一种可飞行钢轨打磨机的制作方法

本发明涉及铁路养护机械技术领域，尤其涉及一种可飞行钢轨打磨机。

背景技术：

在铁路运输系统中，钢轨是保证铁路正常运行的重要基础部件。钢轨在服役过程中，会出现各种表面伤损，如钢轨波浪形磨耗、轨面擦伤、轨面剥离、轨侧严重磨损、裂纹和轨头压溃等尤其，此外，由于长期室外的服役环境，钢轨还会产生铁锈，且发展速度较快这严重影响了铁路运输能力和经济效益。通过钢轨打磨，可有效去除各种表面伤损及锈斑，抑制钢轨表面裂纹扩展，延缓轮轨疲劳累计速度，从而大幅度改善轮轨关系，提高列车运行的平稳性和安全性，降低铁路运营成本。

目前工务部门使用的钢轨除锈打磨设备主要是内燃机砂轮打磨头打磨机，使用内燃机提供动力，使用过程中会造成一定的环境污染；同时，完全人工手动操作劳动强度大，效率低。

当前，高速铁路钢轨大都安装于高架桥上，钢轨距离地面有较大的高度，目前对钢轨打磨时需要人工把打磨机从地面抬升到钢轨上，费时费力，且安全性差。目前，在打磨的过程中，也是采用人工操作打磨机在钢轨上行走，劳动强度大，打磨效率低。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种可飞行钢轨打磨机，以克服现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种可飞行钢轨打磨机，包括：机架1、飞行单元2、行走单元3、控制单元4和打磨单元5；

所述机架1为完全对称结构，其两侧设置有平台9；

所述飞行单元2安装于机架1上方，带动所述打磨机实现飞行；

所述行走单元3安装于机架1下方，使所述打磨机沿钢轨行走；

所述控制单元4安装于机架1上，分别与飞行单元2、行走单元3和打磨单元5通信连接，控制所述打磨机的飞行、行走以及打磨操作；

所述打磨单元5安装于机架1两侧平台上，对钢轨进行打磨操作。

优选地，所述飞行单元2通过连接机构与机架1连接。

优选地，所述连接机构包括：公扣27、母扣28和螺母29，所述公扣27具有一根螺杆，所述母扣28具有与所述螺杆配合的通孔，所述公扣27焊接于飞行单元2上，所述母扣28焊接于机架1上，将所述公扣27的螺杆插入母扣28的通孔后，将所述螺母29套于螺杆上进行拧紧固定。

优选地，所述飞行单元2包括：机身14、发动机、电池、转向机翼11、机翼架12和升降机翼15；

所述发动机和电池安装于机身14内部，所述电池为发动机提供动力，所述发动机与控制单元4连接；

所述转向机翼11安装在机翼架12上，所述转向机翼11由自带电动机提供动力使其转动，所述电动机与控制单元4连接；

所述机翼架12安装于机身14两侧；

所述升降机翼15安装在机身14两侧的机翼架12上，其通过同步带18与机身内部的发动机相连接。

优选地，所述飞行单元2还包括：指示灯13、传感器16和天线17，所述指示灯13、传感器16和天线17安装在机身14上。

优选地，所述行走单元3包括两组，每一组行走单元包括一个主动轮22和一个从动轮21，所述主动轮22自身带有驱动装置，所述驱动装置与控制单元4连接。

优选地，所述打磨单元5为两组，分别安装于所述机架1两侧的平台9上，打磨单元5包括：平台板30、电动机32、电池33、升降机构和砂轮打磨头36；

所述电动机32、电池33和升降机构安装于所述平台板30上方，所述平台板30一侧边与机架1铰接，所述砂轮打磨头36安装在平台板30下方，并通过皮带38与电动机32相连，所述电动机32与所述控制单元4连接；

所述电池33为打磨单元5提供动力；

所述升降机构带动平台板30绕铰接轴转动，使砂轮打磨头36升高或降低，实现砂轮打磨头36与钢轨之间的高度变化。

优选地，所述升降机构包括：升降升降丝杠34和步进电机35，所述步进电机35与升降丝杠34驱动连接，为升降丝杠34提供动力，所述升降丝杠34固定在平台板30上方，所述步进电机35与控制单元4连接；

