專利名稱：軌道螺栓作業機的制作方法
技術領域：
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本實用新型涉及一種對鐵路道軌固定螺栓進行作業的自動化機械，尤其是一種采用微機程序控制，以發電機為動力源，驅動電機工作，推動沖擊器輸出高速沖擊扭矩，從而完成對軌道螺栓快速旋松、向螺母內噴射防銹劑、并以規定扭矩值反向緊固螺栓全過程的自動化設備。
二背景技術：
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目前，由于列車車速的提高，車流密度的加大，對路基養護的要求也越來越高，越來越重要。據調查，國內工作在養路第一線的人員已達14萬余人。而在路基養護工作中，按時對軌道螺栓進行松緊加固及螺栓防銹處理是一項重要工作。目前，國內在對鐵路軌道螺栓的旋松、加注防銹劑、緊固螺栓的維護作業時，主要以人力為主，其勞動強度大，作業時間長、工作效率低，防銹劑浪費大，維護質量差，作業成本高。若采用電動扳手，要受到電源的嚴格限制，而且仍要人工涂抹防銹劑，故只能在小范圍有條件的作業區內使用。現有的維護器，其維護完成后換位仍要人工作業，勞動強度大、速度慢、效率較低，不能適應高速密集型鐵路的要求。
三
發明內容
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根據上述鐵路軌道螺栓作業的實際需要，本實用新型的目的是提供一種能在軌道上行走，可同時對兩個螺栓作業、單人操作、便于攜帶、功能齊全、不受電網限制、省力省防銹劑的高效快速軌道螺栓作業設備。
為實現上述目的，本實用新型所述的軌道螺栓作業機，它由行走機架、動力裝置、軌道螺栓作業裝置及操作控制裝置等構成，行走機架由機架與導輪構成，導輪設置于機架下部；動力裝置、軌道螺栓作業裝置及操作控制裝置均設置于機架內，其特點是軌道螺栓作業裝置由升降機構、電動扳手及其自動尋位機構、防銹劑噴射機構所組成，電動扳手固定于升降機構上，升降機構設置于機架內，升降機構的動力輸入端與動力裝置動力輸出端相連接，電動扳手的扭力及沖擊力輸入端與動力裝置輸出端相連接；防銹劑噴射機構的噴射嘴沿電動扳手套筒中軸線設置，噴射嘴及導軸設置于電動扳手的內腔并用軸承套與電動扳手的扭力沖擊部件相隔開；操作控制裝置由操作面板、控制電路、驅動電路、轉速扭矩傳感器、發動機油門控制裝置等構成，驅動電路的受控制端與控制電路控制信號輸出端相連接，驅動電路電能輸入接口與發電機電能輸出接口相連接，驅動電路電能輸出端分別與各電動機電能輸入端、發動機油門控制裝置受控端、防銹劑噴射機構的受控端相連接，控制電路檢測信號輸入端分別與轉速扭矩傳感器和發電機電壓傳感器檢測信號輸出端相連接，轉速扭矩傳感器從轉動的電動扳手處檢測到轉速扭矩信號，發電機傳感器從發電機電能輸出端檢測到輸出電能狀態信號。
在上述技術方案中，動力裝置由汽油發動機、發動機油門控制裝置、點火器、蓄電池、高效永磁發電機及發電機限速保護裝置等構成，發動機油門控制裝置的信號輸入端接操作控制裝置驅動電路中的油門控制信號輸出端；發電機限速保護裝置的信號輸入端接發電機電源輸出端，該保護裝置控制信號端接點火器受控信號輸入端，發電機轉子連接于汽油發動機的動力輸出軸。發電機轉子內壁周邊設置若干永磁材料，發電機定子設置于發電機轉子內部并固定在發動機箱體上，從而構成高效永磁發電機；發電機轉子外圓固定有電感式點火器的磁鐵及導磁塊，發電機轉子也是點火器的轉子，在汽油發動機箱體上固定有點火控制器及高壓包定子，從而組成一個發動機的電感式無觸點電子點火器；在發電機電源輸出端與發動機點火器之間設置有限速保護裝置，該裝置接受到發電機輸出的超安全電壓時，迅速關閉點火控制器中高壓線包的供電回路，發電機輸出電壓正常時，該裝置迅速接通點火控制器中高壓線包的供電回路，點火器恢復正常點火。發電機轉子的軸向面開有若干個孔，發電機護罩上開有離心風輪進風孔槽。汽油發動機動力輸出軸側設置有離心式風機，風機輸出通過導風軟管接在發電機定子與發動機聯接的外側面，風量經過定子與轉子的開孔先冷卻發電機后再與離心風機風量合并后對發動機形成冷卻風量。
