Dispositif de meulage pour le reprofilage en voie et en continu d'un rail d'une voie ferrée

Abstract

 Dispositif destiné à être déplacé le long d'une file de rails et comprenant un châssis (2) guidé par le rail (1) équipé d'une meule (6) travaillant par sa périphérie.
Pour répartir son usure par le rail sur toute sa surface active, la meule (6) est entraînée, en plus de son mouvement de rotation continu obtenu par un moteur d'entraînement (7), dans un mouvement alternatif transversal à la voie à l'aide d'un mécanisme d'actionnement.
Ce mécanisme d'actionnement comprend un groupe moteur-réducteur (13) entraînant un arbre à excentrique (9) sur l'excentrique duquel est articulé le support mobile (8).
Pour éviter la formation de traces sinusoïdales de meulage, l'amplitude (a) du mouvement de va-et-vient est liée par une relation (a ≅^1-f) à la largeur (1) de la surface active de la meule et à la largeur (f) de la partie meulée du profil du rail.

Description

[0001] La présente invention a pour objet un dispositif de meulage pour le reprofilage en voie et en continu des rails de voie ferrée.

[0002] Sous l'effet du passage des convois selon leur vitesse de circulation et selon l'inclinaison transversale de la voie, des déformations importantes apparaissent sur les rails, en plus de celles dues à leur usure ondulatoire, plus particulièrement dans les courbes, sur le rail intérieur. Sous l'effet du martelage des roues et de leur poussée axiale la table de roulement s'aplatit, devient même parfois concave alors qu'elle est à l'origine convexe, et le métal forme des bavures latérales affectant le congé et la face verticale du champignon du rail.

[0003] Ces déformations engendrent des accélérations transversales et des mouvements de lacets dont les effets nuisibles affectent aussi bien le matériel roulant que le rail lui-même qui ne subit plus les mêmes contraintes que celles pour lesquelles il a été conçu.

[0004] Le meulage de ces déformations de type aléatoire a causé de tous temps des problèmes difficiles à résoudre inhérents aux divers modes d'entrai- nement et de positionnement des meules.

[0005] Lorsqu'une meule rotative travaillant par sa périphérie est déplacée parallèlement au rail, sa surface active, tout en atténuant la déformation, prend progressivement la forme de celle-ci en s'usant. Ainsi, par la suite elle tend à reproduire cette déformation sur un tronçon de rail qui ne la présentait pas. Par exemple sur une table de roulement très aplatie voire même concave d'un rail intérieur d'une courbe, une meule de forme s'aplatit et peut même aller jusqu'à se bomber progressivement. A la sortie de la courbe où le rail est moins déformé et a gardé au moins partiellement sa forme convexe d'origine, la meule aura tendance à l'aplatir, ce qui n'est pas le but recherché. De même pendant le meulage de fortes bavures, celles-ci vont creuser un sillon dans la meule qui va par la suite marquer le rail en laissant des empreintes correspondant aux deux bords de ce sillon.

[0006] La déformation de la surface active des meules causée par ces phénomènes rend ces dernières rapidement inutilisables et nécessite leur fréquent remplacement alors que le volume de leur matière abrasive est à peine entamé.

[0007] Une solution a été proposée et décrite en 1910 déjà dans le brevet suisse No. 52.659. Cette solution consistait à déplacer une meule cylindrique, plus étroite que la largeur de la surface à meuler, dans un mouvement alternatif de va-et-vient transversal au rail pendant son avance le long de ce dernier, de façon à assurer une usure uniforme de sa surface périphérique active. Dans ce dispositif l'avance de la meule est obtenue par une translation parallèle au rail d'un chariot porte-meule monté coulissant entre les deux essieux d'un lorry immobile par rapport au rail pendant le meulage. Lorsqu'un tronçon de rail est ainsi meulé, le meulage est arrêté, et le lorry est déplacé le long de la voie d'une valeur égale au déplacement parallèle du chariot porte-meule. Un nouveau tronçon de rail est alors meulé, le lorry étant maintenu immobile à nouveau. Cette technique n'est plus utilisée car elle présente l'inconvénient de laisser une trace sinusoïdale sur le rail résultant de la sinusoïde décrite par les deux bords de la meule pendant son avance, et celui de créer une discontinuité entre les tronçons ainsi meulés les uns à la suite des autres. Ces traces de meulage et cette discontinuité entre tronçons meulés ne sont plus admissibles avec les vitesses de circulation actuelles des convois. Enfin, tel que décrit dans ce brevet ce dispositif de meulage ne permet pas de reconstituer le profil curviligne des rails du fait qu'il ne permet qu'un meulage plan de la surface de roulement des rails.

