專利名稱：鐵路塞釘式接線端子焊接機具的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鐵路鋼軌接線端子固定安裝技術領域，尤其是涉及一種鐵路塞釘 式接線端子焊接機具。
技術背景 目前在鐵路軌道電路中，與鋼軌連接的各種引接線的連接方式主要包括以下幾 種1、在鋼軌上鉆孔后打入塞釘線連接的機械連接方式，通常是先在鋼軌中腰打孔，然后將 連接線塞釘以緊配合方式打入孔中；2、在鋼軌上鉆孔后，鑲銅套管用拉鉚機實現緊配合后 穿螺栓連接引接線的機械連接方式；3、爆炸焊、鋁熱焊等焊接固定方式。現如今，鐵路客運 專線、貨運重載提速后的技術標準逐步向免維護方面發展，因而對各種軌道連接線使用時 的安全可靠性要求更高，對軌道連接線的固定安裝要求也相應提高標準，軌道連接線接線 端子的牢固及安全可靠性顯得至關重要。上述塞釘線連接和鑲銅套管兩種機械連接方式中，所安裝接線端子與鋼軌之間必 然存在至少0. 08mm的接觸間隙，長期使用使得接觸電阻逐步增大，特別是在大電流作用 下，接觸電阻更大，這不僅導致鐵路鋼軌引接線的工作可靠性降低，而且所析出的電阻熱增 力口，加劇引接線端子接觸部位的氧化腐蝕損壞，尤其在雨水侵入時氧化腐蝕損壞更加嚴重。 而爆炸焊、鋁熱焊等焊接固定方式操作步驟繁雜，并且熔焊后所產生的夾渣、結晶物以及被 焊材質的溫度系數、焊后所存在的應力等在環境溫度變化和列車高速運行所產生震動力的 作用下，容易造成所固定的引接線端子松動和脫焊，接觸不良現象也時有發生，從而不能實 現軌道線路的日常免維護，并且影響行車安全。綜上所述，現有鐵路鋼軌引接線的連接方式 均不同程度地存在連接不可靠、易腐蝕氧化損壞、操作繁雜、易出現松動及接觸不良現象等 多種缺陷和不足。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種鐵路 塞釘式接線端子焊接機具，其體積小、便于搬運和攜帶且操作簡便，所用焊接方法步驟簡 單、實現方便且焊接處理后獲得的接線端子接線電阻率低且連接可靠。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種鐵路塞釘式接線端子 焊接機具，其特征在于包括緊固且平穩安裝在被處理鋼軌上的底部支撐系統和安裝在所 述底部支撐系統上的徑向摩擦焊接裝置；所述徑向摩擦焊接裝置包括控制器、在所述底部 支撐系統上水平左右移動的主軸箱、通過軸承機構水平安裝在主軸箱內部的主軸、同軸安 裝在主軸前端部的隨主軸同步轉動且用于夾持被焊接接線端子的旋轉夾具和安裝在主軸 箱后部的隨主軸箱左右來回移動且驅動主軸進行連續轉動的主軸轉動驅動機構，以及帶動 主軸箱左右來回移動且焊接過程中通過主軸箱對被焊接接線端子施加軸向頂鍛壓力的軸 向施力機構；所述主軸轉動驅動機構為控制器控制的驅動電機，且驅動電機的動力輸出軸 與主軸的后端部同軸連接。[0006]所述底部支撐系統包括底部支撐機構和安裝在所述底部支撐機構前部且焊接過 程中卡緊固定在鋼軌下部的前端支架。所述軸向施力機構包括固定安裝在主軸箱外側的軸向力施加裝置和通過傳動機 構與軸向力施加裝置相接的軸向力源。所述底部支撐機構包括前部固定安裝在前端支架上的水平底座板、布設在水平底 座板后部的支撐底座和鋪裝在水平底座板上的水平直線導軌。所述軸向力源為手動驅動裝置或液壓驅動裝置。所述液壓驅動機構與控制器相接。所述手動驅動裝置為操作手柄。所述驅動電機的動力輸出軸與主軸間通過聯軸器進行連接。所述接線端子包括外徑由前至后逐漸增大的圓錐狀錐端體、接線端子柱和固定在 錐端體正后方且供接線端子柱安裝的接線端子體，所述接線端子柱安裝在接線端子體后 部。所述接線端子柱和接線端子體間以焊接方式進行連接，所述接線端子柱為螺紋接 線柱。本實用新型與現有技術相比具有以下優點1、結構簡單、體積小、重量輕、便于攜帶和搬運且安裝布設方便。2、使用操作簡便、自動化程度高且可操作性強、控制方便。3、使用效果非常好，具有能耗低、無污染等優良特性。