新型高鐵用百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置

宋春玉

（中冶東方工程技術有限公司 長材事業(yè)部，內蒙古 包頭 014010）

0 引言

在常規(guī)的短定尺軌梁生產車間，冷定尺鋼軌的外表面人工檢查在檢查臺架上進行。鋼軌由電磁吊車成排吊運放到檢查臺架上，由檢查人員對鋼軌的各外表面進行檢查。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，鋼軌的兩個側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架底下端著燈具照射檢查，檢查起來比較困難、效率低、速度慢、容易漏檢。隨著高速鐵路建設的快速發(fā)展，對鐵路鋼軌提出了更高的要求，單軌長度達到100m，鋼軌質量要求更為嚴格，原有的鋼軌檢查臺已不能適應長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缺點、適用于百米長定尺鋼軌生產線的檢查裝置，以方便檢查、提高效率、提升鋼軌檢驗的合格率。

1 四面翻鋼檢查裝置的工藝及技術

1．1 裝置適用的產品品種、規(guī)格及產能

某鋼廠新建的百米鋼軌生產線產品規(guī)格如下：

重軌（kg／m）： 43、50、60、75；

道岔軌： AT50、AT60；

起重機鋼軌： QU100、QU120；

電車軌： BL型RL60；

鋼軌長度（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；

年生產能力： 50萬噸／年。

根據(jù)產品規(guī)格及生產需求，長定尺重軌加工線的非標設備設計采用了新型的百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置。

1．2 設備組成及布置

為了有效地解決原有檢查臺存在的問題，新型百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置采用了通過4組橫移翻鋼機、5組鏈式運輸機等設備相結合使鋼軌每次翻轉90°，依次連續(xù)4次翻轉共360°的方法，實現(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、下料輥道的輥子空隙之間，以便將鋼軌從輥道上移至鏈式運輸機上或將鋼軌從鏈式運輸機上移送至下料輥道上；鏈式運輸機共5組，分段布置在兩條輥道中間，各鏈式運輸機首尾交錯銜接。翻鋼機分4組布置在鏈式運輸機交接處，將鋼軌從一個鏈式運輸機移至另一個鏈式運輸機并翻轉90°。此裝置的平面布置如圖1所示。

1．3 工藝流程

鋼軌由萬能軋機軋制成合格斷面并切割成百米定尺，經(jīng)冷床冷卻后，運至平立輥矯直機進行矯直。矯直后的鋼軌運往檢測中心進行無損探傷，然后送至鋸鉆聯(lián)合機床加工。加工后的鋼軌在翻鋼檢查臺區(qū)進行人工檢查。

鋼軌經(jīng)上料輥道進入翻鋼檢查裝置，由橫移上料運輸小車將鋼軌平移送至鏈式運輸機Ⅰ上，鏈式運輸機Ⅰ將鋼軌平移送至翻鋼機Ⅰ處，翻鋼機Ⅰ將鋼軌橫移并翻轉一個面移送至鏈式運輸機Ⅱ上，然后翻鋼檢查裝置按照相同的方法通過運輸機Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的運送及翻鋼機Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的翻轉，實現(xiàn)鋼軌其余3個面的連續(xù)翻轉。最終當鋼軌經(jīng)翻鋼機Ⅳ翻轉移送至鏈式運輸機Ⅴ上時，鋼軌已完成4個面的連續(xù)翻轉，軌頭仍然向上。檢查人員在四面翻鋼檢查裝置平臺上對鋼軌的各外表面進行檢查。合格鋼軌由鏈式運輸機Ⅴ移送至下料運輸小車處，下料運輸小車將鋼軌從鏈式運輸機上移送至下料輥道上，將鋼軌運往下一工序。

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；

鏈式運輸機速度（m／s）： 0．5～0．15；

翻鋼機輸出轉速（r／min）： 2．2。

2 關鍵技術及創(chuàng)新點

2．1 主要技術難題及解決辦法

根據(jù)人工檢查的實踐經(jīng)驗，便于檢查的最好方法就是將鋼軌的每個面向上擺放，但是鋼軌斷面形狀不規(guī)則，而且鋼軌長度大，橫向間距小，排列緊湊。經(jīng)過考察、分析、比較，采用擺桿機構將單根鋼軌托起移送并依次翻轉一個面是最好的方案。設計中布置鏈式運輸機輔助檢查及移送鋼軌，使用運輸小車將鋼軌移入移出。但相應存在的問題是：①因為鋼軌斷面形狀不規(guī)則，四個橫移翻鋼機的擺桿頭部形狀要隨翻轉的鋼軌斷面形狀而改變，每組擺桿的行程及擺動角度也隨之相應變化；②由于鋼軌長度大，各單體設備必須保持同步動作，這樣才能保證鋼軌在橫向運輸過程中不發(fā)生偏移；③由于鋼軌長度大，使得四面翻鋼檢查臺的長度長、面積大，各設備布置時首尾交錯銜接，結構緊湊，布置困難，要插空安放。

