用于高速岔枕生产的预应力钢丝整体张拉放张系统及方法与流程

1.本发明涉及设备运行控制的数字控制技术领域，具体涉及一种用于高速岔枕生产的预应力钢丝整体张拉放张系统及方法。


背景技术：

2.随着我国高铁技术的发展，高速岔枕的使用逐渐遍布全国主要线路车站和交通枢纽，在日常生产和工程应用中，高速岔枕作为高速铁路线路的重要组成部分，起到重要作用，其产品生产工艺控制，尤其是高速岔枕的张拉和放张作为关键工序，其操作设备和控制手段起着非常关键的作用，张拉质量和放张质量直接影响预应力混凝土岔枕的承载能力和服役期的耐久性能。
3.目前，高速岔枕张拉方式主要有两种：一种是单根张拉，按照设计的张拉顺序逐根完成张拉，这样张拉精度可控，但是张拉时间长，产品生产周转时间长，成本高；一种是整体张拉，节约时间，但要求钢丝间张拉力的均匀性要符合要求；放张方式主要也有两种，一种机械螺母与反力柱式放张，一种是反力基础配反力框架放张，以往要么是单一机械螺母放张，需要足够大的放张扭力而配备液压扭力扳手等设备，要么是液压整体放张，则要防止液压系统因漏油导致的力值损耗偏差。因此如何在确保张拉工艺时间同时，并使岔枕张拉力值得以保障，是需要解决的关键问题。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于高速岔枕生产的预应力钢丝整体张拉放张系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种用于高速岔枕生产的预应力钢丝整体张拉放张系统，包括整体张拉放张设备和控制系统，整体张拉放张设备与控制系统通信连接；其中，整体张拉放张设备设置在至少一条高岔生产线上，整体张拉放张设备包括液压泵站、张拉油缸、以及张拉支撑滑动结构，张拉油缸的端部设置有机械锁紧螺母，并且张拉油缸的活塞杆端部和油缸体上分别设置有测力传感器，位于活塞杆端部的测力传感器用于测量施加于钢丝的拉力，位于油缸体上的测力传感器用于测量机械锁紧螺母锁紧时钢丝所受的拉力；并且其中，每条高岔生产线均设置有独立的测控驱动箱，每条高岔生产线上的整体张拉放张设备均由两路独立的油泵供油，且每个测控驱动箱用于控制两路独立的油泵供油。
7.在一优选实施方式中，液压泵站包括张拉/放张油箱，张拉/放张油箱的箱体顶部靠近后侧面的位置对称地设置有两个张拉/放张油泵，张拉/放张油箱的箱体顶部靠近前侧面的位置设置有张拉/放张液压模块，张拉/放张液压模块的一端固定连接有压力表座，压力表座上设置有压力表，张拉/放张液压模块的另一端固定连接有手轮，张拉/放张油箱的箱体前侧面上设置有液位温度计，并且张拉/放张油箱的箱体一侧固定设置有加热器。
8.在一优选实施方式中，张拉油缸设置在高岔生产线模具一端外侧，并与高岔生产线位于一条直线上，每条高岔生产线的动力源油路模块上还设置有换向阀，每路油泵均设置有比例阀和方向电磁阀，以对张拉油缸的调压和控制信号进行采集和转换。
9.在一优选实施方式中，张拉支撑滑动结构包括反力架支座，反力架支座与地面固定连接，反力架支座的顶部平行设置有两组导轨，反力架底部一端与导轨滑动连接，反力架支座设置在高岔生产线模具一端外侧，且反力架的内侧固定有张拉油缸，当对预应力钢丝进行张拉和放张时，反力架沿导轨来回滑动，反力架底部另一端滑动连接有反力基础，通过反力架将钢丝的张拉力传递给反力基础，并且反力架靠近反力基础的端部与钢丝相连接。
10.在一优选实施方式中，张拉油缸的活塞行程长度为500mm，张拉油缸与张拉/放张油泵通过输油管路连接，并且张拉油缸与张拉/放张液压模块信号连接。
