[发明专利]轨道车辆轮对的修复设备及修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道车辆的修复领域，尤其是一种轨道车辆轮对的修复设备及 修复方法。

背景技术

轨道车辆(例如，地铁车辆)主要基于车轮与轨道相互作用产生的黏着牵 引力和黏着制动力以实现机车运行的。黏着致使车轮与钢轨的接触面不断产生 磨耗，甚至产生各种损伤，磨损部位包括车轮踏面和轮缘。磨损类型有磨耗、 疲劳裂纹、踏面剥离、热损伤、崩裂或各种形式的集合等。磨损的产生不但加 速缩减轮轨的使用寿命，在车轮磨损至一定程序还将导致失效，危及行车安全。 特别是随着铁路运输向高速、重载发展，因磨损所致的事故风险也在增加。

针对车轮的磨损，列车检修时采取的方式有更换轮对(报废)、修型、对车 轮轮缘或踏面表面实行修复三种方式。轮对的报废带来巨大的经济浪费，而修 型又达不到车轮的原始工艺尺寸，缩减了车轮的使用寿命，所以对车轮进行修 复，并将车轮恢复至原始工艺尺寸是比较合理的方式。

当前，针对列车车轮的踏面、轮缘的修复方法设备主要有电弧堆焊、激光 熔覆、等离子焊、电子束焊等。其中较成熟为电弧堆焊，但这些加工设备往往 需要在修复加工后再将产品移至机械加工设备上进行二次加工，有的甚至需将 轮对拆卸后对单个轮饼修复加工，轮对的拆卸容易对车轴及车轮内孔造成损伤。 另外焊接加工热输入大，焊前需预热，工艺调节困难，表面成型较粗糙，加工 余量大，易产生裂纹、气孔、熔塌等缺陷，工艺水平要求严格，针对不同型号 的车轮其通用性不高。同样采用激光修复设备，但是基本上依然采用人工控制 的方法将产品加工至需要尺寸，自动化程序低，生产效率低下，产品搬运频繁， 采用的装夹方式多为三爪卡盘及或自动定心装置，对车轴轴头容易产生损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道车辆轮对的修复设备及修复方法，以解决 现有修复过程通用性差、自动化程度低、生产效率低和拆装过程可能会产生损 伤的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种轨道车辆轮对的修复设备，包括：

支撑模块和用于驱动车轮旋转的第一电机，所述支撑模块包括支撑单元、 工作台和导轨，轮对架设在支撑单元上且轮子悬设在工作台上方，所述支撑单 元固定在工作台上，所述工作台与导轨滑动连接；

激光修复模块，包括机器人、激光头、激光器和送粉单元，所述激光头分 别与激光器、送粉单元和机器人连接；

切削加工模块，包括机械手臂、夹持刀架和刀具，所述刀具通过夹持刀架 固定在机械手臂上；

PLC控制单元、第二电机、三维扫描仪和计算机，所述PLC控制单元分别 与所述计算机、激光器、送粉单元、机器人、机械手臂、第一电机和第二电机 连接，所述三维扫描仪与计算机连接；

其中，所述计算机通过三维扫描仪获取一轮子的待修复区域的信息，并与 参考轮子模型比对且处理生成修复运动参数，所述PLC控制单元根据该修复运 动参数控制第一电机带动轮对旋转和控制机器人带动激光头对轮子进行修复， 通过所述激光器为激光头提供能源，通过所述送粉单元提供粉末，所述计算机 还通过三维扫描仪获取经激光修复后该轮子的信息，并与参考轮子模型比对且 处理生成切削运动参数，所述PLC控制单元根据该切削运动参数控制第一电机 带动轮对旋转和控制切削加工模块对轮子切削，以切削成与参考轮子模型相同 的轮子，通过第二电机驱动工作台在导轨上滑动对另一轮子完成修复操作。

进一步地，还包括打磨设备和清洗设备，所述打磨设备用于打磨待修复的 轮子的表面，所述清洗设备用于清洗打磨后的轮子的表面。

进一步地，所述支撑单元包括支撑架、辅助轴箱和辅助轴承，所述支撑架 与辅助轴箱可拆卸连接，所述辅助轴承与辅助轴箱可拆卸连接。

进一步地，所述支撑架为V型支撑架或U型支撑架。

进一步地，所述轮对的轴头架设在所述支撑单元上，通过所述第一电机驱 动所述轮对中的轴位于两个轮子之间的部分使得轮对旋转。

进一步地，所述送粉单元包括送粉机本体和惰性气体输送单元，所述激光 器为光纤激光器或半导体激光器，所述机器人为六轴机器人。

本发明还提供了一种轨道车辆轮对的修复方法，应用在上述的修复设备上， 包括：

将轮对架设在支撑单元上；