宋春玉

（中冶東方工程技術(shù)有限公司 長(zhǎng)材事業(yè)部，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

0 引言

在常規(guī)的短定尺軌梁生產(chǎn)車間，冷定尺鋼軌的外表面人工檢查在檢查臺(tái)架上進(jìn)行。鋼軌由電磁吊車成排吊運(yùn)放到檢查臺(tái)架上，由檢查人員對(duì)鋼軌的各外表面進(jìn)行檢查。鋼軌的上表面容易檢查，由于鋼軌的斷面不規(guī)則，鋼軌之間距離較小，鋼軌的兩個(gè)側(cè)面需要檢查人員手提燈具逐段檢查，而鋼軌的底面更需要檢查人員鉆到臺(tái)架底下端著燈具照射檢查，檢查起來(lái)比較困難、效率低、速度慢、容易漏檢。隨著高速鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)鐵路鋼軌提出了更高的要求，單軌長(zhǎng)度達(dá)到100m，鋼軌質(zhì)量要求更為嚴(yán)格，原有的鋼軌檢查臺(tái)已不能適應(yīng)長(zhǎng)定尺鋼軌檢查的要求。因此，研發(fā)一種能夠克服原有檢查臺(tái)缺點(diǎn)、適用于百米長(zhǎng)定尺鋼軌生產(chǎn)線的檢查裝置，以方便檢查、提高效率、提升鋼軌檢驗(yàn)的合格率。

1 四面翻鋼檢查裝置的工藝及技術(shù)

1．1 裝置適用的產(chǎn)品品種、規(guī)格及產(chǎn)能

某鋼廠新建的百米鋼軌生產(chǎn)線產(chǎn)品規(guī)格如下：

重軌（kg／m）： 43、50、60、75；

道岔軌： AT50、AT60；

起重機(jī)鋼軌： QU100、QU120；

電車軌： BL型RL60；

鋼軌長(zhǎng)度（m）： 54～105；

鋼軌重量（kg／根）： 5 000～8 000；

最小斷面尺寸（mm）： 軌高為140，軌底寬為114；

最大斷面尺寸（mm）： 軌高為192，軌底寬為170；

年生產(chǎn)能力： 50萬(wàn)噸／年。

根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格及生產(chǎn)需求，長(zhǎng)定尺重軌加工線的非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)采用了新型的百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置。

1．2 設(shè)備組成及布置

為了有效地解決原有檢查臺(tái)存在的問(wèn)題，新型百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置采用了通過(guò)4組橫移翻鋼機(jī)、5組鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)等設(shè)備相結(jié)合使鋼軌每次翻轉(zhuǎn)90°，依次連續(xù)4次翻轉(zhuǎn)共360°的方法，實(shí)現(xiàn)了將鋼軌的檢查面保持向上的檢查狀態(tài)，克服了原有鋼軌人工檢查臺(tái)的不足，方便了檢查。

具體布置為：上料輥道、下料輥道分別位于檢查裝置的兩端，用于輸入輸出鋼軌；上料小車、下料小車分別布置在上料輥道、下料輥道的輥?zhàn)涌障吨g，以便將鋼軌從輥道上移至鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上或?qū)撥墢逆準(zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上移送至下料輥道上；鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)共5組，分段布置在兩條輥道中間，各鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)首尾交錯(cuò)銜接。翻鋼機(jī)分4組布置在鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)交接處，將鋼軌從一個(gè)鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)移至另一個(gè)鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)并翻轉(zhuǎn)90°。此裝置的平面布置如圖1所示。

1．3 工藝流程

鋼軌由萬(wàn)能軋機(jī)軋制成合格斷面并切割成百米定尺，經(jīng)冷床冷卻后，運(yùn)至平立輥矯直機(jī)進(jìn)行矯直。矯直后的鋼軌運(yùn)往檢測(cè)中心進(jìn)行無(wú)損探傷，然后送至鋸鉆聯(lián)合機(jī)床加工。加工后的鋼軌在翻鋼檢查臺(tái)區(qū)進(jìn)行人工檢查。