所述电动机32和砂轮打磨头36分别连接有皮带轮，两个皮带轮通过皮带连接，所述电动机32转动带动砂轮打磨头36转动，实现打磨操作。

优选地，所述打磨单元5为两组，分别安装于所述平台9上，所述打磨单元5包括：横移机构40、偏转机构、升降机构、打磨机构和电池33，所述升降机构、打磨机构与控制单元4连接；

所述电池33通过电池架46安装于机架1上，为打磨单元5提供动力；

所述横移机构40与平台9的横移导轨50滑动连接，利用丝杠螺母装置控制所述横移机构沿横移导轨50移动；

所述偏转机构、升降机构和打磨机构均安装于横移机构40上，所述偏转机构控制打磨机构的角度偏转，所述升降机构控制打磨机构的升降运动，所述打磨机构与升降机构连接，所述打磨机构对钢轨进行打磨。

优选地，所述偏转机构包括：摆动手轮45、直齿轮54、角度标尺48和偏转紧固装置；

所述升降机构包括：步进电机35、升降丝杠34、导轨44、滑块43和标尺47；

所述打磨机构包括：法兰49、电动机32和砂轮打磨头36，所述电池33为步进电机35和电动机32提供动力；

所述摆动手轮45固定于偏移机构40上方，摆动手轮45与直齿轮54连接，转动摆动手轮45带动直齿轮54转动，直齿轮54与角度标尺48通过齿轮齿条啮合，所述角度标尺48与导轨44固定连接，导轨44与打磨机构连接，导轨44的底部与横移机构40铰接，转动摆动手轮45驱动角度标尺48移动使导轨44绕铰接轴转动从而实现打磨机构的角度偏转；所述偏转紧固装置用于固定偏转角度；

所述升降丝杠34与滑块43驱动连接，所述滑块43与导轨44滑动连接，所述步进电机35与升降丝杠34通过联轴器连接，控制升降丝杠34转动从而驱动滑块43在导轨44上滑动，所述标尺47固定于导轨44表面，用于指示滑块所在位置；

所述砂轮打磨头36通过联轴器与电动机32连接，所述电动机32通过法兰49与滑块43固定连接，所述电动机32带动砂轮打磨头36转动进行打磨操作。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供一种可飞行钢轨打磨机，采用无人机飞行单元作为载运机构，方便野外作业和将整个机器从集散地运送到到待打磨钢轨上，实现打磨机快速就位，减少运输成本；自驱动行走单元采用电力驱动自行走方式，减少工人劳动强度；采用两条钢轨同时打磨的策略，打磨效率高；打磨头可固定在任一角度，对钢轨进行包络式打磨，可以实现整个钢轨廓形的打磨作业要求，操作简单，打磨作业效率高。同时，本发明实施例采用直流电动机和电池，方便使用，环境友好，安全性大。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种可飞行钢轨打磨机结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的机架结构示意图；

图3为本发明飞行单元结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的行走单元结构示意图；

图5为本发明控制单元结构示意图；

图6为本发明连接机构结构的示意图；

图7为本发明实施例一提供的打磨单元结构示意图；

图8为本发明实施例二提供的一种可飞行钢轨打磨机结构示意图；

图9为本发明实施例二提供的机架结构示意图；

图10为本发明实施例二提供的行走单元结构示意图；

图11为本发明实施例二提供的打磨单元结构示意图；

图12为本发明实施例二提供的偏转紧固装置。

1、机架；2、飞行单元；3、行走单元；4、控制单元；5、打磨单元；6、从动轮安装位；7、飞行单元安装位；8、总控箱位；9、平台；10、主动轮安装位；11、转向机翼；12、机翼架；13、指示灯；14、机身；15、升降机翼；16、传感器；17、天线；18、皮带；19、皮带轮；20、从动轮架；21、从动轮；22、主动轮；23、驱动电机；24、总控箱；25、箱门；26、锁；27、公扣；28、母扣；29、螺栓；30、平台板；31、皮带轮；32、电动机；33、锂电池；34、升降丝杠；35、步进电机；36、砂轮(千叶轮)打磨头；37、皮带轮；38、皮带；39、铰链；40、横移机构；41、手轮；42、丝杠；43、滑块；44、导轨；45、摆动手轮；46、电池架；47、标尺；48、角度标尺；49、法兰；50、横移导轨；51、短轴；52、摆动手轮支架；53、刹车衔铁组；54、直齿轮；55、连接板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

