способ шлифования рельса и устройство для осуществления способа

Формула изобретения

1. Способ шлифования, по меньшей мере, поверхности (4) катания рельса (1), в частности железнодорожного рельса, за счет создания относительного перемещения между шлифовальным кругом (12), имеющим ответный профиль к профилю поверхности катания и приводимым посредством двигателя (9), и рельсом в его продольном направлении, причем ось шлифовального круга заключает с плоскостью, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса, угол , отличный от 0°, отличающийся тем, что шлифовальный круг (12) перемещают к рельсу (1) вплоть до врезания, причем это движение посредством прижимаемой к поверхности (4) катания рельса (1) направляющей (17) ограничивают независимо от регулирования глубины шлифования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлифовальный круг (12) установлен с возможностью движения в направлении рабочей грани (6) рельса (1), которое ограничивают посредством направленной к рабочей грани (6) рельса (1) направляющей (20).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что ось (21) шлифовального круга (12) заключает с плоскостью, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса (1), угол =1-20°.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что угол составляет 5-12°, предпочтительно около 8°.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что ось (21) шлифовального круга (12) заключает с линией пересечения плоскости симметрии, лежащей в продольном направлении рельса (1), с плоскостью, направленной перпендикулярно продольному направлению рельса (1), угол около 90°.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что угол составляет меньше 90° и больше 70°, причем этот угол соблюдают на стороне рабочей грани (6) рельса (1).

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что посредством шлифования удаляют прокатную окалину, имеющуюся на поверхности (4) катания рельса (1).

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что посредством шлифования, по меньшей мере, частично удаляют фрезерованную поверхность, имеющуюся перед шлифованием на поверхности (4) катания.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно к поверхности (4) катания шлифуют весь имеющий поверхность (4) катания выпуклый поперечный профиль (5) головки рельса.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлифовальный круг (12) путем регулирования глубины шлифования подводят в направлении рельса (1) в зависимости от износа шлифовального круга преимущественно автоматически.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что регулирование глубины шлифования осуществляют с привлечением данных измерения диаметра поверхности шлифовального круга или с привлечением данных измерений приводного момента шлифовального круга (12).

12. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что шлифовальный круг (12) профилируют посредством правильного бруска (24), причем правильный брусок (24) имеет профиль, по меньшей мере, поверхности (4) катания рельса (1), а его продольное направление заключает со шлифовальным кругом (12) те же углы и , что и рельс (1).

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что профилирование шлифовального круга перед началом шлифования поверхности (4) катания рельса (1) и затем во время шлифования осуществляют только при необходимости и с большими интервалами времени.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что продольное относительное движение между рельсом (1) и шлифовальным кругом (12) создают за счет продольного перемещения рельса (1) относительно шлифовального круга (12).

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что рельс (1) непосредственно перед врезанием шлифовального круга (12) прижимают к направляющей, направленной к поверхности (4) катания рельса (1).

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что направляющую (17) демпфируют во избежание колебаний.

17. Способ по одному из пп.14-16, отличающийся тем, что рельс (1) непосредственно перед врезанием шлифовального круга (12) прижимают к боковой направляющей (19), направленной к рабочей грани (6) рельса (1).

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что рельс (1) непосредственно после врезания шлифовального круга (12) прижимают к дополнительной направляющей (17), направленной к поверхности (4) катания рельса.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что рельс (1) непосредственно после врезания шлифовального круга (12) прижимают к боковой направляющей (19), направленной к рабочей грани (6) рельса (1).

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлифовальную стружку отсасывают непосредственно после возникновения.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлифование осуществляют попутным методом.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что продольное относительное движение между рельсом (1) и шлифовальным кругом (12) осуществляют за счет продольного движения шлифовального круга (12) вдоль уложенного рельса (1).