11.在一优选实施方式中，反力架底部一端设置有垫板，垫板的下表面安装有两组滑轮，两组滑轮的位置与两组导轨的位置相对应，以使滑轮能够沿着导轨来回滑动；反力基础的外侧面还设置有位移传感器，以测量张拉油缸的伸出位移量。
12.在一优选实施方式中，张拉/放张液压模块上设置有分别用于连接每条高岔生产线的换向阀接口、每条高岔生产线的两路油泵的比例阀接口、回油滤器接口、空气滤器接口、压力表接口、上排回接口和下排出接口，上排回接口与位于张拉油缸中部的油顶有杆腔相连接，下排出接口与位于张拉油缸尾部的油顶无杆腔相连接。
13.在一优选实施方式中，控制系统还包括工控机，工控机分别与测控驱动箱、液压泵站的张拉/放张液压模块以及测力传感器、位移传感器信号连接，并且控制系统还包括手动驱动箱，手动驱动箱的输入端分别与每条高岔生产线的测控驱动箱的输出端相连接，手动驱动箱的输出端与液压泵站相连接。
14.在一优选实施方式中，液压泵站的前侧面设置有油箱检查孔盖板，液压泵站的顶部还设置有回油滤器和空气滤器。
15.本发明还提供了一种采用上述用于高速岔枕生产的预应力钢丝整体张拉放张系统的预应力钢丝整体张拉放张方法，包括如下步骤：在完成岔枕钢丝单根初张拉之后，进行整体张拉过程：通过设置于张拉支撑滑动结构的反力架内侧的张拉油缸对钢丝施加张拉力，整体张拉过程中，位于活塞杆端部的测力传感器测量施加于钢丝的张拉力，并将该张拉力值实时传输显示在工控机上，当施加张拉力至第一预设值后将机械锁紧螺母锁紧；在完成岔枕养护且岔枕混凝土强度达到放张要求时，进行整体放张过程：再次对预应力钢丝施加张拉力，随着张拉油缸供油压力的增加，位于油缸体上的测力传感器显示值随之降低，位于活塞杆端的测力传感器显示值不变，当位于油缸体上的测力传感器显示第二预设值时，将机械锁紧螺母放松并恢复至整体张拉前的初始位置，并通过工控机将张拉油缸的张拉力释放到最低。
16.与现有技术相比，本发明的用于高速岔枕生产的预应力钢丝整体张拉放张系统及方法的有益效果是：1、本发明通过在张拉油缸上设置机械锁紧螺母，并将具有机械锁定双作用张拉油缸作为整体张拉的动力缸，张拉过程，施加张拉力至额定值后将机械锁紧螺母锁紧，油压可以放松，代替油压保证岔枕张拉力的稳定，避免液压系统出现漏油等问题引起的张拉力损
失。
17.2、本发明可以对多条高岔生产线进行控制，同时每条高岔生产线设置有独立的测控驱动箱，每个驱动箱控制两路独立油泵供油，且整体张拉系统设置有双测力传感器，两个测力传感器分别装在活塞杆端部和油缸体上，活塞杆端部的测力传感器显示施加于钢丝的拉力，油缸体上的测力传感器显示螺母锁紧时螺母所受拉力，与此同时，还设置有位移传感器，使得本发明的预应力钢丝整体张拉放张系统实现了钢丝荷载和伸长量的双控。
18.3、本发明的张拉油缸的千斤顶活塞行程长度加长至500mm，可以满足长线法生产整体张拉工艺，可以实现多种方式的张拉方案。
附图说明
19.图1为本发明的一优选实施方式的预应力钢丝整体张拉放张系统结构框图。
20.图2为本发明的一优选实施方式的整体张拉放张设备布置示意图。
21.图3为本发明的一优选实施方式的液压泵站立体结构示意图。
22.图4为本发明的一优选实施方式的液压泵站俯视结构示意图。
23.图5为本发明的一优选实施方式的张拉油缸结构示意图。
24.图6为本发明的一优选实施方式的张拉支撑滑动结构正视示意图。
25.图7为本发明的一优选实施方式的张拉支撑滑动结构俯视示意图。
26.图8为本发明的一优选实施方式的张拉/放张液压模块接口示意图。
具体实施方式
27.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1：如图1
