高速公路鐵軌焊接生產(chǎn)線自動上料、下料收集設(shè)備的研制

趙麗梅

摘要：文章闡述了研發(fā)制造高速鐵路重軌焊接生產(chǎn)線軌料上料和成品下料自動輸送設(shè)備。該裝置軌料上料、成品下料全部自動化，通過自動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與焊接生產(chǎn)線的同步。解決多年影響焊接線各部分裝備節(jié)奏混亂，工作效率底下的瓶頸。整個產(chǎn)品在國內(nèi)眾多重軌焊接生產(chǎn)線中尚屬首創(chuàng)，該裝置的采用可以全面實(shí)現(xiàn)焊接線的高度自動化，使我國重軌焊接生產(chǎn)工藝達(dá)到世界先進(jìn)水平。

關(guān)鍵詞：高鐵重軌焊接生產(chǎn)線；軌料上料；成品下料；自動輸送

中圖分類號：U215 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）03-0056-02

一、概述

目前，高速鐵路已經(jīng)成為世界鐵路發(fā)展的總趨勢，日本、法國、意大利、西班牙、英國、瑞典、俄羅斯等國家鐵路營運(yùn)時速已達(dá)到200～360km/h的范圍之內(nèi)。我國鐵路東部覆蓋不均衡，基礎(chǔ)設(shè)施落后，鐵路運(yùn)行速度低，致使鐵路運(yùn)輸效率低下，形成了運(yùn)輸高峰時嚴(yán)重堵塞的現(xiàn)象。目前，鐵路的發(fā)展已經(jīng)不適應(yīng)我國現(xiàn)代化建設(shè)，在某種程度上嚴(yán)重影響了國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。因此，改造現(xiàn)有鐵路設(shè)施、運(yùn)輸提速和新建高標(biāo)準(zhǔn)、高速鐵路建設(shè)和改造正在迅速進(jìn)行，取得了客觀的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

我國高速鐵路迎來了史無前例快速大發(fā)展的時代，高鐵焊接是高速鐵路建設(shè)中最重要的工序之一，而重軌焊接過程中的自動輸送裝備又是焊接工序中的重要組成部分。由于該技術(shù)尚處于國內(nèi)空白，不能不采用落后的人工操作，產(chǎn)量低，自動化程度差，工人勞動強(qiáng)度大，危險(xiǎn)因素多，一直是高速重軌焊接的薄弱環(huán)節(jié)，滿足不了我國高速發(fā)展的鐵路事業(yè)需求。

高速鐵路必須有適合高速運(yùn)行的重軌做支承。高速重軌除了其材質(zhì)和軋制工藝有特殊要求外，在現(xiàn)場施工焊接方面也有很高的要求。目前，我國冶金企業(yè)軋制的重軌單根最大長度為100米，而高速鐵路建設(shè)需要將100米的單根重軌進(jìn)行多根拼接，高精度焊接后運(yùn)往施工現(xiàn)場再進(jìn)行焊接。由于我國高速鐵路建設(shè)起步晚，積累的經(jīng)驗(yàn)少，因此相關(guān)的施工技術(shù)還顯落后，裝備水平不高，建設(shè)效率低。在重軌焊接領(lǐng)域，多數(shù)建設(shè)項(xiàng)目還沒有形成系列、完善、科學(xué)和高效的施工方案，只是在焊接設(shè)備上引進(jìn)了國外的技術(shù)的設(shè)備，基本保證了焊接質(zhì)量的需要。目前，根據(jù)重軌焊接的產(chǎn)量要求，大多數(shù)焊軌廠采用雙作業(yè)流水線生產(chǎn)方式，兩條作業(yè)線共用原料場地，原料鋼軌的卸車、鋼軌運(yùn)輸均采用人工操作吊車運(yùn)輸方式，成品輥道下線、裝車也采用吊車運(yùn)輸方式。因?yàn)槿斯げ僮鞯踯嚨踹\(yùn)一次鋼軌，一個運(yùn)行周期需8～9分鐘，向兩條工作線運(yùn)料需16～18分鐘，同時還要進(jìn)行卸車交叉作業(yè)，因此吊車的運(yùn)送能力不能滿足雙焊軌作業(yè)線的生產(chǎn)要求（一個焊接周期6分鐘）；而在成品鋼軌下料輥道，若因吊車能力不足，將無法保證鋼軌及時運(yùn)離輥道線，造成下一根鋼軌不能按流程繼續(xù)生產(chǎn)，造成生產(chǎn)線卡阻。因此，由吊車完成的鋼軌上下料的物流速度，成為制約重軌焊接生產(chǎn)線能力發(fā)揮的主要

瓶頸。

為適應(yīng)高鐵建設(shè)的需要，我們在大量調(diào)研和深入研發(fā)的基礎(chǔ)上，將軌道橫移技術(shù)進(jìn)行改造，與重軌焊接生產(chǎn)線的焊接工藝對接，設(shè)計(jì)研制出國內(nèi)第一套“高速鐵路重軌焊接自動輸送設(shè)備”。該設(shè)備通過擺動梁橫移升降的方式將鋼軌逐根運(yùn)送到焊接輥道線上，大大縮短了軌料上料時間，解決上料區(qū)的物流輸送瓶頸問題；在下料區(qū)的物流瓶頸問題。

