专利名称：通过圆周磨削加工钢轨的滑动面的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过圆周磨削加工钢轨的滑动面的设备，包括一个可压靠到钢轨的滑动面上的并且可沿着钢轨移动的磨削机架，该磨削机架具有至少一个可自由旋转地支承的用于圆周磨削的磨具，所述磨具具有一个与钢轨纵向构成一个锐角的旋转轴线。
背景技术：
由于长时间的使用，在铁道的钢轨中出现磨损现象。这主要在于钢轨中的材料移动以及在钢轨体上的裂纹形成。
由于在行驶时通过车轮在钢轨上引起的力而造成的材料移动在此导致两种磨损现象。其一，钢轨的材料横向移动。也就是说，在钢轨体上，材料从列车车轮经过的那一侧移动到另一侧，这导致外形改变，这对钢轨运行产生不利影响。其二，材料纵向移动，这导致在钢轨纵向上形成波动性。这种波动性对行驶运行产生干扰，导致形成很高的行驶噪声和噪声负荷，因此是不期望的。
为了避免钢轨由于材料移动而过度磨损和过早变形，制成钢轨的钢在最近的过去制成越来越硬的合金。这除了导致磨擦磨损和材料变形的期望的降低之外，然而还导致钢轨形成裂纹的提高的倾向。钢轨中的裂纹大多从滑动面开始形成并且在错误的措施时更深地扩展到钢轨里面。在钢轨内的这样的裂纹尤其对于现代高速列车是危险的，它会导致事故。例如在英国一些严重的轨道事故归咎于通过这样的裂纹造成的钢轨断裂。因此早期处理/排除这些形成的裂纹对于钢轨或轨道设施的运行安全是非常重要的。
通过一个简单而有效的措施可以排除或处理在钢轨上的所有上述的缺陷或变化，这个措施是磨削钢轨。其中，钢轨的滑动面通常磨去大约5/100mm的尺寸并且使材料移动平衡，并磨平相应的微裂纹。
另外在现有技术中已知不同的磨削方法和设备。首先已知一些设备，它们通过受驱动的旋转的磨具工作。然而它们有缺点，即它们只能以很小的推进速度加工钢轨，大多仅为步进速度。因为这作为干扰被发现，所以在EP 0 708 205 B1中建议一种磨削设备，它公开了权利要求1的前序部分中的所有特征。通过这个设备可以由于不受驱动的磨具在大约为80到120km/h的明显提高的速度中进行钢轨加工。这个进步使得磨削的钢轨加工第一次显得经济。
然而，在EP 0 708 205 B1中所示的设备依然具有希望改进的缺点。在附图中作为磨具的唯一的具体的结构所公开的形状，具有一个在磨具的轴向上看呈凹形的磨削面，所述形状覆盖钢轨的整个滑动面，包括上滑动面以及在侧面连接到上滑动面上的两个侧边缘，所述形状隐含了对于所公开的方法或所公开的设备的实际使用的显著的困难。在行驶通过道岔、轨道交叉点和类似的轨道结构件时，妨碍了磨削过程。因此，例如在EP 0 708 205 B1中所示构成的磨具在行驶通过道岔时通过在钢轨外侧(背离轨道第二钢轨的那一侧)覆盖侧边缘的磨削面区段悬挂在道岔的中心件或者尖轨上。这导致磨具和/或道岔的损坏。因此在磨削钢轨时，必须在每个道岔或相似的轨道结构件之前制动设备并且从钢轨上取下磨具。这除了造成加工迟滞之外，也不能一起磨削在道岔和类似轨道结构件处的钢轨，不能排除具有所有上述缺点的钢轨磨损。
发明内容
从上述现有技术和上述问题出发，本发明的目的是，如下进一步构成开头所述类型的设备，使得通过该设备也可以同时加工道岔和类似的轨道结构件，而不必因此明显降低工作速度。
为解决这个目的，本发明建议，在开头所述类型的设备中，磨具的用于钢轨加工的磨削面具有一个仅覆盖钢轨的上滑动面和/或钢轨的在侧面连接到上滑动面上的两个侧边缘之一的轮廓。
本发明基于的知识是，对于磨削处理，仅磨削车轮实际驶过的上滑动面以及车轮可能驶过的滑动边缘就足够了。在设置在轨道上的钢轨中，仅仅各钢轨的指向相应对置钢轨的内边缘被行驶并相应受载。相反，车轮驶过钢轨的外边缘并且因此产生明显减少的载荷，这使得不必磨削这个边缘。
