鋼軌道岔軌麵精磨（mó）機研（yán）究-特種加工機床網-數控機床市場網

鋼軌道岔軌麵精磨機研究

2017-12-21 來源：- 作者（zhě）：-

摘要：針對（duì）鋼軌道岔（chà）軌麵打磨精密化的要求，通過對各型鋼軌軌麵形狀的分析，提出鋼軌軌麵打（dǎ）磨機的設（shè）計方案，經過（guò）分析、比（bǐ）較選擇采用可（kě）以（yǐ）升（shēng）降、橫移（yí）、角度可調的精度機來進行鋼軌軌麵的精密（mì）打（dǎ）磨，精磨機設計及加工簡單，操作簡便，實用性（xìng）強。

關鍵詞：鋼軌道岔軌麵精磨機

1 、引言

隨著鐵路事業的（de）快速發展，高鐵（tiě）新線建（jiàn）設（shè）大規模開展，既有（yǒu）線路的全麵技術提升，對高鐵（提速）線路道岔平麵、正線軌（guǐ）頂麵的平整度要求越來越（yuè）高，同時尖軌的非作用邊病害也需（xū）要整治（zhì）。如果不及時處理，將直接影響提速道岔的使用壽命和線路設備的安全運行。

2 、國內外研究開發現狀

2.1 國內現（xiàn）狀（zhuàng）

目前道岔平麵、正線軌頂麵及（jí）尖軌的非作用邊的打磨整修作業（yè）主要采用手提砂輪進行人（rén）工打磨。因作業效率較低，難以保證打磨質量，同時因需攜帶發電機組作業，易對人身（shēn）和行車安全構成危險。

2.2 國（guó）外現狀

v據現有文獻，尚未發現國（guó）外打（dǎ）磨機能同時具有對道（dào）岔平（píng）麵、正線軌頂麵及（jí）尖軌（guǐ）的非作用邊進行打磨的多（duō）功能小型打磨維護設備。

3 、目前國（guó）內主（zhǔ）要使用的各種鋼軌軌型

國內使用的鋼軌（guǐ）軌型主要有 38 kg/m、43 kg/m、50kg/m 、60 kg/m 、75 kg/m ，以下就線路上使用最為常見的60 kg/m 鋼軌軌頭進行分析。60 kg/m 高速鐵路用鋼（gāng）軌的型式尺寸見圖 1，圖參照 TB/T3276。

圖 1 高速鐵路用 60 kg/m 鋼（gāng）軌斷麵圖

60 kg/m 鐵路用熱軋鋼軌的（de）型式尺寸見圖 2，圖參照GB2585。

圖 2 60 kg/m 熱軋鋼軌斷麵圖

從 2 種鋼軌截麵圖可以看出，軌麵圓（yuán）弧半（bàn）徑一致，均為 R300、R8、R13，隻是寬度 70.8、73 及其餘尺寸的微（wēi）小差（chà）別。從打磨角度考慮，理想的結果是打磨（mó）後的軌（guǐ）麵形狀與標準的軌型完美貼（tiē）合。比較理想的是打磨頭（tóu）在打磨時逐步仿形達到接近鋼軌軌（guǐ）麵形狀的打磨（mó）效果。

4 、打磨效果分析（xī）及設計（jì）方案鋼

軌軌麵的打磨要求為，用 1 m 直尺檢查平麵誤（wù）差為0~ 0.2 m m ，作用邊誤差±0.3 m m ；對（duì）於鋼軌平麵及肥邊的打（dǎ）磨要求為用（yòng） 1 米直尺檢查平麵誤差為 0.3 mm，軌距角（jiǎo）角度 45°，軌距角成圓弧形，角磨（mó）機打磨無明顯凹坑。根據打磨效果（guǒ）測量（liàng）要求製定設計方案。

4.1 第 1 種設計方案

根據鋼軌軌頭形狀的不同，製造不同形狀的打磨頭，打磨頭通過內燃（rán）汽油機動力驅動，完成鋼（gāng）軌的打磨。

4.2 第 2 種設計（jì）方案

根據鋼軌軌頭形狀的不（bú）同（tóng），製造不同形狀的銑削（xuē）刀盤，銑削刀盤為多（duō）個，刀盤通過內燃汽油機動力驅動，通過多個刀盤的逐次銑削（xuē）使不符合要（yào）求的、不規整的鋼軌符合最

