自动撞轨机 【技术领域】
本发明属于铁路工务设备，特别涉及应用于铁路无缝线路钢轨焊接及应力放散施工作业中的长钢轨纵向移动的一种自动撞轨机。
背景技术
随着现代科学的发展和人们工作节凑的加快，提高铁路行车速度已刻不容缓。无缝线路是铁路现代化的重要内容，它适用于列车高速重载及延长钢轨使用寿命等。目前，在这一技术领域中包含在铁路线路上将钢轨焊接加长形成无缝线路及无缝线路钢轨的应力放散等。无缝线路钢轨接头的焊接是指将500米或500米以上的长钢轨相互对接焊成1-2公里以至十几公里的长轨条形成超长无缝线路。在长轨焊接施工前，首先将散落在线路旁的长轨条以人力撞轨方式使两根钢轨端面达到预定距离。目前，使用一种靠人力完成上述工作的人力撞轨机，如图1所示；它由固定撞轨包和活动撞轨包组成，固定撞轨包是由包体和斜铁组成，包体为门字形结构，在固定撞轨包的包体后端设有斜铁槽，且包体斜铁槽与钢轨轨头两侧面相对，打紧包体斜铁槽中斜铁，则固定撞轨包锁紧在钢轨的轨头上。活动撞轨包的包体也为门字形结构，且活动撞轨包可借助包体上的滚轮沿钢轨顶面作纵向移动。施工时将固定撞轨包与活动撞轨包对向卧放于同一根钢轨的轨头上，且将固定撞轨包锁紧在钢轨上，当6-10人用绳子拉动活动撞轨包撞击固定撞轨包时，则钢轨可产生约5-10mm/次的纵向位移，撞击钢轨的频率约为15次/分。目前施工单位根据钢轨的长度，将活动撞轨包重量控制在约350-600公斤。此外，在钢轨应力放散施工作业中，广泛使用应力放散器。当低于设计锁定轨温铺设钢轨时，为了提高钢轨的锁定温度，采用应力放散器拉长钢轨再重新锁定的方法以求达到设计锁定轨温。在施工作业中，由于应力放散器牵引吨位有限，经常在1-2公里的长轨线路上，另外再安排2-3个人力撞轨机组，采用上述人力撞轨的方式撞击长钢轨，以辅助应力放散器工作，加快拉轨速度。上述两种施工作业，均由人力撞轨机来完成，既设备笨重，又耗费人力多、施工效率低，给线路上流动施工作业带来许多不便。
【发明内容】
本发明旨在为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处，而提供一种以机械化替代笨重体力、操作筒便、工效高、劳动强度低、便于流动施工作业的一种自动撞轨机。
本发明是采用如下的技术方案实现的：所述的自动撞轨机，包括固定撞轨包和斜铁，其特征在于：其固定撞轨包是内装挡板的固定撞轨包，所述的内装挡板的固定撞轨包与撞轨机对向锁紧于同一根钢轨的轨头上，所述的撞轨机卧放于钢轨的轨头上，它由撞轨机箱体、尾部斜铁锁紧机构、电动油泵泵站、油马达、主动轴、齿轮轴、圆锥齿轮副、不完全齿轮传动机构、槽轮机构、卷筒、筒式撞头器、定位板和拉杆组成，撞轨机箱体后端以尾部斜铁锁紧机构锁紧于钢轨轨头的两侧面，在撞轨机箱体内，其后部对称平行布设两个油马达，所述的两个油马达是由电动油泵泵站经高压软管向两油马达输送压力油，驱动油马达旋转输出扭矩；继两油马达后，依序在撞轨机箱体内设有主动轴和齿轮轴；在主动轴、齿轮轴上分别对称布设由不完全齿轮和全齿轮组成的不完全齿轮传动机构，在所述的不完全齿轮传动机构上布设槽轮机构；在齿轮轴上对称布设卷筒，在与两卷筒位置相对应的撞轨机箱体的前端面上锁紧两筒式撞头器，两筒式撞头器的撞头端定位于定位板上；在撞轨机箱体与定位板之间布设拉杆，在与钢轨轨头下额的位置相对应的定位板的板面上对称布设定位螺杆机构。
所述的电动油泵泵站是与本发明相配套的液压动力源，它依序由油箱、滤油器、齿轮泵、三相交流电动机、溢流阀、调速阀、压力表、二位二通换向阀、高压软管和所述的各液压元件之间的连接管路组成。三相交流电动机驱动齿轮泵旋转输出压力油。
