Способ контактной стыковой сварки оплавлением рельсовой плети и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (i9) (11) (5() 4 В 23 К 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 34 78580/25-27 (22) 12.08.82 (31) 292,597 (32) 13.08.81 (33) US (46) 23.08.85. Бюл. № 31 (72) Ханс Циллингер (US) (71) Х.А.Платтер АГ (US) (53) 621. 79 1. 762(088 .8) (56) Патент СНА № 4270036, кл. 219-53, 1979.

Патент США № 3982091, кл. 219-101, 1975. (54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЬ(КОВОЙ

СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ РЕЛЬСОВОЙ ПЛЕТИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЧ. (57) 1. Способ контактной стыковой сварки оплавлением рельсовой плети, при котором свариваемые торцы рельсового участка и рельсовой плети устанавливают в зажимные устройства, сплавляют путем возвратно-поступательного перемещения одного из свариваемых торцов и осаживают, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения оборудования для сварки рельсовой плети из рельсовых участков длиной 400 м и более, возвратно-поступательное перемещение сообщают свариваемому торцу рельсовой плети, при этом свариваемый торец рельсовой плети устанавливают на позицию сварки, а ее противоположный конец опускают на землю за зоной сварки, образуя петлю длиной

15-30 м.

2, Устройство для контактной стыковой сварки оплавлением рельсов от плети, содержащее. раму, подвижный и неподвижный в продольном направпении узлы, каждый из которых снабжен устройствами для зажатия свариваемых рельсов, устройства регулировки положения рельсов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, механизм продольного перемещения подвижного узла, сварочный трансформатор и электроды, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что устройство регулировки положения свариваемых рельсов в горизонтальной плоскости выполнено в виде жестко связанньгх с боковыми стенками рамы и установленных по обе стороны от неподвижного узла двух вертикальных стенок с жестко установленными на каждой из них горизонтальными гибкими направляющими балками, на которых с возможностью перемещения установлен неподвижный узел, двух валов с резьбовыми концами, установленными в муфтах, каждая из которых размещена с воэможностью взаимодействия с неподвижным узлом, и двух храповиков, каждый из которых связан со свободным концом соответствующего вала, устройство регулировки положения свариваемых рельсов в вертикальной плоскости выполнено . в виде гибкой вертикальной стенки, один конец которой связан с концом подвижного узла, обращенным в сторо ну неподвижного узла, жестко связан ного с приводным рычагом эксцентрйкового вала, установленного с возможностью взаимодействия со свобод- ным концом гибкой вертикальной стенки, и установленных у противоположного конца подвижного узла вала, силового цилиндра, эксцентрикового вала с установленными на нем двумя

1175355 тия рельса. двуплечими рычагами, одно из плеч которых связано с валом, и дополнитеЛьного рычага, жестко связанного с эксцентриковым валом и установленного с возможностью взаимодействия с,силовым цилиндром, механизм продольного перемещения подвижного узла выполнен в виде шарнирно соединенных с рамой двух дополнительных силовых цилиндров, поршни которых

cBHsBHBI

Изобретение относится к сварке, а именно к способам и оборудованию для контактной стыковой сварки, и может быть использовано для изготовления бесстыкового рельсового пути.

Целью изобретения является упрощение оборудования для сварки рельсовой плети из рельсовых участков длиной 400 м и более.

На фиг. 1 схематично показан сварочный поезд, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ; на фиг.2 — подвижная сварочная платформа, вид сверху; на фиг, 3 — сварочное устройство, вид сбоку; на фиг. 4 — то же, вид сверху;на фиг.5— разрез А-А на фиг. 4; на фиг. б— неподвижный узел сварочного устройства; на фиг. 7 — разрез Б-Б на фиг. 5 (конструкция зажимных устройств; на фиг. 8 — форма зажимных элементов в случае сварки непрерывного трубопровода.

Способ сварки рельсовой плети из .заранее подготовленных рельсовых 25 ,участков осуществляется следующим образом.

Рельсовый участок 1, длина которого может достигать 400 м и более, подают от платформ 2 через сварочное 30 устройство 3, установленное на сварочной платформе 4, и тяговое устройство 5, устновленное на платформе 6, таким образом, что противоположный его конец оказывается на позиции сварки. Так как длина рельсового участка 1 может достигать 400 м и более, то другой его конец выступает из тягового устройства 5 и опускается на плечих рычагов, устройство для эгжатия рельса выполнено в виде сил:., го цилиндра, двух зажимных рычагов с зажимными элементами, установленных с возможностью поворота относительно силового цилиндра и связанных с его поршнем посредством системы рычагов, и шарнирно установленного на каждом из зажимных рычагов пружинного механизма вертикального прижаф шпалы, образуя петлю длиной 15 — 30 м .

