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鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件，用于引導(dǎo)機(jī)車車輛的車輪前進(jìn)，承受車輪的巨大壓力，并傳遞到軌枕上。鋼軌為車輪提供連續(xù)、平順及阻力最小的滾動表面，在電氣化鐵道或自動閉塞區(qū)段，鋼軌還可兼做軌道電路之用，與軌枕、道床(含路基)組成一個完整的鐵路線，支承及引導(dǎo)機(jī)車車輛的車輪，使列車安全運(yùn)行。由于鋼軌精度對于軌道交通至關(guān)重要，需確保高度方向和水平線性方向精度。為符合高速鐵路的建設(shè)質(zhì)量，對鐵路采用的主要鋼材(鋼軌、車輪和車軸)的生產(chǎn)，各國都采取了嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝和先進(jìn)的檢測技術(shù)，以此來保證鋼材的質(zhì)量，從而保證鐵路行車的安全。世界各國對鋼軌的要求是：高強(qiáng)度、高韌性、高純凈度、高精度和良好的可焊性。為了達(dá)到上述要求，必須做到“三精”，即精煉、精軋和精整。對于鋼軌的精整工序，傳統(tǒng)的鋼軌壓力矯直設(shè)備只包括一對壓頭，需要不停地檢測鋼軌形狀缺陷并進(jìn)行調(diào)節(jié)矯正，且操作繁瑣，效率低，尤其是矯正鋼軌軌端的直線度超差、留有超標(biāo)準(zhǔn)的彎曲量等。針對傳統(tǒng)精整設(shè)備的不足，本公司研發(fā)了一種雙向鋼軌精整液壓機(jī)，可以同時對鋼軌高度方向和水平線性方向進(jìn)行矯正，提高鋼軌精度，操作簡單，工作效率高。

一、雙向鋼軌精整液壓機(jī)介紹

雙向鋼軌精整液壓機(jī)主要用于高錳鋼系列鋼軌精整，矯直轍叉軌底面、頂面平面度及工作邊直線度也適用于冷矯各種長形板塊、型鋼、細(xì)長軸類件。雙向鋼軌精整液壓機(jī)使用條件見表1，主要技術(shù)參數(shù)見表2。