4、焊接方法步驟簡單、實現方便且焊接處理后的接線端子質量高，接線端子與鋼 軌間的接觸電阻率很低(接觸電阻率與鋼軌的電阻率相等或者低于鋼軌的電阻率)，并且 連接可靠，工作性能穩定，能實現鐵路鋼軌引接線的免維護使用。其焊接原理具體體現在 在鐵路現場施工，使塞釘式接線端子與鋼軌在能在固態下實現非軸向焊接，形成的接頭材 料不存在氣孔、夾渣、熔化結晶等缺陷，可靠性極高，而且主要依賴塞釘式接線端子的椎端 體與鋼軌二者自身的機械摩擦熱和粘塑性變形的耦合實現固態焊接，因而無需外加能量和 輔助材料，其能耗僅為傳統焊接方法的20%，并且焊接過程中沒有任何污染。綜上，本實用 新型實現了鐵路鋼軌引接線的非軸向固態焊接，使得鐵路鋼軌引接線成為一種免維護的高 質量連接方式。5、設計新穎合理，其焊接原理是采用驅動電機驅動接線端子的錐端體以轉速η 進行高速旋轉，且錐端體在高速旋轉同時，通過軸向施力機構驅動錐端體靠近鋼軌側直線 移動并給錐端體施加一定的軸向頂鍛壓力，當高速旋轉運動和軸向直線運動在焊孔中交織 時，即在錐端體外圓周上產生機械摩擦熱和粘塑性變形，這樣徑向摩擦焊接所需的熱力耦 合條件隨之產生，即實現錐端體和鋼軌之間的固態焊接。6、所用焊接機具的工作參數為軸向頂鍛壓力，并且軸向頂鍛壓力的大小可以通過 控制器參數按鈕進行簡便、隨機調整。綜上所述，本實用新型體積小、便于搬運和攜帶且操作簡便，所采用的焊接方法步 驟簡單、實現方便且焊接處理后獲得的接線端子接線電阻率低且連接可靠，能有效解決現 有鐵路鋼軌引接線所存在的接觸電阻大、可靠性差、難以適應大電流、高頻信息的傳遞需求 等缺陷和不足。[0023]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型所焊接塞釘式接線端子的結構示意圖。圖3為采用本實用新型對塞釘式接線端子進行焊接時的方法流程圖。附圖標記說明[0028]1-鋼軌；2-主軸箱；4-旋轉夾具；[0029]6_驅動電機；7_軸向力施加裝置；8-操作手柄；[0030]9-1-前端支架；9-2-水平底座板；9-3-支撐底座[0031]9-4-水平直線導軌；10-控制器；11-1-錐端體;[0032]11-2-接線端子體；11-3-接線端子柱；11-4-銅墊片；[0033]12-扣合件；13-背緊螺母。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括緊固且平穩安裝在被處理鋼軌1上的底部支撐系統 和安裝在所述底部支撐系統上的徑向摩擦焊接裝置。所述徑向摩擦焊接裝置包括控制器 10、在所述底部支撐系統上水平左右移動的主軸箱2、通過軸承機構水平安裝在主軸箱2內 部的主軸、同軸安裝在主軸前端部的隨主軸同步轉動且用于夾持被焊接接線端子的旋轉夾 具4和安裝在主軸箱2后部的隨主軸箱2左右來回移動且驅動主軸進行連續轉動的主軸轉 動驅動機構，以及帶動主軸箱2左右來回移動且焊接過程中通過主軸箱2對被焊接接線端 子施加軸向頂鍛壓力的軸向施力機構。所述主軸轉動驅動機構為控制器10控制的驅動電 機6，且驅動電機6的動力輸出軸與主軸的后端部同軸連接。所述驅動電機6與控制器10 相接。本實施例中，所述底部支撐系統包括底部支撐機構和安裝在所述底部支撐機構前 部且焊接過程中卡緊固定在鋼軌1下部的前端支架9-1。所述軸向施力機構包括固定安裝 在主軸箱2外側的軸向力施加裝置7和通過傳動機構與軸向力施加裝置7相接的軸向力 源。并且前端支架9-1設置有從外側對前端支架9-1和鋼軌1進行卡緊固定的扣合件12， 所述扣合件12前部設置有背緊螺母13。所述底部支撐機構包括前部固定安裝在前端支架 9-1上的水平底座板9-2、布設在水平底座板9-2后部的支撐底座9-3和鋪裝在水平底座板 9-2上的水平直線導軌9-4。所述軸向力源為手動驅動裝置或液壓驅動裝置。本實施例中，所述軸向力源為手 動驅動裝置且所述手動驅動裝置為設置在主軸箱2外側的操作手柄8。實踐中，也可以采用 液壓驅動機構作為軸向力源，并且液壓驅動機構與控制器10相接且其由控制器10進行控 制。所述驅動電機6的動力輸出軸與主軸間通過聯軸器進行連接。所述控制器10安裝在 主軸箱2上。