[0008] Actuellement, le meulage des rails doit non seulement reprofiler les rails mais doit se faire de façon continue pour éviter les discontinuités et surtout pour permettre un travail de réfection de la voie suffisamment rapide pour tenir compte des impératifs d'exploitation des réseaux modernes.

[0009] Deux solutions récentes ont été apportées dans lesquelles la meule est déplacée parallèlement au rail par avance continue, sans combinaison avec un mouvement de va-et-vient transversal.

[0010] La première solution consiste à adjoindre au dispositif de meulage un dispositif de reprofilage périodique de la surface active de la meule au moyen d'outils diamantés. Cette solution est intéressante dans le cas d'emploi de meules de forme dont la surface active présente une section droite épousant la courbure d'origine d'une portion du profil du champignon du rail, mais elle nécessite de fréquents contrôles du travail effectué pour décider de l'opportunité d'une opération de reprofilage, et l'installation de tels dispositifs est coûteuse. De plus, la consommation de la meule est importante.

[0011] La seconde solution, qui permet d'éviter la déformation de la surface active des meules et ses conséquences, consiste à employer des meules lapidaires plates travaillant sur face et non plus en périphérie ; mais l'encombrement de ces lapidaires pose des problèmes lorsque le rail à meuler se trouve entouré d'obstacles tels que par exemple les passages à niveau et les contre-rails.

[0012] Le dispositif selon l'invention, tel que caractérisé dans la revendication 1, apporte une solution permettant d'éviter les inconvénients cités. Il permet en effet l'utilisation de meules à surface active périphérique, de faible encombrement, à vitesse de coupe élevée et à attaque progressive autorisant de grandes profondeurs de passe, sans toutefois nécessiter l'adjonction d'un dispositif de reprofilage, le mouvement de va-et-vient imprimé à la meule ayant pour effet de répartir régulièrement son usure sur toute la largeur de sa surface active et sans laisser de traces si- nusoidales de meulage inhérentes à la combinaison des mouvements d'avance et de va-et-vient de la meule. Ce dernier avantage est obtenu par le fait que l'amplitude a du mouvement de va-et-vient est sensiblement égale à la largeur de la meule diminuée de la largeur de la partie meulée du profil du champignon du rail qui fait que les bords de la meule ne traversent pas cette partie pendant le mouvement de va-et-vient.

[0013] Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention, ainsi que sept variantes de détails constructifs.

[0014] 

La figure 1 est une vue en élévation de la forme d'exécution principale.

La figure 2 est une coupe selon l'axe de coupe I-I de la figure 1.

Les figures 3 et 4 sont des schémas illustrant le principe de l'invention.

Les figures 5 et 6 sont des vues, schématiques et partielles des deux premières variantes, selon la flèche f de la figure 2. _'

Les figures 7 et 8 sont des vues de profils schématiques et partielles des troisième et quatrième variantes.

Les figures 9 et 10 sont des vues de dessus schématiques et partielles, des cinquième et sixième variantes.

La figure 11 est une vue en plan schématique de la septième variante.

[0015] Le dispositif représenté aux figures 1 et 2 est adapté à la correction par meulage des bavures affectant le congé du champignon d'un rail 1.

[0016] Ce dispositif comprend un châssis 2 en forme de pont reposant sur le rail 1 par deux paires de galets 3 à boudin latéral 30. Chaque paire de galets 3 est montée sur un double palonnier 4 articulé à un pied 5 dudit châssis.

[0017] Une meule cylindrique 6 à génératrices rectilignes est entraînée en rotation par un moteur 7 fixé à un support mobile 8. Ce support 8 est tourillonné sur un arbre à excentrique 9 pivoté dans deux consoles 10 et 11 fixées au longeron 12 du châssis 2.