23. Устройство для осуществления способа шлифования рельса по одному из пп.1-22, отличающееся тем, что оно содержит устройство для создания относительного движения между рельсом (1) и шлифовальным кругом (12), привод (9) шлифовального круга, опору оси (21) шлифовального круга (12) в направлении, отклоняющемся от плоскости, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса (1), а также прижимаемую к поверхности (4) катания рельса (1) направляющую (17) и настраиваемый независимо от нее регулятор глубины шлифования.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что отклонение плоскости, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса (1), составляет 1-20°.

25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что отклонение составляет 5-12°, преимущественно около 8°.

26. Устройство по одному из пп.23-25, отличающееся тем, что опора оси (21) шлифовального круга (12) выполнена с возможностью перемещения для установления различных отклонений от плоскости, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса (1).

27. Устройство по п.23, отличающееся тем, что опора оси (21) шлифовального круга (12) выполнена так, что ось (21) шлифовального круга (12) заключает с линией пересечения плоскости симметрии, лежащей в продольном направлении рельса (1), с плоскостью, направленной перпендикулярно продольному направлению рельса (1), угол около 90°.

28. Устройство по п.23, отличающееся тем, что предусмотрено устройство для подвода шлифовального круга (12) в зависимости от износа в направлении рельса (1), которое содержит предпочтительно измерительное устройство для определения диаметра шлифовального круга.

29. Устройство по п.27, отличающееся тем, что оно содержит правильный брусок (24), который имеет профиль, по меньшей мере, поверхности (4) катания рельса (1) и продольное направление которого заключает те же углы и со шлифовальным кругом (12), что и рельс (1).

30. Устройство по п.23, отличающееся тем, что оно содержит устройство для движения рельса (1) в направлении его продольной оси мимо шлифовального круга (12).

31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что устройство включает в себя направленную к поверхности (4) катания рельса (1) направляющую (17) и прижимные устройства (18) для прижатия рельса (1) к этой направляющей (17).

32. Устройство по п.31, отличающееся тем, что направляющая (17) демпфирована от колебаний.

33. Устройство по п.31 или 32, отличающееся тем, что предусмотрены боковая направляющая (19) для рельса (1), направленная к рабочей грани (6) рельса (1), и прижимное устройство для прижатия рельса к этой боковой направляющей (19).

34. Устройство по п.23, отличающееся тем, что шлифовальный круг (12) установлен на ходовом устройстве (27), перемещающемся по уложенному рельсу (1).

35. Устройство по п.34, отличающееся тем, что ходовое устройство (27) снабжено приблизительно вертикально и приблизительно горизонтально ограничивающими врезание шлифовального круга (12) направляющими (17, 19), которые воздействуют на рельсе (1) на поверхность (4) катания и на рабочую грань (6).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу шлифования, по меньшей мере, поверхности катания рельса, в частности железнодорожного рельса, за счет создания относительного движения между шлифовальным кругом, имеющим ответный профиль к профилю поверхности катания и приводимым посредством двигателя, и рельсом в его продольном направлении, а также к устройству для осуществления способа, причем ось шлифовального круга заключает с плоскостью, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса, угол , отличный от 0°.

Для шлифования имеющего поверхность катания выпуклого поперечного профиля рельса, такого как железнодорожный рельс, известно использование чашечных кругов. При этом в один проход удается, однако, шлифовать лишь узкую полоску, так что приходится осуществлять множество проходов шлифовального круга по рельсу. Это множество проходов обуславливает неточности, поскольку полученную при каждом проходе полоску невозможно ориентировать точно по предварительно шлифованной полоске. К тому же возникает сильное шумообразование, а при сухости опасность пожара из-за летящих искр.

