一种磨料水射流多磨料多压力协同的钢轨打磨装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磨料水射流多磨料多压力协同的钢轨打磨装置及方法，包括：行走装置，包括底盘和所述底盘底部的行走部，用于承载和带动整个钢轨打磨装置沿钢轨移动；磨料供给系统，用于提供多种粒径和流量的磨料；高压水供给系统，用于提供多种压力的高压水；悬浮剂供给系统，用于提供悬浮剂；磨料水射流系统，用于实现磨料和高压水的混合，执行钢轨的全工序打磨；监测系统，包括监测模块和计算模块，用于检测钢轨损伤情况，确定打磨参数；控制中心，用于根据打磨参数调整控制参数，控制磨料供给系统、高压水供给系统、悬浮剂供给系统、磨料水射流系统的运行，进行钢轨的一次性全工序打磨。进行钢轨的一次性全工序打磨。进行钢轨的一次性全工序打磨。

【技术实现步骤摘要】
一种磨料水射流多磨料多压力协同的钢轨打磨装置及方法


[0001]本专利技术属于磨料水射流
，更具体地，涉及一种磨料水射流多磨料多压力协同的钢轨打磨装置及方法。

技术介绍

[0002]我国高铁运营里程已处于全球领先地位，随之而来的是艰巨的高铁轨道养护问题。铁路运行过程中钢轨的主要病害包括波磨、接触疲劳、钢轨片状剥落等，它们也是降低铁路运营效率和行车舒适性的重要影响因素。根据全球高铁轨道养护经验，通过对轨道进行打磨，可以有效控制钢轨病害的发展。
[0003]目前，轨道打磨的传统方法是使用砂轮磨削轨道外轮廓表面对轨道进行矫形，但存在一下不足：
[0004]1、砂轮对钢轨施加压力较大，修复重度病害钢轨时对整体廓型不利；
[0005]2、砂轮打磨钢轨时，产生热量极大，易烧伤钢轨，造成连续发蓝带；
[0006]3、砂轮打磨过程中产生大量粉尘烟雾，污染环境；4、砂轮打磨过程中产生大量高温碎屑及火星，火灾隐患大。
[0007]专利CN115122242A公开一种基于高压磨料水射流的钢轨修复工艺，分析主要工艺参数对最大切割深度影响规律，探明高压磨料水射流修复钢轨最优工艺参数组合，通过钢轨轨顶面修复实验验证优化工艺参数组合有效性；针对高压磨料水射流各工艺参数之间相互作用存在复杂非线性问题，探析主要工艺参数对加工结果影响规律，揭示其对加工结果影响程度。本专利技术对高压磨料水射流加工钢轨材料加工机理进行探究，得到工艺参数最优组合，进行实验验证。所研究的基于高压磨料水射流的钢轨修复工艺可有效修复钢轨表面病害，修复后钢轨表面质量符合钢轨修复要求；但是它虽然论证了磨料水射流对于钢轨修复的可行性，但是并未给出可实际应用的磨料水射流装置及使用方法，尤其是可一次性实现粗加工，半精加工，精加工全工序的打磨装置。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种磨料水射流多磨料多压力协同的钢轨打磨装置及方法，通过调整高压水水压，磨料粒径以及磨料流量的匹配关系，即高水压，大粒径，大流量的组合和低水压，小粒径，小流量的组合，可在一次打磨作业中完成粗加工，半精加工，精加工工序，无需二次打磨，提高了打磨效率。
[0009]为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提供一种磨料水射流多磨料多压力协同的钢轨打磨装置，其特征在于，包括：
[0010]行走装置，包括底盘和所述底盘底部的行走部，用于承载和带动整个钢轨打磨装置沿钢轨移动；
[0011]磨料供给系统，包括：空压机、分别与空压机管路连通的第一磨料罐、第二磨料罐和第三磨料罐、与所述第一磨料罐管路连接的第一节流阀、与所述第二磨料罐另一端管路
连接的第二节流阀、与所述第三磨料罐另一端管路连接的第三节流阀，所述第一节流阀、所述第二节流阀和所述第三节流阀所在管路另一端与磨料水射流系统连通，用于提供多种粒径和流量的磨料；