然而在根据EP 0 708 205 B1已知的磨具中，正好贴靠在钢轨的外边缘上的磨削面区段造成所述在行驶通过道岔或类似轨道结构件时的问题。通过按本发明的磨具具有一个磨削面，这个磨削面具有一个仅覆盖钢轨的上滑动面和/或在侧面连接到上滑动面上的两个侧边缘之一也就是在实践中钢轨的内边缘或滑动边缘的轮廓，所以在行驶通过道岔或类似轨道结构件时避免所述障碍，并且这个设备也可以在具有这样的轨道结构件的区域内以提高的推进速度磨削钢轨。
另一个优点得自于，由于相对于由EP 0 708 205 B1已知的磨具有减小的磨削面，按本发明采用的磨具可以设计成更小的尺寸。磨具在其制造中是很昂贵的，其中，制造费用随磨具尺寸的增加而增加。使用较小的磨具因此意味着在制造中节约成本。因为磨具必然涉及到需要有规律地更换的磨损部分，所以由于更小的磨具也在运行费用和维护费用方面得到费用优势。
所述至少一个磨具优选旋转对称于其旋转轴线构成。
另外，所述至少一个磨具优选在指向钢轨的滑动面的压紧力的方向上通过一个有选择地可由一个刚性支承搭接的弹簧体相对于磨削机架支承。在钢轨的上述波动性的波峰区内，磨具的弹性的支承根据弹簧体的弹簧特性决定压紧力的增加，使得根据相应高度差在一定程度上自动调节磨具在钢轨的滑动面上的压紧力。然而磨具的这种偏差可能性并非总是期望的。由此，弹簧体可以有选择地通过一个刚性支承搭接。
根据本发明有利的进一步构成，在磨削机架中设置至少两个磨具，其中，一个第一磨具具有一个磨削面，该磨削面具有用于磨削钢轨的上滑动面而成形的轮廓；以及一个第二磨具具有一个磨削面，该磨削面具有用于磨削其中一个连接到钢轨的上滑动面上的侧边缘而成形的轮廓。其中，各磨具设计成为了同时作用在钢轨上。通过设置两个特别构成用于磨削钢轨的滑动面的确定区域的磨具，它们可以沿着它们的磨削面特别有针对地构成轮廓，以便尽可能精确地磨削滑动面的相应区域。从而形成特别好的显微照片，也就是说，在磨削之后，与钢轨的良好的运行特性联系在一起的特别良好的钢轨形状。此外磨具可以特别小和紧凑地构成，具有上述费用优势。
两个用于磨削钢轨的滑动面单个区域的磨具的一种可能的结构在于，第一磨具具有一个基本上呈截锥外形的、在磨具的轴向上可能轻微凹陷的磨削面；并且第二磨具具有一个磨削面，该磨削面由一个基本上呈截锥外形的、在磨具的轴向上可能轻微凹陷的第一区段和一个在磨具的轴向上邻接第一区段的第二区段组成，沿着磨具的轴向看，磨削面在所述第二区段内凹陷地向外拱形延伸。
第一磨具在实践中制成截锥体并且用于磨削钢轨的上滑动面。通过使用磨削，在第一磨具的磨削面上磨削出一个与钢轨的上滑动面的拱形互补对应的、轻微凹陷的外形。这样一种轻微凹陷的外形可以事先在制造时在第一磨具的磨削面上构成。在通过该磨具磨削的上滑动面的外形方面，第一磨具的截锥形已经证明是有优点的。
第二磨具具有一个划分为两个区段的磨削面。第二磨具在第一区段内也形成截锥形的。在第一区段上连接第二区段，第二磨具在第二区段具有一个凹形向外延伸的“凸缘”。第二磨具的这种结构很好地适用于磨削滑动面的边缘、尤其是内边缘或行驶边缘。
在第一磨具中，磨削面的轴向长度优选基本上大致等于钢轨的待加工的上滑动面的宽度，而第二磨具的磨削面的第一区段在轴向上优选比待加工的上滑动面的宽度短。通过第一磨具的磨削面的轴向长度基本上在钢轨的上滑动面的整个宽度上延伸，确保用这个磨具可以磨削整个上滑动面。对于第二磨具，用它基本上只磨削钢轨的内边缘，截锥形的区段设计得较短，这使得磨具有一个更小的尺寸以及与之相关的费用优势。
沿钢轨纵向看，在磨削机架中可以前后连续设置多个磨具，其中，它们的旋转轴线全都平行并且与钢轨纵向构成锐角。这样一种平行的结构对于已知成型的磨具在EP 0 708 205 B1的图5中示出。它产生一个特别紧凑的结构方式。
另外，沿钢轨纵向看，在磨削机架中可以前后连续设置多个磨具，其中，它们的旋转轴线在一个基本上水平的平面内，然而相互旋转错开一个在60°到120°之间的角度，优选大约90°，并且与钢轨纵向构成锐角。这样一种结构虽然不能构成得如上所述结构那样紧凑，但是在磨削结果方面具有优点。