終的使用（yòng）要（yào）求。

4.3 第 3 種設計（jì）方（fāng）案

根（gēn）據軌頭形（xíng）狀的不同，采（cǎi）用平行樹脂砂輪，在打磨時根據鋼軌形狀（zhuàng），調整升（shēng）降、橫向移動（dòng）機角度偏轉，依次對鋼軌斷麵進行打磨，打磨出符合要求的鋼軌。

4.4 方案比較

方案 1 根據鋼軌（guǐ）軌頭形狀的不同，製造不同形狀的打（dǎ）磨（mó）頭。此方案的好處是鋼軌形狀根據打磨頭的形狀而變，看似好像可以做到一步到位的打磨效果，實際上存在有打磨頭耐（nài）用度的問題。如果做成普通的樹脂砂輪（lún），砂輪（lún）更換頻繁，無實際使用意義，如果（guǒ）做成硬質合金砂輪，雖較樹（shù）脂砂輪耐用，但造價較高。

方案 2 根據鋼軌軌頭形狀的不同，製（zhì）造不同形狀的刀盤。此種方案的優點是鋼軌的（de）形（xíng）狀可一次銑削完成，缺點是同一（yī）台機器上需根據鋼軌形狀製造多種切削深度（dù）的刀具，製造難度（dù）較大，不（bú）適用於（yú）生產現場，不適合於批量生產（chǎn）。

方案 3 針對不同形（xíng）狀的鋼軌，采用普通的樹脂砂輪，通（tōng）過調整（zhěng）升降、橫向移動、角度偏轉機構即（jí）可完成（chéng）對鋼軌的打磨（mó）。方案 3 比較合（hé）適，製造簡（jiǎn）單，操作簡便，所以選擇方案 3

作為內燃道岔（chà）軌麵精磨機的設計方案。

5 、磨削原理

v方案 3 的磨削原理，見圖 3。采用樹脂砂輪進行磨削，砂輪的中心線或中心線的平行線過鋼軌斷麵圓弧的中心，且（qiě）與圓（yuán）弧相切，通（tōng）過調整，調整角度 α，逐次（cì）完（wán）成鋼軌軌麵圓弧麵的打磨。按（àn）照方案 3 的磨削原（yuán）理，樹脂砂輪中心線或中心線的平行線過鋼軌斷麵圓弧中（zhōng）心且與圓弧相（xiàng）切，需要設計一係（xì）列機（jī）構配合完成鋼軌軌麵的打磨，需設計砂輪在鋼軌上的走行機構，砂輪逐漸（jiàn）接近鋼軌的升（shēng）降機構，橫移機（jī）構，為了（le）實現相切的角度（dù）擺動機構，驅動砂輪運轉的傳（chuán）動機構（gòu），由這一係列機構共同來實現對鋼軌軌（guǐ）麵的打（dǎ）磨。

圖 3 樹脂砂（shā）輪磨（mó）削（xuē）

6 、內燃道岔軌麵精磨機的總體機構

內燃道岔軌麵精磨機的總體（tǐ）機構，詳見圖 4。

圖 4 道岔軌麵精磨機（jī）的總體機構圖

7 、機構設（shè）計

7.1 走行機（jī）構的設計

對於走行機構的設計主要考慮以下幾點：打磨頭（tóu）的（de）縱向移動，打磨頭的橫向移動，走行機構（gòu）與鋼軌的絕緣問題，走行機構自身的絕緣問題，方便（biàn）運輸的問題，與其他機構的結合問題等。考慮打（dǎ）磨頭需縱向移動及由於運（yùn）動於鋼軌之上，設計走行機架並（bìng）安裝 4 個尼龍絕緣輪分別跨騎於鋼軌之上；考（kǎo）慮打磨（mó）頭在打磨道岔部位軌頂（dǐng）麵時需（xū）橫向移動，走行機架需有足夠的長度，根據目前道岔的（de）使（shǐ）用情況，打磨頭的橫向移動範圍初定 400 mm，即工作於走行機架的其餘機構在走行機架（jià）上的移動範圍 0~400 mm；考慮走行機架的自身絕緣問題，在走行機架右端設計絕緣棒，將走行機架左右（yòu）兩部分（fèn）絕緣；考慮（lǜ）到機架便於運輸的（de）問題，將走行機架設計成可左右快速拆解的機構（gòu）。詳見圖（tú） 5。