本发明实施例提供了一种可飞行钢轨打磨机，如图1所示，包括：包括：机架1、飞行单元2、行走单元3、控制单元4和打磨单元5。其中，机架1为完全对称结构，其两侧设置有平台9。飞行单元2安装于机架1上方，带动打磨机实现飞行；行走单元3安装于机架1下方两侧，使打磨机沿钢轨行走；控制单元4安装于机架1上，分别与飞行单元2、行走单元3和打磨单元5通信连接，用于控制打磨机的飞行、行走以及打磨操作；打磨单元5安装于机架1两侧平台上，对钢轨进行打磨操作。

如图2所示的机架结构示意图，机架1为完全对称结构，其中间设有飞行单元安装位7和总控箱位8，用于分别安装飞行单元2和控制单元4；机架1两侧设有两个平台9，平台9用于安装打磨单元5，此外，平台9上还设有从动轮安装位6和主动轮安装位，用于分别安装行走单元3中的从动轮和主动轮。

如图3所示的飞行单元结构示意图，飞行单元2通过特殊连接机构安装在机架1的飞行单元安装位7上，飞行单元2可以实现大载重飞行。飞行单元2包括：机身14、发动机、电池、转向机翼11、机翼架12、和升降机翼15等，机身14内部装有电池、发动机和无人机电气配件，指示灯13、传感器16和天线17安装在机身14上，电动机与控制单元4连接。机翼架12安装于机身14的两侧，升降机翼15共有两个，且对称安装在机身14两侧的机翼架12上，升降机翼15通过轴与皮带轮19相连接，皮带轮19通过皮带18与机身14内部发动机上的皮带轮相连，机身14内部发动机转动通过皮带18传递动力到升降机翼15，升降机翼15实现转动；转向机翼11共四个，分别安装在机翼架12的四角，转向机翼11自带电动机，转向机翼电动机转动带动转向机翼11转动。

如图4所示的行走单元，行走单元3包括两组，每一组行走单元包括一个主动轮22和一个从动轮21，主动轮22自身带有驱动装置，驱动装置与控制单元4连接。从动轮架20通过铰链安装在从动轮安装位6上，从动轮21安装在从动轮架20上，整套从动轮机构可以绕铰链实现90度旋转；主动轮22和驱动电机23构成主动轮机构，主动轮机构安装在主动轮安装位10上，驱动电机23转动带动打磨机在钢轨上行走。

控制单元4嵌套安装于机架1中间框架内部，控制单元4可以轻松在机架1上拆装。如图5所示为钢轨除锈机的控制单元，总控箱(24)安装于机架的总控箱位8，其内部装有电器设备，总括箱24上安装有用于检修的箱门25，箱门25上还安装有进行封闭的锁26。

图6所示为特殊连接机构，包括：公扣27、母扣28和螺母29。公扣27具有一根螺杆，母扣28具有与螺杆配合的通孔，公扣27焊接于飞行单元2的机身框架上，母扣28焊接于机架1上，将公扣27的螺杆插入母扣28的通孔后，将螺母29套于螺杆上进行拧紧固定。

如图7所示，打磨单元5包括相同的两组，分别安装于机架1所设置的平台9上。打磨单元5包含平台板30、电动机32、电池架、锂电池33、升降丝杠34、步进电机35和砂轮(千叶轮)打磨头36。其中，锂电池33为高能量密度电池，为打磨机单元5供电。

平台板30用于支撑和安装打磨单元5的各个零件，电动机32、锂电池33、升降丝杠34和步进电机35安装于平台板30上方。其中，锂电池33安装在电池架内，步进电机35固定安装在机架1上并与升降丝杠34驱动连接，为升降丝杠34提供动力。升降丝杠34与平台板30固定连接，电动机32与升降丝杠34相对设置，平台板30靠近电动机32的下侧通过铰链39与机架1相连。砂轮(千叶轮)打磨头36安装在平台板30下方，并通过皮带38与电动机32相连，电动机32与控制单元4连接。打磨操作时，控制单元4控制步进电机35转动带动升降丝杠34配套蜗轮转动进而带动升降丝杠34转动，升降丝杠34带动平台板30绕铰链39转动从而实现砂轮打磨头36与钢轨之间高度变化。

电动机32和砂轮(千叶轮)打磨头36分别连接有皮带轮31和37，皮带轮31和皮带轮37通过皮带38连接，电动机32带动皮带轮31转动，通过皮带38的传递带动砂轮(千叶轮)打磨头36转动，实现打磨操作。

