CN109587855A - 一种用于曲轴红套的电磁感应加热装置 - Google Patents

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张青雷
段建国
龙鑫涛
刘震
周莹
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications

Abstract

本发明公开了一种用于曲轴红套的电磁感应加热装置，包括曲柄销线圈、曲柄孔线圈，变频器，所述曲柄销线圈为弧形，放置在曲柄销上，用于加热曲柄销，所述曲柄孔线圈为圆形，放置在曲柄孔内，用于加热曲柄孔内壁。传统的曲轴红套的电磁感应加热装置采用矩形线圈，导致曲轴稍加热不均匀，本发明使用弧形线圈使电磁感应加热过程中曲柄孔周围温度不均匀和变形不均的问题得到很大改善，从而提高曲轴红套质量。

Description

一种用于曲轴红套的电磁感应加热装置
技术领域
本发明涉及曲轴红套领域，特别涉及一种用于曲轴红套的电磁感应加热装置。
背景技术
曲轴是发动机中最重要的部件，发动机通过活塞带动连杆的往复运动，连杆的往复运动通过曲柄转换为曲轴的扭矩输出。
红套技术用于将曲柄的曲柄孔套接到曲轴上，从而连接曲柄和曲轴。红套作为曲轴加工的关键工艺步骤，会极大的影响曲轴质量。
在半组合式船用柴油曲轴加工中，除了需要根据负荷大小选取合理的曲轴结构尺寸以满足强度和刚度要求，还需要满足曲轴和曲柄套合部位粘结强度，即曲柄孔内壁和曲轴的粘结强度。
在红套加工过程中，粘结强度主要考虑过盈量和温度。控制最小过盈量以保证套合部位不会松动和打滑，控制最大过盈量以保证套合部位的材料不损坏和变形，控制曲柄孔内壁温度均匀以保证套合部位圆整度和红套加工质量。在红套加工过程中，过盈量可以由经验公式计算得到。如何得到均匀分布的曲柄孔内壁温度以控制不规则的形变，成为了提高曲轴红套质量的关键问题。
图1显示了一个现有的电磁感应加热系统，包括矩形的 曲柄销线圈81、圆形的曲柄孔线圈82、变频器84。矩形的 曲柄销线圈用于对 曲柄销85加热，圆形的曲柄孔线圈用于对曲柄孔86加热，变频器84用于将输入电源转换为高频电源向线圈供电。当打开电源后，曲柄销线圈81和曲柄孔线圈82产生交变的磁场，从而导致曲柄切割磁力线并产生热量。该种方案采用 曲柄销线圈81放置在曲柄上加热，而曲柄孔通常是圆弧形状，矩形的 曲柄销线圈对曲柄孔周围加热不均匀，导致曲柄形变不均匀，影响红套加工质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在红套过程中能够更加均匀加热曲柄的装置。
为解决该技术问题，本发明提供了一种用于曲轴红套的电磁感应加热装置，包括曲柄销线圈、曲柄孔线圈和变频器，所述 曲柄销线圈为弧形，放置在 曲柄销上，用于加热曲柄销，所述曲柄孔线圈为圆形，放置在曲柄孔内，用于加热曲柄孔内壁，所述变频器用于将输入电源转换为高频交流电源给所述曲柄孔线圈和所述 曲柄销线圈。
进一步的，所述 曲柄销线圈的弧度的半径可变，从而适应不同弧度的 曲柄销。
进一步的，所述曲柄孔线圈的圆形半径可变，从而适应不同孔径的曲柄孔。
进一步的，所述 曲柄销线圈的弧度的半径为1000mm，线圈半径为1420mm。
进一步的，所述 曲柄销线圈的弧度的半径还可以为900mm或1200mm。
进一步的，所述曲柄孔线圈和所述 曲柄销线圈和的交流频率为1000Hz，所述曲柄孔线圈总电流为14400A，所述 曲柄销线圈总电流为5360A，所述曲柄孔线圈为80匝，所述曲柄销线圈为67匝。
进一步的，所述的用于曲轴红套的电磁感应加热装置，用于船用曲轴红套。
在所述 曲柄销线圈的弧形半径为1000mm，线圈半径为1420mm，并对如图7所示的曲柄的A、B、C、D点仿真分析，最终得到的曲柄红套椭圆度为0.166mm，本发明使电磁感应加热过程中曲柄孔周围变形不均的问题得到很大改善。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明，其中：
图1为用于曲轴红套的电磁感应加热装置的现有技术；
图2为本发明的一种用于曲轴红套的电磁感应加热装置实施方式；
图3为本发明的一种实施方式的 曲柄销线圈和曲柄孔线圈的立体图；
图4为本发明的一种实施方式的 曲柄销线圈的剖面图；
图5为本发明的一种实施方式的 曲柄销线圈的弧形半径示意图；
图6为本发明的一种实施方式的 曲柄销线圈不同弧形半径示意图；
图7为本发明的一种实施方式的仿真分析时选取节点位置示意图。
具体实施方式
本发明可以通过许多不同形式的实施方式实现，本发明的保护范围并不限于文中提到的方式。
在一个实施方式中，如图2，本发明的用于曲轴红套的电磁感应加热装置，包括 曲柄销线圈1、曲柄孔线圈2和变频器4，所述曲柄孔线圈2为圆形，放置在曲柄孔6内，用于加热曲柄孔内壁，所述 曲柄销线圈1为弧形，放置在 曲柄销5上，用于加热 曲柄销，所述变频器4用于将输入电源转换为高频交流电源给所述曲柄孔线圈2和 曲柄销线圈1供电。
当打开电源后，本发明用于曲轴红套的电磁感应加热装置向曲柄孔线圈2和 曲柄销线圈1供电，曲柄孔线圈2和 曲柄销线圈1产生交变磁场；曲柄处于交变磁场内，导致曲柄切割磁力线并在曲柄内产生交变电涡流；交变电涡流使曲柄内产生热量从而使曲柄被加热。所述 曲柄销线圈1为弧形能更好的贴合曲柄孔的外形，并使得曲柄孔周围的被加热后温度更佳均匀，变形也更佳均匀。
在一个实施例中，如图3和图4所示， 曲柄销线圈1包括外壳11、12、连接壳13和14、导线17和接线头15，其中外壳11和12为中间凸起的弧形，外壳11和12一端通过连接壳13连接到一起，外壳11和12的另一端通过连接壳14连接到一起，外壳11、12和连接壳13、14共同包围形成中间凸起的弧形壳体，弧形壳体中间有容纳空间16， 曲柄销线圈通过容纳空间16内放置在 曲柄销上。如图4所示导线17缠绕在在弧形壳体内，并通过连接壳上设置的接线头15连接到变频器4。
在一个实施例中，如图3所示，曲柄孔线圈2包括外壳21、接线头25，其中外壳21为圆形，曲柄孔线圈通过接线头25连接到变频器4。
在一个实施方式中，如图5所示， 曲柄销线圈1的弧度的半径7可变，从而适应不同弧度的 曲柄销。
在一个实施方式中的，所述曲柄孔线圈2的圆形半径7可变，从而适应不同孔径的曲柄孔。
在一个实施方式中的，如图6所示，所述 曲柄销线圈1的弧度的半径为1000mm，线圈半径为1420mm。
在一个实施方式中的，如图6所示，所述 曲柄销线圈1的弧度的半径还可以为900mm或1200mm。
在一个实施方式中的，所述曲柄孔线圈2和所述 曲柄销线圈1和的交流频率为1000Hz，曲柄孔线圈2总电流为14400A，所述 曲柄销线圈1总电流为5360A，曲柄孔线圈2为80匝， 曲柄销1线圈为67匝。
在一个实施方式中的，所述的用于曲轴红套的电磁感应加热装置，用于船用曲轴红套。
在所述 曲柄销线圈的弧形半径为1000mm，线圈半径为1420mm，并对如图7所示的曲柄的A、B、C、D点仿真分析，最终得到的曲柄红套椭圆度为0.166mm，本发明使电磁感应加热过程中曲柄孔周围变形不均的问题得到很大改善。

