一种往复式成型打磨方法、钢轨打磨装置及钢轨打磨车与流程

本发明属于钢轨修复，具体涉及一种往复式成型打磨方法、钢轨打磨装置及钢轨打磨车。

背景技术：

1、随着铁路高速及重载的发展，钢轨的运用情况日趋恶化。钢轨表面易产生疲劳裂纹、剥落、肥边等横断面缺陷及波浪磨耗、三角坑等纵断面缺陷。钢轨轮廓及平顺性的变化对行车安全性、舒适性及经济性产生重要影响。为了改善轮轨关系，延长钢轨寿命，提高经济性和安全性，对钢轨进行修复是国内外普遍采用的方式。钢轨修复按照加工方式可分为钢轨打磨、钢轨刨削、钢轨铣磨等。

2、其中，钢轨打磨包括如下几种方式：

3、请参阅图1，常见的第一种钢轨打磨方式是通过打磨电机或者液压马达驱动碟形砂轮进行端面磨削，在被加工表面形成沿钢轨纵向的长条型磨痕，磨痕横断面为直线，通过若干组蝶形砂轮分布在不同角度对钢轨进行浮动式磨削（控制一定的下压力），在钢轨表面形成直线包络的磨痕。该方式加工效率较高，磨石数量、角度可自由组合，实现不同轮廓加工，可实现从2磨石~96磨石的调整，以适应不同工况的打磨车产品。但是，该方式采用刚玉类蝶形砂轮，打磨产生的火花四处飞溅，粉尘和砂轮脱落的颗粒收集效率很低，工作环境粉尘大、有火灾隐患，不适应于地铁、隧道等线路的钢轨加工；

4、第二种钢轨打磨方式现有已公开的高速打磨方式，通过若干组砂轮组成磨削单元，每个砂轮轴线水平，与钢轨形成锐角夹角，不带打磨动力，在列车拖行下进行被动式磨削。该方式打磨速度很高可达40km/h，但是打磨方式去除量很小，无法进行轮廓修复，无法改变既有轮廓，无法彻底去除表面缺陷，无法对轨距角处的肥边进行针对性加工；

5、第三种钢轨打磨方式为圆周打磨方式，砂轮转轴与水平面平行，利用砂轮的圆周面对钢轨进行磨削。此种磨削方式可优化火星飞行方向，便于收集，并可用于铣削之后的打磨抛光。但是当用于单独磨削加工时，廓形修复能力弱，切深小，无法根除波浪磨耗。

6、钢轨刨削加工方式（具体可参见申请号为us4396323的专利）是指自运行轨行车辆上安装钢轨廓型刨刀，在列车的驱动下刨除钢轨表面材料。该方式的作业速度低，加工效率较低，表面质量差，鲜有应用。

7、钢轨铣磨车是采用圆周铣削的方式对钢轨进行加工，它通过若干组铣刀盘采用成型铣削的方式去除钢轨表面材料，采用打磨抛光装置去除铣削后的残余波纹以改善钢轨表面状态，通过铣削+打磨消除钢轨缺陷，改善平顺性。钢轨铣磨车具有一次铣削深度大、效率高、无火花、无粉尘等特点，清洁性好，但是整车结构庞大、复杂，成本高。另外，铣削加工方式无法实现更小切削量的加工，材料去除量过多，不适用于钢轨预防性维护和开通前的预打磨。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种往复式成型打磨方法、钢轨打磨装置及钢轨打磨车。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种往复式成型打磨方法，将钢轨的长度方向定义为x方向、将钢轨的宽度方向定义为y方向、将钢轨的高度方向定义为z方向，该方法沿钢轨1的长度方向阵列分布多个磨石2，在驱动机构的带动下，被加压机构施加压力的磨石在钢轨的表面上沿x方向往复运动。

3、本发明一种往复式成型打磨方法能够获取如下有益效果：

4、（1）通过磨石的往复直线运动对钢轨进行打磨，由于磨石的运动轨迹与钢轨平行，可有效去除钢轨表面，消除钢轨波浪磨耗；

5、（2）该方法对波磨现象具有天然的优势，在去除材料的同时自身不产生波纹，可有效去除短波和中波波浪磨耗，同时也是唯一一种可以有效去除长波的作业方式；

6、（3）采用该方法时，磨削深度可达0.05-0.2mm，既可以进行预防性打磨和开通前预打磨，同时也可以轻伤的修复性磨削。

7、进一步的，磨石的第一种布置方式为：多个磨石2沿x方向呈直线排列，每个磨石均平行于xz平面；磨石的第二种布置方式为：与xz平面呈不同夹角的多个磨石2沿x方向排列，组合成目标钢轨廓形。

