專利名稱：一種鋼軌塑形變形的切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種根治重載、高速鐵路運(yùn)營線路的鋼軌塑形變形的切割裝置。
背景技術(shù)：
鋼軌是鐵路運(yùn)營線路的基礎(chǔ)，承受通過車輪傳遞來的機(jī)車車輛及其荷載的壓力、 沖擊和磨損，其對鋼軌的不斷擠壓，使鋼軌軌頂不可避免地產(chǎn)生塑形變形，從而在鋼軌軌頂 兩側(cè)產(chǎn)生鋼軌“肥邊”現(xiàn)象。在鋼軌彎道處，由于離心力的影響，產(chǎn)生的“肥邊”更甚，嚴(yán)重 破壞鋼軌的幾何尺寸、軌道的正常軌距。隨著我國鐵路客運(yùn)提速、貨運(yùn)重載戰(zhàn)略的實(shí)施，鋼 軌“肥邊”產(chǎn)生的頻次在加快、周期在縮短，對列車的安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重的威脅。所以，人 們積極研究和實(shí)施對超出容許范圍的鋼軌“肥邊”進(jìn)行及時(shí)、高效根治的裝置。對運(yùn)營狀態(tài)下鋼軌“肥邊”的根治，人們主要采用以下三種根治方法一是采用角磨機(jī)磨削。實(shí)施該方法的工序是在野外運(yùn)營線路現(xiàn)場，內(nèi)燃工頻發(fā)電機(jī)組為手持式電動(dòng)角 磨機(jī)提供現(xiàn)場作業(yè)動(dòng)力電源，由砂輪磨頭對鋼軌“肥邊”進(jìn)行磨削。該方法對磨削施工人員 技術(shù)要求低，所需設(shè)備配置簡單、攜帶輕便、類型單一，但作業(yè)精度低，磨削效率慢，勞動(dòng)強(qiáng) 度大。此后，人們又研制了一種類似于C擬621190Y公開的“肥邊”根治方法，應(yīng)用一種能 在鋼軌上人工推行的砂輪打磨小車。雖然一定程度上減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了磨削效 率，但這種應(yīng)用砂輪磨削鋼軌的粗糙工藝，非常容易因人工操作不當(dāng)，磨“糊”鋼軌，即對該 部位的鋼軌退火，嚴(yán)重降低鋼軌硬度?？傊捎蒙拜喣ハ髟韺︿撥墶胺蔬叀钡母畏椒?，一般只在鋼軌塑形變形發(fā)生 的初期或區(qū)間行車密度不大的早期營運(yùn)時(shí)期實(shí)施。二是采用通用車床切削。實(shí)施該方法的工序是通過營運(yùn)線路“開天窗”，在封鎖行車的時(shí)間段里，用替補(bǔ) 新軌將塑形變形量達(dá)到或超過最大極限值的整根“肥邊”鋼軌換下，搬運(yùn)進(jìn)鋼軌加工專用設(shè) 備廠，在廠房內(nèi)再由通用的車削機(jī)床對換回的整根“肥邊”鋼軌，進(jìn)行焊補(bǔ)和切削。該方法 在通用車床上切削作業(yè)，切削時(shí)精度高、效率快、勞動(dòng)強(qiáng)度低。但該方法實(shí)施時(shí)，涉及人員、 部門眾多，對施工人員的專業(yè)技術(shù)要求高，所需設(shè)備笨重，配套設(shè)備較多、較復(fù)雜，而且占用 昂貴的營運(yùn)線路行車時(shí)間，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。目前鐵路工務(wù)系統(tǒng)基本上不再采用此方法。三是采用等離子切割。實(shí)施該方法的基本設(shè)備主要包括割炬(俗稱電弧等離子體發(fā)生器、切割槍)、向割 炬提供氣體離子源的供氣裝置、向割炬提供等離子弧的維弧電流和主弧切割電流的等離子 切割電源。由于維弧電流、主弧切割電流是工頻電流，為此，在野外無市電電網(wǎng)或工作場地 頻繁變換地點(diǎn)的工況下，人們按照以下兩個(gè)方向進(jìn)行積極的研究應(yīng)用第一種方法是“發(fā)電機(jī)組+等離子切割機(jī)+空壓機(jī)+割炬小車”的鋼軌“肥邊”根 治方法。[0013]實(shí)施該方法的工序是在野外運(yùn)營線路現(xiàn)場，采用內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組為向割炬提供等 離子弧的維弧電流、主弧切割電流的等離子切割主機(jī)提供現(xiàn)場作業(yè)工頻電源；采用內(nèi)燃機(jī) 或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型通用空壓機(jī)為割炬提供氣體離子源；通過人工推行安裝有割炬的作業(yè) 小車，對鋼軌“肥邊”進(jìn)行快速切割。