本发明涉及钢轨打磨技术领域，尤其涉及一种砂带式钢轨道岔打磨车。
背景技术：
随着我国轨道交通行业的迅猛发展，钢轨铺设里程逐年递增，且列车重量与行车密度也不断上升，道岔区域线路里程与组数正在逐年增加，同正线相同，该区域的钢轨表面也会呈现波浪形磨耗、肥边、掉块、鱼鳞纹、接头塌陷等多种形式的病害。若不能及时清除上述病害，会影响列车通过道岔区域的运行平稳性，导致列车垂向抖动或横向晃动，直接影响了列车通过道岔的行进速度。
钢轨打磨已成为全球范围内公认唯一能清除病害的有效技术，利用打磨工具去除病害层材料可以改善钢轨承运踏面质量，延长钢轨服役寿命，确保列车的安全营运。砂带打磨是新近提出的一种钢轨维护技术，充分发挥其弹性磨削、冷态磨削等应用特征，使钢轨打磨作业过程具有效率高、质量优、成本低、安全性高等诸多优势，已开始以小型砂带打磨机的形式用于钢轨养护作业中。
尽管钢轨打磨养护领域出现了诸如以砂轮、铣刀等为打磨工具的多种大型设备，但实际运用过程中仍存有诸多不足之处，具体表现如下：
(1)大型打磨装备难以适应道岔区域打磨的实际需求，目前常用的96头打磨车因体积庞大，灵活性差，而道岔区域有尖轨、辙叉、岔芯等多种钢轨形式，现存大型打磨车难以用于道岔区域的线路养护。
(2)目前多数采用的砂轮、铣刀等打磨工具可以实现道岔区域的基本轨养护，应采用了端面磨削形式、仿形铣削的作业方式，不适用于其它形式钢轨养护，实际作业中留有大量的空白作业点。
(3)道岔区域的尖轨、岔芯等属于变截面的钢轨形式，承载区域变化较大，导致病害多发，目前采用人工操作小机的方式实现轨道打磨，作业效率低，且作业质量过度依赖人工经验。
为了克服现有打磨设备应用过程中所展现的不足之处，适应钢轨打磨养护领域工况多样化的需求，充分利用天窗时间提高打磨作业效率，亟需研发一种自带动力、非打磨运行速度和打磨运行速度可调节的新型打磨设备。
技术实现要素：
为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种砂带式钢轨道岔打磨车，具有适应性强，非打磨作业运行速度高、打磨成本低廉以及具有适用于同时打磨多种不同钢轨病害的打磨单元等优点，可以解决现有的钢轨打磨设备需要较长的天窗时间所带来的问题，实现提高作业效率的同时，具备较好的灵活性，以适应多种实际工况和多种类型的钢轨。
本发明的技术方案如下：
一种砂带式钢轨道岔打磨车，包括车体、底盘、电气与操控系统、自行走系统和砂带打磨车系统，底盘下方设置自行走系统，底盘上方设置车体，车体与底盘限定的空间内设置电气与操控系统以及砂带打磨车系统，砂带打磨车系统可以穿过底盘上的空间而升降；其中所述底盘两头设有连接钩和拖车钩。
优选地，所述车体上设有起吊架、警示灯、照明灯和蜂鸣器。
优选地，所述自行走系统包括设于车体两端的两个动力转向框架，每个动力转向框架上设置直流驱动电机和行走轮。
优选地，所述自行走系统的动力转向框架上设有减震弹簧。
优选地，所述砂带打磨车系统包括四个第一打磨单元、四个第二打磨单元、车底架和行走轮，四个第一打磨单元和四个第二打磨单元两两交替组合分布于车底架的两侧，且两侧的打磨单元的布置顺序相反，单轨侧的四个打磨单元是三种不同功能的打磨单元，它们分别针对轨顶面、轨侧面及整个轨面进行打磨作业；车底架的两端设置行走轮。
优选地，所述第一打磨单元是由第一驱动轮、导引轮、第一砂带、第一接触轮构成的砂带打磨轮系，第一电机带动整个砂带打磨轮系完成对钢轨病害的修复，第二电机带动驱动轮通过第一圆柱导轨实现在竖直方向上的移动，第一气缸带动整个打磨单元通过第二圆柱导轨实现整个打磨单元在竖直方向上的移动，第二气缸带动整个打磨单元绕着旋转机构实现小角度旋转。
优选地，所述第二打磨单元由第二驱动轮、第二砂带、张紧轮、第二接触轮构成三角形砂带打磨轮系，第三电机通过皮带带动整个砂带打磨轮系完成对钢轨病害的修复，张紧轮上连接有手柄，第三气缸带动整个打磨单元通过直线导轨实现整个打磨单元在横向上的移动，第四电机带动整个打磨单元实现绕轴的偏转，第四气缸带动整个打磨单元通过竖直导轨实现整个打磨单元在竖直方向上的移动。
由上述本发明的技术方案可以看出，本发明实施例具有如下有益效果：
(1)本发明例利用动力转向架为打磨车提供行驶动力，可实现空程运行的高速行驶，节省了时间，每节车携带8个打磨头，且自带动力，大大增加了装备作业的灵活性。