在上述技術方案中，電動扳手升降及自動尋位機構由支架、升降絲桿、升降電機、升降滑塊、升降導桿及定位平衡彈簧等構成，升降電機轉動軸與升降絲桿相連動，升降滑塊套裝在升降絲桿上，且滑塊寬于兩臺扳手電機箱體上部間隙，電動扳手與升降導桿呈可滑動連接，導桿上端設有腰形槽，通過平衡彈簧將導桿上部懸浮固定，并與上支架呈可轉動方式連接，導桿的下端設有平衡桿，該平衡桿通過若干只彈簧限制定位，電動扳手端部設置帶有導向錐度的套筒。此外，在升降絲桿的底部設有手動緊急脫軌手輪。
在上述技術方案中，防銹劑噴射裝置由防銹劑容器、進劑單向閥、壓液活塞、回位彈簧、電磁閥、噴射單向閥、噴射頭、連接導管等構成，防銹劑容器出液口通過導管與進液單向閥進液口相連接，進液單向閥出液口與活塞內腔體相連通，該壓液活塞的出液口處設置有輸出單向閥并通過導管與噴射頭相連接，該噴射頭噴液口處設置有單向閥。
在上述技術方案中，發動機油門自動控制裝置由化油器油針、步進電機、磁性偏轉開關等構成，化油器油針直接與步進電機的轉軸連接，步進電機轉子由四只永久磁鐵組成兩對NSNS磁極，定子由四只線圈及鐵芯組成。利用線圈電流方向改變使步進電機轉軸呈90度動作，從而帶動化油器油針做相應運動，開啟、關閉或調節發動機油門。
在上述技術方案中，行走機架下部的導輪分為軌上導輪和軌下著地導輪，四只軌下著地導輪以可展開、可折收方式固定于機架下框架的四腳處，兩只軌上導輪則沿機架下框架中心線固定。
本實用新型具有以下特點A、自動高效。采用微機(CPU)控制工作，實現了自動化；科技含量高，可同時對兩個螺栓完成旋松、緊固、再旋松、加注防銹劑、再緊固作業，一人操作連續完成數人的工作量，直接提高工效幾十倍以上。
B、安全可靠。由于采用電力作功，取消人力操作，因而消除了人力操作帶來的人體疲勞操作導致疾病的機會，提高了人身安全系數，確保了操作者身心健康；由于采用微機控制工作，整機工作輸出的扭矩完全一致，徹底根除了人為扭力不均勻、“假涂油”，列車運行使軌距改變，從而導致掉道、顛覆、翻車重大惡性事故頻繁發生，極大地提高了鐵路行車的安全系數，對國家和人民生命財產的安全具有重大和深遠的意義，本產品單機作業，不依賴任何動力源，可全天候獨立工作。
C、省工省力。單位時間邊疆工作涂油作業人機比較，傳統3人1分鐘的工作量現在1人可在4秒鐘內完成；單項緊固作業最短時間只有1.5秒；機械自動作功自動控制取代了人力操作，使操作者徹底擺脫了繁重的體力勞動，大大降低了勞動強度，由于全過程采用微機程序控制，使原始繁重的人工養路工作推進到自動化養路的新階段。
D、維護成本低。防銹劑加注僅有0.5毫升，可大量節約原材料，僅涂油一項，其實際使用的防銹劑只是原人工涂油2毫升落地損失的消耗量，以年計算，每年可節約幾千噸的防銹劑。
E、生產高效益。整機的成本只有9,000余元，大大低于一個養路工一年的費用，它不僅是現行人工養路、機械化養路工作的換代產品。
四
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附圖1是本實用新型整臺設備結構示意圖。
附圖2是本實用新型的電動扳手及其升降和自動尋位機構結構示意圖。
附圖3是本實用新型防銹劑噴射機構結構示意圖。
附圖4是防銹劑噴射裝置與電動扳手結構示意圖。
附圖5是發電機結構示意圖。
附圖6發電機端部護罩結構示意圖。