[0012]高压水供给系统，包括：水箱、与所述水箱连通的第一增压泵、第二增压泵、第三增压泵，与所述第一增压泵另一端连通的第一调压阀、与所述第二增压泵另一端连通的第二调压阀、与所述第三增压泵另一端连通的第三调压阀，所述第一调压阀、第二调压阀、第三调压阀所在管路另一端与磨料水射流系统连通，用于提供多种压力的高压水；
[0013]悬浮剂供给系统，包括：设于所述磨料水射流系统上方用于存储悬浮剂的储料罐，所述储料罐设有出口阀门，所述储料罐通过出口阀门和管路与所述磨料水射流系统连通，用于提供悬浮剂；
[0014]磨料水射流系统，包括：与所述底盘底部固定连接的至少三个固定与调节机构、分别与所述固定与调节机构三个中各一个连接的粗加工喷嘴、半精加工喷嘴和精加工喷嘴，所述粗加工喷嘴分别与第一节流阀、第一调压阀和出口阀门通过管路连接，所述半精加工喷嘴分别与第二节流阀、第二调压阀和出口阀门通过管路连接，所述精加工喷嘴分别与第三节流阀、第三调压阀和出口阀门通过管路连接，用于实现磨料和高压水的混合，执行钢轨的全工序打磨；
[0015]监测系统，包括监测模块和计算模块，用于检测钢轨损伤情况，确定打磨参数；
[0016]控制中心，用于根据打磨参数调整控制参数，控制磨料供给系统、高压水供给系统、悬浮剂供给系统、磨料水射流系统的运行，进行钢轨的一次性全工序打磨。
[0017]进一步地，所述粗加工喷嘴包括：第一水平喷嘴、第一竖直喷嘴、第一自由喷嘴，所述第一水平喷嘴、第一竖直喷嘴、第一自由喷嘴均与第一节流阀、第一调压阀和出口阀门通过管路连接；所述半精加工喷嘴包括：第二水平喷嘴、第二竖直喷嘴、第二自由喷嘴，所述第二水平喷嘴、第二竖直喷嘴、第二自由喷均与第二节流阀、第二调压阀和出口阀门通过管路连接；所述精加工喷嘴包括：第三水平喷嘴、第三竖直喷嘴、第三自由喷嘴，所述第三水平喷嘴、第三竖直喷嘴、第三自由喷嘴均与第三节流阀、第三调压阀和出口阀门通过管路连接。
[0018]进一步地，以待打磨钢轨所在方向为前，已打磨钢轨所在方向为，所述第一水平喷嘴、第一竖直喷嘴、第一自由喷嘴从前到后以均匀间隔依次排列，所述第二水平喷嘴、第二竖直喷嘴、第二自由喷嘴从前到后以均匀间隔依次排列，所述第三水平喷嘴、第三竖直喷嘴、第三自由喷嘴从前到后以均匀间隔依次排列，且所述第一自由喷嘴位于所述第二水平喷嘴前，所述第二自由喷嘴位于所述第三水平喷嘴前。
[0019]进一步地，所述至少三个固定与调节机构中任一个固定与调节机构均包括：水平液压连杆、竖直液压连杆和四杆机构；水平液压连杆两端连接底盘与第一水平喷嘴、或底盘与第二水平喷嘴、或底盘与第三水平喷嘴，竖直液压连杆两端连接底盘与第一竖直喷嘴、或底盘与第二竖直喷嘴、或底盘与第三竖直喷嘴，四杆机构连接底盘与第一自由喷嘴、或底盘与第二自由喷嘴、或底盘与第三自由喷嘴。
[0020]进一步地，所述四杆机构包括：第一步进副、第二步进副、第三步进副和步进电机，同一四杆机构的第一步进副与第二步进副、第二步进副与步进电机、第三步进副与步进电机通过连杆连接，第一步进副通过连杆连接第一自由喷嘴、或第二自由喷嘴、或第三自由喷嘴的顶端，第三步进副通过连杆连接第一自由喷嘴、或第二自由喷嘴、或第三自由喷嘴的喷
嘴侧面。
[0021]进一步地，所述第一磨料罐、第二磨料罐和第三磨料罐内磨料分别为200目、120目和80目。
[0022]进一步地，所述打磨参数包括：通过所述第一节流阀、所述第二节流阀和所述第三节流阀的磨料流量，通过所述第一调压阀、第二调压阀、第三调压阀的高压水的压力，水平靶距和竖直靶距，入射角度以及喷嘴的开启与关闭。
[0023]进一步地，通过所述第三节流阀的磨料流量大于通过所述第二节流阀的磨料流量、通过所述第二节流阀的磨料流量大于通过所述第一节流阀的磨料流量，通过所述第一调压阀的高压水的压力高于通过所述第二调压阀的高压水的压力、通过所述第二调压阀的高压水的压力高于通过所述第三调压阀的高压水的压力。
[0024]进一步地，所述悬浮剂为聚丙烯酰胺。