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7所示，本发明一优选实施方式的用于高速岔枕生产的预应力钢丝整体张拉放张系统，包括整体张拉放张设备100和控制系统200，整体张拉放张设备100与控制系统200通信连接。控制系统200包括工控机201、测控驱动箱、阀门控制单元。本实施例中，现场需对三条高岔生产线（如图1所示的1号生产线111、二号生产线112和三号生产线113）的张拉分别进行控制，每条高岔生产线均设置有独立的测控驱动箱（如图1所示的1号线测控驱动箱211、2号线测控驱动箱212和3号线测控驱动箱213），每条高岔生产线上的整体张拉放张设备均由两路独立的油泵供油，且每个测控驱动箱用于控制两路独立的油泵供油。需要说明的是，整体张拉放张设备100至少用于一条高岔生产线的张拉。整体张拉放张设备100包括液压泵站101、张拉油缸102、以及张拉支撑滑动结构103，液压泵站101分别与三条高岔生产线上的张拉油缸102相连接，张拉油缸102的端部设置有机械锁紧螺母121，利用机械锁紧螺母对整体张拉/放张的动力缸实施机械锁定,避免液压系统出现漏油等问题引起的张拉力损失。并且张拉油缸102的活塞杆端部和油缸体上分别设置有测力传感器122、123，位于活塞杆端部的测力传感器122用于测量施加于钢丝的拉力，位于油缸体上的测力传感器123用于测量机械锁紧螺母121锁紧时钢丝所受的拉力。工控机201分别与1号线测控驱动箱211、2号线测控驱动箱212和3号线测控驱动箱213相连接的输入端相连接，1号线测控驱动
箱211、2号线测控驱动箱212和3号线测控驱动箱213相连接的输出端与液压泵站101相连接，并且液压泵站101分别与1号生产线111、二号生产线112和三号生产线113上设置的张拉油缸102相连接。
29.上述方案中，控制系统200还包括手动驱动箱214，手动驱动箱214的输入端分别与每条高岔生产线的测控驱动箱的输出端相连接，手动驱动箱214的输出端与液压泵站101相连接。
30.如图1
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5所示，液压泵站101包括张拉/放张油箱131，张拉/放张油箱131的箱体顶部靠近后侧面的位置对称地设置有两个张拉/放张油泵132，以作为两路独立的油泵为每条生产线上的张拉油缸供油。张拉/放张油箱131的箱体顶部靠近前侧面的位置设置有张拉/放张液压模块133，张拉/放张液压模块133的一端固定连接有压力表座134，压力表座134上设置有压力表135，张拉/放张液压模块133的另一端固定连接有手轮136，张拉/放张油箱131的箱体前侧面上设置有液位温度计137，并且张拉/放张油箱的箱体一侧固定设置有加热器138。液压泵站101具有液压加热、液压油污染监控提示和保护功能，可提示定期更换滤芯和换油。每路油泵上设置有比例阀、方向电磁阀，通过比例阀和方向电磁阀独立完成对张拉油缸的调压和控制信号的采集和转换。每条高岔生产线的动力源油路模块上还设置有换向阀，避免日常使用过程中油管的转接、液压油泄漏和污染。
31.进一步的，液压泵站101的前侧面设置有油箱检查孔盖板139，液压泵站的顶部还设置有回油滤器140和空气滤器141。
32.进一步的，张拉油缸102设置在高岔生产线模具104一端外侧，并与高岔生产线位于一条直线上。本发明将张拉油缸的活塞行程长度增加至500mm，满足了整体张拉工艺需求，避免了二次倒顶的工艺时间，减小了二次倒顶造成的人工误差和设备误差，提高了张拉精度。张拉油缸102与张拉/放张油泵132通过输油管路和回油管路连接，并且张拉油缸102与张拉/放张液压模块133信号连接。