实施例二

该实施例提供了一种可飞行钢轨打磨机，如图8所示，包括：机架1、飞行单元2、行走单元3、控制单元4和打磨单元5。其中，机架1为完全对称结构，其两侧设置有平台9。飞行单元2安装于机架1上方，带动打磨机实现飞行；行走单元3安装于机架1下方两侧，使打磨机沿钢轨行走；控制单元4安装于机架1上，分别与飞行单元2、行走单元3和打磨单元5通信连接，控制打磨机的飞行、行走以及打磨操作；打磨单元5安装于机架1两侧平台上，对钢轨进行打磨操作。

如图9所示的机架结构示意图，机架1为完全对称结构，其中间设有飞行单元安装位7和总控箱位8，用于分别安装飞行单元2和控制单元4；机架1两侧设有两个平台9，平台9上设有横移导轨50，平台9用于安装打磨单元5。此外，如图10所示，平台9上还设有从动轮安转位6和主动轮安装位，用于分别安装行走单元3中的从动轮和主动轮。

本发明实施例的飞行单元2、行走单元3和控制单元4的结构与前述实施例一相同，此处不再赘述。

如图11所示为本发明实施例的打磨单元，打磨单元5为两组，分别安装于平台9上，打磨单元5包括：横移机构40、偏转机构、升降机构、打磨机构和电池33，升降机构、打磨机构与控制单元4连接。其中，锂电池33通过电池架46安装于机架1的平台9上，为打磨单元5提供动力。

通过丝杠螺母装置控制横移机构40沿横移导轨50移动，其中，横移机构40与导轨50滑动连接，丝杠42固定于平台9上，横移机构40与丝杠42通过螺纹连接，手轮41与丝杠42连接，通过转动手轮41使横移机构40沿横移导轨50移动。

偏转机构、升降机构和打磨机构均安装于横移机构40上，偏转机构控制打磨机构的角度偏转，升降机构控制打磨机构的升降运动，打磨机构对钢轨进行打磨。

偏转机构包括：摆动手轮45、直齿轮54、角度标尺48和偏转紧固装置，升降机构包括：步进电机35、升降丝杠34、导轨44、滑块43和标尺47，打磨机构包括：法兰49、电动机32和砂轮打磨头36。

摆动手轮45通过摆动手轮支架52固定于偏移机构40。摆动手轮45与直齿轮54通过轴套连接，转动摆动手轮45使直齿轮54转动。直齿轮54与角度标尺48上的弧形齿条相啮合，角度标尺48固定于导轨44上，导轨44与横移机构40铰接，导轨44与打磨机构连接。横移机构40上设有一短轴51，导轨44底部具有一通孔，短轴51穿过通孔与导轨44铰接。偏转紧固装置为刹车衔铁组53，其通过连接板55与摆动手轮45的轴套固定并使刹车衔铁组53位于直齿轮54的上方，当向上抬起刹车衔铁组53时，使其与直齿轮54分离，转动摆动手轮45通过齿轮齿条啮合使角度标尺48移动从而带动导轨44绕短轴51转动实现打磨机构的角度偏转，角度标尺48上可显示偏转的角度。调整好导轨44的旋转角度后，将刹车衔铁组53向下与直齿轮54相抵防止直齿轮54转动从而实现偏转角的固定。导轨44与滑块43滑动连接，升降丝杠34与滑块43驱动连接。步进电机35安装于导轨44上并与升降丝杠34通过联轴器连接，控制升降丝杠34转动从而使滑块43在导轨44上滑动。标尺47固定于导轨44表面，用于指示滑块43所在位置。砂轮打磨头36通过联轴器与电动机32连接，电动机32通过法兰49与滑块43固定连接。锂电池33为步进电机35和电动机32提供动力，步进电机35动作，升降丝杠34转动，带动滑块43在导轨44上滑动，实现滑块43的升降运动。电动机32动作，带动砂轮打磨头36转动，砂轮打磨头36利用其端面对钢轨进行打磨操作。

综上所述，本发明实施例提供一种可飞行钢轨打磨机，通过采用无人机方式进行运载整机，采用自行走方式实现其在工作过程中的行走，大大降低了人力和时间成本，减轻了操作者劳动强度。此外，本发明采用单元化设计，操作与维修都比较方便，并且采用遥控操作，方便快捷。采用双打磨头对两条钢轨同时进行打磨，同时利用砂轮打磨头作为除锈打磨工具，打磨效率高。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。