МАШИНА ПОДВЕСНАЯ ДЛЯ СТЫКОВОЙ СВАРКИ РЕЛЬСОВ Российский патент 2008 года по МПК B23K11/04 B23K101/26 

Изобретение относится к оборудованию для стыковой сварки рельсов и может быть использовано для сварки рельсовых стыков в пути.

Известны сварочные машины, обеспечивающие совмещение свариваемых торцов рельсов, их сварку и срезку грата в горячем состоянии.

Эти машины приняты за аналоги. См. книгу «Оборудование для контактной сварки рельсов и его эксплуатация», под редакцией доктора технических наук Кучук-Яценко С.И., Киев 1974 г., стр.75, рис.40, машина К355. Описание изобретения к а.с. №959948 В23К 11/04 «Установка для контактной стыковой сварки рельсов».

Машины состоят из двух корпусов, выполненных в виде клещевых зажимов с рычажной системой и двух вертикально стоящих гидроцилиндров зажима, двух трансформаторов, установленных внутри корпусов коробчатого типа, центральной оси, на которой установлен подвижный корпус и внутри которой вмонтирована электрогидроследящая система, двух направляющих, проходящих через оба корпуса, являющихся одновременно токоподводами, двух гидроцилиндров осадки.

Недостатками этих машин являются их низкая ремонтопригодность и возможность саморазрушения машины при зажиме, например, рельса только одним корпусом, кроме того, рычажная система этих машин не обеспечивает стабильного усилия зажатия рельсов при износе электродов или колебаний толщины шейки рельса. Этот недостаток не позволяет достигнуть технического результата изобретения, заключающегося в обеспечении безаварийной работы и стабильного усилия зажатия.

Известна машина К-255, предназначенная для сварки в пути тяжелых типов рельсов. См. книгу «Оборудование для контактной сварки рельсов и его эксплуатация», под редакцией доктора технических наук Кучук-Яценко С.И., Киев 1974 г., стр.67, рис.36а.

Эта машина принята за прототип.

Машина содержит клещевые зажимы, представляющие собой двуплечие рычаги в виде корпусов коробчатого типа, установленные на центральной оси. В нижней части зажимов установлены электроды на всю длину корпуса, являющиеся зажимным, центрирующим и подводящим электрический ток элементом, а в верхней части рычагов горизонтально установлен гидроцилиндр зажима.

Недостатком таких машин является их низкая ремонтопригодность из-за расположения трансформаторов внутри корпусов. Две боковые направляющие являются продолжением штоков гидроцилиндров осадки. Затруднен доступ к болтам крепления шин и токоподводов, состояние контактных поверхностей которых необходимо время от времени ревизировать и болты подтягивать.

При зажиме рельса только в подвижном или неподвижном корпусе происходит изгиб направляющих (неисправимый брак) под действием сил зажима. Электроды, зажимающие рельс и подводящие ток, должны иметь гладкую поверхность, что ведет к увеличению усилия зажима для предотвращения проскальзывания во время осадки.

Массивная центральная ось, определяющая жесткость машины, проходит через зону сварки непосредственно над рельсом. Гратосниматель сложной рычажной конструкции, затрудняющий контроль совмещения свариваемых торцов перед сваркой и очистку зоны сварки от грата, кроме того, подпружиненные шарики в электродах не достаточно надежно прижимают поверхность катания свариваемых рельсов к упорам.

Эти недостатки не позволяют достигнуть технического результата, создаваемого предлагаемым изобретением, заключающегося в уменьшении времени обслуживания машины. Задача и технический результат заключаются в следующем:

- повышение качества сварного стыка;

- повышение точности совмещения свариваемых торцов рельсов по поверхности катания;

- повышение ремонтопригодности;

- уменьшение времени обслуживания;

- обеспечение безаварийной работы.

Предложенное изобретение обладает следующей совокупностью существенных признаков, имеющих причинно-следственную связь с техническим результатом. В уже известной машине, которая состоит из неподвижного корпуса и установленного на двух направляющих подвижного корпуса, двух трансформаторов, также размещенных на неподвижном корпусе, двух гидроцилиндров осадки, штоки которых расположены с обеспечением воздействия на подвижный корпус, гратоснимателя, электродов и токоподводов.