根據(jù)重軌焊接生產(chǎn)線的焊接要求，設(shè)計(jì)滿足焊接需要的自動輸送設(shè)備，即上軌供料裝置和下線收集

裝置。

二、工作原理

本項(xiàng)目重點(diǎn)研發(fā)制造高速鐵路重軌焊接生產(chǎn)線軌料上料和成品下料自動輸送設(shè)備。該設(shè)備由上軌供料裝置和鋼軌快速下線收集裝置組成，其生產(chǎn)工藝流程是：由吊車將料場堆積的重軌原料吊裝于上軌供料裝置的鏈床上，鏈床按照焊接生產(chǎn)線的節(jié)奏自動控制完成上料動作。具體動作時：鏈床啟動，鏈床擋塊將一根重軌推入焊接生產(chǎn)線輥道上方后，鏈床升降裝置驅(qū)動鏈床下降將軌料放于輥道上，輥道運(yùn)作將鋼軌運(yùn)出，進(jìn)入焊接生產(chǎn)線。同時鏈床下降，退回，進(jìn)入下一個運(yùn)作周期，這樣即可逐根將軌料連續(xù)輸送至焊接生產(chǎn)線輥道，并與生產(chǎn)線運(yùn)作同步。上料裝置全部自動化，通過自動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與焊接生產(chǎn)線的同步；該部分裝備鏈床大小可根據(jù)最大軌料額長度設(shè)計(jì)制造，以適應(yīng)不同長度軌料的上料需求。軌料通過焊前處理、焊接、焊后處理后，進(jìn)入成品輸送輥道。在該段設(shè)置的快速下料裝置可以將重軌成品快速運(yùn)出生產(chǎn)線輥道，進(jìn)入下料鏈床，通過吊車調(diào)運(yùn)至成品料場。具體工藝過程是：成品重軌運(yùn)行至下料鏈床工作區(qū)后，鏈床升起，擋塊將重軌擋住，鏈床動作，將成品推出輥道至鏈床尾部，等待吊運(yùn)。鏈床下降，返回，等待下一根成品軌。該段裝備通過自動控制系統(tǒng)與焊接生產(chǎn)線保持同步，其長度可以根據(jù)成品長度設(shè)計(jì)制造，以適應(yīng)不同需要。并可以在快速下料的同時，通過翻轉(zhuǎn)和收集、打捆等裝置，實(shí)現(xiàn)成品重軌的自動堆放和大捆，完全實(shí)現(xiàn)成品下料至包裝的工藝自動化。

三、采用的新技術(shù)

軌道橫移技術(shù)在冶金企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用多年，技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠。本項(xiàng)目產(chǎn)品就是將這些成熟的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，與高速重軌焊接生產(chǎn)線工藝要求接軌，滿足生產(chǎn)線快速上料和下料的需要，以解決多年影響焊接線各部分裝備節(jié)奏混亂，工作效率底下的瓶頸。整個產(chǎn)品在國內(nèi)眾多重軌焊接生產(chǎn)線中尚屬首創(chuàng)，該裝置的采用可以全面實(shí)現(xiàn)焊接線的高度自動化，使我國重軌焊接生產(chǎn)工藝達(dá)到世界先進(jìn)水平。

該系統(tǒng)的升降裝置是采用平面四桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)通過快速以太網(wǎng)CP343-1與別的機(jī)組實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，充分保證整個系統(tǒng)的通訊暢通，并且系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充也非常方便。人—機(jī)界面采用上位機(jī)控制，使操作方便、靈活。集中監(jiān)控系統(tǒng)采用可調(diào)焦220倍攝像頭監(jiān)控。自動化系統(tǒng)采用PLC-300控制，CPU采用子門子315-2DP。

四、結(jié)語

綜上所述，本項(xiàng)目產(chǎn)品高速鐵路重軌焊接自動輸送設(shè)備技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理，該電氣設(shè)備集低壓供配電、電氣自動化、網(wǎng)絡(luò)通訊、監(jiān)控?cái)z像為一體，為焊軌生產(chǎn)提供高效率、高品味的全自動服務(wù)。該設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)性及全自動化程度在國內(nèi)尚屬首例。

高速鐵路重軌焊接自動輸送設(shè)備的應(yīng)用，將對中國的高速鐵路重軌焊接生產(chǎn)線整體工藝水平的提高起到積極的作用，將生產(chǎn)線的工藝水平整體邁入國際先進(jìn)行列。未來幾年，中國將斥資幾十億的投資規(guī)模對現(xiàn)有十余條重軌焊接生產(chǎn)線進(jìn)行改造，“高速鐵路重軌焊接自動輸送設(shè)備”的應(yīng)用前景廣闊。

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（責(zé)任編輯：趙秀娟）