結合圖2，所述接線端子即塞釘式接線端子包括外徑由前至后逐漸增大的圓錐狀 錐端體11-1、接線端子柱11-3和固定在錐端體11-1正后方且供接線端子柱11-3安裝的接 線端子體11-2，所述接線端子柱11-3安裝在接線端子體11-2后部。本實施例中，所述接線端子柱11-3和接線端子體11-2間以焊接方式進行連接，所述接線端子柱11-3為螺紋接線柱。如圖3所示，利用本實用新型對鐵路塞釘式接線端子進行焊接時，包括以下步驟步驟一、塞釘式接線端子加工制作采用機加工設備加工制作塞釘式接線端子。所述錐端體11-1和接線端子體11-2組裝或加工制作為一體且二者組成接線端子基體，錐端 體11-1的材質為銅、鋁或鐵材料，且接線端子體11-2的材質為硬質金屬材料。所述錐端體 11-1的錐度為α。實際加工制作時，錐端體11-1可以選擇銅、鋁或鐵材料中任一仲材料進行加工制 作，并且所述錐端體11-1的錐度為α =7 15°，并且所述螺紋接線柱與接線端子體11-2 的連接處墊有銅墊片11-4。步驟二、焊孔制作或選用采用鉆機在被處理鋼軌1的中腰鉆取一個焊孔或選用 鋼軌1上原有的標準通孔作為焊孔，所鉆取的焊孔為通孔或盲孔且所述盲孔的深度為鋼軌 1中腰厚度的70 80%，并且所鉆取的焊孔為直孔或錐孔；所選用的焊孔為直孔；所述焊 孔的尺寸與錐端體11-1尺寸相對應。步驟三、機具安裝先將所述底部支撐系統固定安裝在鋼軌1上且對所述底部支 撐系統進行調平后，再將所述徑向摩擦焊接裝置安裝在所述底部支撐系統上且將所述徑向 摩擦焊接裝置安裝到位后應確保主軸正對步驟二中所述的焊孔，之后將所述接線端子基體 夾持在旋轉夾具4上且使得所述接線端子基體前端部的錐端體11-1正對步驟二中所述的 焊孔，夾持時旋轉夾具4夾在接線端子體11-2上。步驟四、焊前移位采用所述軸向施力機構或手動將步驟三中安裝就位的所述徑 向摩擦焊接裝置向靠近鋼軌1 一側水平移動，直至夾持在旋轉夾具4內的所述接線端子基 體的錐端體11-1插入步驟二中所述的焊孔內。步驟五、徑向摩擦焊接通過驅動電機6和軸向施力機構配合使用，且按照常規徑 向摩擦焊接工藝對鋼軌1和插入所述焊孔內的錐端體11-1進行徑向摩擦焊接；焊接之前， 通過控制器10對驅動電機6的轉速進行控制調整。實際焊接時，根據鋼軌1和錐端體11-1所用材質的熱物理特性，選擇對應的摩擦 工藝參數。且進行徑向摩擦焊接時，采用一級或兩級摩擦壓力進行焊接；另外，根據具體實 際需要，也可以采用三級摩擦壓力進行焊接。具體而言，進行徑向摩擦焊接時，其焊接過程包括以下步驟501、根據錐端體11-1和鋼軌1所用材料的熱物理特性確定摩擦轉速η和摩擦壓 力；當采用一級摩擦壓力進行焊接時，確定摩擦壓力Ptl ；當采用兩級摩擦壓力進行焊接時， 確定第一級摩擦壓力P1和第二級摩擦壓力P2 ；502、通過控制器10對驅動電機6的轉速進行設定；503、啟動驅動電機6，并通過驅動電機6相應帶動錐端體11_1在所述焊孔內高 速旋轉，且錐端體11-1高速旋轉的同時通過所述軸向施力機構向錐端體11-1施加軸向 頂鍛壓力，直至完成錐端體11-1與鋼軌1間的徑向摩擦焊接過程；當采用一級摩擦壓力 進行焊接時，整個焊接過程中所施加的軸向頂鍛壓力均為Po’ = tana XPtl;當采用兩級 摩擦壓力進行焊接且當摩擦壓力為第一級摩擦壓力P1時，所施加的軸向頂鍛壓力為P1' =tana XP1，而當摩擦壓力為第二級摩擦壓力P2時，所施加的軸向頂鍛壓力為P2’ =tan α XP20步驟六、機具拆除焊接完成后，先打開旋轉夾具4，再采用所述軸向施力機構或 手動將所述徑向摩擦焊接裝置水平向外移開，之后再將所述底部支撐系統從鋼軌1上拆 除。