CN106087620A - 一种钢轨表面在线式等离子硬化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钢轨表面在线式等离子硬化装置，该装置由导轨组件、移动组件、驱动组件和等离子枪组成：所述导轨组件由外导轨、内导轨和固定板组成，外导轨与内导轨之间相对位置固定，内外导轨通过固定板固定在钢轨上；所述移动组件由滚子和连接杆组成,两滚子分别与外导轨的外表面和内导轨的内表面接触，两滚子通过连接杆连接起来；所述驱动组件由大齿轮、小齿轮和销轴组成，大齿轮与导轨组件之间相对位置固定，小齿轮与大齿轮啮合，销轴与小齿轮固连并穿插在连接杆的滑槽中；所述等离子枪安装在连接杆上。本发明可实现对钢轨表面垂直等距加工，具有结构简单、加工过程可靠的优点。

Description

一种钢轨表面在线式等离子硬化装置
技术领域
本发明涉及一种等离子硬化装置，尤其涉及一种适用于铁路、地铁和轻轨等轨道运输用钢轨表面在线式等离子硬化装置。
背景技术
随着社会经济与科学技术的不断发展与进步，铁路运输行业得到了飞速发展。铁路运输作为我国运输行业的重要组成部分，一直承担着重要的运输职能，有效促进了国民经济稳定持续发展，方便社会大众的生活出行。
随着列车速度和运量的增加，钢轨伤损情况大大加剧。钢轨的伤损主要包括锈蚀、磨耗和折断等，其中以钢轨磨耗最为严重。为了提高钢轨的使用寿命，提高钢轨的硬度，增加其耐磨性成了有效手段之一。目前，主要是通过激光表面强化技术对钢轨表面进行热处理。由于激光表面强化技术的高加热速度、高冷却速度、硬化层深度有限和硬化层呈现应力状态等特点，钢轨表面形成硬度高、韧性好的隐针马氏体组织，使得钢轨表面耐磨性显著提高。然而，激光成本高、一次性投资大，功率也较小，并不适合大批量生产。
为了克服激光相关缺陷，等离子体强化技术作为一种新兴技术得到了发展。等离子技术将普通气体电离以产生等离子体，使等离子体携带能量并传输给工件，和激光相比，等离子体技术具有加工应用便携、设备成本低、安装性高和功率大等优点。目前，国内还没有采用等离子体技术对钢轨进行热处理的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢轨表面在线式等离子硬化装置，该装置能够对钢轨轨头表面进行硬化处理，具有体积小、重量轻和操作简单的特点。
本发明采用以下技术方案。
本发明提供的一种钢轨表面在现实在线式等离子硬化装置由导轨组件、移动组件、驱动组件和等离子枪组成：
1）所述导轨组件由外导轨、内导轨和固定板组成；外导轨与内导轨之间相对位置固定，内外导轨通过固定板固定在钢轨上；
2）所述移动组件由滚子和连接杆组成；两滚子分别与外导轨的外表面和内导轨的内表面接触，两滚子固定在连接杆上；
3）所述驱动组件由大齿轮、小齿轮和销轴组成；大齿轮与导轨组件之间相对位置固定，小齿轮与大齿轮啮合，销轴与小齿轮固连并穿插在连接杆的滑槽中；
4）所述等离子枪安装在连接杆上。
上述方案中，外导轨与内导轨是由钢轨轨头截面外轮廓等距偏移形成，两导轨间的距离处处相等。
上述方案中，大齿轮位于外导轨和内导轨之间，且大齿轮为标准的圆柱形齿轮。
上述方案中，等离子枪的轴线方向与连接杆方向一致。
本发明所述的钢轨表面在线等离子硬化装置实现表面硬化的原理：以钢轨轨头截面外轮廓等距偏移形成内外导轨，使得内外导轨之间的距离保持不变。连接杆通过滚子安装在内外导轨上，当小齿轮沿着大齿轮移动时，安装在小齿轮上的销轴会拨动连接杆移动。连接杆在内外轨上移动的过程中，由于内外导轨的几何约束作用，其方向始终指向钢轨轨头表面的法向，且与钢轨轨头表面的距离处处相等（等离子枪喷出的火焰温度存在梯度变化，为了保证表面硬化的质量，需保持等离子枪轴向方向与钢轨轨头表面垂直且等离子枪与钢轨轨头表面之间的距离保持一定）。等离子枪安装在连接杆上，随连接杆的移动而移动，通过喷出的等离子火焰完成对钢轨表面的硬化处理。
上述方案中，所述发明具有以下有益效果（优点）：1、钢轨轨头截面外轮廓等距偏移形成的内外导轨通过几何约束作用限制连接杆的方向始终处于钢轨表面法向，且离钢轨表面的距离处处相等，使得实现对钢轨垂直等距加工方式简化；2、驱动部件主要是通过标准的圆柱齿轮传动实现，使得驱动部分加工工艺性良好。
附图说明
图1是钢轨表面在线式等离子硬化装置的剖视图。