Затем следующий рельсовый участок, 1 подают 0T IIJIBTAopM 2 в сварочное устройство 3, устнавливая его конец на оси сварки. Свариваемые торцы фиксируют в зажимных устройствах, оплавляют за счет возвратно-поступательного перемещения свариваемого торца рельсового участка, опущенного на шпалы, что позволяет сделать гибкая петля длиной 15-30 м, и осаживают.

По завершении сварки тяговое устройство вытягивает сваренную рельсовую плеть из сварочного устройства до тех пор, пока конец только что приваренного рельсового участка не окажется на позиции сварки. Из платформы 2 вытягивается следующий рельсовый участок и производится сварка указанным способом.

В качестве. тягового устройства 5 возможно использование приспособления известной конструкции, используемого для работы с рельсами. В состав тягового устройства 5 входит одна или несколько пар противоположных роликов 7 для плотного зажима и перемещения непрерывного рельса и ряд платформ для укладки полученного, непрерывного рельсового пути 8 на

| железнодорожное полотно 9. Аналогичным образом в качестве лебедочного устройства 10 возможно применение .известных приспособлений. Обычно ле бедочное устройство 10 содержит трос, на конце которого имеется средство для быстрого соединения с рельсом.;

Устройство может у фавляться вручную или автоматически для наматыва1175355 ния троса и вытягивания непрерывного рельса 1 с платформ 2 и подачи его на подвижную сварочную платформу

4. Платформа 11 несет два ролика 12 и 13, входящих в зацепление с непрерывным рельсом 1 для подъема и направления последнего по мере подачи на подвижную сварочную платформу 4.

С платформой 11 соединяется ряд платформ 2 (показана лишь одна из них), которые транспортируют некоторое количество непрерывных рельсов 1.

Длина непрерывных рельсов может достигать четверти .мили или более.

Сварочное устройство 3 установлеS но на подвижной сварочной установке 4 с возможностью продольного перемещения относительно нее, что позволяет осуществлять сварку двух рельсовых плетей с помощью одного

20 сварочного устройства (фиг.2).

Сварочное устройство 3 содержит неподвижный в продольном направлении узел 14 и подвижный в продольном направлении узел 15, причем оба эти

25 узла опираются на раму 16. Подвижный узел 15 установлен с возможностью вертикального перемещения относительно рамы 16 с помощью узлов

17 и 18, а неподвижный узел 14 установлен с возможностью поперечного перемещения относительно рамы 16 с помощью узлов 19 и 20 (фиг.4). В состав неподвижного узла 14 входят две разнесенные на некоторое расстояние боковые стенки 21 и 22, между 15 которыми жестко закрепляются на расстоянии одна от другой четыре вертикальные стенки 23-26, образующие коробкообразную раму, удаленную от рамы 16 и размещенную внутри нее. О

Коробкообразная рама удерживается внутри рамы 16 и может быть смещена в поперечном направлении по отношению к последней с помощью подвижных блочных узлов 27 и 45

28, прикрепленных к вертикальным стенкам 23 и 26 соответственно, и

Т-образных направляющих горизонтальных балок 29 и 30, которые жестко крепятся к вертикальным стенкам 31 и 32 соответственно. Вертикальные стенки 31 и 32 размещены между боковыми стенками 33 и 34 рамы 16 и прикреплены к ним (фиг..6). В состав подвижных блочных узлов 27 и 28 вхо- 55 дит изоляция 35, предназначенная для электрического изолированиФ неподвижного узла 14 от рамы 16.

Расположенный по центру между боковыми стенками 21 и 22 массивный стальной элемент 36 жестко крепится к верхним краям вертикальных стенок

23-26 и идет между ними. На верхней поверхности элемента 36 находятся стальные прокладки 37 и 38 и электрод 39 из твердой износостойкой меди, они располагаются на расстоянии по его длине.

В. состав неподвижного узла 14 входя два зажимных приспособления

40.и 41 для зажима рельса и регулировочные приспособления 19 и 20 для точного размещения по горизонтали неподвижного узла 14 для выравнивания зажатого в нем конца рельса с тем концом рельса, с которым он должен быть сварен.

