МАШИНА ПОДВЕСНАЯ ДЛЯ СТЫКОВОЙ СВАРКИ РЕЛЬСОВ
SUSPENDED MACHINE FOR BUTT WELDING OF RAILS

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.
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 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:
- в подвижный корпус машины встроен технически сложный механизм съема грата, в виде плиты с ножом, срезающим грат, установленной на оси и двигающийся по дуге двумя отдельными цилиндрами гратоснимателя встроенными в подвижный корпус машины, что не обеспечивает оптимизацию и минимизацию конструкции гратоснимателя, безотказность работы гратоснимателя при съеме грата, а также не обеспечивает простоту обслуживания и очистки гратоснимателя и корпусов машины;
- электроды на подвижном и неподвижном корпусах выполнены без охлаждения, что приводит к перегреву, пластической деформации и выходу из строя электродов;
- трансформаторы выполнены без охлаждения, что приводит к их возгоранию и выходу из строя;
- зажимные планки выполнены плоскими, что приводит к проскальзыванию корпусов машины относительно рельса при осадке.
Известна машина подвесная для стыковой сварки рельсов МСР-120.02 У1, см. патент РФ на изобретение № 2748185, опубл. бюл. № 14 от 20.05.2021 г., заявка № 2020123497 от 15.07.2020 г.
Эта машина принята за ближайший аналог - прототип.
Эта машина состоит из неподвижного корпуса и установленного на двух направляющих подвижного корпуса. На неподвижном корпусе установлены два трансформатора, два гидроцилиндра осадки, штоки которых воздействуют на подвижный корпус.
В подвижном и неподвижном корпусах установлены по два силовых рычага и по два электродных рычага. Рычаги установлены на осях и соединены с гидроцилиндрами зажима, установленными на осях, имеющих штоки. На оси установлен упор. Верхние концы силовых рычагов соединены через оси с гидроцилиндрами зажима, а на нижних концах закреплены планки с шариками, поджатые пружинами.
Электродные рычаги установлены в подвижном и неподвижном корпусах с возможностью поворота на осях. На верхних концах рычагов электродных установлены упоры. Рычаги электродные соединены друг с другом посредством осей гидроцилиндрами электродов.
На нижних концах рычагов на осях установлены электроды с возможностью свободного поворота в двух плоскостях и самоустановки по шейке рельса. Винты обеспечивают опору электродов. При этом оси изолированы вместе с рычагами электродными от электродов при помощи втулок изоляционных и шайб изоляционных.
Электроды соединены с гибкими токоподводами.
В каждом корпусе между силовыми и электродными рычагами установлен механизм совмещения, рычаги которого осями соединены с силовыми рычагами.
В подвижном корпусе установлен механизм съема грата, состоящий из гидроцилиндров гратоснимателя, которые через штоки соединены с подвижной плитой гратоснимателя, в которой установлен нож съема грата. Плита соединена с подвижным корпусом через горизонтальный вал механизма съема грата и вертикальные валы механизма съема грата при помощи рычага горизонтального вала механизма съема грата и рычагов вертикальных валов механизма съема грата. Недостатками этой машины являются:
- в подвижный корпус машины встроен технически сложный механизм съема грата, состоящий из гидроцилиндров гратоснимателя, вертикальных и горизонтальных валов и рычагов гратоснимателя, что не обеспечивает оптимизацию и минимизацию конструкции гратоснимателя, безотказность работы гратоснимателя при съеме грата, а также не обеспечивает простоту обслуживания и очистки гратоснимателя и корпусов машины;
- электроды на подвижном и неподвижном корпусах выполнены без охлаждения, что приводит к перегреву, пластической деформации и выходу из строя электродов;
- трансформаторы выполнены без охлаждения, что приводит к их возгоранию и выходу из строя;
- зажимные планки выполнены плоскими, что приводит к проскальзыванию корпусов машины относительно рельса при осадке;
Эти недостатки не позволяют достигнуть технического результата, создаваемого предполагаемым изобретением. Задача заключается в следующем:
- повышение надежности работы машины;
- повышение долговечности работы машины;
- повышение ремонтопригодности машины.
Технический результат заключается в следующем:
- обеспечение оптимизации и минимизации конструкции гратоснимателя;
- безотказность работы гратоснимателя при съеме грата;
- простота обслуживания и очистки гратоснимателя и корпусов машины;
- обеспечение охлаждения электродов и трансформаторов;
- предотвращение проскальзывания корпусов машины относительно рельса при осадке.
Предложенное изобретение обладает следующей совокупностью существенных признаков, имеющих причинно-следственную связь с техническим результатом.
Отличительными от прототипа признаками, создающими указанный технический результат, являются следующие.