Отличительными от прототипа признаками, создающими указанный технический результат, являются следующие:

машина снабжена механизмом центровки, включающим рычажную систему из установленных на каждом из корпусов двух двуплечих рычагов с закрепленными на одном конце каждого из них электродами, другие концы которых через соединяющее их промежуточное звено связаны со штоком гидроцилиндра центровки, конец которого размещен с возможностью перемещения в направляющих, а также установленными на осях в каждом из корпусов машины двумя рычагами зажима, на которых закреплен гидроцилиндр предварительного зажима рельса. На конце одного рычага зажима установлен с возможностью поворота основной гидроцилиндр зажима рельса.

Гратосниматель содержит верхний регулируемый по высоте нож и два подпружиненных боковых ножа, установленных на осях с возможностью перемещения вместе с электродами, которое обеспечено за счет упоров, установленных на двуплечих рычагах механизма центровки, зацепов, закрепленных на боковых ножах, и пружин, установленных в теле боковых ножей и взаимодействующих через толкатели с упорами на двуплечих рычагах.

Установлен в каждом из корпусов механизм подтягивания рельса вверх к упорам, содержащий гидроцилиндр и два рычага подтягивания, установленные на осях с возможностью захвата головки рельса.

Определение прототипа как наиболее близкого аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату признаков в заявленном устройстве, которые изложены в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна» по действующему законодательству.

Результаты поиска показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку не выявлено предписываемых этим изобретением технический решений, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение технического результата. Следовательно, заявленное решение соответствует требованию «уровень изобретения» подтягивания рельса вверх к упорам.

На фиг.1 изображена машина подвесная для стыковой сварки рельсов, вид спереди.

На фиг.2 - машина, вид по стрелке А(А).

На фиг.3 - разрез по Б(Б), на котором изображен механизм подтягивания рельса вверх к упорам.

На фиг.4 - разрез по С(С) механизма центровки.

На фиг.5 - разрез по В-В с видом на гратосниматель.

На фиг.6 - разрез по Г-Г в зажатом положении рычагов 17, 18.

На фиг.7 - разрез по Г-Г в разведенном положении рычагов 17, 18, с электродами 8, 9 и ножами 30, 31.

На фиг.8 - вид по стрелке Д (фиг.5).

Машина подвесная для стыковой сварки рельсов (далее машина) устроена следующим образом.

Подвижный корпус 1, неподвижный корпус 2, направляющие 3, трансформаторы 4, гидроцилиндры осадки 5, штоки гидроцилиндров осадки 6, гратосниматель 7, электроды 8, 9 (фиг.4), токоподводы 10, 11, рычаги 12, 13 (фиг.2) содержат рифленые планки 14, 15, механизм центровки включает рычажную систему 16 (фиг.4), двуплечие рычаги 17, 18, промежуточное звено 19, гидроцилиндр центровки 20, шток гидроцилиндра 21, направляющая 22 штока гидроцилиндра 20 оси 23, 24 (фиг.2), на которых установлены рычаги, гидроцилиндр 25 предварительного зажима рельса, цапфы 26, 27, основной гидроцилиндр 28 зажима рельса, верхний регулируемый по высоте нож 29 (фиг.5) гратоснимателя, боковые ножи 30, 31, оси 32, на которых установлены боковые ножи с возможностью перемещения вместе с электродами, упор 33 на рычагах 17, 18, зацеп 34, тарельчатая пружина 35, оси 36 (фиг.3), толкатель 37 основного цилиндра, механизм 38 подтягивания рельса вверх, рельс 39, упор 40, гидроцилиндр подтягивания 41, рычаги подтягивания 42, 43, пружина 44, толкатель 45 гратоснимателя, вертикальные пазы 46 в рычагах 42, 43. Механизм подтягивания рельса (фиг.3) к упорам 40 обеспечивает захват головки рельса рычагами 42, 43 с помощью пружин 44, гидроцилиндра 41, вертикальных пазов 46 в рычагах 42, 43.