[0018] Un groupe moteur-réducteur 13 d'entraînement de l'arbre à excentrique 9 est fixé sur la console 11.

[0019] Un vérin hydraulique 14 à double effet est articulé par son cylindre sur une console 15, fixée au longeron 12 du châssis 2, et par la tige de son piston sur une ferrure 16 fixée au moteur 7 d'entraînement de la meule 6.

[0020] Dans cette construction, le châssis 2 est destiné à être relié de manière habituelle à un véhicule ferroviaire ayant pour fonction de le déplacer le long d'une voie ferrée à meuler. Des moyens sont prévus pour l'appliquer verticalement et latéralement contre une file de rails de la voie avec une pression déterminée.

[0021] La meule cylindrique 6 travaille par sa périphérie dont les génératrices en contact avec le rail 1 sont orientées parallèlement à une tangente du profil du champignon choisie en fonction de la déformation à corriger, ici selon une tangente oblique à la partie du contour du congé extérieur ou se forme la bavure.

[0022] Le support mobile 8 sur lequel sont fixés la meule 6 et son moteur d'entraînement 7 est tourillonné sur l'arbre à excentrique 9 de telle sorte que le mouvement de va-et-vient résultant soit transversal au rail 1. L'axe de rotation de la meule est perpendiculaire au rail et l'arbre à excentrique 9 est parallèle au rail.

[0023] Le vérin hydraulique commande la pression de meulage et le rail 1 joue le rôle de guide du mouvement de va-et-vient de la meule 6. Le vérin 14 est relié à un circuit d'alimentation, non représenté, asservi à une valeur de pression préétablie en fonction de la profondeur de passe désirée, elle même fonction de l'amplitude de la déformation à corriger.

[0024] Un exemple de circuit de ce genre, décrit dans le brevet suisse No. 606.616, comprend une vanne de contrôle de pression branchée entre la pompe d'alimentation en fluide sous pression et l'une des deux chambres du vérin hydraulique de suspension de la meule, ici le vérin hydraulique 14. L'organe de réglage de cette vanne est commandé par exemple par l'opérateur par affichage d'une valeur préétablie en fonction de la profondeur de passe désirée.

[0025] Pour éviter les traces sinusoïdales de meulage qui pourraient être formées par l'attaque des bords de la meule 6 pendant ses mouvements combinés d'avance et de va-et-vient, l'amplitude a du mouvement de va-et-vient est sensiblement égale à une valeur préétablie fonction à la fois de la largeur de la meule employée et de la largeur de la partie meulée du profil du champignon du rail, selon une relation a ⁼ 1-f illustrée par les figures 3 et 4.

[0026] Selon l'orientation À de la meule 6 autour du champignon du rail 1 et selon la profondeur de passe choisie en fonction de l'importance de la déformation à éliminer, une partie de largeur f plus ou moins importante du profil du champignon du rail 1 est meulée.

[0027] Ces valeurs étant connues pour chaque orientation a de la meule et la largeur 1 de cette dernière étant donnée, on voit (figures 3 et 4) qu'en appliquant la relation ci-dessus a ≅ 1-f les bords B₁ et B₂ de la meule 6 qui pourraient laisser une trace de meulage ne pénètrent pratiquement jamais dans la partie meulée de largeur f du profil du champignon du rail. On voit également qu'ainsi réglée, l'amplitude a du mouvement de va-et-vient de la meule assure le contact de toute la largeur 1 de la meule avec la partie meulée f. Il résulte de ces deux effets qu'on assure à la fois l'auto-reprofilage permanent de la surface active de la meule, par répartition uniforme de son usure, et l'évitement de la formation de traces sinusoïdales de meulage sur la largeur f de la partie meulée du champignon du rail.

[0028] Bien entendu, lorsque la meule 6 est en position oblique par rapport à la direction du rail, comme décrit plus loin dans des variantes, les valeurs a et f de la relation a ⁼ 1-f sont celles des projections de l'amplitude du mouvement de va-et-vient et de la largeur de la meule dans un plan perpendiculaire au rail.

[0029] Le dispositif décrit combine les avantages de l'auto-reprofilage permanent de la meule par le rail à ceux du meulage périphérique tout en évitant la formation de sillons dans le rail ce qui permet en outre de réaliser des économies de temps et de matériel.

