UA143908U - Переносний модуль для термічної обробки зварних стиків залізничних рейок - Google Patents

Abstract

Переносний модуль для термічної обробки зварних стиків залізничних рейок струмами 2,4 кГц, в якому нагрівальні блоки розташовано один проти одного з можливістю пересування в напрямку, перпендикулярному до бічних поверхонь рейки. Містить блок для загартування із спрейєром, блок керування, уловлювачі для розташування модуля на рейку і затискні пристрої для фіксації модуля в місці зварного стику. Нагрівальні блоки виконано з можливістю пересування до бічних поверхонь рейки по лінійних напрямних одночасно із спрейєром блока для загартування за допомогою електричних приводів та проміжного важільного механізму. Конструкцію модуля виконано з переносним пультом керування та доповнено кінцевими вимикачами для фіксації положення блоків нагрівання та спрейєра відносно рейки.

Description

Корисна модель належить до електротермії, зокрема до термічної обробки (ТО) зварних з'єднань із застосуванням індукційного нагрівання струмами високої частоти, і може бути використана на залізничному транспорті в шляхових та цехових умовах для ТО зварних стиків рейок.

Відомо, що метал зварних з'єднань, у порівнянні з основним металом, має грубозернисту структуру та нижчі показники механічних властивостей. Для усунення структурної зональної неоднорідності, підвищення пластичності, в'язкості та зниження схильності до руйнувань застосовується ТО. Зокрема, технологія ТО зварних стиків залізничних рейок, виконаних контактним стиковим зварюванням, полягає у рівномірному нагріванні зони зварного стику по перетину рейки до температури ТО з наступним загартуванням поверхні катання головки рейки шляхом примусового охолодження стисненим повітрям.

До обладнання для ТО зварних стиків залізничних рейок пред'являються особливі вимоги залежно від місця його застосування. В шляхових умовах частина обладнання встановлюється на пересувну рейкозварювальну машину, а інша частина - на переносний модуль із індукційним нагрівальним та гартівним обладнанням, та забезпечується їх взаємний зв'язок. В цехових умовах створюється окрема технологічна ділянка для проведення ТО із своїм комплексом нагрівального та гартівного обладнання.

На сучасному рівні розвитку техніки відома індукційна установка для ТО зварних стиків рейок у шляхових умовах ІТТ5-250/2,4П |патент ВО Ме23078)|, яка включає індукційне нагрівання струмами 2,4 кГц всього перетину рейки в зоні зварного стику та наступне загартування головки рейки шляхом охолодження повітряно-водяною сумішшю. Шийка та підошва рейки піддаються нормалізації (охолодженню на повітрі). На сьогодні існує один зразок такої установки для ТО зварних стиків рейок у шляхових умовах у комплекті з пересувною рейкозварювальною машиною ПРОМ - 4. Ця установка включає в себе тиристорний перетворювач частоти, потужністю 250 кВт, який формує струм частотою 2,4 кГц, трансформаторний та конденсаторний блоки, термообробляючий модуль, що складається з індуктора та пристрою, що загартовує, у вигляді системи форсунок для подачі повітряно-водяної суміші. Установка змонтована на окремій платформі (базою 9720 мм) з краном, де встановлено електрообладнання, бак з водою для загартування та робочий модуль з індукторами.

Основними недоліками установки є громіздкість, велика вага, необхідність спеціальних приводів для її встановлення на місце зварного стику та переміщення по рейці. В результаті наявності великої кількості електрообладнання, значних витрат електроенергії та необхідності перевозити накопичувачі і гідросистеми дистильованої води для охолодження трансформаторного блока, індукторів і перетворювача частоти, значно збільшені її вартість і експлуатаційні витрати.

Сукупність цих недоліків перешкоджає використанню установки в шляхових умовах.

Відома установка для ТО зварних стиків рейок у шляхових умовах |патент НО Мо 57752), що складається із системи індукторів, блока для загартування, блока керування системою індукторів, а також джерела високочастотного живлення. Система індукторів та блок для загартування, разом із блоком керування об'єднані в єдиний переносний модуль, що виконаний із можливістю вільного переміщення вздовж рейок та забезпечений уловлювачами для встановлення на рейку, а також затискним пристроєм для фіксації його на місці зварного стику.