所述的尾部斜铁锁紧机构由斜铁槽和斜铁组成，斜铁槽位于呈“门”字型截面的撞轨机箱体的后端，且与钢轨的轨头两侧面相对，斜铁小端指向撞轨机箱体，斜铁与斜铁槽相配，斜铁锁紧于钢轨轨头的两侧面。
所述的不完全齿轮传动机构上的槽轮机构由主动拨叉和从动槽片组成，在全齿轮的侧面定位从动槽片，在与从动槽片位置相对应的不完全齿轮的侧面定位主动拨叉，主动拨叉上的圆柱销可在从动槽片的槽中滑动。
所述的筒式撞头器由缸筒、弹簧、钢丝绳和活塞式撞头组成；与卷筒地位置相一致，将缸筒的一端锁紧在撞轨机箱体的端面上，缸筒的另一端定位于定位板的孔中，在缸筒内依序装入弹簧、活塞式撞头，活塞式撞头的撞头端伸露在缸筒外；将钢丝绳的一端定位在卷筒上，钢丝绳的另一端穿过撞轨机箱体定位在活塞式撞头上，活塞式撞头受弹簧势能产生的冲击力的作用，在不完全齿轮传动机构的驱动下，活塞式撞头在缸筒内往复运动，间歇的高速撞击内装档板的固定撞轨包总成，带动钢轨移动。
所述的定位板呈“门”字形板面，在“门”字形定位板的两侧与撞轨机箱体之间对称布设拉杆，拉杆的两端分别锁紧在撞轨机箱体及定位板上。
所述的定位螺杆机构对称安装在定位板外端面的对称轴两侧，每个定位螺杆机构由定位螺杆、螺母和定位套组成：定位螺杆的一端设有螺纹，与安装在定位板上的螺母相配；其另一端轴段穿过安装在定位板上的定位套的孔，压紧在钢轨的轨头下额位置处。
所述的内装挡板的固定撞轨包由包体、挡板和斜铁组成，在固定撞轨包与两筒式撞头器的撞头之间的包体上加工有燕尾槽，在燕尾槽内滑动装入呈“门”字形板面的挡板；撞轨机启动前，活塞式撞头沿缸筒全部伸出，挡板靠自重落在活塞式撞头外圆的上母线上，此时的撞头端面与包体燕尾槽底面距离为a，而档板的厚度b大于a；待撞轨机启动后，活塞式撞头沿缸筒收回，档板靠自重落在钢轨的轨头顶面上，此后撞轨机进入撞轨工作循环；在“门”字形包体的另一端设有斜铁槽，且斜铁槽中斜铁小头指向包体燕尾槽底面，斜铁与钢轨轨头两侧面相对。
本发明的原理和施工工序分述于下：
本发明是以所述的电动油泵泵站经高压软管向两油马达输送压力油，油马达经联轴器、圆锥齿轮副带动主动轴旋转实现机械同步。在主动轴上对称布设两不完全齿轮，在不完全齿轮侧面定位有主动拨叉；在与主动轴平行布设的齿轮轴上对称布设全齿轮及卷筒。在全齿轮侧面定位有从动槽片，且不完全齿轮主动拨叉上的圆柱销可在全齿轮从动槽片的槽中滑动。即相啮合的不完全齿轮-全齿轮组成不完全齿轮传动机构；而两轮上相应设置的主动拨叉-从动槽片又组成槽轮机构。当持续运转的不完全齿轮上的有齿弧段与全齿轮进行啮合传动时，则带动齿轮轴、卷筒转动，使卷筒上的钢丝绳拉动活塞式撞头压缩弹簧，弹簧蓄积势能，随着不完全齿轮的转动，其上的有齿弧段与全齿轮的轮齿脱离啮合，不完全齿轮传动机构进入到“空档”段传动。这时被压缩的弹簧脱离不完全齿轮轮齿的啮合束缚，弹簧能瞬间释放，卷筒通过齿轮轴带动全齿轮瞬间自由反转，推动活塞式撞头沿缸筒高速滑动撞击固定撞轨包档板，并将这一冲击功通过固定撞轨包、斜铁传到钢轨上，带动钢轨移动。如果不完全齿轮传动机构在每一工作循环中两轮轮齿都在M点能平稳的进入到正常啮合，而两轮不发生传动中的轮齿干涉现象，则能保证撞轨机的正常平稳运转。但在实际工况中可能会有一些因素影响到不完全齿轮传动机构的啮合定时，如撞轨机撞头、档板等零件在长期运转中定位尺寸的改变等因素可能会影响到不完全齿轮传动机构的啮合定时，而发生两轮轮齿传动中的干涉现象。为此，在不完全齿轮、全齿轮上相应设置了槽轮机构：即在不完全齿轮侧面定位有主动拨叉，在全齿轮侧面定位有从动槽片。当不完全齿轮上的有齿弧段与全齿轮在M点两轮轮齿开始进入啮合传动，但在两轮齿开始进入啮合点M前，不完全齿轮主动拨叉上的圆柱销即与全齿轮上的从动槽片已“先导”进入啮合传动，从而消除了两轮轮齿进入啮合始点前的传动定时“失真”工况，保证了不完全齿轮传动机构啮合的正常平稳进行。