附圖7是本實用新型發動機油門控制裝置結構示意圖。
附圖8是附圖7的剖視圖。
附圖9是本實用新型轉速測量裝置結構示意圖。
附圖10是本實用新型電動扳手升降及自動尋位機構結構中平衡彈簧對該機構適度旋轉限制定位示意圖。
附圖11是本實用新型電動扳手升降及自動尋位機構結構中平衡彈簧對該機構導桿連桿機構限制定位示意圖。
附圖12是本實用新型作業時各工作步驟之間先后順序及相互作用控制過程示意圖。
以上附圖中，1是控制面板，2是升降電機，3是動力傳遞及沖擊裝置，4是PLC(程序編程器)，5是汽油發電機組，6是機架，7是導輪，8是網罩，9是換向齒輪箱體，10是總成上支架，11是導桿球頭，12是升降電機，13是連軸器，14是機架固定板，15是升降機絲桿上空程，16是升降滑塊，17是升降螺紋，18是導桿，19是升降絲桿下空程，20是滑塊回位壓縮彈簧，21是導桿位移間隙，22是平衡桿，23是平衡桿下固定板，24是導桿下軸承，25是套筒，26是四十五度導向錐度，27是機架下支架，28是銷釘護圈，29是平面減磨軸承，30是固定螺釘，31是導位移間隙板，32是固定螺栓，33是防銹劑，34是閥體，35是回位彈簧，36是空腔，37是推桿，38是線圈，39是壓油桿，40是壓油活塞，41是密封圈，42是回位彈簧，43是泵體，44是單向閥，45是單向閥，46是導管，47是防銹劑，48是出液口接頭，49是單向閥，50是導管，51是換向齒輪箱體，52是壓蓋，53是傘齒輪軸套，54是導油管，55是從動傘齒輪，56是主動傘齒輪，57是減速機構，58是電機，59是減磨軸套，60導油管與傘齒輪軸套的間隙，61是軸套，62是軸承，63是套筒，64是單向閥，65是螺帽，66是噴射頭，67是噴射頭導桿，68是軸套，69是噴射頭壓緊彈簧，70是導油管，71是霍爾元件，72是轉速扭矩檢測齒盤，73是沖擊打箱體，74是沖擊塊，75是傘齒輪，76是發電機護罩，77是點火器定子，78是永磁材料，79是發電機及點火器轉子，80是永磁材料，81是發電機定子，82是發動機動力輸出軸，83是離心式風輪，84是點火器定子，85是永磁材料，86是發電機及點火器轉子，87是離心式風輪，88是轉軸力臂(位于油門開啟位置)，89是鐵芯固定螺釘，90是永久磁鐵N，91是轉動軸，92是永久磁鐵S，93是鐵芯，94是線圈，95是化油器封蓋，96是回位彈簧，97是油針，98是油針連桿，99是固定支架，100是轉軸力臂(位于油門關閉位置)，101是端蓋，102是轉軸，103是殼體，104是轉速扭矩檢測齒盤，105是霍爾探測元件，106是轉向架框，107是上固定軸，108是固定螺栓，109是間隙，110是導桿，111是總成架，112是導桿，113是轉向架框，114是換向齒輪箱體，115是換向齒輪箱體，16是總成架，117是間隙，118是平衡桿短力臂，119是平衡軸，120是固定螺母，121是平衡桿長力臂，122是下平衡彈簧，123是上平衡彈簧，124是彈簧固定座，125是下固定軸，126是固定螺栓，127是平衡桿長力臂與下平衡彈簧連接孔，128是壓板，129是平衡桿短力臂與上平衡彈簧連接孔，130導桿，131是間隙，132是轉向角調整支座，133是上固定架，134是總成架，135是平衡調節螺釘，136是拉緊彈簧，137是總成架，138是換向齒輪箱體。
五、具體實施方案。
以下結合附圖介紹本實用新型具體實施例。
本實施例的整體結構組成及各部分具體結構如附圖所示。
附圖1給出了機架與軌上導輪構成行走機架的實例。為了便于作業機地移動，可在機架下框架四角處設置四只既可折收又可展開的行走輪，在軌道作業時，軌下行走輪收起，作業完畢下軌前，將軌下行走輪展開，機架即可方便的移動。