Система індукторів та блок для загартування пов'язані із відповідними механізмами їх ручного почергового встановлення в робоче положення по сигналу блока керування, для чого блок керування зв'язаний з датчиками положення індукторів і спрейєра, а також із датчиком температури. Система індукторів складається з двох однакових електрично з'єднаних індукторів, що утворюють резонансний контур з блоком узгодження і встановлених на кронштейнах у вигляді двох симетричних стулок, закріплених за допомогою зазначених кронштейнів на корпусі модуля з можливістю їх синхронного повороту навколо власної осі за допомогою важільного механізму, що забезпечує їх фіксацію із заданим приляганням у зоні ТО зварного стику в робочому положенні, або розведення на кут, необхідний для встановлення в цій зоні спрейєра, або для знімання модуля з рейки. Блок для загартування, що складається із спрейєра, конструктивно пов'язаного із системою подачі середовища, що загартовує, встановлені на консольному кронштейні із можливістю повороту навколо горизонтальної осі за допомогою важільного механізму, що забезпечує його фіксацію у вертикальному (транспортному) або в горизонтальному (робочому) положенні на рейці. У вигляді середовища, що загартовує, використовується стиснене повітря. Високочастотне джерело живлення знаходиться на платформі пересувної рейкозварювальної машини. Потужність перетворювача частоти 75 кВт, частота перетворення 8-15 кГц, час нагрівання стику до температури ТО в межах 240 секунд.

Основними недоліками установки є вибір частоти перетворення (частоти струму) і пов'язаний з цим великий час нагрівання зварних стиків рейок, а також конструкція системи індукторів. Частота струму 8-15 кГц є досить високою. Для досягнення рівномірного нагрівання по перетину рейки за короткий час із мін мальним перепадом температури між поверхневими і глибинними шарами рейки, необхідно збільшити глибину проникнення струму в метал, тобто знизити частоту струму. Крім того, розташування індуктуючих дротів індукторів уздовж рейки призводить до невиправданого збільшення зони термічного впливу. Все це викликає збільшення загального часу процесу ТО зварних стиків рейок.

Найближчим аналогом корисної моделі є комплекс для ТО зварних стиків залізничних рейок у шляхових умовах (патент України Мо 114593), який містить джерело живлення струмами високої частоти, систему підготовки повітря, систему рідинного охолодження, що розташовані на платформі пересувної рейкозварювальної машини, а також містить переносний модуль, виконаний з можливістю переміщення уздовж рейок та складається з системи індукторів, блока для загартування, блока керування, узгоджувального пристрою, уловлювачів для розташування модуля на рейку і затискних пристроїв для фіксації модуля в місці зварного стику. Частота струму джерела живлення зменшена до 2,4 кГц, а в переносному модулі індуктори з магнітопроводами і узгоджувальні пристрої з'єднані безпосередньо між собою та утворюють нагрівальні блоки, розташовані один проти одного з можливістю пересуватися в напрямку, перпендикулярному до бічних поверхонь рейки, та забезпечені обмежувачами повітряного зазору між індукторами і рейкою, а також роз'ємами для підключення джерела живлення струмами високої частоти, рідинного охолодження та середовища, що загартовує.

Основними недоліками установки є необхідність ручного встановлення нагрівальних блоків та блока для загартування в положення для виконання операцій нагрівання та загартування стиків, що призводить до збільшення загального часу ТО та потребує додаткових засобів захисту обслуговуючого персоналу від ураження струмом високої частоти.

В основу корисної моделі поставлена задача створити переносний модуль для ТО зварних стиків залізничних рейок, який повинен забезпечити виконання ТО в автоматичному режимі, мати невелику масу та габарити, низьку собівартість та експлуатаційні витрати, забезпечити скорочення загального часу ТО та можливість універсального використання як в шляхових, так і

Зо в цехових умовах. Поставлена задача вирішується за рахунок доповнення конструкції модуля засобами автоматизації для виконання операцій нагрівання та загартування стиків рейок.

Технічним результатом застосування корисної моделі є можливість здійснення операції ТО зварних стиків рейок повністю в автоматичному режимі, без втручання обслуговуючого персоналу в процес виконання ТО, скорочення загального часу ТО та можливість універсального використання переносного модуля як в шляхових, так і в цехових умовах.

