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专利号: 2021105803995
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统,对变线单轨开口箱型轨道梁(002)准确定位并锁定,其特征在于,包括:固定龙门横梁(001)、变线单轨开口箱型轨道梁(002)、三轨开口箱型轨道梁(003)、3个间隔设置的双滚轮式定位块(100)、楔块式定位器I(200)、楔块式定位器II(300)和电控系统(400),楔块式定位器I(200)和楔块式定位器II(300)均与电控系统(400)电连接,3个双滚轮式定位块(100)均固连在固定龙门横梁(001),位于中间的双滚轮式定位块(100)与楔块式定位器I(200)和楔块式定位器II(300)相连,两个楔块式定位器均固连在变线单轨开口箱型轨道梁(002)上;

所述双滚轮式定位块(100)由球面滚子A(101)、滚动轴承A(102)、U形支承框架(103)、滚动轴承B(104)、支承轴A(105)、球面滚子B(106)、滚动轴承C(107)、滚动轴承D(108)和支承轴B(109)组成;所述U形支承框架(103)由两个矩形立板以及连接在两个矩形立板间的矩形底板构成,两个矩形立板上各设有两个圆柱形通孔,4个圆柱形通孔内分别安装滚动轴承A(102)、滚动轴承B(104)、滚动轴承C(107)、滚动轴承D(108);所述支承轴A(105)为由三段圆柱体构成的阶梯轴,中间轴段直径大于两端轴段直径,支承轴A(105)的两端小轴直径段分别插入滚动轴承B(104)、滚动轴承C(107)的内环内孔,球面滚子B(106)套入支承轴A(105)的中间大直径轴段的中部并与之固连;所述支承轴B(109)为由三段圆柱体构成的阶梯轴,中间轴段直径大于两端轴段直径,支承轴B(109)的两端小轴直径段分别插入滚动轴承A(102)、滚动轴承D(108)的内环内孔,球面滚子A(101)套入支承轴B(109)的中间大直径轴段的中部并与之固连;球面滚子A(101)和球面滚子B(106)的外形尺寸完全相同,均为带有外球面的套筒;

所述楔块式定位器I(200)由滚动导轨A(201)、滚动导轨滑块A(202)、立柱A(203)、滚动导轨滑块B(204)、轴承座A(205)、滚动轴承E(206)、伺服电机A(207)、减速器A(208)、滚动轴承F(209)、轴丝杠A(210)、螺母A(211)和楔块A(212)组成;所述立柱A(203)为矩形构件,在其一侧面中间偏上位置固连滚动导轨A(201),滚动导轨A(201)与立柱A (203)的下表面平行;滚动导轨滑块A(202)和滚动导轨滑块B(204)均滑动安装在滚动导轨A(201)上;立柱A(203)上固连滚动导轨A(201)的同一侧面的一端部固连有轴承座A(205);轴承座A(205)上设有轴线与滚动导轨A(201)平行的圆柱形通孔Ⅰ,圆柱形通孔Ⅰ内安装有滚动轴承E(206)和滚动轴承F(209);轴丝杠A(210)由直径不等的两个轴段构成,其大直径轴段为圆柱体,小直径轴段为丝杠;轴丝杠A(210)的大直径轴段同时插入滚动轴承E(206)和滚动轴承F(209)的内环内孔且其端部与减速器A(208)的输出轴固连;减速器A(208)的壳体与轴承座A(205)的侧面固连,伺服电机A(207)的输出轴与减速器A(208)的输入轴固连,伺服电机A(207)的壳体与减速器A(208)的壳体固连;楔块A(212)的外轮廓为半梯形,即外轮廓的一侧面由两部分构成:平行于另一侧面的平面和与另一侧面构成一定角度的斜面;楔块A(212)内设有阶梯状盲孔,大直径孔段在外;螺母A(211)插入楔块A(212)的大直径孔段并与之固连,螺母A(211)与轴丝杠A(210)的丝杠构成螺纹副;楔块A(212)上与斜面相对的另一侧面与滚动导轨滑块A(202)和滚动导轨滑块B(204)固连;

