正式开始；

步骤s31：在打磨初始时，水平运动平台2和竖直运动平台3带动打磨轮16与铁轨对刀的过程中出现打磨轮16与铁轨打磨面过度接触时，花键套21首先会通过挡片24与压缩弹簧25接触，压缩弹簧25受力收缩，位于压缩弹簧25附近的传感器将压缩弹簧25收缩信息传送至单片微型计算机mcu；

步骤s32：打磨轮16与铁轨打磨出火花过程中，第二驱动电机10通过同步带12带动同步带主轴13转动，同步带主轴13带动主轴防撞刀机构15的花键套21转动，花键套21通过法兰盘22带动打磨轮轴安装座23转动，打磨轮轴安装座23带动打磨轮轴26转动，打磨轮轴26上安装带有仿形面打磨轮或者带动带有肥边打磨轮；

步骤s4：操作人员沿轨道推动打磨作业装置运动，在轨道行走轮5处有距离传感器监测轨轨道行走轮行走5距离，在轨道行走轮5行走距离与单片微型计算机mcu的程序设定的相同时，发出蜂鸣声或者灯光闪烁，此时操作人员反向推动打磨作业装置，打磨轮轴26沿y方向进给一定距离，继续打磨；当轨道行走轮5再次运动到指定距离时，打磨作业装置发出蜂鸣声或者灯光闪烁，操作人员再次反向推动打磨作业装置；其中，打磨过程中，每次推动的距离不断缩小，符合打磨工艺中对凹陷的处理要求，继续打磨仿形面，单片微型计算机mcu自动控制转动砂轮主轴，使砂轮主轴与铁轨面形成夹角；

步骤s41：在打磨铁轨仿形面时，由于需要砂轮端面始终与打磨面角度恒定，同时保持最大打磨效率，单片微型计算机mcu自带插补功能，自带插补功能的插补公式为y＝kx，k为插补系数，y为竖向进给量，x为横向进给量，此时yx轴存在联动功能，可使打磨效率最高；

步骤s42：在打磨铁轨肥边时，打磨作业装置旋转机构带动打磨轮轴26旋转90°到指定位置，水平运动平台2的x方向不断进给，直到打磨出火花，按照步骤s3-s4重复打磨肥边；

步骤s5：打磨结束后，打磨轮轴回到初始位置，此时激光探伤仪再次监测打磨后的轨道面，单片微型计算机mcu出具探测结果，当符合探测结果时，单片微型计算机mcu控制蜂鸣器发出合格蜂鸣声或者灯光闪烁，当不符合探测结果时，重复步骤s2-4。

参阅图1-5，本实用新型在打磨仿形面时，操作人员选择对应的程序，打磨轮偏转角度为30°，转速5000rpm，进给量0.1mm每次。此操作人员选择后，只需按动xy轴前进/后退按键，将打磨轮与铁轨接触打磨出火花，之后按动开始按钮，推行打磨机开始工作，在听到蜂鸣声时反向推打磨机。直到打磨机发出完成的警报后。打磨完成。打磨后的砂轮将远离铁轨，回到原点位置待命。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。