关于其它可能的结构特征，尤其例如设有和布置修整体或者为磨具设置一个制动装置的可能性，参阅EP 0 708 205 B1的说明书。那里描述的结构措施可以轻而易举地应用在本发明中，只要这些措施不被磨具的特殊结构排斥，所述措施涉及一种具有自由旋转的、与钢轨倾斜地设置的磨具的设备的原理。在这种意义上，EP 0 708 205 B1的公开内容包含在本说明书中。
本发明的其它特征和优点由下列借助于附图对实施例的说明得出。其中图1按本发明设备的用于磨削上滑动面的磨具设置在一个钢轨上的示意图；图2从图1所示布置结构的上面的俯视图；图3与图1的视图对应的视图，具有一个用于磨削滑动面边缘的磨具；图4图3所示布置结构的俯视图。
具体实施例方式
在附图中，相同的元件设有相同的附图标记。
在图1中示意示出了构成本发明设备的一个重要组成部分的磨具10，以及它怎样设置在一个钢轨1上。在图2中示出了从图1所示布置结构的上面的俯视图。磨具10以其旋转轴线11可自由旋转地支承在按本发明磨削设备的一个未示出的磨削机架中并且相对于该旋转轴线11旋转对称地构成。磨具10是截锥形的，具有一个在轴向上轻微凹陷地成拱形的磨削面12。所示的轻微凹陷的拱形结构可以在磨具的制造中就设置在磨具10中。有利的是，磨具10制成截锥体，并且这个凹陷的拱形结构先通过钢轨1的磨削加工作为上滑动面2的拱形结构的互补拱形结构引入到磨削面12中。磨具10的旋转轴线11水平设置并与钢轨纵向5形成一个锐角α。在所示实施例中，角α为40°。磨具的直径为200mm。
磨具10以其磨削面12仅覆盖钢轨1的上滑动面2，滑动面的边缘3、4不由磨具10处理。
在运行中，在所示的与钢轨纵向5倾斜的位置上沿该方向拉动可自由旋转地支承的磨具10，从而根据在EP 0 708 205 B1中描述的原理产生磨削作用。
在图2中示意示出了一个包含于本发明设备中的第二磨具20，以及它怎样设置在一个钢轨1上。在图2中示出了从图1所示布置结构的上面的俯视图。磨具20也以其旋转轴线21可自由旋转地支承在按本发明磨削设备的一个未示出的磨削机架中并且相对于这个旋转轴线21旋转对称地构成。磨具20具有一个由两个区段组成的磨削面22。磨削面在一个第一区段23对应一个截锥体的外表面。它在一个第二区段24凹陷地向外成拱形并且形成磨具20的一个凸缘25。通过这个凸缘25，磨具20在运行期间包括钢轨1的内边缘3并对其进行磨削。磨具20的旋转轴线21水平设置并且与钢轨纵向5构成一个锐角α。在所示实施例中，角α为72°。磨具的直径为200mm。
在运行中，也在所示的与钢轨纵向5倾斜的位置上沿该方向拉动可自由旋转地支承的磨具20，从而也对于磨具20根据在EP 0 708 205 B1中描述的原理产生磨削作用。
在按本发明的设备中，相应多个磨具10和20在钢轨纵向5上前后连续地、相应与钢轨1形成锐角地设置，组合成一个单元。其中这样构成设备，使得不同形成的用于加工滑动面不同区域的磨具10和20同时作用在一个钢轨上。按本发明的设备另外可以具有平行设置的单元，用于同时加工轨道的两个钢轨。其中，磨具10、20可以像在EP 0 708 205B1的实施例中根据具有已知几何形状的磨具进行设置，然而它们也可以设置成在一个水平的平面内相对旋转的旋转轴线11、21相应构成一个在60°到120°之间的角度，优选大约90°。
通过一种按本发明的配备两个在图1到4中所示的磨具10、20的设备，磨削加工钢轨1的上滑动面2和内边缘3，但是不加工外边缘4。这根据重要的作为本发明基础的知识也是不必的。因为在外边缘4的区域内没有磨具10、20伸出钢轨1的滑动面，所以可以在行驶通过道岔或相似的轨道结构件时不再出现开头所述的问题。
附图标记列表1 钢轨2 上滑动面3 内边缘4 外边缘5 钢轨纵向10磨具11旋转轴线12磨削面20磨具21旋转轴线22磨削面23区段24区段25凸缘α 角
权利要求
