МАШИНА ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ РЕЛЬСОВ
RAIL CONTACT BUTT-SEAM WELDING MACHINE

Изобретение относится к сварочному оборудованию, а именно к оборудованию для контактной стыковой сварки оплавлением стальных рельсов.
Известна машина для контактной стыковой сварки рельсов, содержащая сварочный трансформатор, контактные зажимные губки, механизм зажатия с гидроприводом и гидропривод осадки, снабженный устройством для осуществления заданной программы изменения скорости перемещения и осадки свариваемых рельсов, выполненной в виде электромеханической следящей системы. Корпус машины выполнен в виде двух клещевых зажимов, насаженных на общую ось и надеваемых на свариваемые рельсы сверху в подвешенном состоянии (авторское свидетельство СССР №129758 на изобретение «Машина для контактной стыковой сварки рельсов», кл. 21h 29/10, опубл. БИ №13, 1960 г.).
Известна машина для контактной сварки, содержащая два клещевых зажимных устройства для установки и закрепления свариваемых изделий, сварочные трансформаторы с токоподводящими зажимными губками и гидроприводы зажатия и перемещения изделий при оплавлении и осадке. Зажимные устройства соединены между собой с помощью трех штоков, один из которых служит осью вращения рычагов клещевых зажимных устройств и является направляющим для относительного перемещения зажимных устройств. Машина оснащена электромеханической следящей системой (авторское свидетельство СССР №201561 на изобретение «Машина для контактной стыковой сварки», кл. 21h 29/10, 32/11, опубл. 08.09.1967 г.). Недостатком известной машины является низкое качество сварного шва и необходимость дополнительной обработки с целью удаления грата со сварных стыков рельсов.
Известен сварочный агрегат для выполнения передвижной электрической контактной сварки на рельсовом пути, состоящий из блока управления и двух половин, выполненных с возможностью перемещения с помощью обжимных цилиндров в продольном направлении рельсов и имеющих по одной паре зажимных колодок, выполненных с возможностью перемещения друг к другу с помощью зажимных цилиндров при колебании в плоскости вращения из посадочного положения, подходящего для введения головки рельса в положение для сваривания, когда зажимные колодки прилегают к шейкам обоих рельсов для выполнения сварки. Машина содержит индикаторное устройство для регистрации точного положения зажимных колодок для выполнения сварки, определенного по окончанию колебательного движения и прилеганию зажимных колодок к шейке рельсов, выполненное для подачи сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения сварки (патент РФ №2237556 на изобретение «Сварочный агрегат», МПК B23K 11/04, опубл. 10.10.2004 г.). Известный агрегат не обеспечивает высокую точность и гарантированное воспроизведение технологического процесса по осадке. Кроме того, известный сварочный агрегат требует дополнительного оборудования для снятия грата.
Известна машина для контактной стыковой сварки рельсов, наиболее близкая к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и выбранная в качестве прототипа. Известная машина содержит корпус с механизмом зажатия свариваемых рельсов, механизмом оплавления и осадки, сварочными трансформаторами и устройством для снятия грата; гидросистему; блок управления с электромеханической системой слежения за осуществлением заданной технологической программы. Механизм зажатия свариваемых рельсов содержит два клещевых зажима, насаженных на общую ось с возможностью перемещения в продольном направлении рельсов. Каждый из клещевых зажимов состоит из двух щек, шарнирно соединенных между собой общей осью и цилиндром зажатия через траверсу с системой шарнирных рычагов. Машина содержит два сварочных трансформатора, встроенные в щеки одного из клещевых зажимов, и устройство для снятия грата, установленное на щеках другого клещевого зажима. Щеки клещевых зажимов выполнены с возможностью перемещения друг к другу с помощью зажимных цилиндров при колебании в плоскости вращения (патент РФ №2206436 на изобретение «Машина для контактной стыковой сварки рельсов», МПК 7 B23K 11/04, опубл. 20.06.003 г.). Известная машина также не обеспечивает гарантированность воспроизведения технологического процесса и точность определения припуска на сварку, что имеет особое значение при сварке методом частичного изгиба рельсовой плети. Кроме того, использование в системе слежения механической червячной передачи, преобразующей вращение электродвигателя в продольное движение подвижной части корпуса, снижает быстродействие системы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества контактной стыковой сварки рельсов, в частности при сварке методом частичного изгиба рельсовой плети.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в обеспечении точности воспроизведения технологического процесса и сварки и повышении быстродействия системы слежения.