通過對百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置的核心設備橫移翻鋼機、鏈式運輸機、運料小車的精心設計和總體協(xié)調布置，并采取以下措施較好地解決了上述問題。

（1）采用編碼器來控制橫移翻鋼機擺桿的行程角度以及鏈條移動的位置距離。

（2）采用剛性聯(lián)軸器將各單體設備的傳動長軸連成一體，通過電氣控制各電動機同步，使各單體設備保持同步動作，從而保證鋼軌在橫向運輸過程中不發(fā)生偏移。

（3）橫移小車的升降橫移用比例閥來控制多個液壓缸的同步動作，極限位置用接近開關控制。

2．2 核心設備結構特點

2．2．1 橫移運輸小車

圖2為橫移運輸小車示意圖。橫移運輸小車在上、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，移送時需將鋼軌托起，圖2為橫移小車的設備圖。

圖2 橫移運輸小車示意圖

小車的主要動作為升降和橫移兩部分。升降部分是由液壓缸推動導桿及安裝在上面的托板，從而帶動鋼軌上下移動。小車由鏈條拖動在底座的槽形導軌中橫向移動，小車返回時應不影響輥道運輸鋼軌。運料小車沿鋼軌長度方向按一定間距布置。由于移送的鋼軌很長，要求所有小車必須保持同步動作，這樣才能保證鋼軌在橫向運輸過程中不發(fā)生偏移。小車移送位置要求可調，因此在小車移送鏈軸上加裝編碼器控制。橫移傳動裝置有液壓和電動兩種形式。在下料運輸小車中，橫向移動是由液壓缸推動繞定軸旋轉的曲柄，通過連桿帶動小車橫移。

2．2．2 鏈式運輸機

圖3為鏈式運輸機示意圖。其用于平行移送鋼軌，以便進行人工檢查。沿鋼軌長度方向按一定間距布置，由電動機經(jīng)減速后驅動裝有主動鏈輪的長軸旋轉，帶動鏈條在導向支架上滑動，拖動放在上面的鋼軌平行移動。5個鏈式運輸機配合動作還可將鋼軌不翻轉而連續(xù)運輸鋼軌至下料輥道。由于移送的鋼軌很長，因此要求所有的鏈條必須保持同步動作，保證鋼軌在橫向運輸過程中不發(fā)生偏移。2．2．3 鋼軌橫移翻鋼機

圖4為 鋼軌橫移翻鋼機示意圖。其將單根鋼軌從鏈式運輸機上托起移送至另一鏈式運輸機上，并且將鋼軌翻轉一個面，4個鋼軌橫移翻鋼機配合正好將鋼軌翻轉4個面。由于移送的鋼軌很長，因此要求各擺桿必須保持同步動作，保證鋼軌各段同步橫移。翻轉擺桿不動作時，擺桿要低于鏈條面，當不需要翻鋼時，5個鏈式運輸機配合動作能將鋼軌平移運輸至下料輥道。

圖3 鏈式運輸機示意圖

橫移翻鋼機的傳動是電動機驅動與減速機輸出端聯(lián)結的長軸旋轉，帶動擺桿和鋼軌擺動并使鋼軌翻轉90°。4個翻鋼機的結構基本一樣，只是每組擺桿的頭部形狀隨翻轉的鋼軌斷面形狀和尺寸而改變，每組擺桿的行程及擺動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)量的鋼軌來確定。

圖4 鋼軌橫移翻鋼機示意圖

3 設備運行效果

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運行。通過幾年的實踐檢驗，百米鋼軌四面翻鋼檢查裝置使用效果很好，滿足了生產使用要求，改善了現(xiàn)場檢查的工作條件，減輕了工人的勞動強度，降低了鋼軌表面刮傷，提高了檢查效率。

［1］ 成大先．機械設計手冊［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2002．