一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统及其作业方法技术方案

本发明专利技术公开了一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统及其作业方法，该系统包括车体、控制单元、缓冲组件、车轮组件、弯道自适应调节组件、喷头调节单元及钢轨检测单元。车轮组件通过缓冲组件与车体底部连接，带动车体行进。弯道自适应调节单元包括滑动设于车体内的滑动横梁，对称设于滑动横梁两端的立柱，设于立柱底部的侧轮，侧轮侧边与外侧轨腰贴合，顶部与轨头下颚抵触，在过弯道时侧轮通过弯道处钢轨侧面挤压力发生的变化，带动横梁在车体内横向滑动并通过伸缩杆调整自身长度，以适应弯道的变化，通过与轨头下颚抵触进行限位，保证了车体与钢轨底部端面平行，使定位基准面保持不变，在降低了技术难度和生产成本的同时，提高了水射流打磨的精度。了水射流打磨的精度。了水射流打磨的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统及其作业方法


[0001]本专利技术属于钢轨打磨
，更具体地，涉及一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统及其作业方法。

技术介绍

[0002]随着运营里程的累积，钢轨作为轮轨关系的承力部件，承受来自车辆各种复杂多变的载荷冲击及摩擦，致使其表面和内部出现波磨、裂纹、剥离、肥边等损伤和缺陷，严重影响了行车平稳性和安全性。众所周知，钢轨打磨是目前消除钢轨表面故障最为有效的措施。现阶段普遍使用的钢轨打磨设备主要依靠钢轨打磨车或工机具上安装的砂轮、磨头对钢轨廓形进行接触式打磨，但在打磨作业中易产生粉尘和噪声污染，存在火灾隐患等问题。
[0003]目前，提出的基于高速磨料水射流的钢轨打磨工艺，区别于传统接触式钢轨打磨，可以有效避免造成粉尘、噪声污染，存在火灾隐患等问题。现阶段水射流打磨设备一般装载在轨道车上沿钢轨行进，从而对钢轨表面缺陷处进行打磨。但此类装载有水射流打磨设备的轨道车行进在钢轨弯道上时会存在以下问题：如图1
‑
2所示，一般轨道车车轮的锥台结构与钢轨顶部端面接触，内侧设有凸出的轮缘限制车轮脱轨，在行进至弯道时，由于弯道外侧钢轨超高，轨距加大以及车轮的锥台结构，使弯道外侧车轮向上抬起，使车身处于倾斜转态，不能与钢轨顶部端面保持平行，从而改变了水射流打磨设备的定位基准面(即与钢轨顶部端面平行且保持固定距离的平面，用于测算喷头与钢轨顶部端面的相对垂直距离及转动角度)，使喷头相对于钢轨表面的高度及倾斜角度发生改变，降低了钢轨弯道处的打磨精度。
[0004]为适应弯道变化，提高钢轨弯道处的打磨精度，现阶段的水射流打磨设备需要通过传感器检测和计算机控制电机等设备，主动调整喷头位置以适应钢轨弯道的变化，但此类解决方案需要对不同弯道的弯曲半径以及不同速度下轨道车的倾斜值进行数据采样，其技术难度较高，且大大增加了装置整体生产成本。因此现阶段亟需一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统，被动适应钢轨弯道变化，使水射流打磨设备的定位基准面不变，降低装置整体生产成本。