8、进一步的，磨石分为超硬材料磨石、自锐型磨石，该超硬材料磨石通过在金属基体上涂覆超硬材料而成、并适用于第一种布置方式，该自锐型磨石通过结合剂将磨料固结而成通过、并适用于第二种布置方式。

9、有益效果：

10、（1）采用成型磨石或者采用多个不同角度的磨石组合成目标钢轨轮廓，对钢轨进行直线往复成型磨削，修复钢轨轮廓；

11、（2）磨石廓型可进行定制，可实现轮廓线圆滑过渡，提高被加工钢轨的轮廓精度，解决打磨和铣削存在的问题。

12、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种钢轨打磨装置，用于实现前述往复式成型打磨方法，该钢轨打磨装置包括装置主体3、设置在装置主体上的驱动机构4，装置主体上设有x向直线导轨601及滑动装配在x向直线导轨上的第一滑台602，第一滑台上设有磨石安装架7，磨石安装架的底部设置沿x方向阵列分布的多个磨石2；驱动机构的输出端与第一滑台602连接。

13、本发明一种钢轨打磨装置能够获取如下有益效果：

14、（1）该装置可以实现高速打磨，即车辆作业运行速度可以达到20km/h以上；

15、（2）打磨过程不产生火星，没有火灾隐患；

16、（3）不会造成钢轨烧伤，解决传统打磨车存在的问题；

17、（4）不需要复杂的操作，无需设定打磨模式；

18、（5）无需清理粉尘和铁渣，保养和检修方便。

19、进一步的，所述驱动机构包括作为往复驱动源的电机901或液压马达、作为传动机构的曲柄滑块机构，电机901或液压马达的输出轴通过齿轮减速箱902与偏心轮903，偏心轮903通过连杆904与第一滑台602铰接；或者所述驱动机构包括作为往复驱动源的伺服电机1101、作为传动机构的丝杠滑块机构，伺服电机1101的输出轴通过皮带传动结构1102与往复式丝杠1103连接，与往复式丝杠配套的丝母转动设置在第一滑台上。

20、进一步的，所述驱动机构包括作为往复驱动源的液压缸1001，该液压缸1001的活塞杆1002端部与第一滑台连接；或者所述驱动机构包括直线电机模组12，直线电机模组包括直线电机定子1201、直线电机滑台1202、直线电机感应板1203、控制器，所述直线电机滑台1202设置在x向直线导轨601，所述第一滑台602固设在直线电机滑台1202上。

21、进一步的，所述钢轨打磨装置还包括加压机构5，第一滑台上设有z向直线导轨8及滑动装配在z向直线导轨上的磨石安装架7，磨石安装架的底部设置沿x方向阵列分布的多个磨石2；加压机构设置在第一滑台上，且加压机构的输出端与磨石安装架连接。

22、有益效果：通过加压机构对磨石施加一定的下压力，以调整磨石与钢轨之间的作用力，从而调节磨削量，实现磨石磨削力的可控调节，同时磨石磨耗可补偿。

23、进一步的，加压机构对磨石施压的第一种实现方式为集中压力控制模式，该模式下沿x方向阵列分布的多个磨石2设置在一个磨石安装架7上，通过一个加压机构集中对多个磨石进行加压；加压机构对磨石施压的第二种实现方式为独立压力控制模式，该模式下沿x方向阵列分布的多个磨石2分别独立设置在相应的一个磨石安装架7上，每个磨石安装架与相应的一个加压机构连接，通过独立的加压机构对各个磨石分别进行加压。

24、有益效果：提供两种磨石施压方式，从而提高钢轨打磨装置的适用场景。

25、进一步的，所述钢轨打磨装置还包括导向定位机构，该导向定位机构包括走行轮14和横向张紧机构，装置主体沿x方向的两侧分别设置一个走行轮14；横向张紧机构包括气缸或液压缸，气缸或液压缸设置在车体15上，且气缸或液压缸的活塞杆端部通过垫块抵接打磨装置的装置主体3。

26、本发明的目的及解决其技术问题再采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种钢轨打磨车，包括走行部、车体15、司机室、动力系统、传动系统、电气系统，该车体的下部设置前述钢轨打磨装置，且该车体15与钢轨打磨装置的装置主体3之间设置提升机构16。

27、有益效果：可根据使用需求，在车体的下部配置若干组钢轨打磨装置，以实现不同的加工效率，应对不同的作业场景。

28、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。