Далее известна обработка имеющей поверхность катания выпуклого поперечного профиля головки рельса торцовыми шлифовальными кругами, причем шлифовальный круг имеет нужный профиль головки рельса и ориентирован так, что его ось перпендикулярна плоскости продольной симметрии рельса. При этом возникает, однако, тот недостаток, что съем металла шлифованием вблизи боковых участков головки рельса, т.е. вблизи ее рабочей грани, возможен лишь ограниченно, поскольку здесь шлифовальный круг обеспечивает лишь неблагоприятный угол врезания абразивных зерен с недостатком в форме перегрева материала рельса. Если возникает желание устранить этот недостаток, то приходится уменьшать объем снимаемого материала в единицу времени, что, однако, в свою очередь, требует большого числа проходов или процессов шлифования для одной и той же шлифуемой поверхности рельса.

Согласно DE 4437585 С1, ЕР 0843043 A1 и US 4583327 А абразивные изделия, т.е. шлифовальные круги, перемещают к поверхности катания рельса и посредством прижимных цилиндров прижимают к поверхности катания с заданным постоянным прижимным усилием. Регулирование глубины шлифования не предусмотрено.

Согласно ЕР 0843043 A1 и US 4583327 А для осуществления вертикального движения шлифовальных кругов к рельсу, а именно с упором боковой направляющей или "Slides", служат пневмоцилиндры. Дополнительные пневмоцилиндры служат для компенсации деформаций горизонтальной поверхности рельса или перемещения относительно нее подрамы, на которой установлены шлифовальные круги.

Изобретение имеет целью устранение этих недостатков и трудностей и ставит своей задачей создание способа шлифования описанного выше рода, который, с одной стороны, обеспечивал бы достаточный для рельсов съем материала за один проход по всему шлифуемому сечению, а с другой стороны, предотвращал бы перегрев материала рельсов. Далее шлифовальный круг должен иметь достаточную стойкость, а именно несмотря на высокую производительность, т.е. несмотря на большую в единицу времени длину шлифования. В частности, шлифованный рельс должен иметь качество поверхности катания, подходящее для участков большой пропускной способности, таких так высокоскоростных участков.

Эта задача в способе шлифования, по меньшей мере, поверхности катания рельса, в частности железнодорожного рельса, за счет создания относительного перемещения между шлифовальным кругом, имеющим ответный профиль к профилю поверхности катания и приводимым посредством двигателя, и рельсом в его продольном направлении, причем ось шлифовального круга заключает с плоскостью, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса, угол , отличный от 0°, согласно изобретению решается тем, что шлифовальный круг перемещают к рельсу вплоть до врезания, причем это движение посредством прижимаемой к поверхности катания рельса направляющей ограничивают независимо от регулирования глубины шлифования.

Шлифовальный круг установлен с возможностью движения в направлении рабочей грани рельса, которое ограничивают посредством направленной к рабочей грани рельса направляющей.

Ось шлифовального круга заключает с плоскостью, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса, угол 1-20°.

Угол составляет 5-12°, предпочтительно около 8°.

Ось шлифовального круга заключает с линией пересечения плоскости симметрии, лежащей в продольном направлении рельса, с плоскостью, направленной перпендикулярно продольному направлению рельса, угол около 90°.

Угол составляет меньше 90° и больше 70°, причем этот угол соблюдают на стороне рабочей грани рельса.

Посредством шлифования удаляют прокатную окалину, имеющуюся на поверхности катания рельса.

Посредством шлифования, по меньшей мере, частично удаляют фрезерованную поверхность, имеющуюся перед шлифованием на поверхности катания.

Дополнительно к поверхности катания шлифуют весь имеющий поверхность катания выпуклый поперечный профиль головки рельса.

Шлифовальный круг путем регулирования глубины шлифования подводят в направлении рельса в зависимости от износа шлифовального круга, преимущественно автоматически.

Регулирование глубины шлифования осуществляют с привлечением данных измерения диаметра поверхности шлифовального круга или с привлечением данных измерений приводного момента шлифовального круга.

Шлифовальный круг профилируют посредством правильного бруска, причем правильный брусок имеет профиль, по меньшей мере, поверхности катания рельса, а его продольное направление заключает со шлифовальным кругом те же утлы и , что и рельс.