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根 據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍 屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求一種鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于包括緊固且平穩安裝在被處理鋼軌(1)上的底部支撐系統和安裝在所述底部支撐系統上的徑向摩擦焊接裝置；所述徑向摩擦焊接裝置包括控制器(10)、在所述底部支撐系統上水平左右移動的主軸箱(2)、通過軸承機構水平安裝在主軸箱(2)內部的主軸、同軸安裝在主軸前端部的隨主軸同步轉動且用于夾持被焊接接線端子的旋轉夾具(4)和安裝在主軸箱(2)后部的隨主軸箱(2)左右來回移動且驅動主軸進行連續轉動的主軸轉動驅動機構，以及帶動主軸箱(2)左右來回移動且焊接過程中通過主軸箱(2)對被焊接接線端子施加軸向頂鍛壓力的軸向施力機構；所述主軸轉動驅動機構為控制器(10)控制的驅動電機(6)，且驅動電機(6)的動力輸出軸與主軸的后端部同軸連接。
2.按照權利要求1所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述底部支撐 系統包括底部支撐機構和安裝在所述底部支撐機構前部且焊接過程中卡緊固定在鋼軌(1) 下部的前端支架(9-1)。
3.按照權利要求1或2所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述軸向 施力機構包括固定安裝在主軸箱(2)外側的軸向力施加裝置(7)和通過傳動機構與軸向力 施加裝置⑵相接的軸向力源。
4.按照權利要求2所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述底部支撐 機構包括前部固定安裝在前端支架(9-1)上的水平底座板(9-2)、布設在水平底座板(9-2) 后部的支撐底座(9-3)和鋪裝在水平底座板(9-2)上的水平直線導軌(9-4)。
5.按照權利要求3所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述軸向力源 為手動驅動裝置或液壓驅動裝置。
6.按照權利要求5所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述液壓驅動 機構與控制器(10)相接。
7.按照權利要求5所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述手動驅動 裝置為操作手柄(8)。
8.按照權利要求1或2所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述驅動 電機(6)的動力輸出軸與主軸(3)間通過聯軸器進行連接。
9.按照權利要求1或2所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述接線 端子包括外徑由前至后逐漸增大的圓錐狀錐端體(11-1)、接線端子柱(11-3)和固定在錐 端體(11-1)正后方且供接線端子柱(11-3)安裝的接線端子體(11-2)，所述接線端子柱 (11-3)安裝在接線端子體(11-2)后部。
10.按照權利要求9所述的鐵路塞釘式接線端子焊接機具，其特征在于所述接線端子 柱(11-3)和接線端子體(11-2)間以焊接方式進行連接，所述接線端子柱(11-3)為螺紋接 線柱。
專利摘要本實用新型公開了一種鐵路塞釘式接線端子焊接機具，包括緊固且平穩安裝在被處理鋼軌上的底部支撐系統和安裝在所述底部支撐系統上的徑向摩擦焊接裝置；所述徑向摩擦焊接裝置包括控制器、能在底部支撐系統上水平左右移動的主軸箱、安裝在主軸箱內的主軸、同軸安裝在主軸前端部的旋轉夾具、安裝在主軸箱后部的驅動電機和帶動主軸箱左右來回移動且焊接過程中通過主軸箱對被焊接接線端子施加軸向頂鍛壓力的軸向施力機構。本實用新型體積小、便于搬運和攜帶且操作簡便，所用焊接方法步驟簡單、實現方便且焊接處理后獲得的接線端子接線電阻率低且連接可靠。
文檔編號B23K20/26GK201618914SQ20102010224
公開日2010年11月3日 申請日期2010年1月26日 優先權日2010年1月26日
發明者王忠平, 鐘建成, 鐘翊銘 申請人:西安譽豐通號科技有限公司