В состав подвижного узла 15 также входит коробкообразная рама, образованная двумя разнесенными на некоторое расстояние боковыми стенками

42 и 43 (фиг. 4), между ними на расстоянии жестко крепятся четыре вертикальные стенки 44-47. По центру между боковыми стенками 42 и 43 размещается массивный стальной элемент 48 который жестко закреплен и проходит над верхними краями вертикальных стенок 44-47. У элемента 48 есть стальные прокладки 49 и 50 и электрод 51 из твердой износостойкой меди, они установлены на его верхней поверхности по длине на определенном расстоянии друг от друга. Коробкообразная .рама подвижного узла 15 может продольно и вертикально перемещаться внутри рамы 16, у ее правого конца, при помощи вала 52, являющегося частью узла 18, и у ее левого конца с помощью вертикальной стенки

53, являющейся частью узла 17. На вертикальной стенке 54 установлена горизонтально расположенная полка

55, жестко скрепленная с ней и с боковыми стенками 33 и 34 рамы 16.

В полке 55 выполнен направляющии паз 56, в котором с возможностью перемещения устновлен направляющий. блок 57, скрепленный с элементом

48. Коробкообразная рама подвижного узла 15 продольно перемещается относительно рамы 16, и при ее продольном перемещении направляющий блок 57 скользит вперед и назад по направляющему пазу 56 в полке 55, благодаря чему направляющий блок 57

1175355 поддерживает выравнивание коробкообраэной рамы относительно рамы 16.

Продольное перемещение коробкообразной рамы подвижного узла 15 выполняетея с помощью приспособления 18.

Вертикальная стенка 53, поддерживающая левый конец коробкообразной . рамы подвижного узла 15, закрепляется и удерживается своим нижним концом 1О с помощью рычажной тяги 58, прикрепленной к эксцентриковому валу 59.

Верхний конец вертикальной стенки 53 крепится к элементу 48. При перемещении рычажной тяги 58 вертикальная 15 стенка 53 поднимается или опускается регулируя по вертикали положение рельса. Кроме того, вертикальная стенка

53 является деформируемой в том смысле, что она может быть изогнута при поперечном перемещении подвижного узла 15 относительно рамы 16 в ходе операции сварки. В состав подвижного узла 15 входят два зажимных узла 60 и 61. 2S

На каждом из противоположных концов главной рамы 16 имеются загрузочные воронки 62 и 63 для направления рельсов в сварочное устройство.

На входе у рельсоподающих воронок

62 и 63 размещаются полки 64 и 65, предназначенные для о клонения концов рельсов вверх и для защиты роликовых узлов 66 и 67. Последние содержат ролики 68 и 69, на которые опираются рельсы, и стальные прокладки 70 и 71, взаимодействующие с соответствуют,ими роликами 68 и

69 для защиты их от повреждения при подаче концов рельсов в сварочное 4О устройство. Роликовые узлы 66 и 67 устанавливаются вращательно и поворотно и имеют гидравлические цилиндры 72 и 73, предназначенные для подъема и опускания роликов 68 и 69, а следовательно, и рельсов, которые опираются на них.

В состав неподвижного 14 и подвижного 13 .узлов входят два зажимных приспосойтения 40, 41 и 60, 61 соответственно. Конструкция зажимных приспособлений аналогична (фиг.7).

Зажимное приспособление 40 (фиг.7) содержит гидравлический цилиндр 74, расположенный вертикально и прикреп- 55 ленный к массивному стальному элементу 36, при. этом он размещаетея между вертикальными стенками 23 и

24 коробкообраэной рамы не1:од >ы,о..о узла 14 и защищается ими (фиг„5),, К поршню 75 гидравлического цилиндра 74 прикреплен горизонтально расположенный рычаг 76, шарнирно скрепленный с каждым иэ противоположных концов рычагов 77 и 78, На противоположных концах рычагов 77 и 78 шарнирно закреплены концы рычагов

79 и 80, шарнирно установленных ыа валах 81 и 82 соответственно. у каждого из рычагов 79 и 80 имеется рычажная тяга 81 и 82, шарнирно скрепленная с его верхним концом при помощи оси шарнира 83, Концы рычажных тяг 81 и 82 несут за>кимные эле-". менты 84 и 85 соответственно., которые захватывает шейку и основание рельса.