[0030] De plus, en disposant plusieurs meules à des angles A différents sur un même châssis, il est possible de constituer un profil polygonal proche du profil curviligne d'origine du rail, de la même manière qu'avec les meules lapidaires utilisées sur champ.

[0031] Dans la variante illustrée aux figures 5 et 6, la meule 6, vue selon la flèche f de la figure 2, est disposée obliquement par rapport au rail. Dans ce cas, le mouvement de va-et-vient, figuré par la flèche T, s'effectue soit dans la direction de l'axe de rotation de la meule (figure 6), soit obliquement par rapport audit axe de rotation (figure 5). La position du moteur 7 sur le support mobile 8 et l'orientation dans l'espace de l'arbre excentrique 9 dépendent bien entendu de l'orientation donnée à la meule 6.

[0032] Le moteur 7 d'entraînement de la meule 6 peut être indépendant du support mobile 8 et/ou de la meule 6 et relié à celle-ci par une transmission.

[0033] Dans une troisième variante représentée à la figure 7, le mouvement de va-et-vient est obtenu par une translation. Dans ce but, la meule 6 est montée sur un arbre 31 guidé dans un palier 32 porté par un bras, non représenté, articulé au châssis 2. L'extrémité libre de l'arbre 31 est munie d'un épaulement annulaire 33 tourillonné dans une crapaudine 34 dont il est ainsi solidaire axialement. Cette crapaudine 34 est reliée par une bielle 35 au maneton 51 d'un vilebrequin 36 entraîné en rotation par un groupe moteur-réducteur 37. L'arbre 31 est entraîné en rotation, par l'intermédiaire d'une transmission par poulies, 38, 39 et courroie 40, à l'aide d'un moteur 41 fixé sur le palier 32. Dans cette troisième variante le maneton 51 est fixé dans une rainure radiale 52, du plateau du vilebrequin 36. La position du maneton 51 dans la rainure 52 est ajustable ce qui permet de régler l'amplitude a du mouvement de va-et-vient de la meule 6 afin de pouvoir ajuster si nécessaire cette valeur aux variations de la largeur f de la partie meulée du champignon du rail, selon la formule a ⁼ 1-f déjà expliquée. Cet ajustage se fait en modifiant l'écart radial entre le maneton 51 et l'axe de rotation du vilebrequin 36 par déplacement dudit maneton le long de la rainure 52.

[0034] Dans un mécanisme utilisant un excentrique, tel que celui montré dans le premier exemple de réalisation (figure 1 et figure 2), on modifie l'excentricité de l'arbre 9 pour ajuster la valeur de l'amplitude a.

[0035] Dans une variante représentée à la figure 8, la meule 42 est tronconique et le mouvement de va-et-vient est dirigé dans une direction proche de celles des génératrices de contact de la meule tronconique avec le rail.

[0036] Dans une cinquième variante représentée à la figure 9, le moteur 43 de la meule 6 est monté sur un support 44 pivotant autour d'un axe fixe 45 déporté dans un plan transversal à la file de rails 1 et solidaire du châssis 2. L'extrémité opposée du support 44 est entraînée dans un mouvement alternatif de type pendulaire par un entraînement bielle-manivelle 46 suivant une trajectoire T_l en arc de cercle. Cette trajectoire T₁ est sensiblement transversale par rapport à la file de rails 1 et a pour centre l'axe de pivotement 45 du support 44.

[0037] Dans une sixième variante représentée à la figure 10, le moteur 47 de la meule 6 est monté pivotant autour d'un axe fixe 48 déporté dans un plan transversal à la file de rails 1 et porté par une console 49 solidaire du châssis 2. Le moteur 47 de la meule est entraîné autour de son axe de pivotement 48 dans un mouvement alternatif de type pendulaire par un entraînement bielle-manivelle 50 selon une trajectoire T₂ en arc-de-cercle orientée sensiblement dans la direction de la file de rails 1 et ayant pour centre l'axe de pivotement 48 du moteur 47. Dans cette variante, les bras de levier des éléments mobiles sont déterminés de manière à ce que la projection A de la trajectoire T₂ dans un plan perpendiculaire à la file de rails 1 soit, dans ce cas aussi égale à la valeur a définie par la relation a ⁼ 1-f.