其施工工序：
1、将固定撞轨包卧放于钢轨轨头上，用大锤打紧斜铁，则固定撞轨包锁紧于钢轨头两侧面。
2、将所述的撞轨机与固定撞轨包对向卧放于同一钢轨的轨头上，且使撞轨机撞头端面与固定撞轨包燕尾槽底面距离为a。
3、用大锤打紧撞轨机箱体后端的尾部斜铁，则撞轨机箱体锁紧于钢轨轨头两侧面。
4、对向旋紧定位板两侧定位螺杆，则撞轨机与钢轨锁定。
5、将挡板放入固定撞轨包的燕尾槽中，则挡板落在撞轨机活塞式撞头外圆的上母线上。
6、启动电动油泵泵站，将调速阀手柄旋到预定档位，将换向阀手柄由卸荷工位搬到输出工位，则油马达旋转，卷筒上的钢丝绳拉动活塞式撞头收回，挡板靠自重落在钢轨的轨头顶面上，此后撞轨机进入撞轨循环作业中。
与现有技术相比，本发明的特点分述如下：
1、本发明是以齿轮泵-油马达作为扭矩动力源，采用不完全齿轮传动机构带动卷筒、钢丝绳使弹簧间歇压缩，利用弹簧势能所产生的冲击功撞击钢轨。
2、在撞轨机后端设有尾部斜铁锁紧机构，用于防止撞轨机工作中沿钢轨纵轴向的反弹后移；在撞轨机前端定位板上对称布设定位螺杆机构，从而确定了撞轨机相对于钢轨横截面上下左右的位置。
3、自动撞轨机撞轨时对钢轨所产生的冲击功与一个由8人操作重量为600公斤的人力撞轨机相当，而钢轨所产生的纵向位移速度却是人力撞轨装置的2倍。
因此，本发明是一种以机械化代替笨重体力、工作效率高、劳动强度低、操作简便、便于现场流动施工作业等优点。
【附图说明】
本发明共有九幅附图。其中：
附图1是现有技术中的人力撞轨机俯视结构示意图。
附图2是本发明的具体实施例中撞轨机启动前活塞式撞头22处于自由状态的主视结构示意图；
附图3是图2的俯视结构示意图；
附图4是图3中的电动油泵泵站12的液压系统图；
附图5是图3中沿A-A线的放大剖视图；
附图6是图3中沿B-B线的剖视图；
附图7是图3中沿C-C线的剖视图。
附图8是本发明的具体实施例中撞轨机工作中活塞式撞头22撞击固定撞轨包7的挡板17之前的主视结构示意图；
附图9是图8的俯视示意图。
图中：1、尾部斜铁，2、钢轨，3、撞轨机箱体，4、缸筒，5、拉杆，6、定位板，7、固定撞轨包，8、斜铁，9、定位螺杆，10、螺母，11、定位套，12、电动油泵泵站：12-1、油箱，12-2、滤油器，12-3、齿轮泵，12-4、三相交流电动机，12-5、溢流阀，12-6、调速阀，12-7压力表，12-8、二位二通换向阀，12-9、高压软管；13、油马达，14、半齿轮，15、卷筒，16、全齿轮，17、挡板，18、主动轴，19、齿轮轴，20、弹簧，21、钢丝绳，22、活塞式撞头，23、主动拨叉，24、从动槽片。
【具体实施方式】
图2、3、4、5、6、7、8、9所示是本发明的具体实施例，它是无缝线路施工作业时采用的自动撞轨机，包括固定撞轨包和斜铁8，其特征在于：其固定撞轨包是内装挡板17的固定撞轨包7，所述的内装挡板17的固定撞轨包7与撞轨机对向卧放锁紧于同一根钢轨2的轨头上，撞轨机由撞轨机箱体3、尾部斜铁锁紧机构、电动油泵泵站12、油马达13、主动轴18、齿轮轴19、圆锥齿轮副、不完全齿轮14、全齿轮16、不完全齿轮传动机构、槽轮机构、卷筒15、筒式撞头器、定位板6和拉杆5组成，在撞轨