所述楔块式定位器II(300)由滚动导轨B(301)、滚动导轨滑块C(302)、立柱B(303)、滚动导轨滑块D(304)、轴承座B(305)、滚动轴承G(306)、伺服电机B(307)、减速器B(308)、滚动轴承H(309)、轴丝杠B(310)、螺母B(311)和楔块B(312)组成;所述立柱B(303)为矩形构件,在其一侧面中间偏上位置固连滚动导轨B(301),滚动导轨B(301)与立柱B(303)的下表面平行;滚动导轨滑块C(302)和滚动导轨滑块D(304)均滑动安装在滚动导轨B(301)上;立柱B(303)上固连滚动导轨B(301)的同一侧面的一端部固连有轴承座B(305);轴承座B(305)上设有轴线与滚动导轨B(301)平行的圆柱形通孔Ⅱ,圆柱形通孔Ⅱ内安装有滚动轴承G(306)和滚动轴承H(309);轴丝杠B(310)由直径不等的两个轴段构成,其大直径轴段为圆柱体,小直径轴段为丝杠;轴丝杠B(310)的大直径轴段同时插入滚动轴承G(306)和滚动轴承H(309)的内环内孔且其端部与减速器B(308)的输出轴固连;减速器B(308)的壳体与轴承座B(305)的侧面固连,伺服电机B(307)的输出轴与减速器B(308)的输入轴固连,伺服电机B(307)的壳体与减速器B(308)的壳体固连;楔块B(312)的外轮廓为半梯形,即外轮廓的一侧面由两部分构成:平行于另一侧面的平面和与另一侧面构成一定角度的斜面;楔块B(312)内设有阶梯状盲孔,大直径孔段在外;螺母B(311)插入楔块B(312)的大直径孔段并与之固连,螺母B(311)与轴丝杠B(310)的丝杠构成螺纹副;楔块B(312)上与斜面相对的另一侧面与滚动导轨滑块C(302)和滚动导轨滑块D(304)固连;

所述楔块A(212)的斜面和楔块B(312)的斜面与球面滚子B(106)和球面滚子A(101)完全贴合;

所述楔块式定位器I(200)的楔块A(212)的斜面和所述楔块式定位器II(300)的楔块B(312)的斜面间最大距离大于位于中央位置的双滚轮式定位块(100)的球面滚子B(106)的球面外母线和球面滚子A(101)的球面外母线的铅垂切平面间的距离,两个铅垂切平面彼此平行且距离最远;

楔块A(212)的斜面和楔块B(312)的斜面间最小距离小于位于中央位置的双滚轮式定位块(100)的球面滚子B(106)的球面外母线和球面滚子A(101)的球面外母线的铅垂切平面间的距离,两个铅垂切平面彼此平行且距离最远;

楔块A(212)的斜面和楔块B(312)的斜面间最大 距离位于靠近双滚轮式定位块(100)的一侧。

2.根据权利要求1所述的悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统,其特征在于,所述固定龙门横梁(001)为具有倒U字形横截面的构件,由上横梁板、下横梁板以及连接在上横梁板和下横梁板间的立板构成,每个双滚轮式定位块(100)上U形支承框架(103)的一个矩形立板外侧面均固连在固定龙门横梁(001)的下横梁板上表面,每个双滚轮式定位块(100)的支承轴A(105)和支承轴B(109)均处于铅锤状态;

三个双滚轮式定位块(100)中的其中一个双滚轮式定位块位于固定龙门横梁(001)的中央位置,另两个分别位于固定龙门横梁(001)的左右两侧;三个双滚轮式定位块(100)的支承轴A(105)和支承轴B(109)的轴线位于以铰链b的轴线为中心线的同一个圆柱面上;

相邻两个双滚轮式定位块(100)的支承轴A(105)的轴线和支承轴B(109)的轴线的对称面间夹角等于三开道岔变线角;位于中央位置的双滚轮式定位块(100)的支承轴A(105)的轴线和支承轴B(109)的轴线的对称面与6个三开道岔钢轨d中的中间两个钢轨纵向对称面重合。

3.根据权利要求1或2所述的悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统,其特征在于,所述楔块式定位器I(200)的立柱A(203)的底面和所述楔块式定位器II(300)的立柱B(303)的底面分别固连在变线单轨开口箱型轨道梁(002)上表面端部的两侧;

楔块式定位器I(200)和楔块式定位器II(300)对称于变线单轨开口箱型轨道梁(002)的纵向铅锤中心平面,且立柱A(203)和立柱B(303)距离变线单轨开口箱型轨道梁(002)的纵向铅垂中心平面最远。

4.根据权利要求1所述的悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统,其特征在于,所述双滚轮式定位块(100)的球面滚子B(106)和球面滚子A(101)的外球面直径为8000mm~

11000mm。

5.根据权利要求1或4所述的悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统,其特征在于,所述双滚轮式定位块(100)的球面滚子B(106)和球面滚子A(101)的外球面均需淬火,淬火硬度大于HRC50。

6.根据权利要求1所述的悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统,其特征在于,所述楔块式定位器I(200)的楔块A(212)的斜面和所述楔块式定位器II(300)的楔块B(312)的斜面的斜度均为1:5~1:15。

