МАШИНА ПОДВЕСНАЯ ДЛЯ СТЫКОВОЙ СВАРКИ РЕЛЬСОВ Российский патент 2021 года по МПК B23K11/04 B23K37/04 B23K101/26 

Список документов, цитированных в отчете о поиске: №959948, В23К 11/04; №2321478 от 10.04.2008 г.; №2381882 от 20.02.2010 г.

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, которые выполнены электрически изолированными друг от друга, 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.

Недостатком этих машин является:

- 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 подвесная для стыковой сварки рельсов МСР-80.01, см. патент РФ на изобретение №2321478, опубл. Бюл. №10 от 10.04.08 г., заявка №2006122100/02 (024000) от 19.06.06 г.

Машина содержит неподвижный корпус и установленный на две направляющие подвижный корпус. Каждый корпус содержит силовые и электродные рычаги со своими рычажными системами. Силовые рычаги с гидроцилиндрами зажима выполняют зажим рельсов. Электродные рычаги с жестко закрепленным в нижней 2 части электродом выполняют центровку свариваемых торцов рельсов и подвод тока к шейкам рельсов.

Недостатками этой машины являются:

- сложный гратосниматель, не обеспечивающий равномерное снятие грата;

- нестабильный электрический контакт между электродами и шейкой рельсов из-за жесткого закрепления электродов на электродном рычаге;

Эти недостатки не позволяют достигнуть технического результата изобретения, заключающегося в получении более качественного сварного соединения и равномерного снятия грата с минимальным усилением.

Известна машина подвесная для стыковой сварки рельсов МСР-120.01 У1, см. патент РФ на изобретение №2381882, опубл. Бюл. №5 от 20.02.2010 г., заявка №2008114806/02 от 15.04.2008 г.

Эта машина принята за ближайший аналог - прототип.

Эта машина содержит неподвижный корпус и установленный на двух направляющих подвижный корпус, которые выполнены электрически изолированными друг от друга, размещенные на неподвижном корпусе два трансформатора и гидроцилиндры осадки, штоки которых расположены с обеспечением воздействия на подвижный корпус, силовые рычаги с гидроцилиндрами зажима, электродные рычаги с закрепленными на нижних концах электродами с токоподводами.

В каждом корпусе между силовыми и электродными рычагами установлен механизм совмещения, рычаги которого соединены с силовыми рычагами. В каждый электродный рычаг, в верхний его конец, установлен амортизатор с возможностью взаимодействия через упор с каждым силовым рычагом. Электроды выполнены с возможностью поворота в двух плоскостях самоустанавливающимися по шейке рельса и обеспечения тем самым надежного электрического контакта. Рычаги механизма совмещения соединены с ползуном, установленным в направляющих, установленных на каждом корпусе. Нож гратоснимателя установлен в рычаге с обеспечением движения по дуге.

Недостатками этой машины являются:

- электрически не изолированные от других частей машины электроды, что не позволяет контролировать протекающий в стыке ток;

- плита с ножом, срезающим грат установлена на оси и движется по дуге, что не обеспечивает равномерное срезания грата;

- рычаги электродов соединены с силовыми рычагами, что не позволяет осуществлять управление электродами независимо; 3 прижим электродов к шейке рельса амортизаторами не обеспечивает гарантированное прилегание электродов к шейке рельса;

Эти недостатки не позволяют достигнуть технического результата, создаваемого предполагаемым изобретением.

Задача заключается в следующем:

- повышение качества сварки;

- повышение надежности работы машины;

Технический результат заключается в следующем:

- обеспечение равномерного снятия грата с минимальным усилением;

- обеспечение получения заданного усилия на электродах;

- возможность независимого регулирования электродов;

- улучшение прилегания электродов к шейке рельса;

- возможность контролировать ток, протекающий в стыке;

Предложенное изобретение обладает следующей совокупностью существенных признаков, имеющих причинно-следственную связь с техническим результатом.

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

Электроды выполнены электрически изолированными от электродных осей и, соответственно, электродных рычагов, что позволяет контролировать ток, протекающий в стыке.

Подвижная плита с ножом съема грата имеет возможность плоскопараллельного перемещения вдоль рельса за счет установленных валов механизма синхронизации, обеспечивая равномерное снятие грата с минимальным усилением.

Электродные рычаги прижимают электроды к шейке рельса гидроцилиндрами, обеспечивая гарантированное прилегание электродов к шейке 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 преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение 4 технического результата. Следовательно, заявленное решение соответствует требованию «уровень изобретения».

Перечень чертежей

На фиг.1 - фронтальный вид машины.

На фиг.2 - машина, вид слева.

На фиг.3 - разрез машины по А-А, вид на силовые рычаги.

На фиг.4 - разрез по Б-Б, вид на электродные рычаги.

На фиг.5 - разрез по В-В с видом на механизм совмещения в неподвижном корпусе.

На фиг.6 - вид Г.