附圖2給出的軌道螺栓作業裝置是本設備的工作部件，它由電動扳手及其升降和自動尋位機構，防銹劑噴射機構(參見附圖3、4)所組成，本作業機自動尋位過程是通過以下機構實現的。升降電機帶動絲桿轉動，套裝在絲桿上的滑塊帶動電動扳手作上、下運動，由于絲桿上、下設置有空程，滑塊向上移動至一定位置即不再上升，滑塊向下移至一定位置則受到滑塊回位壓縮彈簧作用也不再下移。為了使兩個電動扳手套筒能準確同時套住被作業的螺母，一方面，在設計中留有機械間隙，使整個升降機構可以圍繞升降軸作適度旋轉運動，另一方面，通過導桿下端的連桿機構，使兩個電動扳手套筒能適度張合，此外，在可移動調整部件與固定機架之間設置若干組拉緊彈簧(參見附圖10、11)，相對拉緊升降機構和套筒，使升降機構及電動扳手套筒維持在一個相對固定的平衡狀態，該狀態為標準軌道螺栓的位置狀態。當被作業螺栓位置存在一定誤差情況下，電動扳手套筒下降時，利用電動扳手的自重及套筒下端的導向錐度，能克服拉緊彈簧的拉力，升降機構旋轉相應角度，套筒也開合相應角度，使套筒與被作業的螺母進入嚙合狀態，完成垂直中心距及水平角度的自動尋位全過程。
在控制電路中CPU的控制下，整臺設備依照預先編制的程序進行有序工作(參見附圖12)。
蓄電池為發動機發電機的初始起動提供電能。發動機起動后輸出動力使發電機(參見附圖5、6)發電，為防止發電機空載情況下發電機輸出電壓過高，在發電機電源輸出端與發動機點火控器之間設置限速保護裝置，當發電機輸出電壓超過安全電壓時，該保護裝置斷開發動機點火器高壓包的供電回路，使點火器熄火，當發電機輸出電壓處于正常電壓時，該裝置迅速接通發動機點火器高壓包的供電回路，使點火器正常點火工作。發電機為操作面板、控制電路、驅動電路提供電能，發電機狀態傳感器時刻檢測發電機的輸出電壓，以保證控制電路工作在正常的電壓范圍內。發電機輸出的電能經驅動電路分別輸到升降電機、扳手電機以及發動機油門控制閥(參見附圖7、8)、噴劑控制閥等。控制電路中的CPU將整個作業過程進行最優按排，并對電動扳手產生扭矩的大小、防銹劑噴射量多少做出符合標準規范的設定，同時，通過固定于扳手套筒旋轉體上的轉速扭矩檢測輪以及設置在該輪附近的霍爾元件(參見附圖9)，把扳手套筒的實際扭矩(扭矩與轉速成正比)信息回傳到控制電路中，由控制電路進行信息處理后，再由驅動電路對作業有關的裝置發出動作指令，從而達到各個螺栓都能緊固到所設定的標準扭矩，實現全程螺栓扭力的一致性。
另外，本作業機停止螺栓作業時，可輸出2千瓦以上電源，可方便的作為備用便攜式電源，以供其它電動工具流動作業使用。
權利要求1.一種軌道螺栓作業機，它由行走機架、動力裝置、軌道螺栓作業裝置及操作控制裝置等構成，行走機架由機架與導輪構成，導輪設置于機架下部；動力裝置、軌道螺栓作業裝置及操作控制裝置均設置于機架內，其特征在于軌道螺栓作業裝置由升降機構、電動扳手及其自動尋位機構、防銹劑噴射機構所組成，電動扳手固定于升降機構上，升降機構設置于機架內，升降機構的動力輸入端與動力裝置動力輸出端相連接，電動扳手的扭力及沖擊力輸入端與動力裝置輸出端相連接；防銹劑噴射機構的噴射嘴沿電動扳手套筒中軸線設置，噴射嘴及導軸設置于電動扳手的內腔并用軸承套與電動扳手的扭力沖擊部件相隔開；操作控制裝置由操作面板、控制電路、驅動電路、轉速扭矩傳感器、發動機油門控制裝置等構成，驅動電路的受控制端與控制電路控制信號輸出端相連接，驅動電路電能輸入接口與發電機電能輸出接口相連接，驅動電路電能輸出端分別與各電動機電能輸入端、發動機油門控制裝置受控端、防銹劑噴射機構的受控端相連接，控制電路檢測信號輸入端分別與轉速扭矩傳感器和發電機傳感器檢測信號輸出端相連接，轉速扭矩傳感器從轉動的電動扳手處檢測到轉速扭矩信號，發電機傳感器從發電機電能輸出端檢測到輸出電能狀態信號。