(2)本发明例中的两种打磨单元具有不同功能定义，克服了所有打磨单元具有统一功能定义所致的机构复杂问题，利用内凹弧面接触轮，实现了接触轮与轨面的仿形接触。
(3)本发明例采用砂带周面磨削方式实现钢轨打磨，可适应道岔区域内多种钢轨形式的不同需求，实现道岔区域钢轨类型全覆盖的自动化打磨，预期可摆脱人工小机打磨作业。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，另说明，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，亦可以根据如下例图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种砂带式钢轨道岔打磨车示意图；
图2为本发明实施例提供的一种砂带式钢轨道岔打磨车相互连接示意图；
图3为本发明实施例提供的一种砂带式钢轨道岔打磨车自行走系统示意图；
图4为本发明实施例提供的一种砂带式钢轨道岔打磨车砂带打磨车系统示意图；
图5为本发明实施例提供的一种砂带式钢轨道岔打磨车a种打磨单元示意图；
图6为本发明实施例提供的一种砂带式钢轨道岔打磨车b种打磨单元示意图；
图7为本发明实施例提供的一种砂带式钢轨道岔打磨车a种打磨单元接触轮示意图。
图8示出了本发明的两种打磨单元的作业范围。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施方式为例做进一步的解释说明。
下面结合附图对本发明进行描述，但本发明内容并不仅限如此。
附图1说明了一种砂带式钢轨道岔打磨车总体示意图，由车体2、底盘5、自行走系统6、砂带打磨车系统7以及电气与操控系统构成，底盘5下方设置自行走系统6，底盘5上方设置车体2，车体2与底盘5限定的空间内设置电气与操控系统以及砂带打磨车系统7，砂带打磨车系统7可以穿过底盘上的空间而升降。打磨车通过钢轨8承载装备重量并作行驶导向，打磨车中的砂带打磨车系统7在车体2内升降，其结合自行走系统6可实现打磨车在工作状态下和非工作状态下以不同的速度运行。
所述打磨车车体2携有起吊架1、警示灯3、照明灯4等基本的功能性附件。
所属打磨车底盘5携有连接钩10、拖车钩11等基本的功能性附属件。
附图2说明了一种砂带式钢轨道岔打磨车相互连接示意图，两节及以上的打磨车可通过打磨车底盘5上的连接钩10和连接销9相连，形成较长的打磨列车以适应不同作业长度和工况的钢轨线路作业需求。
附图3说明了一种砂带式钢轨道岔打磨车走行部接示意图，所述自行走系统6包括设于车体2两端的两个动力转向框架12，每个动力转向框架12上设置直流驱动电机13和行走轮14，所述自行走系统的动力转向框架12上设有减震弹簧15。其中，动力转向框架12为其提供主体结构，直流驱动电机13为其提供动力，行走轮14使其能在钢轨8上行走，减震弹簧15减少其行走过程中产生的振动。
附图4说明了一种砂带式钢轨道岔打磨车砂带打磨车系统示意图，由四个打磨单元16、四个打磨单元17、车底架18、行走轮19等主要子模块组成，打磨单元16和打磨单元17两两交替组合，且两侧的打磨单元的布置顺序相反，它们可同时处理多种钢轨病害，整个系统通过行走轮19在钢轨上运动。
所述打磨单元16和打磨单元17能满足钢轨廓形打磨所需的垂直、水平、旋转、偏转等运动，单轨侧的四套打磨单元利用电气控制可实现软联动施压在轨面同一位置作业，亦可独立打磨钢轨踏面范围内的任意位置。
附图5中所示的打磨单元16由驱动轮19、导引轮20、砂带21、接触轮22构成砂带打磨轮系，驱动电机27带动整个砂带打磨轮系完成对钢轨病害的修复，电机24带动驱动轮19通过圆柱导轨28实现在竖直方向上的移动，从而实现砂带21的更换，气缸29带动整个打磨单元通过圆柱导轨26实现整个打磨单元在竖直方向上的移动，气缸25带动整个打磨单元绕着旋转机构23实现小角度旋转。
附图6中所示打磨单元17由驱动轮34、砂带21、张紧轮32、接触轮31构成三角形砂带打磨轮系，驱动电机33通过皮带41带动整个砂带打磨轮系完成对钢轨病害的修复，手柄36带动张紧轮32从而实现砂带21的更换，气缸30带动整个打磨单元通过直线导轨38实现整个打磨单元在横向上的移动，电机37带动整个打磨单元实现绕轴35的偏转，气缸40带动整个打磨单元通过竖直导轨39实现整个打磨单元在竖直方向上的移动。