На фиг.7 - разрез по Д-Д с видом на механизм совмещения в подвижном корпусе.

На фиг. 8 - вид Е, машина, вид снизу.

На фиг. 9 - вид Ж, машина, вид справа.

На фиг. 10 – разрез К-К с видом на подвижную плиту ножа съема грата.

На фиг. 11 – разрез Л-Л с видом на крепление подвижной плиты ножа съема грата к штоку гидроцилиндра гратоснимателя.

На фиг. 12 – разрез М-М с видом на крепление подвижной плиты ножа съема грата к штоку гидроцилиндра гратоснимателя и вертикальные валы механизма синхронизации с рычагами горизонтального вала механизма синхронизации.

На фиг. 13 – вид Н, крепление электрода к рычагам электродным.

Позиции на фигурах обозначают: подвижный корпус - 1; неподвижный корпус - 2; направляющие - 3; трансформаторы - 4; гидроцилиндры осадки - 5; штоки гидроцилиндров осадки - 6; электроды - 8, 9 (фиг.4); токоподводы - 10, 11; оси - 12, 13 электродов; винты - 14, 15 электродов; свариваемый рельс - 16; рычаги электродные - 17, 18; оси электродных рычагов - 19, 20; рычаги силовые - 21, 22; оси силовых рычагов - 23, 24 (фиг.3); планки - 25, 26; шарики - 27, 28; пружины – 29,30; гидроцилиндры зажима - 31, 32; оси - 33, 34; шток - 35, упор - 36; упор для рельса - 37.

Механизм совмещения включает рычаги - 38, 39; оси - 40, 41; ползун - 42; направляющую - 43.

Так же установлены гидроцилиндры электродов – 44, 45; упоры – 46, 47, оси электродных рычагов – 48, 49; втулки изоляционные – 50, 51; шайбы изоляционные – 52, 53 (фиг. 13); гидроцилиндры гратоснимателя – 54; штоки гидроцилиндры гратоснимателя – 55 (фиг. 9); подвижная плита ножа съема грата – 56; горизонтальный вал механизма синхронизации – 57; вертикальные валы механизма синхронизации – 58; рычаги горизонтального вала механизма синхронизации – 59; рычаги 5 вертикального вала механизма синхронизации – 60; нож съема грата – 61 (фиг. 8, фиг. 10, 11, 12).

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 по два силовых рычага 21, 22 (фиг.3) и по два электродных рычага 17, 18 (фиг.4). Рычаги 21, 22 установлены на осях 23, 24 и соединены с гидроцилиндрами зажима 31, 32, установленными на осях 33, имеющих штоки 35. На оси 34 установлен упор 36. Верхние концы рычагов силовых 21, 22 соединены через оси 33, 34 с гидроцилиндрами зажима 31, 32, а на нижних концах закреплены планки 33, 34 с шариками 35, 36, поджатые пружинами 37, 38.

Электродные рычаги 17, 18 (фиг.4) установлены в подвижном корпусе 1 и неподвижном корпусе 2 с возможностью поворота на осях 19, 20. На верхних концах рычагов электродных 17, 18 установлены упоры 46, 47. Рычаги электродные 17, 18 соединены друг стругом посредством осей 48, 49 гидроцилиндрами электродов 44, 45.

Этим достигается технический результат, отсутствующий в прототипе, заключающийся в возможности независимого регулирования электродов.

На нижних концах рычагов 17, 18 на осях 12, 13 установлены электроды 8, 9 с возможностью свободного поворота в двух плоскостях и самоустановки по шейке рельса. Винты 14, 15 обеспечивают опору электродов. При этом оси 12, 13 изолированы вместе с рычагами электродными 17, 18 от электродов 8, 9 при помощи втулок изоляционных 50, 51 и шайб изоляционных 52, 53.

Этим достигается технический результат, отсутствующий в прототипе, заключающийся в улучшении прилегания электродов к шейке рельса и возможности контролировать ток, протекающий в стыке.

Электроды соединены с гибкими токоподводами 10.

В каждом корпусе 1, 2 между силовыми и электродными рычагами установлен механизм совмещения, рычаги 49, 50 которого осями 51, 52 соединены с силовыми рычагами 29, 30.

В подвижном корпусе 1 установлен механизм съема грата состоящий из гидроцилиндров гратоснимателя 54, которые через штоки 55 соединены с подвижной плитой гратоснимателя 56 в которой установлен нож съема грата 61. Плита 56 соединена с подвижным корпусом через горизонтальный вал механизма съема грата 57 и вертикальные валы механизма съема грата 58 при помощи рычаги горизонтального 6 вала механизма съема грата 59 и рычаги вертикальных валов механизма съема грата 60;

Машина работает следующим образом.