鋼軌經(jīng)上料輥道進(jìn)入翻鋼檢查裝置，由橫移上料運(yùn)輸小車將鋼軌平移送至鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)Ⅰ上，鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)Ⅰ將鋼軌平移送至翻鋼機(jī)Ⅰ處，翻鋼機(jī)Ⅰ將鋼軌橫移并翻轉(zhuǎn)一個(gè)面移送至鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)Ⅱ上，然后翻鋼檢查裝置按照相同的方法通過(guò)運(yùn)輸機(jī)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的運(yùn)送及翻鋼機(jī)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)鋼軌其余3個(gè)面的連續(xù)翻轉(zhuǎn)。最終當(dāng)鋼軌經(jīng)翻鋼機(jī)Ⅳ翻轉(zhuǎn)移送至鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)Ⅴ上時(shí)，鋼軌已完成4個(gè)面的連續(xù)翻轉(zhuǎn)，軌頭仍然向上。檢查人員在四面翻鋼檢查裝置平臺(tái)上對(duì)鋼軌的各外表面進(jìn)行檢查。合格鋼軌由鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)Ⅴ移送至下料運(yùn)輸小車處，下料運(yùn)輸小車將鋼軌從鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上移送至下料輥道上，將鋼軌運(yùn)往下一工序。

圖1 高鐵用百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置平面布置圖

1．4 四面翻鋼裝置的技術(shù)參數(shù)

輥道速度（m／s）： 0～2；

小車升降速度（m／s）： 0．15；

小車橫移速度（m／s）： 0．3；

鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)速度（m／s）： 0．5～0．15；

翻鋼機(jī)輸出轉(zhuǎn)速（r／min）： 2．2。

2 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

2．1 主要技術(shù)難題及解決辦法

根據(jù)人工檢查的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，便于檢查的最好方法就是將鋼軌的每個(gè)面向上擺放，但是鋼軌斷面形狀不規(guī)則，而且鋼軌長(zhǎng)度大，橫向間距小，排列緊湊。經(jīng)過(guò)考察、分析、比較，采用擺桿機(jī)構(gòu)將單根鋼軌托起移送并依次翻轉(zhuǎn)一個(gè)面是最好的方案。設(shè)計(jì)中布置鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)輔助檢查及移送鋼軌，使用運(yùn)輸小車將鋼軌移入移出。但相應(yīng)存在的問(wèn)題是：①因?yàn)殇撥墧嗝嫘螤畈灰?guī)則，四個(gè)橫移翻鋼機(jī)的擺桿頭部形狀要隨翻轉(zhuǎn)的鋼軌斷面形狀而改變，每組擺桿的行程及擺動(dòng)角度也隨之相應(yīng)變化；②由于鋼軌長(zhǎng)度大，各單體設(shè)備必須保持同步動(dòng)作，這樣才能保證鋼軌在橫向運(yùn)輸過(guò)程中不發(fā)生偏移；③由于鋼軌長(zhǎng)度大，使得四面翻鋼檢查臺(tái)的長(zhǎng)度長(zhǎng)、面積大，各設(shè)備布置時(shí)首尾交錯(cuò)銜接，結(jié)構(gòu)緊湊，布置困難，要插空安放。

通過(guò)對(duì)百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置的核心設(shè)備橫移翻鋼機(jī)、鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)、運(yùn)料小車的精心設(shè)計(jì)和總體協(xié)調(diào)布置，并采取以下措施較好地解決了上述問(wèn)題。

（1）采用編碼器來(lái)控制橫移翻鋼機(jī)擺桿的行程角度以及鏈條移動(dòng)的位置距離。

（2）采用剛性聯(lián)軸器將各單體設(shè)備的傳動(dòng)長(zhǎng)軸連成一體，通過(guò)電氣控制各電動(dòng)機(jī)同步，使各單體設(shè)備保持同步動(dòng)作，從而保證鋼軌在橫向運(yùn)輸過(guò)程中不發(fā)生偏移。