Этим достигается технический результат, заключающийся в повышении точности совмещения свариваемых торцов рельсов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Машина состоит из неподвижного корпуса 2 и установленного на двух направляющих 3 подвижного корпуса 1. На неподвижном корпусе установлены два трансформатора 4, два гидроцилиндра осадки 5, штоки 6 которых воздействуют на подвижный корпус 1. В подвижном и неподвижном корпусах установлены рычажные системы 16 (фиг.4) с двуплечими рычагами 17, 18, которые через промежуточное звено 19 связаны с гидроцилиндром 20, конец штока которого движется по направляющей 22. Рычаги 12, 13 (фиг.2) установлены на осях 23, 24 и соеденены с гидроцилиндром 25 предварительного зажима рельса 39. Основной гидроцилинлр 28 зажима рельса установлен на цапфах 26, 27 на одном конце рычага 13 с возможностью поворота. На подвижном корпусе установлен гратосниматель 7 (фиг.5), состоящий из верхнего регулируемого по высоте ножа 29 и двух подпружиненных боковых ножей 30, 31, установленных на осях 32 с возможностью перемещения вместе с электродами, которое обеспечено за счет упоров 33, установленных на двуплечих рычагах механизма центровки, зацепов 34, закрепленных на боковых ножах, и пружин 35, установленных в теле боковых ножей и взаимодействующих через толкатели с упорами на двуплечих рычагах.

Тарельчатая пружина 35 сдвигает нож относительно рычага в сторону рельса. Величина сдвига ножа определяется зацепом 34. В разведенном положении рычагов режущие кромки ножей выставлены вперед относительно контактных поверхностей электродов, закрепленных на рычагах.

Машина работает следующим образом.

Машину манипулятором (на фиг. не показан) устанавливают на свариваемые концы рельсов, включают механизм центровки и механизм подтягивания рельса в неподвижном корпусе.

Рельс захватывается за головку и подтягивается к упорам 40 вверх (фиг.3).

При этом срабатывает гидроцилиндр 41, шток его движется вверх, рычаги 42, 43 под действием пружины 44 сходятся, захватывая головку рельса, и за счет пазов 46 в рычагах 42, 43, двигаясь вверх, прижимают поверхность катания рельса к упорам 40.

Этим достигается технический результат, создаваемый изобретением, заключающийся в повышении точности совмещения свариваемых торцов рельсов по поверхности катания.

В указанном механизме центровки (фиг.4) шток 21 гидроцилиндра 20, перемещаясь вниз с помощью рычажной системы 16, включающей рычаги 17, 18, синхронно сближает электроды 8, 9, сдвигая рельс и устанавливая его вертикально и по центральной оси машины. При этом электроды 8, 9 сжимают шейку рельса. Затем (фиг.2) включается гидроцидиндр 25 предварительного зажима рельса, сводя рычаги 12, 13. После того как рифленые планки 14, 15 сомкнулись на шейке рельса, движение штока гидроцилиндра 25 продолжается, шток, воздействуя на рычаг 13, поворачивает основной гидроцилиндр зажима 28 в горизонтальное положение так, чтобы толкатель 37 на штоке гидроцилиндра 28 лег на выступ в рычаге 12. Затем срабатывает гидроцилиндр 28, толкатель 37, упираясь в верхний конец рычага 12, зажимает шейку рельса основным усилием. При этом рифленые планки 14, 15 рычагов 12, 13 только зажимают рельс, не сдвигая его относительно машины и не нарушая уже выполненную электродами центровку.

После того как механизмы неподвижного корпуса сориентировали и зажали один конец рельса, производятся в такой же последовательности операции по ориентированию и зажиму другого конца рельса подвижным корпусом.

Отличие только в том, что при движении рычагов с электродами к рельсу вместе с ними происходит и движение подпружиненных боковых ножей, и поскольку режущие кромки ножей выставлены относительно контактной поверхности электрода, они первыми смыкаются вокруг рельса, упираясь друг в друга с минимальным зазором от профиля рельса, движение рычагов с электродами продолжается, пока электроды не зажмут шейку рельса. Таким образом, оба торца свариваемых рельсов совмещены и сориентированы по центральной оси машины.