机箱体3后端以尾部斜铁锁紧机构锁紧于钢轨2的轨头两侧面，所述的尾部斜铁锁紧机构由斜铁槽和斜铁1组成；在撞轨机箱体3内，其后部对称平行布设两油马达13，电动油泵泵站12经高压软管12-9向两油马达13输送压力油，驱动油马达13旋转输出扭矩，所述的电动油泵泵站12由油箱12-1、滤油器12-2、齿轮泵12-3、三相交流电动机12-4、溢流阀12-5、调速阀12-6、压力表12-7、二位二通换向阀12-8及上述各元件之间的连接管路组成，三相交流电动机12-4经联轴器与齿轮泵12-3连接；继两油马达13后，依序在撞轨机箱体3内设有主动轴18和齿轮轴19，在主动轴18、齿轮轴19上分别对称布设由不完全齿轮14和全齿轮16组成的不完全齿轮传动机构，在所述的不完全齿轮传动机构上布设由主动拨叉23和从动槽片24组成的槽轮机构；在主动轴18圆锥齿轮的内侧对称布设不完全齿轮14，在不完全齿轮的14侧面定位有主动拨叉23；在齿轮轴19的外侧对称布设卷筒15，其内侧对称布设全齿轮16；在全齿轮16相应位置处定位有从动槽片24，且不完全齿轮14上的主动拨叉23可在全齿轮16上的从动槽片24的槽中滑动；两油马达13分别经联轴器、圆锥齿轮副带动主动轴18旋转；与齿轮轴19上的两卷筒15的位置相对应，在撞轨机箱体3的前端对称锁紧两筒式撞头器，两筒式撞头器撞头端定位在定位板6的孔中，所述的每个筒式撞头器由缸筒4、弹簧20、钢丝绳21和活塞式撞头22组成；在撞轨机箱体3与定位板6之间对称布设4个拉杆5，且拉杆5两端分别锁紧在撞轨机箱体3及定位板6上；在与钢轨2的轨头下额相对应的呈“门”字形板面的定位板6上对称布设定位螺杆机构，所述的每个定位螺杆机构由定位螺杆9、螺母10和定位套11组成；所述的内装挡板17的固定撞轨包由包体、挡板17和斜铁8组成，在固定撞轨包与两筒式撞头器撞头之间的包体上加工有燕尾槽，在燕尾槽内滑动装入挡板17，撞轨机启动前，活塞式撞头22沿缸筒4全部伸出，档板靠自重落在活塞式撞头外圆的上母线上，此时的撞头端面与包体燕尾槽底面距离为a，而档板的厚b大于a；撞轨机启动后，活塞式撞头22沿缸筒4收回，挡板17靠自重落在钢轨2的轨头顶面上，此后撞轨机撞头间歇的高速撞击内装档板17的固定撞轨包，带动钢轨2移动；在“门”字形包体的另一端设有与钢轨2轨头两侧面相对的斜铁槽，且斜铁槽中斜铁8小头指向包体燕尾槽底面，斜铁8锁紧于钢轨2轨头两侧面。
在本具体实施例中，撞轨机主框架由撞轨机箱体3、两个缸筒4、定位板6及四根拉杆5组成。两个缸筒4后端锁紧在撞轨机箱体3上，其前端定位于定位板6的孔中，四根拉杆5将撞轨机箱体3、两个缸筒4及定位板6固联成一体。撞轨机卧放于钢轨轨头顶面。为了使撞轨机在钢轨2上定位，撞轨机箱体3及定位板6的横截面均采用与钢轨2轨头相配的“门”字形结构，而且在撞轨机前后两端分别设置了锁紧机构：在撞轨机箱体3后端设有尾部斜铁锁紧机构，用于防止撞轨机工作时沿钢轨2纵轴向的反弹后移；撞轨机相对于钢轨2横截面上下左右方向的定位是由设在撞轨机前端定位板6上的定位螺杆机构完成，在撞轨机“门”字形定位板6的外端面上，于定位板6的对称轴两侧，在钢轨2轨头额部下方，对称设置了定位螺杆机构：对向旋紧两侧定位螺杆9，则定位螺杆9的轴端压紧在钢轨2轨头下额处。为了增加定位螺杆9的刚度，在其前部设有定位套11。“门”字形的定位板及其上配置的定位螺杆机构确定了撞轨机相对于钢轨2横截面上下左右的位置。
以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。