圖 5 走行機架簡圖

7.2 橫移機構的設計

橫移機構的設計主要考慮了橫移距離（lí）、快速移動、精確移（yí）動等問題（tí）。由於橫移距離（lí）與走行機架配合工作，在設計橫向移動時設計加（jiā）長絲杆配合螺母解決了橫向移動的問題，並設計有快速螺母及快速夾緊機構，既解決了快速移動的問（wèn）題（tí），又具有精確移動的功能。

7 .3 角度調整機構的設計

角度調整（zhěng）機構的設計主要考慮了角度調整範圍問題、角度調整精度問題（tí）等。根據打磨質量（liàng）效（xiào）果分析，打磨的角度範圍定在（zài） 10°~50°之間，此種範圍的調整可通過連杆活節螺母調整（zhěng）機構完（wán）成，活節螺母設計（jì）成小螺距梯形螺紋，同時與活節螺母連接的角度調整絲杆（gǎn）設計成小間隙配合絲杆，絲杆轉動設計離合分度裝置（zhì）完成角度的高精度調整。詳見圖 6、圖 7、圖（tú） 8、圖 9。

圖6 橫移快速螺母夾緊機構簡圖

圖7 活節螺母簡圖

圖8 離合分度裝置筒

圖（tú）9 轉動絲杆筒圖

7.4 升（shēng）降、傳（chuán）動機構設計

升降機構的設計主要考慮了砂輪的利用率及砂輪角度擺動範圍。砂輪的有效使用高度≤55 mm，所以在設計（jì）升降機構時移動機構（gòu）即移動箱體的移動（dòng）距離確定為≤55 mm。設（shè）計升降絲杆升降螺母配合機構，升（shēng）降螺母固定在移（yí）動（dòng）箱體之上，通過轉動轉杆（gǎn），帶動升降絲杆（gǎn）轉動，從而帶動與升（shēng）降螺母配合的移動箱體（tǐ）的升降運動。由（yóu）於砂輪、主軸、移動箱體、彈性離合器相對固定，所以升降絲杆（gǎn）的轉動就帶動了砂（shā）輪的轉動（dòng）。

傳動機構的設計主（zhǔ）要考慮以下幾（jǐ）點，傳動級別盡量少，功率損（sǔn）耗少等。將傳動機構設計成發動機主軸通過彈性離合器連接，帶動彈性離合器轉動，彈（dàn）性離合器的轉動帶（dài）動主軸（zhóu）轉動，主軸帶動砂輪轉動，這樣的（de）的直連方式（shì）滿足了傳動級別（bié）盡量少的原則，功（gōng）率損耗少，工作扭矩損失（shī）小。

升降傳動機構如圖 10 所示的設計方式，減少了（le）外形占用空間，機構配比緊湊，不易造成裝配及攜帶不便的結果，此種方式可取。

圖 10 升降、傳動機（jī）構簡圖

8 、結束語（yǔ）

以上主要概述了鋼軌打磨機械國內外現（xiàn）狀，通過（guò）對國內現用（yòng）鋼軌軌型的研究，提出了內燃道岔軌麵精磨機的設計方案，通過對比分析，確定了設（shè）計原理，通過（guò）對（duì）走行機構（gòu）、橫移機構、角度調（diào）整機構、升降傳動機構的設計分析，完成了內燃（rán）道（dào）岔軌麵精（jīng）磨（mó）機的（de）研（yán）究。內燃道岔軌麵精磨機解決了目前高鐵（提速）鐵路線路道岔軌頂麵、正線軌（guǐ）頂麵、尖（jiān）軌非作（zuò）用邊（biān）的打磨無打磨工具的問（wèn）題，實用性強，操作便（biàn）捷，是一款理想的精密打磨工具。

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