智能化钢轨修整打磨设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种智能化钢轨修整打磨设备。整套设备由行走车、廓形检测系统、里程系统、打磨摆臂机构、单片机、PLC控制系统和电控柜组成。该车进入打磨作业区后，在行进中实时检测钢轨廓形，PLC控制系统根据单片机提供的数据，自动调整各打磨摆臂机构位置和姿态，按预设钢轨廓形进行打磨，通过后置的廓形检测系统，评估钢轨打磨质量，结合里程系统提供的位置信息，逐点推送打磨作业数据，打磨质量、效率和自动化程度将显著提高。本装置不仅能够对线路上钢轨进行多机位自动廓形打磨，还能够实时检测钢轨廓形打磨质量，具有同步检测、自动仿形、多头打磨、实时评估功能。

【技术实现步骤摘要】
智能化钢轨修整打磨设备
本技术涉及一种铁路养路机械，具体是一种用于对线路上钢轨进行多机位自动廓形打磨，并具有实时检测钢轨廓形打磨质量功能的智能化钢轨修整打磨设备。
技术介绍
铁路线路上的钢轨承受碾压到一定程度后，其轮廓形状发生改变，轮对和钢轨的接触几何关系恶化，损害运行的平稳性和钢轨使用寿命。因此，我国铁路提速以来，铁路部门高度重视线路钢轨的廓形打磨。目前的廓形打磨，以用小型打磨机作业为主，效率低、精度差；出动大型打磨列车，成本过高，并且不适合局部作业。本技术可以有效的解决问题。
技术实现思路
本技术旨在解决上述问题，从而提供一种具有同步检测、自动仿形、多头打磨、实时评估功能的智能化钢轨修整打磨设备。本技术解决所述问题，采用的技术方案是：一种智能化钢轨修整打磨设备，包括行走车、廓形检测系统、里程系统、打磨摆臂机构、单片机、PLC控制系统和电控柜；廓形检测系统设置在行走车的车体上，由相对钢轨顶面若干特征点布置的多个激光位移传感器组成，各激光位移传感器均与单片机连接，用于将检测至钢轨顶面对应特征点的距离值连续传送至单片机；里程系统设置在行走车的车体一端，由与车轮联动的旋转编码器和工业相机组成，旋转编码器用于记录车轮转动圈数，工业相机用于采集里程碑图像，旋转编码器和工业相机分别与单片机连接，通过单片机推送该设备的位置信息；打磨摆臂机构设置N个且对应两条钢轨分列在行走车的车体两侧，打磨摆臂机构内部分别设置有用于驱动砂轮机升降、横移、偏转、锁紧的步进电机和用于检测砂轮机升降、偏转角度的倾角传感器以及用于检测砂轮机横移量的位移传感器，每个步进电机的驱动器均与PLC控制系统连接，倾角传感器和位移传感器分别与单片机连接，从三个维度向单片机提供砂轮机的位置和姿态信息，电控柜内设置有与单片机连接的电流变量传感器，用于向单片机提供砂轮机负载电流变化信息；单片机与PLC控制系统连接，为PLC控制系统提供指令依据，PLC控制系统根据单片机提供的指令操控该设备的走行、调整、打磨的全部动作。采用上述技术方案的本技术，与现有技术相比，其突出的特点是：①本装置不仅能够对线路上钢轨进行多机位自动廓形打磨，还能够实时检测钢轨廓形打磨质量，具有同步检测、自动仿形、多头打磨、实时评估功能。②与小型打磨机相比，在打磨精度、效率上具有跨代优势；在廓形打磨方面，优势更加显著。③与打磨列车相比，具有结构紧凑、作业灵活、费效比高的特点，适合铁路局工务段一级施工单位独立使用。作为优选，本技术更进一步的技术方案是：车体为工字型结构，车体两侧对应两条钢轨分别安装有1/2N个打磨摆臂机构，车体与打磨摆臂机构的箱体，构成工字梁和箱梁的复合结构；车体两端分别设置具有动力的轮对组；轮对组的电动机连接同一个变频器，可联合驱动车体并实现无级调速和同步运行，车体与其中一个轮对组刚性连接，与另一个轮对组铰接，保证在四个轮对在任何情况下，都与钢轨良好接触，该设备的所有单元都由车体承载。车体前后两端分别设置一套轮廓检测系统，前置的轮廓检测系统用于检测打磨前的钢轨廓形，后置的轮廓检测系统用于检测打磨后的钢轨廓形。轮廓检测系统的激光位移传感器以钢轨顶面下方的钢轨中线上的点为圆心向心排列，所有激光位移传感器均安装在一个由数控机床加工的框架内，以保证位置正确框架固定安装在车体上。车体上固定安装有基板，基板上分别安装有弧形导轨、齿条滑动步进电机、压轮和弧形齿条，齿条滑动步进电机的驱动器与PLC控制系统连接，齿条滑动步进电机的驱动齿轮与弧形齿条相啮合，弧形齿条通过压轮紧贴在基板上并且能够在齿条滑动步进电机的驱动齿轮的驱动下沿弧形导轨滑动，激光位移传感器均匀布置在弧形齿条上；工作时，齿条滑动步进电机驱动弧形齿条每转动一个角单位时，激光位移传感器采集一次对应特征点的测量数据上传，通过PLC控制系统控制齿条滑动步进电机驱动弧形齿条按设定角单位往返转动不断将采集的多个对应特征点的测量数据上传至单片机。打磨摆臂机构由砂轮机、砂轮机机座、摆臂和架体组成，砂轮机固定安装在砂轮机机座上，砂轮机机座滑动安装在摆臂上，摆臂的后端通过转轴铰接在架体上，架体固定安装在车体上；步进电机包括用于带动摆臂绕转轴转动的升降步进电机、用于带动砂轮机机座在摆臂上滑移的的横移步进电机、用于带动砂轮机机座偏转的偏转步进电机和用于锁紧砂轮机机座的锁紧步进电机。