[發明專利]鋼軌焊縫五磨頭仿形全斷面打磨機及打磨方法

在審

• 申請號: 201510527266.6
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105064152A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 陳付平;范喜德;劉習生;趙文君;張紅乾;程向峰;盛志強
• 申請（專利權）人: 中鐵上海工程局集團有限公司;中鐵上海工程局集團華海工程有限公司;柯瓦力起重科技（上海）有限公司
• 主分類號: E01B31/17
• 分類號: E01B31/17
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 吳瑋;單大義

[技術領域]

本發明涉及鐵路軌道工程施工及維護技術領域，特別是一種用于輕軌、地鐵等軌道交通鋼軌焊縫五磨頭仿形全斷面打磨機及打磨方法。

[背景技術]

鋼軌焊接是實現鐵路高速化、軌道無縫化的一項主要關鍵技術，而焊接接頭的質量直接影響到線路的使用壽命和列車運行的安全。焊接接頭的質量不僅包括焊縫的內在焊接質量(如內部有無焊接缺陷)，更重要的也包括接頭區域內的焊縫表面質量，如軌頭、軌腰、軌底等部位的打磨質量，表面的不平順造成造成的局部應力集中，會大大縮短鋼軌使用的疲勞壽命，并會直接影響列車的運行速度和平穩性。

目前，國內外應用的鋼軌打磨裝備主要有鋼軌打磨機系列設備和鋼軌打磨列車。現常用的鋼軌打磨機系列設備包括仿形鋼軌打磨機打磨軌頭并配人工手持直柄砂輪打磨機打磨軌底，軌腰(包括三角區)暫無合適的設備進行打磨。仿形鋼軌打磨機一般用內燃機或電力作動力源，手持直柄砂輪打磨機一般用電力作動力源，采用經驗式人工目測或機械量測的方式進行檢測控制，導致打磨質量不穩定，工作效率低，工人勞動強度大，耗費人工多，不能滿足生產效率要求，打磨中產生的大量粉塵造成作業環境惡化嚴重影響施工人員的身體健康。鋼軌打磨列車是一種自帶動力、能夠自行，并對線路鋼軌自動完成打磨作業的大型機械，是一種結構復雜，控制先進，集機、電、液、氣及計算機技術于一體的施工設備。具有高質量和高效率的打磨優點。但其購置成本昂貴，多用于工務現場對軌道交通的鋼軌進行補焊后的養護維修及預防性打磨施工，作業線路長，作業量大且集中。不適用于新建軌道交通無縫線路軌排法施工現場軌道對接焊接后的打磨施工工況。隨著對軌道交通行車要求的不斷提高，無縫線路對鋼軌焊接質量要求越來越嚴格，迫切需要對鋼軌接頭焊接的全斷面焊縫進行高質量的打磨，保證軌道全長的平直度及斷面一致性，達到列車運行平穩，消除安全隱患，保障列車運行安全，延長鋼軌使用壽命。

國內外應用的鋼軌焊接打磨工況可分成為三大類。一是焊軌基地鋼軌焊接打磨，其特點是鋼軌移動、設備固定打磨施工；二是新建線鋪軌施工現場長軌焊接打磨，其特點是鋼軌固定，設備移動打磨施工；三是軌道交通運行區間鋼軌工務維護，其特點是側重鋼軌軌頭頂面及內側工作面全線路維護打磨施工。三者的共同點是：按照TB10413-2003《鐵路軌道工程施工質量驗收標準》的焊接接頭平直度和表面質量要求進行驗收，最重要打磨的部位是鋼軌軌頭的頂面、內側工作面，次之是軌底及軌底上側面三角區，最后是軌腰側面(驗收標準暫無強制性要求)。

針對以上三類打磨工況，施工單位及設備制造商陸續開發了各式各樣的打磨設備及打磨方法。針對現行焊接打磨可歸納為三種打磨方法:一是手砂輪手工操作打磨方法；其特點是耗人工，勞動強度大，工作效率低，打磨質量對操作人員的技術、經驗依賴性大且得不到保證，打磨粉塵環境污染嚴重，對操作人員造成身體健康傷害等。二是部分采用仿形(如針對鋼軌軌頭、軌腰形狀的打磨砂輪及砂帶應用)配合平面打磨方法；其特點是部分解決打磨自動化打磨，部分人工配合，需要往復打磨，表面質量精度不高，且耗損嚴重，未形成良好的經濟性。三是鋼軌打磨列車打磨方法，采用具有多個打磨頭的多個打磨小車結構，多個打磨砂輪與鋼軌保持一定的角度和切削力，通過設定不同的砂輪擺角，完成對鋼軌表面不同缺陷的打磨修復。其特點是僅適用于既有線路長距離工務維護，不適于新建線無縫線路軌道工程施工，且其打磨的部位僅限于鋼軌軌頭頂面及側面的打磨施工，間斷移動打磨無法實現。

目前國內軌道工程施工中較為先進打磨方法還是普通仿形人工操作往復打磨方法，軌底打磨方法亦在研發階段，且標準要求不高，軌腰打磨方法也在人工打磨階段。精磨后鋼軌表面粗糙度也沒有明確的標準。針對上述情況采用鋼軌焊縫全斷面打磨方法既能滿足標準焊接接頭平直度和表面質量要求，又能提高打磨面粗糙度等級，實現鋼軌全斷面一次性機械化打磨。

[發明內容]

本發明的目的在于：解決上述現有技術的不足，提供一種仿形全斷面打磨機及其打磨方法，通過五套磨頭機構協同動作，對包絡鋼軌全斷面的焊縫打磨區域進行打磨，解決了新建線長距離移動焊軌作業人工打磨質量不穩定，工作效率低，勞動強度大，耗費人工多，粉塵環境危害嚴重等問題，從而對軌道實現更加全面、穩定、高質量、高精度、高自動化程度的焊縫打磨。