С помощью такой конструкции при выдвигании поршня 75 гидроцилиндра

74 рычажная система, в состав которой входят рычаги 76 — 80, поворачивается и верхние концы рычагов,9 и 80 смыкаются с тем, чтобы рычажные тяги 81 и 82 и зажимпые элементы

84 и 85 на их концах вошли в зацепление с шейкой рельса и сжали ее.

На шейку воздейс вует горизонтальное зажимное усилие порядка 500 кН.

Вертикальное прижимное усилие передается основанию рельса также с помощью рычажных тяг 81 и 82 через пружинные узлы 86 и 87, в состав которых входит вал 88, одип из концов которого шарнирно соединяется с соответствующим рычагом 79 или 80 с помощью оси шарнира 89. Вал 88 проходит через втулку 90, которая составляет часть рычажной тяги 82 и удер— живает шпиндель 91, через который выступает вал 88, кроме того, на ней есть резьба. Вокруг вала 88 внутри втулки 90 зафиксирована пружина 92, входящая в зацепление .с нижней поверхностью шпинделя 91 и передающая прижимное усилие рычажной тяге 82, причем прижимное усилие равное примерно

200 кН, можно регулировать с помощью шпинделя 91. Вокруг пружинных узлов

86 и 87 предусмотрено ограждение .93.

Для поперечного перемещения короб кообразная рама неподвижного узла 14 поддерживается по отношению к раме

16 с помощью горизонтальных направляющих балок 29 и 30 и подвижных

1175355 бло гньгх узлов 27 и 28. Снабженный резьбой конец вала 94 (фиг.6) связан через резьбову муфту 95 с подвижным блочным узлом 27 и удерживается

5 внутри универсального шарнира 96, закрепгенного внутри узла 97, прикрепленного к стенке 34. С валом 94 связан храповик 98, с помощью которого осуществляют регулировку поперечного 1О перемещения коробкообразной рамы неподвижного узла 14 для выравнивания .концов рельсов. Небольшую угловую коррекцию можно произвести с помощью небоЛьшого изгиба, предусмотренного 15 на горизонтальных направляющих балках 29 и 30. С подвижным блочным узлом 28 взаимодействует аналогичное горизонтальное регулировочное приспособление. 20

Вертикальное выравнивание рельсовых концов обеспечивается с помощью подвижного узла 15. Конец коробкообразной рамы подвижного узла 15 близ оси сварки поддерживается с помощью 25 вертикальной стенки 53, нижний конец которой прикреплен к рычажной тяге

58. Последняя шарнирно скреплена с эксцентриковым валом 59, и ее конец связан с поршнем гидравлического цилиндра 99, под действием которого рычажная тяга 58 поворачивает эксцентриковый вал 59 для подъема и опускания вертикальной стенки 53, и следовательно, коробкообразной рамы подвижного узла .15 для выравнивания по вертикали конца зажатого в ней рельса с концом рельса, зажатого в неподвижном узле 14.

Подвижной узел 13 также поддержи- О вается валом 52, который, в свою очередь, поддерживается при помощи двух разнесенных рычажных тяг 100, поворотно поддерживаемых эксцентриковым валом 101, с которым связана рычажная тяга 102, управляемая гидравлическим цилиндром 103. Действие гидравлического цилиндра 103 приводит к повороту рычажной тяги 1.02, и,следовательно, эксцентрикового вала 101 для подъема или опускания рычажных тяг 100 и вала 52, поддер-! живающего подвижной узел 15. Благодаря этому можно регулировать вертикальное положение рельса, зажатого в подвижном узле 15..

При сварке встык оплавлением осу" ществляют возвратно-поступательное перемещение одного из торцов с по— мощью цвух разнесенных гидравлических цилиндров 104, шарнирно скрепленных одним своим концом с рамой

16. Поршни 105 гидроцилиндров 104 связаны с соответствующими рычажными тягами 100. При работе гидравлические цилиндры 104 поворачивают рычажные тяги 100 вокгруг вала 106, вызывая перемещение вперед и назад вала 52 и подвижного узла 15 по отношечию к раме 16, необходимо для проведения сварки встык оплавлением.