技术实现思路

[0005]针对现有技术水射流打磨设备在轨道弯道处定位基准面改变导致打磨精度下降，需要进行主动调整时加大了技术难度和成本等问题，本专利技术提供一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统以解决此类问题，
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统，包括车体，其通过在底板底部设有缓冲组件和车轮组件，可沿钢轨行进；与车体滑动连接的弯道自适应调节单元，其设有2组及以上，包括滑动横梁，设于所述滑动横梁底部两端的立柱，以及设于立柱底部的侧轮；所述滑动横梁中间处通过设有伸缩杆调节自身长度，通过前后两侧转动设有的多组滑动件，使其沿底板顶部横向滑动；所述侧轮与钢轨外侧面的轨腰贴合，其顶
部与轨头下颚抵触；设于弯道自适应调节单元上的喷头调节单元，可对喷头姿态进行调整；以及检测单元和控制单元，所述检测单元包括检测弯道弯曲半径的第一测距仪，对钢轨表面图像进行采集的摄像头，检测喷头与钢轨表面的垂直距离的第二测距仪及检测喷头转动角度的角度传感器；通过接收检测单元的检测数据，控制单元对弯曲半径进行比较，控制车体进入弯道并同时生成喷头打磨控制指令；所述滑动横梁根据轨距变化自适应调整自身长度，并在侧轮顶部与轨头下颚抵触作用下，限制车体与钢轨顶部端面平行，使喷头调节单元的定位基准面保持不变；根据喷头打磨控制指令，喷头调节单元调节喷头姿态对钢轨表面进行打磨。
[0007]进一步地，所述底板上沿横向开有底部通过开口，所述底部通过开口顶部的两端开有侧边通过开口；所述底部通过开口的开口宽度与滑动横梁宽度相适配，限制滑动横梁的纵向位移；所述侧边通过开口可通过滑动件。
[0008]进一步地，所述滑动件为齿轮，其通过转动轴与滑动横梁转动连接，并与设于底部通过开口顶部两侧的齿条啮合，保证滑动横梁沿齿条在车体内横向滑动。
[0009]进一步地，所述侧轮顶部还轴向设有多个镶嵌孔，所述镶嵌孔内转动设有滚珠。
[0010]进一步地，所述缓冲组件设有多组，两两对称设于车体底部两侧，对车体进行支撑，其包括缓冲杆和车轮连接架，所述缓冲杆顶部与车体底部固定连接，底部与车轮连接架固定连接。
[0011]进一步地，所述车轮组件包括滚轮、锥台限位部及滚轮轴；所述滚轮的宽度与钢轨顶部端面的宽度相适配，可在钢轨顶部端面滚动；所述锥台限位部对称设于滚轮两端外侧，其为锥台式结构，沿滚轮端面外侧逐步增粗，可在滚轮偏离钢轨顶部端面时进行导向，使滚轮保持沿在钢轨顶部端面滚动，避免滚轮脱轨；所述滚轮轴一端固定设于锥台限位部外侧端面上，另一端转动设于车轮连接架上。
[0012]进一步地，所述立柱上沿纵向还垂直设有第一支撑杆及第二支撑杆，通过第一支撑杆及第二支撑杆，可装载喷头调节单元。
[0013]进一步地，所述喷头调节单元包括喷头固定夹、角度调节电机、横向支撑杆、滑块、丝杆、及高度调节电机；所述高度调节电机固定设于有第一支撑杆顶部，其电机轴穿过第一支撑杆底部与丝杆一端固定连接，所述丝杆另一端转动设于第二支撑杆顶部；所述滑块中间部位与丝杆螺纹连接，其一端与立柱侧边滑动贴合，另一端沿横向垂直设有横向支撑杆；所述横向支撑杆另一端侧边固定设有角度调节电机；所述角度调节电机的电机轴穿过横向支撑杆与喷头固定夹固定连接，所述喷头固定夹上设有喷头。
[0014]进一步地，还包括牵引轨道车，对车体进行推动或牵引使其沿钢轨行进，所述牵引轨道车上还设有与喷头管道连接的磨料水射流供给单元。
[0015]按照本专利技术的另一个方面，还提供一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统的方法，包括如下步骤：
[0016]S100：将水射流打磨参数配比信息及过弯弯曲半径阈值输入控制单元内；
[0017]S200：牵引轨道车推动车体行进，第一测距仪检测轨道弯曲半径，并与弯曲半径阈值进行比较；小于阈值时，控制单元控制牵引轨道车停止行进，并控制喷头停止对钢轨进行打磨；在大于阈值时，控制单元控制牵引轨道车推动车体进入弯道；
[0018]S300：进入弯道后，侧轮受到向外挤压力，带动滑动横梁沿齿条在车体内横向滑
动，通过伸缩杆拉伸，从而改变滑动横梁自身长度适应钢轨弯道的变化；
[0019]S400：侧轮顶部与轨头下颚抵触限位，使车体两侧分别与内轨及外轨之间的距离保持不变，即车体始终与钢轨顶部端面平行，保证了喷头调节单元的定位基准面不出现偏移；