Профилирование шлифовального круга перед началом шлифования поверхности катания рельса и затем во время шлифования осуществляют только при необходимости и с большими интервалами времени.

Продольное относительное движение между рельсом и шлифовальным кругом создают за счет продольного перемещения рельса относительно шлифовального круга.

Рельс непосредственно перед врезанием шлифовального круга прижимают к направляющей, направленной к поверхности катания рельса.

Направляющую демпфируют во избежание колебаний.

Рельс непосредственно перед врезанием шлифовального круга прижимают к боковой направляющей, направленной к рабочей грани рельса.

Рельс непосредственно после врезания шлифовального круга прижимают к дополнительной направляющей, направленной к поверхности катания рельса.

Рельс непосредственно после врезания шлифовального круга прижимают к боковой направляющей, направленной к рабочей грани рельса.

Шлифовальную стружку отсасывают непосредственно после возникновения.

Шлифование осуществляют попутным методом.

Продольное относительное движение между рельсом и шлифовальным кругом осуществляют за счет продольного движения шлифовального круга вдоль уложенного рельса.

В устройстве для осуществления способа шлифования рельса поставленная задача решается тем, что содержит устройство для создания относительного движения между рельсом и шлифовальным кругом, привод шлифовального круга, опору оси шлифовального круга в направлении, отклоняющемся от плоскости, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса, а также прижимаемую к поверхности катания рельса направляющую и настраиваемый независимо от нее регулятор глубины шлифования.

Отклонение плоскости, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса, составляет 1-20°.

Отклонение составляет 5-12°, преимущественно около 8°.

Опора оси шлифовального круга выполнена с возможностью перемещения для установления различных отклонений от плоскости, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса.

Опора оси шлифовального круга выполнена так, что ось шлифовального круга заключает с линией пересечения плоскости симметрии, лежащей в продольном направлении рельса, с плоскостью, направленной перпендикулярно продольному направлению рельса, угол около 90°.

Предусмотрено устройство для подвода шлифовального круга в зависимости от износа в направлении рельса, которое содержит предпочтительно измерительное устройство для определения диаметра шлифовального круга.

Оно содержит правильный брусок, который имеет профиль, по меньшей мере, поверхности катания рельса и продольное направление которого заключает те же углы и со шлифовальным кругом, что и рельс.

Оно содержит устройство для движения рельса в направлении его продольной оси мимо шлифовального круга.

Устройство включает в себя направленную к поверхности катания рельса направляющую и прижимные устройства для прижатия рельса к этой направляющей.

Направляющая демпфирована от колебаний.

Предусмотрены боковая направляющая для рельса, направленная к рабочей грани рельса, и прижимное устройство для прижатия рельса к этой боковой направляющей.

Шлифовальный круг установлен на ходовом устройстве, перемещающемся по уложенному рельсу.

Ходовое устройство снабжено приблизительно вертикально и приблизительно горизонтально ограничивающими врезание шлифовального круга направляющими, которые воздействуют на рельсе на поверхность катания и на рабочую грань.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью чертежей на двух примерах выполнения, причем

фиг.1 показывает вид сбоку устройства для осуществления способа согласно изобретению;

фиг.2 - схематичный вид сверху по стрелке II из фиг.1;

фиг.3 - вариант устройства для осуществления способа согласно изобретению;

фиг.4 - сечение железнодорожного рельса в его различных состояниях;

фиг.5 - врезание шлифовального круга способом согласно изобретению в железнодорожный рельс, изображенный в сечении.