[0025]按照本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磨料水射流多磨料多压力协同的钢轨打磨装置，其特征在于，包括：行走装置，包括底盘和所述底盘底部的行走部，用于承载和带动整个钢轨打磨装置沿钢轨移动；磨料供给系统，包括：空压机(1)、分别与空压机(1)管路连通的第一磨料罐(21)、第二磨料罐(22)和第三磨料罐(23)、与所述第一磨料罐(21)管路连接的第一节流阀(31)、与所述第二磨料罐(22)另一端管路连接的第二节流阀(32)、与所述第三磨料罐(23)另一端管路连接的第三节流阀(33)，所述第一节流阀(31)、所述第二节流阀(32)和所述第三节流阀(33)所在管路另一端与磨料水射流系统连通，用于提供多种粒径和流量的磨料；高压水供给系统，包括：水箱(7)、与所述水箱连通的第一增压泵(61)、第二增压泵(62)、第三增压泵(63)，与所述第一增压泵(61)另一端连通的第一调压阀(51)、与所述第二增压泵62另一端连通的第二调压阀(52)、与所述第三增压泵(63)另一端连通的第三调压阀(53)，所述第一调压阀(51)、第二调压阀(52)、第三调压阀(53)所在管路另一端与磨料水射流系统连通，用于提供多种压力的高压水；悬浮剂供给系统，包括：设于所述磨料水射流系统上方用于存储悬浮剂的储料罐(10)，所述储料罐(10)设有出口阀门，所述储料罐(10)通过出口阀门和管路与所述磨料水射流系统连通，用于提供悬浮剂；磨料水射流系统，包括：与所述底盘底部固定连接的至少三个固定与调节机构、分别与所述固定与调节机构三个中各一个连接的粗加工喷嘴、半精加工喷嘴和精加工喷嘴，所述粗加工喷嘴分别与第一节流阀(31)、第一调压阀(51)和出口阀门通过管路连接，所述半精加工喷嘴分别与第二节流阀(32)、第二调压阀(52)和出口阀门通过管路连接，所述精加工喷嘴分别与第三节流阀(33)、第三调压阀(53)和出口阀门通过管路连接，用于实现磨料和高压水的混合，执行钢轨的全工序打磨；监测系统，包括监测模块和计算模块，用于检测钢轨损伤情况，确定打磨参数；控制中心，用于根据打磨参数调整控制参数，控制磨料供给系统、高压水供给系统、悬浮剂供给系统、磨料水射流系统的运行，进行钢轨的一次性全工序打磨。2.根据权利要求1所述的一种磨料水射流多磨料多压力协同的钢轨打磨装置，其特征在于，所述粗加工喷嘴包括：第一水平喷嘴(41)、第一竖直喷嘴(42)、第一自由喷嘴(43)，所述第一水平喷嘴(41)、第一竖直喷嘴(42)、第一自由喷嘴(43)均与第一节流阀(31)、第一调压阀(51)和出口阀门通过管路连接；所述半精加工喷嘴包括：第二水平喷嘴(44)、第二竖直喷嘴(45)、第二自由喷嘴(46)，所述第二水平喷嘴(44)、第二竖直喷嘴(45)、第二自由喷嘴(46)均与第二节流阀(32)、第二调压阀(52)和出口阀门通过管路连接；所述精加工喷嘴包括：第三水平喷嘴(47)、第三竖直喷嘴(48)、第三自由喷嘴(49)，所述第三水平喷嘴(47)、第三竖直喷嘴(48)、第三自由喷嘴(49)均与第三节流阀(33)、第三调压阀(53)和出口阀门通过管路连接。3.根据权利要求2所述的一种磨料水射流多磨料多压力协同的钢轨打磨装置，其特征在于，以待打磨钢轨所在方向为前，已打磨钢轨所在方向为，所述第一水平喷嘴(41)、第一竖直喷嘴(42)、第一自由喷嘴(43)从前到后以均匀间隔依次排列，所述第二水平喷嘴(44)、第二竖直喷嘴(45)、第二自由喷嘴(46)从前到后以均匀间隔依次排列，所述第三水平喷嘴(47)、第三竖直喷嘴(48)、第三自由喷嘴(49)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李登，詹金鹏，巫世晶，龙新平，孙硕，张琨，罗小华，武子全，陈平，
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：