該方法采用的工頻內(nèi)燃發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 的空壓機(jī)，均為通用定型產(chǎn)品，而所應(yīng)用的常規(guī)空氣等離子切割機(jī)，類似于CN101391340A、 CN101602137A和CN201491363 U報(bào)道的等離子切割機(jī)，稍加改動(dòng)就可適合鐵路工務(wù)現(xiàn)場作 業(yè)。設(shè)備通用性好，涉及人員、部門少，對施工人員的專業(yè)技術(shù)要求不高，切割時(shí)效率快、勞 動(dòng)強(qiáng)度低。但該方法實(shí)施時(shí)，所需設(shè)備數(shù)量較多，特別是內(nèi)燃工頻發(fā)電機(jī)組，重量較重，現(xiàn)場 搬運(yùn)困難，人工推行割炬切割鋼軌“肥邊”，切割精度受人為因素影響較多。第二種的方法是“等離子電源+空壓機(jī)+自自行走小車”的實(shí)施方法。實(shí)施該方法的工序是在野外運(yùn)營線路現(xiàn)場，由較內(nèi)燃工頻發(fā)電機(jī)組輕得多的內(nèi) 燃式雙轉(zhuǎn)子雙定子發(fā)電機(jī)，輸出獨(dú)立的中頻電流和工頻電流。其中一組轉(zhuǎn)子、定子輸出中 頻電流經(jīng)整流后，為割炬提供等離子弧的維弧電流、主弧切割電流。另一組轉(zhuǎn)子、定子輸出 工頻電流，則為向割炬提供氣體離子源的通用空壓機(jī)和安裝有切割嘴的軌行作業(yè)小車提供 動(dòng)力電源；內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的空壓機(jī)，為割炬提供氣體離子源；鋼軌自自行走小車上安裝等離 子割炬。通過以上設(shè)備組合，實(shí)現(xiàn)鋼軌“肥邊”快速切割，類似于CN2797424Y、CN2818046Y 和CN201342M7Y報(bào)道的等離子切割機(jī)。該方法的現(xiàn)場作業(yè)動(dòng)力電源設(shè)備，替代了只能輸出工頻電流的體積大、重量重的 內(nèi)燃工頻發(fā)電機(jī)組，合并了通用等離子切割機(jī)，相對減少了現(xiàn)場作業(yè)所需設(shè)備數(shù)量，并且改 推行作業(yè)小車為自行走作業(yè)小車，減少了人為因素對鋼軌“肥邊”快速切割的精度影響。但 該方法實(shí)施的工作電源由雙轉(zhuǎn)子雙定子結(jié)構(gòu)的輕型內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)組提供，在實(shí)際應(yīng)用中， 這種復(fù)式結(jié)構(gòu)在增加了單臺設(shè)備功能的同時(shí)，仍然存在設(shè)備體積大、重量重，機(jī)電故障點(diǎn)相 應(yīng)多的問題。同時(shí)，由于受動(dòng)力輸出功率限制，導(dǎo)致最大切割電流較小、切割速度慢、工作效 率低，同時(shí)所配套的小車，需要中頻整流后提供工頻電源，使整套系統(tǒng)很復(fù)雜、故障率高、可 靠性降低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有鋼軌塑形變形根治工藝及裝置的不足，提供一種實(shí) 施設(shè)備簡化、體積更小，操作簡單、可靠性高、效率高的鋼軌塑形變形的切割裝置，可提供 100A的穩(wěn)定切割電流，實(shí)現(xiàn)高精度、高效率的鋼軌塑形變形根治。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種根治鋼軌塑形變形的工藝及裝置，它包括內(nèi)燃等離子切割中頻電源、內(nèi)燃空 氣壓縮機(jī)和帶割炬的自行走小車。