Указанный технический результат достигается тем, что машина для контактной стыковой сварки рельсов включает: корпус с механизмом зажатия свариваемых рельсов механизмом оплавления и осадки, сварочными трансформаторами и устройством для снятия грата; гидросистему; блок управления с электрогидравлической системой слежения за осуществлением заданной технологической программы; индикаторное устройство для регистрации точного положения подвижной части корпуса и подачи сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения процесса сварки и осадки.
Предпочтительно, чтобы механизм зажатия свариваемых рельсов был выполнен в виде двух клещевых зажимов, насаженных на общую ось с возможностью перемещения одного из них в продольном направлении рельсов, при этом ось была выполнена полой, а внутри нее было установлено индикаторное устройство для регистрации точного положения подвижной части корпуса и подачи сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения процесса сварки и осадки.
Предпочтительно также, чтобы каждый из клещевых зажимов был выполнен в виде двух шарнирно соединенных между собой общей осью коробчатых щек, имеющих по одной паре зажимных колодок, выполненных с возможностью перемещения друг к другу с помощью зажимных цилиндров при колебании в плоскости вращения из посадочного положения, подходящего для введения головки рельса, в положение для сваривания, когда зажимные колодки прилегают к шейкам обоих рельсов для выполнения сварки.
Предпочтительно также, чтобы машина содержала два сварочных трансформатора, встроенные в щеки одного из клещевых зажимов, а устройство для снятия грата было установлено на щеках другого клещевого зажима.
Предпочтительно, чтобы в качестве индикаторного устройства для регистрации точного положения подвижной части корпуса и подачи сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения процесса осадки и сварки, была использована аналоговая резистивная измерительная система.
В отдельных случаях выполнения в качестве индикаторного устройства для регистрации точного положения подвижной части корпуса и подачи сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения процесса осадки и сварки, может быть использован датчик перемещения резистивного типа, передающий электрический сигнал непосредственно на контроллер.
Предпочтительно, чтобы машина содержала электрогидравлический следящий гидроклапан, управляющий перемещением подвижной части корпуса.
Предпочтительно, чтобы щеки каждого из клещевых зажимов были шарнирно соединены между собой общей осью и цилиндром зажатия через траверсу с системой шарнирных рычагов.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях выполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- наличием электрогидравлической следящей системы;
- наличием индикаторного устройства для регистрации точного положения подвижной части корпуса и подачи сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения процесса сварки и осадки.
В отдельных случаях выполнения заявляемое изобретение отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- выполнением индикаторного устройства установленным внутри оси, на которую насажены клещевые зажимы;
- использованием аналоговой резистивной измерительной системы в качестве индикаторного устройства для регистрации точного положения подвижной части корпуса и подачи сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения процесса сварки и осадки;
- использованием датчика перемещения резистивного типа, передающего электрический сигнал непосредственно на контроллер в качестве индикаторного устройства для регистрации точного положения подвижной части корпуса и подачи сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения процесса сварки и осадки;
- наличием электрогидравлического следящего гидроклапана для управления перемещением подвижной части корпуса.
Использование электрогидравлической системы слежения исключает наличие механической червячной передачи, что существенно повышает быстродействие системы и надежность устройства в целом. Наличие индикаторного устройства для регистрации точного положения подвижной части корпуса и подачи сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения процесса сварки и осадки, обеспечивает организацию обратной связи по перемещению, позволяя с высокой точностью осуществить выполнение заложенной технологии за счет отслеживания пройденного пути и управления величиной осадки. Все это, в конечном итоге, обеспечивает гарантированность воспроизведения сварочного процесса по заданной технологии и высокое качество сварки.
Размещение индикаторного устройства внутри оси, на которую насажены клещевые зажимы, обеспечивает защиту устройства от различного рода повреждений. Использование аналоговой резистивной измерительной системы в качестве индикаторного устройства и наличие электрогидравлического следящего гидроклапана повышают точность отслеживания перемещения подвижного корпуса сварочной машины, что обеспечивает высокое качество сварки рельсов, особенно из сталей электропечного производства, и позволяет избежать образования окислов в сварочном шве, гарантируя воспроизводимость технологического процесса.
Предлагаемая машина для контактной стыковой сварки рельсов иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.
На фиг.1 представлен схемный чертеж машины для контактной стыковой сварки рельсов, общий вид.
На фиг.2 представлен схемный чертеж машины для контактной стыковой сварки рельсов, сечение А-А на фиг.1.
На фиг.3 представлен схемный чертеж машины для контактной стыковой сварки рельсов, сечение Б-Б на фиг.2.