（3）橫移小車的升降橫移用比例閥來(lái)控制多個(gè)液壓缸的同步動(dòng)作，極限位置用接近開(kāi)關(guān)控制。

2．2 核心設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2．2．1 橫移運(yùn)輸小車

圖2為橫移運(yùn)輸小車示意圖。橫移運(yùn)輸小車在上、下料輥道與檢查裝置之間橫向移送單根鋼軌，為保證鋼軌底面不受損傷，移送時(shí)需將鋼軌托起，圖2為橫移小車的設(shè)備圖。

圖2 橫移運(yùn)輸小車示意圖

小車的主要?jiǎng)幼鳛樯岛蜋M移兩部分。升降部分是由液壓缸推動(dòng)導(dǎo)桿及安裝在上面的托板，從而帶動(dòng)鋼軌上下移動(dòng)。小車由鏈條拖動(dòng)在底座的槽形導(dǎo)軌中橫向移動(dòng)，小車返回時(shí)應(yīng)不影響輥道運(yùn)輸鋼軌。運(yùn)料小車沿鋼軌長(zhǎng)度方向按一定間距布置。由于移送的鋼軌很長(zhǎng)，要求所有小車必須保持同步動(dòng)作，這樣才能保證鋼軌在橫向運(yùn)輸過(guò)程中不發(fā)生偏移。小車移送位置要求可調(diào)，因此在小車移送鏈軸上加裝編碼器控制。橫移傳動(dòng)裝置有液壓和電動(dòng)兩種形式。在下料運(yùn)輸小車中，橫向移動(dòng)是由液壓缸推動(dòng)繞定軸旋轉(zhuǎn)的曲柄，通過(guò)連桿帶動(dòng)小車橫移。

2．2．2 鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)

圖3為鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)示意圖。其用于平行移送鋼軌，以便進(jìn)行人工檢查。沿鋼軌長(zhǎng)度方向按一定間距布置，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)裝有主動(dòng)鏈輪的長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鏈條在導(dǎo)向支架上滑動(dòng)，拖動(dòng)放在上面的鋼軌平行移動(dòng)。5個(gè)鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)配合動(dòng)作還可將鋼軌不翻轉(zhuǎn)而連續(xù)運(yùn)輸鋼軌至下料輥道。由于移送的鋼軌很長(zhǎng)，因此要求所有的鏈條必須保持同步動(dòng)作，保證鋼軌在橫向運(yùn)輸過(guò)程中不發(fā)生偏移。2．2．3 鋼軌橫移翻鋼機(jī)

圖4為 鋼軌橫移翻鋼機(jī)示意圖。其將單根鋼軌從鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上托起移送至另一鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上，并且將鋼軌翻轉(zhuǎn)一個(gè)面，4個(gè)鋼軌橫移翻鋼機(jī)配合正好將鋼軌翻轉(zhuǎn)4個(gè)面。由于移送的鋼軌很長(zhǎng)，因此要求各擺桿必須保持同步動(dòng)作，保證鋼軌各段同步橫移。翻轉(zhuǎn)擺桿不動(dòng)作時(shí)，擺桿要低于鏈條面，當(dāng)不需要翻鋼時(shí)，5個(gè)鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)配合動(dòng)作能將鋼軌平移運(yùn)輸至下料輥道。

圖3 鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)示意圖

橫移翻鋼機(jī)的傳動(dòng)是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與減速機(jī)輸出端聯(lián)結(jié)的長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)擺桿和鋼軌擺動(dòng)并使鋼軌翻轉(zhuǎn)90°。4個(gè)翻鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)基本一樣，只是每組擺桿的頭部形狀隨翻轉(zhuǎn)的鋼軌斷面形狀和尺寸而改變，每組擺桿的行程及擺動(dòng)角度的變化用編碼器控制，各組擺桿之間的距離按擺放相同數(shù)量的鋼軌來(lái)確定。

圖4 鋼軌橫移翻鋼機(jī)示意圖

3 設(shè)備運(yùn)行效果

高鐵用百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置于2006年在某鋼廠順利投產(chǎn)運(yùn)行。通過(guò)幾年的實(shí)踐檢驗(yàn)，百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置使用效果很好，滿足了生產(chǎn)使用要求，改善了現(xiàn)場(chǎng)檢查的工作條件，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了鋼軌表面刮傷，提高了檢查效率。

［1］ 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002．