Этим достигается технический результат, заключающийся в повышении точности совмещения свариваемых торцов рельсов по поверхности катания в пределах допуска и повышении качества сварного стыка. Затем включаются сварочные трансформаторы. В гидроцилиндры осадки подается давление, подвижный корпус сближает торцы рельсов. Происходит сварка рельсов. При стыковой сварке в зоне стыка образуется наплыв выдавленного металла (грат). После окончания процесса сварки в подвижном корпусе шток гидроцилиндра 28 втягивается, затем втягивается шток гидроцилиндра 25, разжимая рычаги 12, 13 и освобождая рельс, а рычаги 17, 18 с электродами 8, 9 разжимаются на величину меньшую, чем были выставлены режущие кромки ножей относительно электродов. Пружины в теле ножей продолжают удерживать ножи прижатыми друг к другу. Подвижный корпус с ножами цилиндрами осадки подается вперед вдоль оси рельса, происходит срезка грата. После чего рычаги с электродами и ножами разводятся, подвижный корпус отводится назад в исходное положение.

После сварки каждого стыка оператор металлическими щетками очищает зону сварки от брызг расплавленного металла. В заявленной машине в зоне сварки нет никаких механизмов и нет центральной оси, затрудняющих обзор и очистку зоны сварки.

Этим достигается технический результат, заключающийся в повышении качества сварного стыка, повышении уровня механизации технологических операций, уменьшении времени обслуживания.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о возможности использования изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения с помощью вышеописанных в заявке известных и предлагаемых средств. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленно применимо по действующему законодательству». По предлагаемому изобретению разработана конструкторская и технологическая документация для машины МСР-80.01 У1. Изготовлен и испытан опытный образец. Испытания дали положительный результат.

Изобретение может быть использовано для контактной сварки рельсовых стыков. Машина содержит неподвижный корпус и установленный на двух направляющих подвижный корпус. На неподвижном корпусе размещены два трансформатора и гидроцилиндры осадки, штоки которых расположены с обеспечением воздействия на подвижный корпус. Механизм центровки включает рычажную систему из установленных на каждом из корпусов двух двуплечих рычагов с закрепленными на одном конце каждого из них электродами, другие концы которых через соединяющее их промежуточное звено связаны со штоком гидроцилиндра центровки. На осях в каждом из корпусов машины установлены два рычага зажима. На рычагах закреплен гидроцилиндр предварительного зажима рельса. На конце одного рычага зажима установлен с возможностью поворота основной гидроцилиндр зажима рельса. Изобретение обеспечивает повышение качества сварного соединения и точности совмещения свариваемых торцов рельсов по поверхности катания, а также повышение ремонтопригодности, уменьшение времени обслуживания и обеспечение безаварийной работы. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Машина подвесная для стыковой сварки рельсов, содержащая неподвижный корпус и установленный на двух направляющих подвижный корпус, размещенные на неподвижном корпусе два трансформатора и гидроцилиндры осадки, штоки которых расположены с обеспечением воздействия на подвижный корпус, а также гратосниматель, электроды и токоподводы, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом центровки, включающим рычажную систему из установленных на каждом из корпусов двух двуплечих рычагов с закрепленными на одном конце каждого из них электродами, другие концы которых через соединяющее их промежуточное звено связаны со штоком гидроцилиндра центровки, конец которого размещен с возможностью перемещения в направляющих, а также установленными на осях в каждом из корпусов машины двумя рычагами зажима, на которых закреплен гидроцилиндр предварительного зажима рельса, при этом на конце одного рычага зажима установлен с возможностью поворота основной гидроцилиндр зажима рельса.2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что гратосниматель содержит верхний регулируемый по высоте нож и два подпружиненных боковых ножа, установленных на осях с возможностью перемещения вместе с электродами, которое обеспечено за счет упоров, установленных на двуплечих рычагах механизма центровки, зацепов, закрепленных на боковых ножах и пружин, установленных в теле боковых ножей и взаимодействующих через толкатели с упорами на двуплечих рычагах.3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена установленным в каждом из корпусов механизмом подтягивания рельса вверх к упорам и содержащим гидроцилиндр и два рычага подтягивания, установленные на осях с возможностью захвата головки рельса.