Через каналы (не показаны) к сваро. ному трансформатору 107 по кабелям (не показаны)подводится первичный ток. От трансформатора 107 свароч IbGi ток (вторичная сторона) идет через шины 108 и перемычки 109 к электроду 39 (аналогично подводится ток и к электроду 51). От электродов

39 и 51 ток поступает в основания рельсов. В зависимости от потребности в токе можно предусмотреть дополнительные трансформаторы или трансформаторновыпрямительные группы.

Устройство работет следующим об— разом.

Конец рельса 1 подается в рельсовую воронку 62, и непрерывный рельс идет по ролику 68, поднятому для предупреждения движения рельса по стальным прокладкам 37 и 38 и электроду 39. Когда конец рельса 1 разме— щается на позиции сварки сварочрого устройства 3, гидравлический цилиндр

72 опускает ролик 68, чтобы рельс 1 сел на стальные прокладки 37 и 38 и электрод 39.

Затем гидравлически управляются зажимные гидравлические цилиндры 74 зажимных приспособлений 40 и 41, и через рычажную систему, в состав которой входят рычажные тяги 76 — 80, зажимные элементы 84 и 85 входят в зацепление и зажимают шейку рельса 1.

Вертиканое прижимное усилие передается также к основанию рельса 1 с помощью рычажных тяг 81 и 82 благоцаря „ 86 и

87. Теперь рельс 1 плотно зажат s неподвижном узле 14 сварочного устройства 3. Аналогичным образом свариваемый торец рельсовой плети жестко зажимается в подвижном узле 15 сварочного устройства.

I 175355 лируются в соответствии с известными

Свар а иваемые концы рельсов вырав— параметрами для достижения сварки нивают ло р го изонтали с помощью хравстык оплавлением. Вертикальная сте нповиков 98 узлов 1, 9 и 20. Небольшую ка 53 является деформируемои или гибугловую, оррекцию можно провести помощью небольших изгибов, горизонподвижного узла 15 вперед или тальных направляющих балок 9 и назад по отношению к главной раме

Затем выравн вают вариваемые торць по в о вертикали с помощью гидроцилиндра во времЯ илин а 10 оплавлением.

Поp H гидравлическог цилиндра

99 поворачивает рычажную тягу 58 жимные приспособления 40, 41, 60 и

61 раскрываются Сваренная плеть поднимается на роликах 68 и 69 под кальную стенку орая поддержи н го зла 15. 15 деиствием вает один конец подвижного узла

72 и 73 для предупреждения повреждеДругой конец подвижного узла 15, а ния электродов 39 и 51 при съеме с ним и непрерывный рельс 13, также сваренной и нной плети со сварочного устройможно поднять или опустить для верства 3. тикального выравнивания рельсов с помощью управления др ги авлическим .. Ред

".О П е лагаемое сварочное устройство быть п именено и для о быть ля образом 103, Поршень гидравличес- может быть р, ля о цилиндром, ор ния гих непрерывных протяженных кого цили ндра 103 поворачивает рычаж- вания других не име т убопроводов. В ные тяги 1 и вал э

100 2 поддержива- изделий, например р зла 15. этом случае необходимо лишь пр ду зла э о - е сющий этот конец подвижного узла м и элемени го и- 2 мотреть иную форму зажимов и

По завершении вертикального и гори е олжны удовлетвония непрерывных тов Рамы, которые должны удо зонтального выравнивания р рять форме свариваемых изделий. Напр з ельсов осуществляют контактную стыем Сва ка обес- ример, сварочное устройство (Лиг.8) ковую сварку оплавлением. Сварка о есприспособлено для сварки трубопровопечивается подачей электрического

111 и конлект о ы 39 и 51 и сообщени- ЗО да 110,электродный элемент ем возвратно- у †по пательно перемеще- цы зажимных пр ния свариваемому торцу р л ельсовой плев 104 уп — окружности тру оп бопровода с тем, чтоти с помощью гидроцилиндров 1, у— ными тягами 100, кото- бы последний можно ыло з б зажимать и равляющих рычажными тягами 10, которассмотренным выше образом. ают вперед сваривать рас м рые в свою очередь перемещают р, 5 Рас м ий о — Возможна сварка и других схожих изили назад вал 52, поддерживающии подвижный узел 15. Эти перемещения регу- делий, 2 1 с2

1175355

1175355

1175355

1175355 иг. Ъг. 7

Составитель И,Фелицина

Редактор И.Николайчук Техред Л.Микещ Корректор А.Тяско

Заказ 5216/56 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ ГосуДарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4