附图7说明了打磨单元16中接触轮22的几何形状，可根据钢轨病害及工况选择接触轮22的半径r、内凹曲率ρ和宽度t，以提高砂带21利用率，降低成本。
本发明中打磨设备中的多种功能模块集成至单个装备，实现了高度集成化与作业柔性化，符合钢轨打磨领域装备多样化的发展趋势。本发明的电气与操控系统，具备了为整车运行和作业提供控制的能力，它可以灵活地控制打磨车的行驶、打磨单元的运动与作业以及其他电器元件的动作。本发明的自行走系统，主要由两个动力转向架组成，它由直流电机驱动，可为打磨列车提供运行动力，使得打磨列车可以在打磨作业和非打磨作业两种状态下拥有不同的运行速度。
本发明的砂带打磨车系统，携带有八套能独立工作的砂带打磨单元，能满足钢轨廓形打磨所需的垂直、水平、旋转、偏转等运动，单轨侧的四套打磨单元利用电气控制可实现软联动施压在轨面同一位置作业，亦可独立打磨钢轨踏面范围内的任意位置。
所述单轨侧的四套打磨单元是三种不同功能的打磨单元，它们分别针对轨顶面、轨侧面及整个轨面进行打磨作业，即附图5中的a种打磨单元有两个，可以实现轨顶偏内侧、轨顶偏外侧两个位置的打磨；附图6中的b种打磨单元可以实现钢轨踏面的全覆盖打磨，可以大范围偏转。图8中示出了这两种打磨单元的作业范围。
本发明的砂带式钢轨道岔打磨车的主体框架及底盘，采用钢、铝型材相结合的选材方式，实现了轻量化设计，主体框架外覆铝板构成打磨车外形，底盘两头有连接装置，可将多节打磨车相连构成打磨列车。
虽然上面已经对本发明的实施方式进行了详细的描述，但是本领域技术人员可以理解的是本发明并不局限于上述实施方式中披露的内容，本领域技术人员可以根据上述内容对本发明做出各种变型、修改和替换，而这些变型、修改和替换同样在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围由所附的权利要求进行限定。
1.一种砂带式钢轨道岔打磨车，包括车体、底盘、电气与操控系统、自行走系统和砂带打磨车系统，其特征在于：底盘下方设置自行走系统，底盘上方设置车体，车体与底盘限定的空间内设置电气与操控系统以及砂带打磨车系统，砂带打磨车系统可以穿过底盘上的空间而升降；其中所述底盘两头设有连接钩和拖车钩。
2.根据权利要求1所述的砂带式钢轨道岔打磨车，其中所述车体上设有起吊架、警示灯、照明灯和蜂鸣器。
3.根据权利要求1所述的砂带式钢轨道岔打磨车，其中所述自行走系统包括设于车体两端的两个动力转向框架，每个动力转向框架上设置直流驱动电机和行走轮。
4.根据权利要求3所述的砂带式钢轨道岔打磨车，其中所述自行走系统的动力转向框架上设有减震弹簧。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的砂带式钢轨道岔打磨车，其中所述砂带打磨车系统包括四个第一打磨单元、四个第二打磨单元，车底架和行走轮，四个第一打磨单元和四个第二打磨单元交替组合分布与车底价的两侧，单轨侧的四个打磨单元是三种不同功能的打磨单元，它们分别针对轨顶面、轨侧面及整个轨面进行打磨作业；车底架的两端设置行走轮。
6.根据权利要求5所述的砂带式钢轨道岔打磨车，其中所述第一打磨单元是由第一驱动轮、导引轮、第一砂带、第一接触轮构成的砂带打磨轮系，第一电机带动整个砂带打磨轮系完成对钢轨病害的修复，第二电机带动驱动轮通过第一圆柱导轨实现在竖直方向上的移动，第一气缸带动整个打磨单元通过第二圆柱导轨实现整个打磨单元在竖直方向上的移动，第二气缸带动整个打磨单元绕着旋转机构实现小角度旋转。
7.根据权利要求5所述的砂带式钢轨道岔打磨车，其中所述第二打磨单元由第二驱动轮、第二砂带、张紧轮、第二接触轮构成三角形砂带打磨轮系，第三电机通过皮带带动整个砂带打磨轮系完成对钢轨病害的修复，张紧轮上连接有手柄，第三气缸带动整个打磨单元通过直线导轨实现整个打磨单元在横向上的移动，第四电机带动整个打磨单元实现绕轴的偏转，第四气缸带动整个打磨单元通过竖直导轨实现整个打磨单元在竖直方向上的移动。
8.根据权利要求6所述的砂带式钢轨道岔打磨车，其中所述第二打磨单元由第二驱动轮、第二砂带、张紧轮、第二接触轮构成三角形砂带打磨轮系，第三电机通过皮带带动整个砂带打磨轮系完成对钢轨病害的修复，张紧轮上连接有手柄，第三气缸带动整个打磨单元通过直线导轨实现整个打磨单元在横向上的移动，第四电机带动整个打磨单元实现绕轴的偏转，第四气缸带动整个打磨单元通过竖直导轨实现整个打磨单元在竖直方向上的移动。
技术总结