33.如图2和图6
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7所示，张拉支撑结构103包括反力架支座142、导轨143、反力架144以及反力基础145，其中，反力架支座142与地面固定连接，反力架支座142的顶部平行设置有两组导轨143，反力架144底部一端与导轨143滑动连接，反力架支座142设置在高岔生产线模具104一端外侧，反力架支座142起到支撑反力架144使其在张拉和放张过程保持水平的作用，从而保证钢丝张拉中心的前后高度一致。反力架144的内侧固定有张拉油缸，并且反力架144与高岔生产线模具104相邻近的一端与钢丝相连接，当对预应力钢丝进行张拉和放张时，反力架144沿导轨143来回滑动。反力架144底部另一端滑动连接有反力基础145，通过反力架144将钢丝的张拉力传递给反力基础145。
34.进一步的，反力架144底部一端设置有垫板146，垫板146的下表面安装有两组滑轮，两组滑轮的位置与两组导轨的位置相对应，以使滑轮能够沿着导轨来回滑动。反力基础145的外侧面还设置有位移传感器，通过位移传感器测定张拉油缸的伸出位移量，计算张拉伸长量，本发明通过双测力传感器和位移传感器的设置实现了钢丝荷载和伸长量的双控效果。
35.进一步的，张拉/放张液压模块上设置有分别用于连接每条高岔生产线的换向阀接口、每条高岔生产线的两路油泵的比例阀接口、回油滤器接口、空气滤器接口、压力表接口、上排回接口和下排出接口，上排回接口与位于张拉油缸中部的油顶有杆腔相连接，下排
出接口与位于张拉油缸尾部的油顶无杆腔相连接。
36.实施例2：在另一优选实施方式中，如图8所示，设置在液压泵站上的张拉/放张液压模块接口包括：1号线大顶电磁阀接口501、2号线大顶电磁阀接口502、3号线大顶电磁阀接口503、1号油泵的比例阀接口504、2号油泵的比例阀接口505、上排回接口506、下排出接口507、图中接口f1、 f2、 p1、p2分别对应生产线的油泵的滤器和压力表。上排回接口505与位于张拉油缸中部的油顶有杆腔相连接，下排出接口506与位于张拉油缸尾部的油顶无杆腔相连接。
37.实施例3：本发明还提供了一种采用上述用于高速岔枕生产的预应力钢丝整体张拉放张系统的预应力钢丝整体张拉放张方法，包括如下步骤：在完成岔枕钢丝单根初张拉之后，进行整体张拉过程：通过设置于张拉支撑滑动结构的反力架内侧的张拉油缸对钢丝施加张拉力，整体张拉过程中，位于活塞杆端部的测力传感器测量施加于钢丝的张拉力，并将该张拉力值实时传输显示在工控机上，当施加张拉力至第一预设值后将机械锁紧螺母锁紧，即完成了整体张拉。
38.在完成岔枕养护且岔枕混凝土强度达到放张要求时，进行整体放张过程：在对岔枕进行整体缓慢放张工艺时，需再次对预应力钢丝施加张拉力，随着张拉油缸供油压力的增加，位于油缸体上的测力传感器显示值随之降低，表明锁紧螺母所受力随之减小，此时位于活塞杆端的测力传感器显示值不变，油压力逐渐代替机械锁紧螺母的机械锁紧力。当位于油缸体上的测力传感器显示第二预设值时，表明机械锁紧螺母所受力已小至可以松动了，此时可以采用撬杠拧松锁母环的方式将机械锁紧螺母放松并恢复至整体张拉前的初始位置，并通过工控机将张拉油缸的张拉力释放到最低，就完成了钢丝的整体缓慢放张。
39.在整个张拉张放过程中，工控机可实现力和位移数据的实时显示、单根张拉、整体张拉和放张过程全显示，实现了钢丝荷载和伸长值双控。
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。