[0038] Enfin, dans une dernière variante représentée à la figure 11 plusieurs meules 6, formant deux groupes 53 et 54 de deux meules chacun, sont montées sur un même châssis 100 représenté en traits mixtes fins pour ne pas surcharger le dessin.

[0039] Dans chaque groupe 53 et 54 les deux meules 6 sont montées selon le principe de la variante représentée à la figure 9, c'est-à-dire à pivotement autour d'un arbre déporté 52, mais orientées en biais par rapport à la file de rails 1.

[0040] Les moteurs des deux meules de chaque groupe sont fixés sur un bâti commun 55 monté pivotant et coulissant dans des limites prédéterminées sur l'un des deux arbres 52. Ces deux arbres 52 sont fixés rigidement au châssis 100 et chacun des deux bâtis 55 est relié audit châssis par un vérin de réglage de la profondeur de meulage, non représenté, du genre déjà décrit dans le premier exemple de réalisation représenté aux figures 1 et 2. Chaque bâti 55 est relié par une bielle 56 à un mécanisme d'entraînement dans un mouvement de va-et-vient commun constitué par un vilebrequin 58 actionné en rotation par un groupe moteur réducteur 59 fixé au châssis 100.

[0041] Cette dernière variante permet d'augmenter la capacité de meulage du dispositif et son utilisation à grande vitesse de déplacement le long du rail 1.

[0042] Dans une réalisation simple et économique, le réglage de la profondeur de passe de la meule peut être réalisé directement et manuellement, sans asservissement à une valeur affichée préétablie. Dans ce cas, le dispositif comportera simplement à la place du vérin 14 une liaison vis-écrou commandée par un volant de manoeuvre par exemple.

[0043] Dans une réalisation destinée à permettre la correction de plusieurs catégories de déformations réparties sur le champignon du rail, l'ensemble des mécanismes (8 à 13) actionnant la meule 6 dans ses mouvements combinés de rotation et alternatif sera relié au châssis 2 par l'intermédiaire d'un bâti orientable dans un plan tranversal à la voie. Dans le même but, plusieurs de ces ensembles comportant chacun une meule pourront être montés sur un même châssis, chacun orienté dans une direction différente appropriée à la déformation à corriger.

[0044] Bien entendu, dans le cas des variantes représentées schématiquement aux figures 9, 10 et 11 l'ensemble de l'équipage mobile est monté sur le chàs- sis par l'intermédiaire d'un support mobile par rapport au châssis 2 (non représenté) pour permettre l'ajustage de la profondeur de passe de la meule et compenser son usure.

Revendications

1. Dispositif de meulage pour le reprofilage en voie et en continu d'un rail d'une voie ferrée comportant au moins une unité de meulage comprenant au moins une meule entraînée en rotation par un moteur, ce dispositif étant monté sur un châssis porte- outil d'un véhicule ferroviaire, des moyens étant prévus pour déplacer le châssis en hauteur par rapport au véhicule et pour l'appliquer contre le rail avec une force déterminée, caractérisé par le fait qu'il comporte un mécanisme d'entraînement de la meule dans un mouvement alternatif suivant une direction formant un angle avec la file de rail, et par le fait que l'amplitude (a) du mouvement alternatif de la meule, projetée dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du rail passant par la zone de contact entre la meule et le rail, est sensiblement égale à la projection (1), dans ce même plan, de la largeur de la face de travail de la meule diminuée de la largeur (f) de la partie meulée du rail.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mécanisme d'entraînement de la meule dans un mouvement alternatif comporte un arbre à excentrique sur lequel est pivoté un support mobile portant l'unité de meulage.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mouvement alternatif de la meule est rectiligne.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mouvement alternatif de la meule est curviligne.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de réglage de l'amplitude du mouvement alternatif de la meule.

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la meule est tronconique.

7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la génératrice de la meule en contact avec le rail est oblique par rapport à l'axe longitudinal de ce rail.

8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mouvement alternatif de la meule s'effectue suivant une direction oblique par rapport à son axe de rotation.

9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mécanisme d'entraînement du mouvement alternatif agit sur plusieurs unités de meulage portées par un même châssis.

Dessins