图2是钢轨表面在线式等离子硬化装置的主视图。
图3是钢轨表面在线式等离子硬化装置的三维图。
图4是钢轨表面在线式等离子硬化装置的原理图。
图5是钢轨表面在线式等离子硬化装置的等离子枪加工过程图。
1-外导轨，2-内导轨，3-固定板，4-钢轨，5-滚子，6-连接板，7-连接轴，8-内圆轨，9-外圆轨，10-滚子，11-连接轴，12-连板，13-小齿轮，14-电机，15-小轴承，16-等离子枪，17-等离子火焰。
具体实施方式
结合附图，对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种实施例的结构形式。本实施例中，钢轨表面在线式等离子硬化装置由导轨组件、移动组件、驱动组件和等离子枪组成：
所述导轨组件由外导轨（1）、内导轨（2）和固定板（3）组成；外导轨（1）与内导轨（2）之间相对位置固定，内外导轨通过固定板（3）固定在钢轨（4）上；
所述移动组件由滚子（5 ）、连接板（6）和连接轴（7）组成；两滚子（5）分别与外导轨（1）的外表面和内导轨（2）的内表面接触，两滚子（5）通过连接轴（7）固定在连接板（6）上；
所述驱动组件由内圆轨（8）、外圆轨（9）、滚子（10）、连接轴（11）、连板（12）、小齿轮（13）、电机（14）和小轴承（15）组成；内圆轨（8）和外圆轨（9）分别与内导轨（2）和外导轨（1）固连，两滚子（10）一方面分别与内圆轨（8）的内表面和外圆轨（9）的外表面接触，另一方面通过连接轴（11）固定在连板（12）上，电机（14）固定在连板（12）上，小齿轮（13）固定在电机（14）轴上并与内圆轨（8）外圆周上的轮齿啮合，小轴承（15）一方面固定在小齿轮（13）上，另一方面穿插在连接板（6）的滑槽中，
所述等离子枪（16）安装在连接板（6）上。
上述方案中，外导轨（1）与内导轨（2）是由钢轨（4）轨头截面外轮廓等距偏移形成，两导轨间的距离处处相等。
上述方案中，内圆轨（8）外圆周轮齿位于外导轨（1）和内导轨（2）之间，内圆轨（8）为标准的圆柱形齿轮。
上述方案中，等离子枪（16）的轴线方向与连接杆（6）方向一致。
本发明的工作原理及工作过程如图4、5所示。由于等离子枪（16）喷出的火焰（17）温度存在梯度变化，为了保证表面硬化的质量，需保持等离子枪（16）的轴向方向与钢轨（4）轨头表面垂直且等离子枪（16）与钢轨（4）轨头表面之间的距离保持一定。为了满足以上要求，具体的方案设计原理为：以钢轨（4）轨头截面外轮廓等距偏移形成内导轨（2）和外导轨（1），使得内导轨（2）和外导轨（1）之间的距离保持不变。连接板（6）通过滚子（5）安装在内导轨（2）和外导轨（1）上，当电机（14）驱动小齿轮（13）沿着内圆轨（8）移动时，安装在小齿轮（13）上的小轴承（15）会拨动连接板（6）移动。连接板（6）在内导轨（2）和外导轨（1）上移动的过程中，由于内导轨（2）和外导轨（1）的几何约束作用，其方向始终指向钢轨（4）轨头表面的法向，且与钢轨（4）轨头表面的距离处处相等。而等离子枪（16）安装在连接板（6）上，随连接板（6）的移动而移动，通过喷出的等离子火焰（17）完成对钢轨（4）轨头表面的硬化处理。

Claims (4)

1.一种钢轨表面在线式等离子硬化装置，其特征在于：其由导轨组件、移动组件、驱动组件和等离子枪组成；
所述导轨组件由外导轨、内导轨和固定板组成，外导轨与内导轨之间相对位置固定，内外导轨通过固定板固定在钢轨上；
所述移动组件由滚子和连接杆组成，两滚子分别与外导轨的外表面和内导轨的内表面接触，两滚子通过连接杆连接起来；
所述驱动组件由大齿轮、小齿轮和销轴组成，大齿轮与导轨组件之间相对位置固定，小齿轮与大齿轮啮合，销轴与小齿轮固连并穿插在连接杆的滑槽中；
所述等离子枪安装在连接杆上。
2.根据权利要求1所述的钢轨表面在线式等离子硬化装置，其特征在于：外导轨与内导轨是由钢轨轨头截面外轮廓等距偏移形成，两导轨间的距离处处相等。
3.根据权利要求1所述的钢轨表面在线式等离子硬化装置，其特征在于：大齿轮位于外导轨和内导轨之间，且大齿轮为标准的圆柱形齿轮。
4.根据权利要求1所述的钢轨表面在线式等离子硬化装置，其特征在于：等离子枪的轴线方向与连接杆方向一致。
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