1機(jī)器結(jié)構(gòu)形式和功能

⑴雙向鋼軌精整液壓機(jī)由主機(jī)、液壓傳動系統(tǒng)、移動工作臺送料系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成，見圖1、圖2。⑵雙向鋼軌精整液壓機(jī)的操作方式設(shè)有調(diào)整、手動、半自動三種操作方式，操作方式由轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行選擇，按鈕集中控制。⑶移動工作臺的操作方式設(shè)有調(diào)整、手動兩種操作方式，操作方式由轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行選擇，按鈕集中控制。⑷雙向鋼軌精整液壓機(jī)本體機(jī)身為水平C形整體機(jī)身和三梁四柱式機(jī)身相結(jié)合結(jié)構(gòu)形式，水平C形整體機(jī)身同時也是三梁四柱式機(jī)身的底座，主要構(gòu)件為鋼板焊接結(jié)構(gòu)。⑸垂直滑塊為上傳動單缸加壓結(jié)構(gòu)形式，油缸為活塞式油缸。⑹水平滑塊為水平傳動單缸加壓結(jié)構(gòu)形式，油缸為活塞式油缸，滑塊導(dǎo)向?yàn)?5°平面導(dǎo)軌導(dǎo)向，水平滑塊設(shè)有快速缸，具有快速前進(jìn)功能。⑺液壓系統(tǒng)主控制系統(tǒng)采用二通插裝閥集成系統(tǒng)。⑻垂直滑塊主油缸采用活塞式油缸。⑼水平滑塊主油缸采用活塞式油缸，快速缸采用柱塞式油缸。⑽雙向鋼軌精整液壓機(jī)帶有移動工作臺，移動工作臺左右移出，可自動移送50米長鋼軌。⑾動力系統(tǒng)和電氣箱放置在地面上，操作箱放置在機(jī)器右前部。⑿移動按鈕站設(shè)有雙手操作按鈕，液壓系統(tǒng)設(shè)有過載保護(hù)裝置和液壓安全支撐保險回路。⒀液壓系統(tǒng)設(shè)有油位指示、油液冷卻和過濾系統(tǒng)，油液冷卻選用工業(yè)空調(diào)制冷。⒁滑塊導(dǎo)軌潤滑采用稀油集中潤滑，自動潤滑器設(shè)有故障報警裝置。⒂液壓系統(tǒng)中關(guān)鍵部位設(shè)有壓力檢測點(diǎn)，通過壓力檢測點(diǎn)可以快速診斷液壓機(jī)出現(xiàn)的故障，監(jiān)測液壓機(jī)的工作狀態(tài)。⒃垂直滑塊的壓力控制采用壓力傳感器控制，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示和控制。調(diào)壓元件采用比例閥和遠(yuǎn)控調(diào)壓閥調(diào)控，壓力在觸摸屏上顯示和設(shè)定，調(diào)壓范圍為公稱壓力的15％～100％。⒄水平滑塊的壓力控制采用壓力傳感器控制，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示和控制。調(diào)壓元件采用比例閥和遠(yuǎn)控調(diào)壓閥調(diào)控，壓力在觸摸屏上顯示和設(shè)定，調(diào)壓范圍為公稱壓力的15％～100％。⒅垂直滑塊和水平滑塊行程可數(shù)字顯示和控制，行程檢測采用數(shù)字量磁柵尺位移傳感器來控制，控制精度高。移動工作臺⑴雙向鋼軌精整液壓機(jī)帶有左右移動式工作臺，移動工作臺臺體為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，焊接采用CO2氣體保護(hù)焊，焊后時效處理。移動工作臺臺體承受模具和工件重量及工作載荷，并把工作載荷傳遞到機(jī)身底座上。⑵移動工作臺采用變頻器減速機(jī)齒輪傳動實(shí)現(xiàn)，并可變頻調(diào)速。剛性擋塊和行程開關(guān)兩端限位，液壓油缸使移動工作臺浮起和落下；移動工作臺中設(shè)有三組工件頂起缸，頂起缸為柱塞式油缸；為防止移動工作臺上平面磕碰和砸傷，移動工作臺上平面鑲嵌安裝有一層淬火鋼板；移動工作臺和主機(jī)動作互鎖。⑶移動工作臺裝有16個浮動車輪，液壓油缸推動浮動車輪使移動工作臺浮起和落下；內(nèi)部裝有驅(qū)動裝置，本機(jī)移動工作臺裝置采用“三合一”減速機(jī)齒輪驅(qū)動裝置驅(qū)動，變頻器使電動機(jī)變頻調(diào)速，動作平穩(wěn)可靠。⑷移動工作臺采用電纜線拖鏈拖動防護(hù)。液壓傳動和控制系統(tǒng)液壓傳動和控制系統(tǒng)主要由泵、閥塊、充液閥、冷卻過濾系統(tǒng)、壓力顯示和控制系統(tǒng)，管路等組成，借助于電氣系統(tǒng)的控制，完成液壓機(jī)各種動作的控制。⑴動力系統(tǒng)。1)液壓系統(tǒng)中的主油泵采用手動變量柱塞泵和定量葉片泵，此泵結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能優(yōu)越。垂直油缸和水平油缸采用相同的泵組供油。2)液壓系統(tǒng)中閥塊采用二通插裝閥塊，高度集成，減少管路。二通插裝閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快、內(nèi)泄小、動作靈敏可靠、流量大、抗污染能力強(qiáng)、使用維護(hù)方便、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。3)雙向鋼軌精整液壓機(jī)移動工作臺上所用油泵采用軸向柱塞泵。⑵充液閥。垂直油缸和水平油缸所用充液閥選用常閉式充液閥，此閥為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，性能優(yōu)良可靠。⑶冷卻過濾系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)中設(shè)有工業(yè)空調(diào)，用以保持系統(tǒng)的清潔度和保持油液溫度在液壓系統(tǒng)允許的溫度范圍內(nèi)。⑷管路。液壓系統(tǒng)高壓管路采用法蘭連接，防止管路泄漏，管路安裝時要進(jìn)行酸洗、鈍化處理。⑸油箱。油箱為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，其上安裝有油位指示計，油箱安裝時要進(jìn)行酸洗、鈍化和防銹處理。⑹壓力顯示裝置。主系統(tǒng)壓力顯示采用壓力表顯示和數(shù)字顯示，由壓力傳感器采集的信號在觸摸屏上顯示，輔助系統(tǒng)壓力顯示采用耐振壓力表顯示，壓力傳感器選用進(jìn)口件。電氣控制系統(tǒng)⑴電氣控制箱內(nèi)設(shè)置有照明燈和通風(fēng)換氣裝置，電氣控制箱具有良好的密封性，能有效的防止灰塵侵入。電氣控制系統(tǒng)分為動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分。⑵動力系統(tǒng)包括控制總電源，各個電動機(jī)的啟停及保護(hù)開關(guān)等。電動機(jī)采用降壓啟動，電源采用三相四線制，AC380V，50Hz。⑶控制系統(tǒng)包括控制箱、主操作臺和移動操作臺?？刂葡浒惭bPLC可編程控制系統(tǒng)，可完成對該機(jī)全部動作的控制；主操作臺可完成該機(jī)的全部動作的操作，設(shè)有液壓機(jī)各部分動作的操作按鈕，具備功能轉(zhuǎn)換開關(guān)、觸摸屏、各個電機(jī)的啟停按鈕、各部分的報警、監(jiān)視指示燈等；移動操作臺上有雙手壓制按鈕，回程和急停按鈕以及有電指示燈。⑷控制裝置采用PLC可編程序控制器控制；顯示裝置采用觸摸屏顯示，觸摸屏安裝在主操作臺上；位移控制裝置采用光電編碼器控制水平滑塊和垂直滑塊行程，由光電編碼器采集信號，PLC處理，在觸摸屏上數(shù)字顯示位移和速度，并可控制位移；操作方式有調(diào)整、手動、半自動三種操作方式；控制方式有定壓壓制和定程壓制兩種方式。