所述內(nèi)燃等離子切割中頻電源是由設(shè)計(jì)有一個(gè)轉(zhuǎn)子一個(gè)定子的中頻發(fā)電機(jī)與內(nèi) 燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)同軸聯(lián)結(jié)構(gòu)成；所述中頻發(fā)電機(jī)采用中頻同步發(fā)電技術(shù)，分別輸出三組獨(dú)立 的中頻電流，形成三路獨(dú)立的720HZ交流電流，其中一路交流電流經(jīng)整流后，輸出空載電 壓為直流MOV ^OV,成為主弧電流，另一路交流電流經(jīng)整流后，輸出空載電壓為直流 260V 310V，成為維弧電流，所述主弧電流和維弧電流通過二極管UR4并聯(lián)，為切割電流輸 出電流，通過集束電纜與等離子割炬的對應(yīng)接口連接；所述內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)連接高頻發(fā)生控制器，由內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的電瓶提供直流控制電源，經(jīng)高頻發(fā)生控制器處理后，與維弧電 流并聯(lián)成為帶割炬的自行走小車的割炬的引弧電流，通過集束電纜與等離子割炬的對應(yīng)接 口連接；最后一路交流電源的輸出電壓整流后，空載電壓為直流40V 60V，成為行走控制 電流，通過集束電纜與帶割炬的自行走小車的電源輸入接口連接；所述內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，通過氣管與內(nèi)燃等離子切割中頻電源的氣 管輸入接口連接，經(jīng)內(nèi)燃等離子切割中頻電源控制減壓閥減壓后，通過包含有氣管的集束 電纜與等離子割炬的對應(yīng)接口連接。所述內(nèi)燃等離子切割中頻電源和內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)分別安裝有絕緣走行輪，再安裝 在鋼軌上，通過連接桿相互連接，并保證內(nèi)燃等離子切割中頻電源和內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)的絕 緣走行輪之間的距離等于兩根鋼軌之間的距離。所述帶割炬的自行走小車設(shè)計(jì)有絕緣導(dǎo)輪，由小車自帶的調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶割炬 的自行走小車通過絕緣導(dǎo)輪安裝在鋼軌上，并在內(nèi)燃等離子切割中頻電源前面，實(shí)現(xiàn)在鋼 軌上的平滑穩(wěn)定行走，其速度可以從20cm/s 200cm/s連續(xù)調(diào)節(jié)，以更適應(yīng)不同厚度、大小 的鋼軌肥邊切割。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用內(nèi)燃等離子切割中頻電源，由于其是由只有一個(gè)轉(zhuǎn)子一個(gè)定子的中頻發(fā)電 機(jī)與內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)同軸聯(lián)結(jié)構(gòu)成，并且能夠直接輸出三組獨(dú)立的中頻電流，通過整流后， 能滿足等離子電弧切割所需要的電氣特性，顯著簡化裝置的結(jié)構(gòu)，降低設(shè)備故障率。2、內(nèi)燃等離子切割中頻電源直接輸出的三組獨(dú)立中頻電流，不僅電壓適應(yīng)范圍 寬，而且使內(nèi)燃等離子切割電源與帶割炬的自行走小車之間的電路精簡為三路，并與工作 氣體輸氣管和引弧電流電路，集束在同一電纜中，現(xiàn)場使用更為簡便。3、帶割炬的自行走小車由絕緣導(dǎo)輪固定在鋼軌上，實(shí)現(xiàn)在鋼軌上平滑穩(wěn)定行走。 其速度可以從20cm/s 200cm/s連續(xù)調(diào)節(jié)，以更適應(yīng)不同厚度、大小的鋼軌肥邊切割。4、內(nèi)燃等離子切割中頻電源和內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)分別安裝有絕緣走行輪，通過連接 桿相互連接，并保證內(nèi)燃等離子切割中頻電源和內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)之間的距離等于兩根鋼軌 之間的距離，可實(shí)現(xiàn)由一人在鋼軌上穩(wěn)定搬運(yùn)、推動(dòng)行走?？梢姴捎帽靖武撥壦苄巫冃蔚那懈钛b置，不僅充分發(fā)揮了中頻電源結(jié)構(gòu)的小型 化、輕型化，優(yōu)化了設(shè)備的系統(tǒng)配置、簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，還通過電子整流技術(shù)，改變機(jī)電轉(zhuǎn)換 模式、提高電氣響應(yīng)速度、減少能源轉(zhuǎn)化損失，可保證100A的穩(wěn)定切割電流，徹底解決了動(dòng) 力輸出功率轉(zhuǎn)化為切割功率最大化及其穩(wěn)定性問題。符合高精度、高效率的鋼軌塑形變形 根治要求。