Съем грата после сварки рельсов осуществляется ножом для съема грата накидным и разъемным, который перемещается и срезает грат подвижным корпусом машины усилием, создаваемым цилиндрами осадки, обеспечивая оптимизацию и минимизацию конструкции гратоснимателя, безотказность работы гратоснимателя при съеме грата, а также простоту обслуживания и очистки гратоснимателя.
Электроды на подвижном и неподвижном корпусах машины, выполнены охлаждаемыми, что позволяет избежать перегрева, пластической деформации и выхода из их строя электродов.
Трансформаторы на неподвижном корпусе машины, выполнены охлаждаемыми, что позволяет избежать возгорания и выхода из строя трансформаторов.
Зажимные планки выполнены с насечками, что позволяет увеличить силу трения и предотвратить проскальзывание корпусов машины относительно рельса при осадке.
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 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, вид сверху.
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 установленный на рельс нож для съема грата накидной.
На фиг. 11 - разрез М-М, с видом справа на установленный на рельс нож для съема грата накидной, перед съемом грата.
На фиг. 12 - вид Н, крепление электрода к рычагам электродным.
На фиг. 13 - разрез П-П, с видом на электрод с патрубками для охлаждения электродов;
На фиг. 14 - общий вид планки с насечками;
На фиг. 15 - общий вид ножа для съема грата накидного в соединенном и в разъединенном состоянии.
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, 13); токоподводы - 10, 11; оси электродов - 12, 13; винты электродов - 14, 15; свариваемый рельс - 16; рычаги электродные - 17, 18; оси электродных рычагов - 19, 20; рычаги силовые - 21, 22; оси силовых рычагов - 23, 24 (фиг. 3); планки с насечками - 25, 26 (фиг. 14); 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.
Также установлены гидроцилиндры электродов - 44, 45; упоры - 46, 47, оси электродных рычагов 48, 49; втулки изоляционные 50, 51; шайбы изоляционные 52, 53 (фиг. 13); нож съема грата накидной 54 (фиг. 8, фиг. 10, 11, 15), патрубки для охлаждения электродов - 55, патрубки для охлаждения трансформаторов - 56.
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 и 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 с насечками 25, 26 с шариками 27, 28, поджатые пружинами 29, 30.
Этим достигается технический результат, отсутствующий в прототипе, заключающийся в предотвращении проскальзывания корпусов машины относительно рельса при осадке.
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.
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.
Электроды соединены с гибкими токоподводами 10, 11.
В каждом корпусе 1, 2 между силовыми и электродными рычагами установлен механизм совмещения, рычаги 38, 39 которого осями 48, 49 соединены с силовыми рычагами 23, 24.
Отдельно в комплект машины входит нож для съема грата накидной с возможностью разъединения 54.
Этим достигается технический результат, отсутствующий в прототипе, заключающийся в обеспечении оптимизации и минимизации конструкции гратоснимателя.
Машина работает следующим образом:
На один из концов свариваемых рельсов со стороны подвижного корпуса накидывают раскрытый нож для съема грата накидной 54 и застегивают его на рельсе, таким образом, чтобы нож для съема грата накидной имел возможность свободного движения вдоль рельса. Далее машину манипулятором (не показан) устанавливают на свариваемые концы рельсов. Оператор осуществляет запуск машины в работу. При этом включается подача охлаждающей жидкости и через шланги (не показаны) и патрубки для охлаждения электродов 55 и трансформаторов 56 охлаждение подводится соответственно к электродам 8,9 и трансформаторам 4.
Этим достигается технический результат, отсутствующий в прототипе, заключающийся в обеспечение охлаждения электродов и трансформаторов.
Далее 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 с насечками 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 с насечками 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.
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.
Затем включают сварочные трансформаторы 4. В гидроцилиндры осадки 5 подается давление, подвижный корпус 1 сближает торцы рельсов. Происходит сварка рельсов и формируется сварной стык и грат (фиг. 11). При этом нож для срезки грата накидной 54 упирается в подвижный корпус 1. Гидроцилиндры осадки 5 останавливаются, не доходя до конца хода, далее происходит разведение на заданную величину рычагов силовых 21, 22 в подвижном корпусе 1 и отведение планок с насечками 25, 26 от сваренного рельса. Гидроцилиндры осадки 5 вновь включаются, приводят в движение подвижный корпус 1 и ножом для съема грата накидным 54 производится срезка грата в горячем состоянии.
Этим достигается технический результат, отсутствующий в прототипе, заключающийся в безотказности работы гратоснимателя при съеме грата.
Далее в неподвижном корпусе 1 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. После этого машину манипулятором (не показан) поднимают вверх от сваренного рельса, при этом нож для съема грата накидной 54 остается на рельсах и его расстегивают и снимают. После чего отдельно производится очистка от налипшего грата и брызг металла ножа для съема грата накидного и корпусов 1, 2 машины.
Этим достигается технический результат, отсутствующий в прототипе, заключающийся в простоте обслуживания и очистки гратоснимателя и корпусов машины.
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-120.02АУ1.