7.根据权利要求1或6所述的悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统,其特征在于,所述楔块式定位器I(200)的楔块A(212)的斜面和所述楔块式定位器II(300)的楔块B(312)的斜面均需淬火,淬火硬度大于HRC50。

8.根据权利要求1所述的悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统,其特征在于,所述伺服电机A(207)和伺服电机B(307)均内置绝对式编码器,伺服电机A(207)和伺服电机B(307)具有两种操作模式:自动和点动;伺服电机A(207)和伺服电机B(307)均与电控系统(400)之间采用电连接。

9.一种如权利要求1‑8任意一项权利要求所述的悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统的工作过程,其特征在于,包括安装调试过程和工作过程;

所述安装调试过程包括如下步骤:

进行安装调试过程,获得变线单轨开口箱型轨道梁(002)位于中位、左位、右位时的工作点;

S1、中位工作点设定;

S11、初始状态下为悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统的定位锁定状态,首先,同时反向启动伺服电机A(207)和伺服电机B(307),分别通过减速器A(208)和减速器B(308)带动轴丝杠A(210)和轴丝杠B(310)反向旋转,进而带动螺母A(211)、楔块A(212)和螺母B(311)、楔块B(312)向远离双滚轮式定位块(100)的方向移动,直到楔块A(212)、楔块B(312)的位置不影响变线单轨开口箱型轨道梁(002)的变线转动时,伺服电机A(207)和伺服电机B(307)制动;电控系统(400)分别记录下此时伺服电机A(207)内置绝对式编码器和伺服电机B(307)内置绝对式编码器的位置信号,并将此位置设定为原点;

S12、启动变线驱动系统,使变线单轨开口箱型轨道梁(002)到达居中位置,变线单轨开口箱型轨道梁(002)对称于铰链的轴线,变线驱动系统为一种非自锁系统;

S13、正向启动伺服电机A(207)和伺服电机B(307)的点动操作模式,分别通过减速器A(208)和减速器B(308)带动轴丝杠A(210)和轴丝杠B(310)正向旋转,进而带动螺母A(211)、楔块A(212)和螺母B(311)、楔块B(312)向靠近双滚轮式定位块(100)的方向移动,人工观察变线钢轨与固定钢轨的相互位置状况,分别正向或反向点动伺服电机A(207)和伺服电机B(307),在楔块A(212)的斜面和楔块B(312)的斜面推动下,实现变线单轨开口箱型轨道梁(002)的微量转动,直到变线钢轨与固定钢轨的相互位置状况达到设定要求为止,同时保证楔块A(212)的斜面和楔块B(312)的斜面与球面滚子B(106)和球面滚子A(101)完全贴合;电控系统(400)分别记录下此时伺服电机A(207)内置绝对式编码器和伺服电机B(307)内置绝对式编码器的位置信号,并将此位置设定为变线单轨开口箱型轨道梁(002)位于中位时的工作点;

S2、左位工作点设定;

S21、同时反向启动伺服电机A(207)和伺服电机B(307),分别通过减速器A(208)和减速器B(308)带动轴丝杠A(210)和轴丝杠B(310)反向旋转,进而带动螺母A(211)、楔块A(212)和螺母B(311)、楔块B(312)向远离双滚轮式定位块(100)的方向移动,直到伺服电机A(207)和伺服电机B(307)的内置编码器到达设定原点,伺服电机A(207)和伺服电机B(307)制动;

S22、启动变线驱动系统,使变线单轨开口箱型轨道梁(002)逆时针转动一个道岔变线角;

S23、正向启动伺服电机A(207)和伺服电机B(307)的点动操作模式,分别通过减速器A(208)和减速器B(308)带动轴丝杠A(210)和轴丝杠B(310)正向旋转,进而带动螺母A(211)、楔块A(212)和螺母B(311)、楔块B(312)向靠近双滚轮式定位块(100)的方向移动,人工观察变线钢轨与固定钢轨的相互位置状况,分别正向或反向点动伺服电机A(207)和伺服电机B(307),在楔块A(212)的斜面和楔块B(312)的斜面推动下,实现变线单轨开口箱型轨道梁(002)的微量转动,直到变线钢轨与固定钢轨的相互位置状况达到设定要求为止,同时保证楔块A(212)的斜面和楔块B(312)的斜面与球面滚子B(106)和球面滚子A(101)完全贴合;电控系统(400)分别记录下此时伺服电机A(207)内置绝对式编码器和伺服电机B(307)内置绝对式编码器的位置信号,并将此位置设定为变线单轨开口箱型轨道梁(002)位于左位时的工作点;