1.一种通过圆周磨削加工钢轨(1)的滑动面(2、3、4)的设备，包括一个可压靠到钢轨(1)的滑动面(2、3、4)上的并且可沿着钢轨(1)移动的磨削机架，该磨削机架具有至少一个可自由旋转地支承的用于圆周磨削的磨具(10、20)，所述磨具具有一个与钢轨纵向(5)构成一个锐角(α)的旋转轴线(11、21)，其特征在于磨具(10、20)的用于钢轨加工的磨削面(12、22)具有一个仅覆盖钢轨(1)的上滑动面(2)和/或钢轨(1)的在侧面连接到上滑动面(2)上的两个侧边缘(3)之一的轮廓。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于磨具(10、20)旋转对称于其旋转轴线(11、21)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述至少一个磨具(10、20)在指向钢轨(1)的滑动面(2、3、4)的压紧力的方向上通过一个有选择地可由一个刚性支承搭接的弹簧体相对于磨削机架支承。
4.根据权利要求1到3之一所述的设备，其特征在于在磨削机架中设置至少两个磨具(10、20)，其中，一个第一磨具(10)具有一个磨削面(11)，该磨削面具有用于磨削钢轨(1)的上滑动面(2)而成形的轮廓，而一个第二磨具(20)具有一个磨削面(21)，该磨削面具有用于磨削其中一个连接到钢轨(1)的上滑动面(2)上的侧边缘(3)而成形的轮廓。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于第一磨具(10)具有一个基本上呈截锥外形的、在磨具(10)的轴向上可能轻微凹陷的磨削面(11)，并且第二磨具(20)具有一个磨削面(21)，该磨削面由一个基本上呈截锥外形的、在磨具(20)的轴向上可能轻微凹陷的第一区段(23)和一个在磨具(20)的轴向上邻接第一区段(23)的第二区段(24)组成，沿着磨具(20)的轴向看，磨削面(21)在所述第二区段内凹陷地向外拱形延伸。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于第一磨具(10)的磨削面(11)的轴向长度基本上大致等于钢轨(1)的待加工的上滑动面(2)的宽度，相反，第二磨具(20)的磨削面(21)的第一区段(23)在轴向上比待加工的上滑动面(2)的宽度短。
7.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于沿钢轨纵向(5)看，在磨削机架中前后连续设置多个磨具(10、20)，其中，它们的旋转轴线(11、21)全都平行并且与钢轨纵向(5)构成锐角(α)。
8.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于沿钢轨纵向(5)看，在磨削机架中前后连续设置多个磨具(10、20)，其中，它们的旋转轴线(11、21)在一个基本上水平的平面内，然而相互旋转错开一个在60°到120°之间的角度，优选大约90°，并且与钢轨纵向(5)构成锐角(α)。
全文摘要
本发明涉及一种通过圆周磨削加工钢轨(1)的滑动面(2、3、4)的设备，包括一个可压靠到钢轨(1)的滑动面(2、3、4)上的并且可沿着钢轨(1)移动的磨削机架，该磨削机架具有至少一个可自由旋转地支承的用于圆周磨削的磨具(10)，所述磨具具有一个与钢轨纵向(5)构成一个锐角的旋转轴线(11)。为了通过该设备也可以加工道岔和类似的轨道结构件，而不必因此明显降低工作速度，磨具(10)的用于钢轨加工的磨削面(12)具有一个仅覆盖钢轨(1)的上滑动面(2)和/或钢轨(1)的在侧面连接到上滑动面(2)上的两个侧边缘(3)之一的轮廓。
文档编号E01B31/00GK1759219SQ200480006640
公开日2006年4月12日 申请日期2004年3月19日 优先权日2003年3月20日
发明者拉尔斯·格吕纳 申请人:施塔尔贝格·伦施有限及两合公司