升降步进电机固定安装在架体上，升降步进电机的驱动轴通过第一滚珠丝杠副与摆臂连接，通过驱动第一滚轴丝杠副带动摆臂绕转轴转动，进而带动砂轮机机座上的砂轮机升降，摆臂上安装有第一倾角传感器，用于向单片机提供摆臂转动角度信息。摆臂呈箱型结构，横移步进电机固定安装在摆臂的箱体内，箱体内还设置有第二滚珠丝杠副，第二滚珠丝杠副的丝杠一端固接横移步进电机的驱动轴，丝杠另一端通过轴承座安装在箱体内，砂轮机机座设置在第二滚珠丝杠副的滑动螺母上，滑动螺母上安装有拉绳位移传感器，用于向单片机提供砂轮机绕转轴转动升降时半径变化信息；横移步进电机通过驱动第二滚珠丝杠副的丝杠转动，带动滑动螺母上的砂轮机机座横向移动。偏转步进电机固定安装在箱体上，箱体外设置有第一锁紧六方轴，偏转步进电机的驱动轴通过偏转主动齿轮、偏转从动齿轮/六方套与第一锁紧六方轴连接，用于驱动第一锁紧六方轴转动，第一锁紧六方轴固接有蜗杆，滑动螺母上通过定位螺栓安装有与蜗杆配合的涡轮，砂轮机机座固定安装在涡轮上，砂轮机机座上安装有第二倾角传感器，用于向单片机提供砂轮机偏转角度信息；偏转步进电机通过驱动第一锁紧六方轴和蜗杆转动，带动涡轮上的砂轮机机座偏转。锁紧步进电机固定安装在箱体上，箱体外设置有第二锁紧六方轴，锁紧步进电机的驱动轴通过锁紧主动齿轮、锁紧从动齿轮/六方套与第二锁紧六方轴连接，用于驱动第二锁紧六方轴转动，第二锁紧六方轴固接有双头螺杆，双头螺杆上设置有旋向相反的螺纹并安装有两个斜面螺母，两个斜面螺母之间设置有拉力螺杆，双头螺杆通过拉力螺杆与滑动螺母连接，双头螺杆与箱体之间设置有与两个斜面螺母配合的斜面滑块；锁紧步进电机通过驱动第二锁紧六方轴和双头螺杆转动，带动两个斜面螺母沿斜面滑块相向移动，通过拉力螺杆锁紧砂轮机与摆臂箱体之间的间隙，进而实现对砂轮机机座的锁紧。附图说明图1是本技术实施例1的主视结构示意图；图2是本技术实施例1的左视结构示意图；图3是本技术实施例1的右视结构示意图；图4是图1中A-A剖面结构示意图；图5是本技术实施例1的俯视结构示意图；图6是本技术实施例1的仰视结构示意图；图7是本技术实施例1车体与轮对铰接的结构示意图；图8是图7的仰视结构示意图；图9是本技术实施例1打磨摆臂机构的主视结构示意图；图10是本技术实施例1打磨摆臂机构的俯视结构示意图；图11是图10中K向局部放大结构示意图；图12是图11中B-B剖面结构示意图；图13是本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能化钢轨修整打磨设备，包括行走车、廓形检测系统、里程系统、打磨摆臂机构、单片机、PLC控制系统和电控柜；其特征在于：/n廓形检测系统设置在行走车的车体上，由相对钢轨顶面若干特征点布置的多个激光位移传感器组成，各激光位移传感器均与单片机连接，用于将检测至钢轨顶面对应特征点的距离值连续传送至单片机；/n里程系统设置在行走车的车体一端，由与车轮联动的旋转编码器和工业相机组成，旋转编码器用于记录车轮转动圈数，工业相机用于采集里程碑图像，旋转编码器和工业相机分别与单片机连接，通过单片机推送该设备的位置信息；/n打磨摆臂机构设置N个且对应两条钢轨分列在行走车的车体两侧，打磨摆臂机构内部分别设置有用于驱动砂轮机升降、横移、偏转、锁紧的步进电机和用于检测砂轮机升降、偏转角度的倾角传感器以及用于检测砂轮机横移量的位移传感器，每个步进电机的驱动器均与PLC控制系统连接，倾角传感器和位移传感器分别与单片机连接，从三个维度向单片机提供砂轮机的位置和姿态信息，电控柜内设置有与单片机连接的电流变量传感器，用于向单片机提供砂轮机负载电流变化信息；/n单片机与PLC控制系统连接，为PLC控制系统提供指令依据，PLC控制系统根据单片机提供的指令操控该设备的走行、调整、打磨的全部动作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种智能化钢轨修整打磨设备，包括行走车、廓形检测系统、里程系统、打磨摆臂机构、单片机、PLC控制系统和电控柜；其特征在于：
廓形检测系统设置在行走车的车体上，由相对钢轨顶面若干特征点布置的多个激光位移传感器组成，各激光位移传感器均与单片机连接，用于将检测至钢轨顶面对应特征点的距离值连续传送至单片机；
里程系统设置在行走车的车体一端，由与车轮联动的旋转编码器和工业相机组成，旋转编码器用于记录车轮转动圈数，工业相机用于采集里程碑图像，旋转编码器和工业相机分别与单片机连接，通过单片机推送该设备的位置信息；
打磨摆臂机构设置N个且对应两条钢轨分列在行走车的车体两侧，打磨摆臂机构内部分别设置有用于驱动砂轮机升降、横移、偏转、锁紧的步进电机和用于检测砂轮机升降、偏转角度的倾角传感器以及用于检测砂轮机横移量的位移传感器，每个步进电机的驱动器均与PLC控制系统连接，倾角传感器和位移传感器分别与单片机连接，从三个维度向单片机提供砂轮机的位置和姿态信息，电控柜内设置有与单片机连接的电流变量传感器，用于向单片机提供砂轮机负载电流变化信息；
单片机与PLC控制系统连接，为PLC控制系统提供指令依据，PLC控制系统根据单片机提供的指令操控该设备的走行、调整、打磨的全部动作。