S3、右位工作点设定;

S31、同时反向启动伺服电机A(207)和伺服电机B(307),分别通过减速器A(208)和减速器B(308)带动轴丝杠A(210)和轴丝杠B(310)反向旋转,进而带动螺母A(211)、楔块A(212)和螺母B(311)、楔块B(312)向远离双滚轮式定位块(100)的方向移动,直到伺服电机A(207)和伺服电机B(307)的内置编码器到达设定原点,伺服电机A(207)和伺服电机B(307)制动;

S32、启动变线驱动系统,使变线单轨开口箱型轨道梁(002)顺时针转动两倍道岔变线角;

S33、正向启动伺服电机A(207)和伺服电机B(307)的点动操作模式,分别通过减速器A(208)和减速器B(308)带动轴丝杠A(210)和轴丝杠B(310)正向旋转,进而带动螺母A(211)、楔块A(212)和螺母B(311)、楔块B(312)向靠近双滚轮式定位块(100)的方向移动,人工观察变线钢轨与固定钢轨的相互位置状况,分别正向或反向点动伺服电机A(207)和伺服电机B(307),在楔块A(212)的斜面和楔块B(312)的斜面推动下,实现变线单轨开口箱型轨道梁(002)的微量转动,直到变线钢轨与固定钢轨的相互位置状况达到设定要求为止,同时保证楔块A(212)的斜面和楔块B(312)的斜面与球面滚子B(106)和球面滚子A(101)完全贴合;电控系统(400)分别记录下此时伺服电机A(207)内置绝对式编码器和伺服电机B(307)内置绝对式编码器的位置信号,并将此位置设定为变线单轨开口箱型轨道梁(002)位于右位时的工作点;

所述工作过程包括如下步骤:

步骤一、初始状态下为悬挂式货运三开道岔变线梁数控定位锁定系统的中位、左位或右位定位锁定状态,首先,同时反向启动伺服电机A(207)和伺服电机B(307),分别通过减速器A(208)和减速器B(308)带动轴丝杠A(210)和轴丝杠B(310)反向旋转,进而带动螺母A(211)、楔块A (212)和螺母B(311)、楔块B(312)向远离双滚轮式定位块(100)的方向移动,直到伺服电机A(207)和伺服电机B(307)的内置编码器到达设定原点,伺服电机A(207)和伺服电机B(307)制动;

步骤二、启动变线驱动系统,使变线单轨开口箱型轨道梁(002)逆时针或顺时针转动一个或两倍道岔变线角;

步骤三、正向启动伺服电机A(207)和伺服电机B(307)的自动操作模式,分别通过减速器A(208)和减速器B(308)带动轴丝杠A(210)和轴丝杠B(310)正向旋转,进而带动螺母A(211)、楔块A(212)和螺母B(311)、楔块B(312)向靠近双滚轮式定位块(100)的方向移动,直到伺服电机A(207)和伺服电机B(307)的内置编码器到达设定的中位、左位或右位工作点,伺服电机A(207)和伺服电机B(307)制动,实现中位到左位变线定位与锁定,或中位到右位变线定位与锁定,或左位到中位变线定位与锁定,或右位到中位变线定位与锁定,或左位到右位变线定位与锁定,或右位到左位变线定位与锁定;

所述工作过程中,若变线单轨开口箱型轨道梁(002)逆时针或顺时针转动角度小于道岔变线角,则楔块B(312)的斜面与球面滚子B(106)接触,并推动变线单轨开口箱型轨道梁(002)逆时针或顺时针转动,直到变线单轨开口箱型轨道梁(002)逆时针或顺时针转动的角度等于一个道岔变线角或两倍道岔变线角时,楔块A(212)的斜面与球面滚子A(101)接触,从而实现精确定位及锁定;若变线单轨开口箱型轨道梁(002)逆时针或顺时针转动角度大于道岔变线角,则楔块A(212)的斜面与球面滚子A(101)接触,并推动变线单轨开口箱型轨道梁(002)顺时针或逆时针转动,直到变线单轨开口箱型轨道梁(002)逆时针转动的角度等于一个道岔变线角或两倍道岔变线角时,楔块B(312)的斜面与球面滚子B(106)接触,从而实现精确定位及锁定;

由于楔块A(212)的斜面和楔块B(312)的斜面与球面滚子B(106)和球面滚子A(101)表面处于完全贴合状态,并且轴丝杠B(310)的丝杠具有自锁功能,故变线单轨开口箱型轨道梁(002)已被准确定位并锁定。