Claims (7)

1.一种用于曲轴红套的电磁感应加热装置，其特征在于，包括 曲柄销线圈、曲柄孔线圈、变频器，
所述 曲柄销线圈为弧形，放置在 曲柄销上，用于加热 曲柄销，
所述曲柄孔线圈为圆形，放置在曲柄孔内，用于加热曲柄孔内壁，
所述变频器用于将输入电源转换为高频交流电源给所述曲柄孔线圈和 曲柄销线圈供电。
2.根据权利要求1所述的用于曲轴红套的电磁感应加热装置，其特征在于，所述 曲柄销线圈的弧度的半径可变，从而适应不同弧度的 曲柄销。
3.根据权利要求1所述的用于曲轴红套的电磁感应加热装置，其特征在于，所述曲柄孔线圈的圆形半径可变，从而适应不同孔径的曲柄孔。
4.根据权利要求2所述的用于曲轴红套的电磁感应加热装置，其特征在于，所述 曲柄销线圈弧度的半径为1000mm，线圈半径为1420mm。
5.根据权利要求4所述的用于曲轴红套的电磁感应加热装置，其特征在于，线圈的交流频率为1000Hz，曲柄孔线圈总电流为14400A，所述 曲柄销线圈总电流为5360A，曲柄孔线圈为80匝， 曲柄销线圈为67匝。
6.根据权利要求2所述的用于曲轴红套的电磁感应加热装置，其特征在于，所述 曲柄销线圈弧度的半径为900mm或1200mm。
7.根据权利要求1至7任一所述的用于曲轴红套的电磁感应加热装置，所述被加热的曲柄为船用曲柄。
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