圖1所示為本實(shí)用新型的內(nèi)燃鋼軌肥邊切割機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示為本實(shí)用新型的工作原理示意框圖。圖3為本實(shí)用新型的中頻電源輸出及流向示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。[0034]參見圖1，本切割裝置包括內(nèi)燃等離子切割中頻電源1、內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)2、帶割炬 的自行走小車3。內(nèi)燃等離子切割中頻電源1和內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)2分別安裝有絕緣走行輪 8，通過連接桿5相互連接，并保證內(nèi)燃等離子切割中頻電源1和內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)2的之間 的絕緣走行輪8之間距離等于兩根鋼軌4之間的距離，安裝在鋼軌4上，實(shí)現(xiàn)由一人在鋼軌 上穩(wěn)定搬運(yùn)、推動(dòng)行走。內(nèi)燃等離子切割中頻電源1和內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)2之間通過氣缸7連 接，內(nèi)燃等離子切割中頻電源1與帶割炬的自行走小車3通過集束電纜6進(jìn)行電源和氣路 連接。帶割炬的自行走小車3設(shè)計(jì)有絕緣導(dǎo)輪9，由小車自帶的調(diào)速電機(jī)和變速器驅(qū)動(dòng)，帶 割炬的自行走小車3通過絕緣導(dǎo)輪9安裝在鋼軌4上，并在內(nèi)燃等離子切割中頻電源1前 面，實(shí)現(xiàn)在鋼軌上的平滑穩(wěn)定行走。另外，還可以在帶割炬的自行走小車3的側(cè)面固定一根 伸到對面鐵軌之上的平衡軸，該平衡軸通過絕緣滾輪支撐在對面鋼軌上。結(jié)合圖2，內(nèi)燃等離子切割中頻電源1是由設(shè)計(jì)有一個(gè)中頻轉(zhuǎn)子一個(gè)發(fā)電機(jī)定子 的輕型移動(dòng)式中頻發(fā)電機(jī)與內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)同軸聯(lián)結(jié)構(gòu)成，其輸出三組獨(dú)立的中頻電流， 經(jīng)整流等處理后，通過集束電纜6連接帶割炬的自行走小車3，分別提供等離子弧的引弧電 流、主弧電流和為安裝有割炬的鋼軌自行走切割小車的行走控制電流。由固定在帶割炬的 自行走小車3上的等離子割炬匯集成等離子切割電流，實(shí)施對鋼軌4肥邊工件的切割。內(nèi) 燃空氣壓縮機(jī)2產(chǎn)生的壓縮空氣，通過氣管7與內(nèi)燃等離子切割中頻電源1的氣管輸入接 口連接，經(jīng)內(nèi)燃等離子切割中頻電源1控制減壓閥減壓后，通過包含有氣管的集束電纜6， 為帶割炬的自行走小車3上的等離子割炬提供工作氣體；參見圖3，發(fā)電機(jī)采用中頻同步發(fā)電技術(shù)，分別輸出三路720HZ交流電源，分別適 應(yīng)維弧電流、主弧電流和帶割炬的自行走小車3的行走控制電流。其中一路交流電源的輸 出電壓經(jīng)整流橋URl整流后，空載電壓為直流MOV ^OV,成為主弧電流；另一路交流電 源的輸出電壓經(jīng)整流橋UR2整流后，空載電壓為直流^OV 310V，成為維弧電流；最后一 路交流電源的輸出電壓經(jīng)整流橋UR3整流后，空載電壓為直流40V 60V，成為行走控制電 流。當(dāng)主弧點(diǎn)燃后，繞組2輸出電源經(jīng)整流橋UR2整流后形成的維弧電流與繞組1輸出電源 經(jīng)整流橋URl整流后形成的主弧潛流，通過二極管整流橋UR4并聯(lián)，為切割電流輸出電源。 內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電瓶提供的直流控制電源經(jīng)高頻發(fā)生控制器處理后，與維弧電流并聯(lián)成為 帶割炬的自行走小車的割炬的引弧電流。