Машину манипулятором (не показан) устанавливают на свариваемые концы рельсов. Оператор осуществляет запуск машины в работу. Срабатывает гидроцилиндр зажима 32 неподвижного корпуса 2. Шток 35, взаимодействуя с упором 36, поворачивает рычаги силовые на осях 23, 24. Происходит зажим рельса 16 планками 25, 26 и подтягивание рельса к упорам 37 неподвижного корпуса.

Центровка свариваемых рельсов в вертикальной плоскости осуществляется шариками 27, 28 с пружинами 29, 30 в планках 25, 26, установленных в силовых рычагах.

Верхние концы силовых рычагов 21, 22, связанные с рычагами 38, 39 через оси 40, 41 механизма совмещения, перемещаются вместе с ползуном 42, обеспечивая всегда одинаковое расположение рельса в горизонтальной плоскости по оси машины. Планки 25, 26 силовых рычагов продолжают синхронное движение, зажимая рельсы, центрируя их торцы.

После зажима силовых рычагов 21, 22, начинают движение гидроцилиндры электродов 44, 45 и через оси 48, 49 рычаги электродные 17, 18 поджимают электроды 8, 9 к свариваемому рельсу 16 с заданным усилием.

Этим достигается технический результат, отсутствующий в прототипе, заключающийся в обеспечении получения заданного усилия на электродах.

Электроды 8, 9 самоустанавливаются по рельсу, поворачиваясь на осях 12, 13.

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.

Таким образом, оба торца свариваемых рельсов совмещены и сориентированы по центральной оси машины, а электроды установлены на рельс с необходимым усилием и геометрией независимо от силовых рычагов машины.

Затем включают сварочные трансформаторы. В гидроцилиндры осадки подается давление, подвижный корпус сближает торцы рельсов. Происходит сварка рельсов. Сразу после окончания процесса сварки происходит снятие грата в горячем состоянии: штоки 55 гидроцилиндра гратоснимателя 54 перемещают жестко связанную с ними подвижную плиту гратоснимателя 56 вместе с ножом съема грата 61 плоскопараллельно вдоль рельса, посредством рычагов 59 и 60 через оси 57, 58. 7. Этим достигается технический результат, отсутствующий в прототипе, заключающийся в обеспечении равномерного снятия грата с минимальным усилением.

В подвижном корпусе шток гидроцилиндра 31 втягивается, затем втягивается шток гидроцилиндра 32, разжимая рычаги 21, 22, освобождая рельс 16, гидроцилиндры электродов 44, 45 разжимаются и электроды 8, 9 отводятся от рельса через рычаги электродные 17, 18.

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-120.02 У1.

Изобретение относится к подвесному оборудованию для стыковой сварки рельсов. На неподвижном корпусе машины для сварки размещены два трансформатора и два гидроцилиндра осадки, штоки которых расположены с обеспечением воздействия на подвижный корпус. В подвижном и неподвижном корпусах расположены по два силовых рычага с гидроцилиндрами зажима и по два электродных рычага с электродами, которые имеют токоподводы и выполнены самоустанавливающимися по шейке рельса. Между силовыми и электродными рычагами установлен механизм совмещения, содержащий оси, ползун, направляющие и рычаги, соединенные с силовыми рычагами. Электродные рычаги соединены друг с другом посредством осей и снабжены гидроцилиндрами электродов, установленными с возможностью поджима электродов к шейке свариваемого рельса с заданным усилием. Электроды имеют возможность независимого управления и электрически изолированы от электродных осей и электродных рычагов. Подвижная плита с ножом съема грата установлена с возможностью плоскопараллельного перемещения вдоль рельса за счет валов механизма синхронизации. Изобретение обеспечивает стабильное прилегание электродов к шейке рельса, возможность контролирования протекания электрического тока в сварном стыке и независимого управления прижатием электродов. 1 з.п. ф-лы, 13 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 два гидроцилиндра осадки, штоки которых расположены с обеспечением воздействия на подвижный корпус, при этом в подвижном и неподвижном корпусах расположены по два силовых рычага с гидроцилиндрами зажима и по два электродных рычага с закрепленными на их нижних концах электродами с токоподводами, причем электроды выполнены самоустанавливающимися по шейке рельса, а в подвижном и неподвижном корпусах между силовыми и электродными рычагами установлен механизм совмещения, содержащий оси, ползун, направляющие и рычаги, соединенные с силовыми рычагами, отличающаяся тем, что электродные рычаги соединены друг с другом посредством осей и снабжены гидроцилиндрами электродов, установленными с возможностью поджима электродов к шейке свариваемого рельса с заданным усилием, при этом электроды выполнены с возможностью независимого управления и электрически изолированы от электродных осей и электродных рычагов.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена смонтированным в подвижном корпусе механизмом снятия грата и механизмом синхронизации, при этом механизм снятия грата содержит подвижную плиту гратоснимателя с ножом съема грата, установленную с возможностью плоскопараллельного ее перемещения вдоль рельса посредством рычагов горизонтального вала и рычагов вертикальных валов механизма синхронизации.