На фиг.4 сечение рельса 1 изображено в различных состояниях. Сидящая на шейке 2 головка 3 рельса имеет выпуклую часть 5 сечения, имеющую поверхность 4 катания, по которой обкатывается ходовое колесо рельсового транспортного средства, и обозначенную в новом состоянии линией А. Из-за износа эта выпуклая часть 5 сечения головки 3 рельса приобретает обозначенную линией В форму. Как только рельс 1 будет находиться в этом состоянии или же для высокоскоростных участков уже соответственно раньше, осуществляют дополнительную обработку рельса 1, так что выпуклая часть 5 сечения головки 3 рельса, по меньшей мере, однако, поверхность 4 катания, в максимально хорошем приближении достигает, в свою очередь, первоначального состояния, т.е. первоначальной формы сечения, обозначенной линией С. При этом в зависимости от предписания эксплуатирующей железную дорогу организации или железнодорожной компании или надрегиональной нормы, например cen DRAFT pr EN 13674-1, следует соблюдать определенные допуски, составляющие порядка 1-3 десятых миллиметра. Существенно при этом то, что рабочую грань 6 рельса 1 и поверхность 4 катания дополнительно обрабатывают.

У старых рельсов с изношенным профилем головки этот профиль следует восстановить, для чего согласно изобретению предусмотрены фрезерование и шлифование. У новых рельсов целесообразно удалить прокатную окалину для достижения лучших ходовых свойств, более длительного срока службы и снижения шума; для этого достаточно процесса шлифования согласно изобретению без предварительного фрезерования.

Как видно из фиг.4, в зависимости от износа рельса необходимо снять относительно много материала, что, в свою очередь, для как можно меньшего нарушения железнодорожного сообщения осуществляется при уложенных рельсах максимально быстро и экономично.

На фиг.1 и 2 изображено устройство согласно изобретению, которое расположено стационарно и мимо которого перемещают обрабатываемый рельс 1. На фиг.3 изображено устройство согласно изобретению, встроенное в передвижное устройство, такое как локомотив, так что с помощью этого устройства можно обрабатывать уже уложенные рельсы. При этом устройство согласно изобретению имеется в двойном количестве, так что как правый, так и левый рельс могут быть обработаны за один проход. Одинаковые между собой части и устройства стационарного устройства, а также передвижного устройства обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

Поз.7 обозначен фрезерный блок, фреза 8 которого выполнена в виде периферийной фрезы. Эта фреза 8 приводится во вращение приводным двигателем 9 и редуктором 10, причем направление вращения выбрано с возможностью обработки рельса 1 методом попутного фрезерования. Непосредственно по соседству с фрезерным блоком 7 предусмотрен шлифовальный блок 11, шлифовальный круг 12 которого приводится во вращение приводом 13, а именно преимущественно также в том же направлении вращения, что и фреза 8, так что осуществляют попутное шлифование рельса 1. Шлифовальный круг 12 оснащен регулятором 14 глубины шлифования, так что шлифовальный круг 12 может непрерывно подводиться к рельсу 1 в соответствии с его износом. Этот регулятор 14 глубины шлифования включает в себя измерительное устройство для измерения непрерывно уменьшающегося диаметра периферии шлифовального круга 12; он может также обращаться к данным измерений приводного момента.

Как фрезерную, так и шлифовальную стружку или абразивную пыль непосредственно после ее возникновения отсасывают, а именно посредством отсасывающих устройств 15, 16.

Непосредственно перед фрезерным блоком 7 и непосредственно за шлифовальным блоком 11 предусмотрены направляющие 17 для рельса 1, к которым рельс 1, по меньшей мере, поверхность 4 катания рельса 1, преимущественно вершину головки 3 рельса, прижимают посредством поддерживающих роликов 18. Далее вдоль устройства предусмотрены воздействующие с обеих сторон на головку 3 рельса боковые направляющие ролики 19, причем прилегающие сбоку рабочей грани 6 рельса 1 боковые направляющие ролики 19 фиксированы в своем положении. Рельс прижимают прилегающими к противоположной стороне боковыми направляющими роликами 19 к боковым направляющим роликам 19, в результате чего рельс 1 занимает точное положение относительно фрезерного и шлифовального блоков.