Машина для контактной стыковой сварки рельсов содержит: корпус 1 с механизмом 2 зажатия свариваемых рельсов 3, механизмом 4 оплавления и осадки, сварочными трансформаторами 5 и устройством 6 для снятия грата; гидросистему (на чертеже не показана) с гидропанелью 7; блок управления (на чертеже не показан) с электрогидравлической системой 8 слежения за осуществлением заданной технологической программы. Механизм 2 зажатия свариваемых рельсов 3 содержит два клещевых зажима 9, 10, насаженных на общую ось 11 с возможность перемещения одного из зажимов (9) в продольном направлении рельсов 3. Ось 11 выполнена полой, и внутри нее установлено индикаторное устройство 12, регистрирующее точное положение подвижной части корпуса - подвижного клещевого зажима 9 и подачу сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения процесса осадки и сварки. Каждый из клещевых зажимов 9, 10 выполнен в виде двух шарнирно соединенных между собой общей осью 11 коробчатых щек 13, имеющих по одной паре зажимных колодок 14, выполненных с возможностью перемещения друг к другу с помощью зажимных цилиндров 15 при колебании в плоскости вращения из посадочного положения, подходящего для введения головки рельса 3, в положение для сваривания, когда зажимные колодки 14 прилегают к шейкам обоих рельсов 3 для выполнения сварки. Машина для контактной стыковой сварки рельсов содержит два сварочных трансформатора 5, встроенные в щеки 13 одного из клещевых зажимов (неподвижного) 10. Устройство 6 для снятия грата установлено на щеках 13 другого (подвижного) клещевого зажима 9. В качестве индикаторного устройства 12 для регистрации точного положения подвижной части корпуса и подачи сигнала управления, необходимого для дальнейшего ведения процесса осадки и сварки, предпочтительно использование аналоговой резистивной измерительной системы, например датчика перемещения резистивного типа, передающей электрический сигнал непосредственно на контроллер. Машина содержит электрогидравлический следящий гидроклапан (на чертеже не показан), управляющий перемещением подвижной части корпуса. Предпочтительно, чтобы щеки 13 каждого из клещевых зажимов 9, 10 были шарнирно соединены между собой общей осью 11 и цилиндром зажатия 15 через траверсу 16 с системой шарнирных рычагов 17. Механизм 4 оплавления и осадки содержит два цилиндра осадки 18.
Машина работает следующим образом.
При зажатии трамвайного рельса 3 под действием цилиндра зажатия 15 траверса 16 опускается вниз, поворачивая к горизонтальному положению систему шарнирных рычагов 17, которые, в свою очередь, поворачивают щеки 13 соответствующих клещевых зажимов 9, 10 вокруг общей оси 11 до зажатия рельса 3 зажимными колодками 14. Одновременно устройство для снятия грата 6 охватывает рельс 3 по периметру. После зажатия рельсов 3 посредством электрогидравлической системы 8 и гидроцилиндров 18 оплавления и осадки производят сварку с использованием сварочных трансформаторов 5 и срезку грата устройством 6 для снятия грата. После сварки и срезки грата под действием цилиндра зажатия 15 траверса 16 поднимается вверх, поворачивая к вертикальному положению шарнирные рычаги 17, освобождая свариваемый рельс 3 от клещевых зажимов 9, 10. Траверса 16 предназначена для подвески машины к подъемным устройствам, перемещающим машину к месту сварки и опускающим ее на рельс в район свариваемого стыка.
Управление зажатием и разжатием щек 13 сварочной машины и их перемещение в процессе сварки производится с помощью гидрораспределителей (на чертеже не показаны), установленных на гидропанели 7. Сварка производится автоматически. Управление сварочной машиной осуществляет контроллер (на чертеже не показан) в соответствии с программным обеспечением, записанным в его память, и по технологической программе сварочного процесса, переданной ему по каналам связи из компьютера (на чертеже не показан), предназначенного для программирования процесса сварки и обеспечения функций допускового контроля основных параметров сварочного процесса, диагностики и визуализации состояния датчиков и исполнительных устройств и механизмов. Гарантированную воспроизводимость процесса сварки обеспечивает электрогидравлическая следящая система 8 с помощью показаний индикаторного устройства 12, в качестве которого может быть использован, например, датчик перемещений резистивного типа. Электрический сигнал с датчика передается непосредственно на контроллер и обеспечивает автоматический контроль перемещения подвижной части корпуса сварочной машины. Во время сварки контроллер отслеживает при помощи индикаторного устройства 12 путь, пройденный подвижной частью корпуса машины, и величину осадки, организует обратную связь по перемещению, обеспечивая с высокой степенью точностью выполнение заложенной технологии сварки.