權(quán)利要求1.一種根治鋼軌塑形變形的切割裝置，它包括內(nèi)燃等離子切割中頻電源(1)、內(nèi)燃空 氣壓縮機(jī)(2)、帶割炬的自行走小車(3)，等離子割炬安裝在帶割炬的自行走小車(3)上；其特征在于，所述內(nèi)燃等離子切割中頻電源(1)是由設(shè)計(jì)有一個(gè)轉(zhuǎn)子一個(gè)定子的中頻 發(fā)電機(jī)與內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)同軸聯(lián)結(jié)構(gòu)成；所述中頻發(fā)電機(jī)采用中頻同步發(fā)電技術(shù)，分別輸 出三組獨(dú)立的中頻電流，形成三路獨(dú)立的720HZ交流電流，其中一路交流電流經(jīng)整流后，輸 出空載電壓為直流MOV ^OV,成為主弧電流，另一路交流電流經(jīng)整流后，輸出空載電壓 為直流^OV 310V，成為維弧電流，所述主弧電流和維弧電流通過二極管UR4并聯(lián)，為切 割電流輸出電流，通過集束電纜(6)與等離子割炬的對應(yīng)接口連接；所述內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī) 連接高頻發(fā)生控制器，由內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的電瓶提供直流控制電源，經(jīng)高頻發(fā)生控制器處 理后，與維弧電流并聯(lián)成為帶割炬的自行走小車的割炬的引弧電流，通過集束電纜(6)與等 離子割炬的對應(yīng)接口連接；最后一路交流電源的輸出電壓整流后，空載電壓為直流40V 60V，成為行走控制電流，通過集束電纜(6)與帶割炬的自行走小車(3)的電源輸入接口連 接；所述內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)(2)產(chǎn)生的壓縮空氣，通過氣管(7)與內(nèi)燃等離子切割中頻電源 (1)的氣管輸入接口連接，經(jīng)內(nèi)燃等離子切割中頻電源(1)控制減壓閥減壓后，通過包含有 氣管的集束電纜(6)與等離子割炬的對應(yīng)接口連接；所述帶割炬的自行走小車(3)設(shè)計(jì)有絕緣導(dǎo)輪(9)，由小車自帶的調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶割 炬的自行走小車(3)通過絕緣導(dǎo)輪(9)安裝在鋼軌(4)上，并在內(nèi)燃等離子切割中頻電源 (1)前面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的根治鋼軌塑形變形的切割裝置，其特征在于，內(nèi)燃等離子切 割中頻電源(1)和內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)(2 )分別安裝有絕緣走行輪(8 )，通過絕緣走行輪(8 )安 裝在鋼軌(4)上，內(nèi)燃等離子切割中頻電源(1)和內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)(2)之間通過連接桿(5) 相互連接，并保證絕緣走行輪(8)之間的距離等于兩根鋼軌(4)之間的距離。
專利摘要一種根治鋼軌塑形變形的切割裝置，其內(nèi)燃等離子切割中頻電源是只有一個(gè)轉(zhuǎn)子一個(gè)定子的內(nèi)燃式中頻發(fā)電機(jī)，能夠輸出三組獨(dú)立的中頻電流，滿足等離子電弧切割所需電氣特性和鋼軌自動(dòng)行走切割小車的動(dòng)力控制。該三組獨(dú)立中頻電流，不僅電壓適應(yīng)范圍寬，還與工作氣體輸氣管和引弧電流電路集束在同一電纜中，對現(xiàn)場操作更為簡便。本實(shí)用新型簡化、體積更小，操作簡單、可靠性高、效率高。通過電子整流技術(shù)，改變機(jī)電轉(zhuǎn)換模式、提高電氣響應(yīng)速度、減少能源轉(zhuǎn)化損失，保證100A的穩(wěn)定切割電流。徹底解決動(dòng)力輸出功率轉(zhuǎn)化為切割功率最大化及其穩(wěn)定性問題。符合高精度、高效率的鋼軌塑形變形根治要求。
文檔編號E01B31/04GK201913372SQ20102063681
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者李紅, 肖莉, 鄭勇, 馬朝輝 申請人:重慶運(yùn)達(dá)機(jī)電設(shè)備制造有限公司