Между фрезерным 7 и шлифовальным 11 блоками предусмотрена дополнительная направляющая 20, снабженная демпфером для гашения вызванных фрезой колебаний рельса 1.

Как видно, в частности из фиг.2, ось 21 шлифовального круга наклонена к плоскости 22, лежащей перпендикулярно продольному направлению рельса, под углом , который больше 0°, преимущественно составляет 1-20°, а именно каждый раз в зависимости от имеющегося перед шлифованием состояния рельса 1. Если головка 3 рельса имеет уже перед шлифованием сечение, приближающееся за счет фрезерования к идеальному сечению, или если рельс 1 в новом состоянии еще имеет прокатную окалину, то угол составляет целесообразно 5-12°, идеальным образом 8°. Если предварительное состояние сечения, однако, менее точно соответствует идеальному профилю сечения, например подвергнуто лишь грубой обдирке, то для обеспечения оптимального объема резания при высокой стойкости шлифовального круга целесообразен меньший угол , преимущественно 1-6°.

Шлифовальный круг 12 в новом состоянии уже предварительно профилирован, т.е. он имеет приблизительно ответный профиль рельса 1. Для точного изготовления этого ответного профиля предпочтительно предусмотрено правильное устройство 23 с правильным бруском 24, который установлен с возможностью прижатия к периферии шлифовального круга 12. Этот правильный брусок имеет точно нужный изготовляемый профиль и заключает с шлифовальным кругом также угол . Этот правильный брусок 24 перед началом шлифования первого рельса 1 прижимают к шлифовальному кругу 12, пока он не примет его профиль.

Во время шлифования рельса 1 правильный брусок 24 может быть отведен от шлифовального круга 12, поскольку шлифовальный круг сам профилирует себя по предварительному профилю, т.е. по фрезерованной поверхности головки рельса или по еще имеющей прокатную окалину поверхности головки рельса. Правильный брусок может быть предпочтительно для временной заточки шлифовального круга 12 прижат к нему во время обработки головки 3 рельса.

Для установления точного ответного профиля шлифовального круга 12 может быть привлечен также рельс 1, если он достаточно точно фрезерован или еще имеет прокатную окалину.

Если, как в изображенном примере выполнения, фрезерованную поверхность головки рельса шлифуют, то профилированный шлифовальный круг 12 имеет прежде всего лишь задачу сглаживания образованных фрезой волн и создания продольной шлифованной сетки.

За счет косой установки шлифовального круга 12 возникают особенно хорошие условия врезания и высокий эффект сглаживания. Врезание косо установленного шлифовального крута 12 показано на фиг.5. Видно, что косая установка дает благоприятный угол врезания, в частности на переходе выпуклой части 5 головки 3 рельса в боковые поверхности 25 головки 3. Эти благоприятные условия врезания обеспечивают также в этих местах достаточно большой съем материала при очень хорошей термической характеристике, так что на шлифованной поверхности не может возникнуть прижог. Кроме того, шлифовальный круг 12 имеет за счет этого очень высокую стойкость.

Может быть предпочтительным, если ось 21 шлифовального круга 12 также наклонена к продольной средней плоскости 26 симметрии рельса, а именно под углом (90°-), величина которого может составлять 1-20°.

Если устройством согласно изобретению должны обрабатываться различные профили рельсов, то целесообразно ось 21 шлифовального круга 12 расположить с возможностью перемещения на устройстве.

Согласно изображенной на фиг.3 форме выполнения фрезерный 7 и шлифовальный 11 блоки установлены на рельсофрезерном поезде 27. Фрезу 8 и шлифовальный круг 12 перемещают посредством исполнительных устройств 28 приблизительно отвесно к рельсу 1, пока направляющие 17, 20 не примкнут к головке 3 рельса. Движение шлифовального 11 и фрезерного 7 блоков в боковом направлении рабочей грани 6 также возможно, пока ролики боковых направляющих 19 не примкнут к головке 3 рельса.