2.根据权利要求1所述的智能化钢轨修整打磨设备，其特征在于：车体为工字型结构，车体两侧对应两条钢轨分别安装有1/2N个打磨摆臂机构，车体与打磨摆臂机构的箱体，构成工字梁和箱梁的复合结构；车体两端分别设置具有动力的轮对组；轮对组的电动机连接同一个变频器，车体与其中一个轮对组刚性连接，与另一个轮对组铰接。


3.根据权利要求1所述的智能化钢轨修整打磨设备，其特征在于：车体前后两端分别设置一套轮廓检测系统，前置的轮廓检测系统用于检测打磨前的钢轨廓形，后置的轮廓检测系统用于检测打磨后的钢轨廓形。


4.根据权利要求1或3所述的智能化钢轨修整打磨设备，其特征在于：轮廓检测系统的激光位移传感器以钢轨顶面下方的钢轨中线上的点为圆心向心排列，所有激光位移传感器均安装在一个由数控机床加工的框架内，框架固定安装在车体上。


5.根据权利要求1或3所述的智能化钢轨修整打磨设备，其特征在于：车体上固定安装有基板，基板上分别安装有弧形导轨、齿条滑动步进电机、压轮和弧形齿条，齿条滑动步进电机的驱动器与PLC控制系统连接，齿条滑动步进电机的驱动齿轮与弧形齿条相啮合，弧形齿条通过压轮紧贴在基板上并且能够在齿条滑动步进电机的驱动齿轮的驱动下沿弧形导轨滑动，激光位移传感器均匀布置在弧形齿条上。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬彬，刘泓霄，刘胜勇，李传喜，张文学，
申请(专利权)人：唐山昆铁科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13