[0020]S500：摄像头对钢轨表面图像进行采集，并将采集信息发送至控制单元，生成待打磨区域的信息；第二测距仪和角度传感器分别将检测数据发送至控制单元，控制单元根据待打磨区域的信息及喷头当前姿态，生成喷头打磨控制指令；
[0021]S600：根据喷头打磨控制指令，高度调节电机和角度调节电机完成对喷头打磨姿态调整，进入待打磨区域后对钢轨表面进行打磨；
[0022]S700：弯道区域的打磨工作完成后，伸缩杆根据轨距变化自动伸缩，使侧轮始终与轨腰贴合，保持车体平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统，其特征在于，包括：车体(2)，其通过在底板(21)底部设有缓冲组件(4)和车轮组件(5)，可沿钢轨(1)行进；与车体(2)滑动连接的弯道自适应调节单元(6)，其设有(2)组及以上，包括滑动横梁(61)，设于所述滑动横梁(61)底部两端的立柱(63)，以及设于立柱(63)底部的侧轮(64)；所述滑动横梁(61)中间处通过设有伸缩杆(612)调节自身长度，通过前后两侧转动设有的多组滑动件，使其沿底板(21)顶部横向滑动；所述侧轮(64)与钢轨(1)外侧面的轨腰(101)贴合，其顶部与轨头下颚(102)抵触；设于弯道自适应调节单元(6)上的喷头调节单元(9)，可对喷头(901)姿态进行调整；以及检测单元和控制单元(3)，所述检测单元包括检测弯道弯曲半径的第一测距仪，对钢轨(1)表面图像进行采集的摄像头(8)，检测喷头(901)与钢轨表面的垂直距离的第二测距仪及检测喷头(901)转动角度的角度传感器；通过接收检测单元的检测数据，控制单元(3)对弯曲半径进行比较，控制车体(2)进入弯道并同时生成喷头打磨控制指令；所述滑动横梁(61)根据轨距变化自适应调整自身长度，并在侧轮(64)顶部与轨头下颚(102)抵触作用下，限制车体(2)与钢轨(1)顶部端面平行，使喷头调节单元(9)的定位基准面保持不变；根据喷头打磨控制指令，喷头调节单元(9)调节喷头(901)姿态对钢轨(1)表面进行打磨。2.根据权利要求1所述的一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统，其特征在于，所述底板(21)上沿横向开有底部通过开口(201)，所述底部通过开口(201)顶部的两端开有侧边通过开口(202)；所述底部通过开口(201)的开口宽度与滑动横梁(61)宽度相适配，限制滑动横梁(61)的纵向位移；所述侧边通过开口(202)可通过滑动件。3.根据权利要求2所述的一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统，其特征在于，所述滑动件为齿轮(611)，其通过转动轴与滑动横梁(61)转动连接，并与设于底部通过开口(201)顶部两侧的齿条(62)啮合，使滑动横梁(61)沿齿条(62)在车体(2)内横向滑动。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统，其特征在于，所述侧轮(64)顶部还轴向设有多个镶嵌孔(641)，所述镶嵌孔(641)内转动设有滚珠(642)。5.根据权利要求1
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3中任一项所述的一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统，其特征在于，所述缓冲组件(4)设有多组，两两对称设于车体(2)底部两侧，对车体(2)进行支撑，其包括缓冲杆(401)和车轮连接架(402)，所述缓冲杆(401)顶部与车体(2)底部固定连接，底部与车轮连接架(402)固定连接。6.根据权利要求5所述的一种弯道自适应的水射流钢轨打磨系统，其特征在于，所述车轮组件(5)包括滚轮(501)、锥台限位部(502)及滚轮轴(503)；所述滚轮(501)的宽度与钢轨(1)顶部端面的宽度相适配，可在钢轨(1)顶部端面滚动；所述锥台限位部(502)对称设于滚轮(501)两端外侧，其为锥台式结构，沿滚轮(501)端面外侧逐步增粗，可在滚轮(501)偏离钢轨(1)顶部端面时进行导向，使滚轮(501)保持沿在钢轨(1)顶部端面滚动，避免...

【专利技术属性】
技术研发人员：李登，陆文俊，巫世晶，王晓笋，龙新平，张琨，罗小华，陈平，武子全，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司沈阳奥拓福科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：