2.根據權利要求1所述的軌道螺栓作業機，其特征在于動力裝置由汽油發動機、發動機油門控制裝置、點火器、蓄電池、高效永磁發電機及發電機狀態傳感器等構成，發電機轉子連接于汽油發動機的動力輸出軸，發動機油門控制裝置的信號輸入端接操作控制裝置驅動電路中的油門控制信號輸出端；發電機狀態傳感器的信號輸入端接發電機電源輸出端，該傳感器的檢測信號輸出端接控制電路檢測信號的輸入端。
3.根據權利要求2所述的軌道螺栓作業機，其特征在于在發電機電源輸出端與發動機點火器之間設置有限速保護裝置，該發電機限速保護裝置的信號輸入端接發電機電能輸出端，該保護裝置控制信號輸出端接發動機點火器的受控信號輸入端。
4.根據權利要求2所述的軌道螺栓作業機，其特征在于發電機轉子連接于汽油發動機的動力輸出軸，發電機定子設置于發電機轉子內部并固定在發動機箱體上，發電機轉子內壁設置有若干永磁材料，從而構成高效永磁發電機；發電機轉子外圓固定有電感式點火器的磁鐵及導磁塊，發電機轉子也是點火器的轉子，在汽油發動機箱體上固定有點火控制器及高壓包定子，從而組成一個發動機的電感式無觸點電子點火器；發電機轉子的軸向面開有若干個孔，并按裝有離心式風輪，發電機護罩上開有離心風輪進風孔槽，為發動機缸體冷卻提供風路。
5.根據權利要求2所述的軌道螺栓作業機，其特征在于汽油發動機動力輸出軸側設置有離心式風機，風機輸出通過導風軟管接在發電機定子與發動機聯接的外側面，風量經過定子與轉子的開孔先冷卻發電機后再與離心風機風量合并后對發動機形成冷卻風量。
6.根據權利要求1所述的軌道螺栓作業機，其特征在于電動扳手升降及自動尋位機構由支架、升降絲桿、升降電機、升降滑塊、升降導桿及定位平衡彈簧等構成，升降電機轉動軸與升降絲桿相連動，升降滑塊套裝在升降絲桿上，且滑塊寬于兩臺扳手電機箱體上部間隙，電動扳手與升降導桿呈可滑動連接，導桿上端設有腰形槽，通過平衡彈簧將導桿上部懸浮固定，并與上支架呈可轉動方式連接，導桿的下端設有平衡桿，該平衡桿通過若干只彈簧限制定位，電動扳手端部設置帶有導向錐度的套筒。
7.根據權利要求6所述的軌道螺栓作業機，其特征在于升降絲桿的底部設有手動緊急脫軌手輪。
8.根據權利要求1所述的軌道螺栓作業機，其特征在于防銹劑噴射裝置由防銹劑容器、進劑單向閥、壓液活塞、回位彈簧、電磁閥、噴射單向閥、噴射頭、連接導管等構成，防銹劑容器出液口通過導管與進液單向閥進液口相連接，進液單向閥出液口與活塞內腔體相連通，該壓液活塞的出液口處設置有輸出單向閥并通過導管與噴射頭相連接，該噴射頭噴液口處設置有單向閥。
9.根據權利要求1所述的一種軌道螺栓作業機，其特征在于發動機油門自動控制裝置由化油器油針、步進電機、磁性偏轉開關等構成，化油器油針直接與步進電機的轉軸連接，步進電機轉子由四只永久磁鐵組成兩對NSNS磁極，定子由四只線圈及鐵芯組成。
10.根據權利要求1所述的軌道螺栓作業機，其特征在于行走機架下部的導輪分為軌上導輪和軌下著地導輪，四只軌下著地導輪以可展開、可折收方式固定于機架下框架的四腳處，兩只軌上導輪則沿機架下框架中心線固定。
專利摘要本實用新型提供一種鐵路軌道螺栓作業的專用設備,它以自發電力為能源,電動扳手設置在一個既能升降又能適度繞升降軸旋轉以及套筒端部能適度張合的支架上,從而能自動尋找確定被維護螺栓位置,另外將防銹劑噴射口設置于電動扳手套筒內,使螺栓旋松、噴劑、旋緊一氣呵成。由于設備的整個作業過程通過微機進行程序控制,實現了電動扳手輸出扭矩自動控制,防銹劑噴射適量,操作簡便可靠,勞動強度大為降低。
文檔編號E01B29/00GK2506684SQ01263138
公開日2002年8月21日 申請日期2001年10月9日 優先權日2001年10月9日
發明者董國興, 戴珊珊 申請人:南京仁源磁電機制造有限公司, 董國興