2潤滑系統(tǒng)

水平滑塊和垂直滑塊采用各自獨(dú)立的潤滑系統(tǒng)，采用稀油集中潤滑，保證各運(yùn)動部件之間潤滑。

二、雙向鋼軌精整液壓機(jī)精整描述

為實(shí)現(xiàn)同時對鋼軌高度方向和水平線性方向進(jìn)行精整目的，根據(jù)雙向鋼軌精整液壓機(jī)包括機(jī)身、移動工作臺以及安裝在機(jī)身上的液壓缸的結(jié)構(gòu)特性，從設(shè)備結(jié)構(gòu)、校準(zhǔn)原理、精度關(guān)鍵與快速空進(jìn)四個方面描述。

1設(shè)備結(jié)構(gòu)

垂直液壓缸的輸出端安裝有垂直壓頭，水平液壓缸的輸出端安裝有水平壓頭；工作臺砧板上具有與鋼軌寬度一致的工作槽，工作槽的底部安裝有頂起缸；垂直液壓缸的豎直中心線與工作槽寬度中心線重合，水平液壓缸的水平中心線與工作槽高度中心線重合；頂起缸的缸頭寬度小于工作槽的寬度；垂直液壓缸的外端還設(shè)有垂直液壓缸導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，水平液壓缸的外端還設(shè)有水平液壓缸導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

2校準(zhǔn)原理

鋼軌放在移動工作臺上的工作槽中，頂起缸處于退回狀態(tài)，垂直油缸帶動垂直壓頭對鋼軌施加壓力進(jìn)行高度方向上的矯直，水平油缸帶動水平壓頭對鋼軌施加壓力進(jìn)行水平線性方向的矯直；當(dāng)工件壓制完成時，水平油缸和垂直油缸處于退回狀態(tài)，頂起缸把工件頂起，便于工件的下料；垂直液壓缸導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和水平液壓缸導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分別對垂直液壓缸和水平液壓缸進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)向精度高，保證了鋼軌的矯正精度。

3精度關(guān)鍵

利用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)避免了活塞桿在伸縮過程中產(chǎn)生變形，提高了液壓缸的導(dǎo)向精度、使用壽命以及雙向鋼軌精整液壓機(jī)的精整精度。

4快速空進(jìn)

充液箱在空程快進(jìn)時對水平液壓缸和垂直液壓缸進(jìn)行快速充油，達(dá)到快速空進(jìn)的目的；泵站在加壓工進(jìn)時對水平液壓缸和垂直液壓缸進(jìn)行充油，達(dá)到高壓工進(jìn)的目的。

三、設(shè)備試制精度

根據(jù)TB/T3276-2011《高速鐵路用鋼軌》標(biāo)準(zhǔn)的要求，鋼軌平直度和扭曲允許偏差要求見表3。對現(xiàn)場試制工件進(jìn)行檢測，工件的平直度和扭曲完全在TB/T3276-2011《高速鐵路用鋼軌》標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍內(nèi)，產(chǎn)品合格。

四、結(jié)束語

本公司研發(fā)的雙向鋼軌精整液壓機(jī)具有雙向精整功能，可以一次上料，同時對鋼軌進(jìn)行水平線性方向和高度方向的矯直，把握精度關(guān)鍵和快速空進(jìn)，與傳統(tǒng)矯直設(shè)備相比，生產(chǎn)效率提高了40%，工件合格率提高了15%，保證了工件質(zhì)量。

作者:尋寶明 馬超群 王磊 張婭莉 單位:江蘇省徐州鍛壓機(jī)床廠集團(tuán)有限公司 中國礦業(yè)大學(xué)