Поставлена задача вирішується тим, що у переносному модулі для термічної обробки зварних стиків залізничних рейок струмами 2,4 кГц, в якому нагрівальні блоки розташовано один проти одного з можливістю пересування в напрямку, перпендикулярному до бічних поверхонь рейки, містить блок для загартування із спрейєром, блок керування, уловлювачі для розташування модуля на рейку і затискні пристрої для фіксації модуля в місці зварного стику, згідно з корисною моделлю, нагрівальні блоки виконано з можливістю пересування до бічних поверхонь рейки по лінійних напрямних одночасно із спрейєром блока для загартування за допомогою електричних приводів та проміжного важільного механізму, а конструкцію модуля виконано з переносним пультом керування та доповнено кінцевими вимикачами для фіксації положення блоків нагрівання та спрейєра відносно рейки.

Така конструкція переносного модуля дозволяє скоротити загальний час ТО за рахунок скорочення часу між операціями нагрівання зварного стику та загартування поверхні катання головки, що досягається синхронним переміщенням нагрівальних блоків та спрейєра, а також зменшити ризик ураження обслуговуючого персоналу струмом високої частоти, використовуючи переносний пульт керування, на відміну від найближчого аналога, де нагрівальні блоки та спрейєр встановлює обслуговуючий персонал для виконання операцій нагрівання зварних стиків та закалювання поверхні катання головки рейок.

Корисна модель пояснюється кресленням, на якому представлено схему переносного модуля для ТО зварних стиків залізничних рейок. Індуктори 1 підключені безпосередньо до узгоджувальних пристроїв 2, утворюючи нагрівальні блоки 3, які розташовані один проти одного з двох сторін рейки 4. Нагрівальні блоки 3, разом з пірометром 11 для вимірювання температури ТО, пересуваються до бічних поверхонь рейки по лінійних напрямних 5 одночасно із спрейєром 16 блока для загартування 17 за допомогою електричних приводів 20 та проміжного важільного механізму (на кресленні не зображено), який призначений для бо одночасного переміщення нагрівальних блоків З та спрейєра 16. Для контролю положення нагрівальних блоків З та спрейєра 16 встановлені обмежувачі б повітряного зазору між індукторами 1 та рейкою 4, а також встановлені кінцеві вимикачі 21. Роз'єми 8, 9, 10,19 призначені для зв'язку переносного модуля з системою рідинного охолодження (СРО), джерелом живлення струмами високої частоти (СВЧ), системою підготовки повітря (СПП) пересувної рейкозварювальної машини (ПРЗМ) та з переносним пультом керування 15.

Обладнання модуля кріпиться до несучої рами 12. На рамі 12 встановлені проміжні опори 7 для перенесення модуля на додатковій транспортній рамі, затискачі 13 для фіксації переносного модуля в місці зварного стику рейки, лазерний покажчик 14 для встановлення індукторів 1 по центру стику, електромагнітний клапан 18 з роз'ємом для подачі стисненого повітря як середовища, що загартовує. Вага модуля не перевищує 60 кг.

Переносний модуль працює таким чином.

В неробочому положенні нагрівальні блоки З розведені. Спрейєр 16 блока для загартування 17 знаходиться між нагрівальними блоками З в горизонтальному положенні над рейкою.

Переносний модуль встановлюється на рейку 4 в зоні зварного стику, позиціонується на центр стику за допомогою лазерного показчика 14 і фіксується затискачами 13. Підключаються роз'єми зв'язку 8, 9, 10, 19. Знімається переносний пульт керування 15. Ведеться підготовка зовнішніх джерел живлення до роботи. По сигналу з переносного пульта керування 15 нагрівальні блоки 3, разом із пірометром 11, встановлюються в положення нагрівання зварного стику (робоче положення) за допомогою електричних приводів 20. Одночасно, нагрівальними блоками З за допомогою проміжного важільного механізму, спрейєр 16 переводиться в вертикальне положення, що дозволяє индукторам 1 нагрівальних блоків З зайняти робоче положення. Обмежувачами б та кінцевими вимикачами 21 забезпечується дотримання повітряного зазору між індукторами 1 та рейкою 4. Переносним пультом керування 15 задаються режими ТО. Після надходження сигналу про готовність усіх елементів модуля до роботи натискається кнопка "Пуск" на панелі переносного пульта керування 15 і виконується нагрівання зварного стику рейки до температури ТО за заданою програмою. Після закінчення нагрівання, блоки З розводяться та, за допомогою проміжного важільного механізму, переводять спрейєр 16 в горизонтальне положення для загартування поверхні катання головки.

Одночасно відкривається електромагнітний клапан 18 для подачі стисненого повітря. Факт

Зо досягнення спрейєром 16 горизонтального положення та встановлення нагрівальних блоків З в транспортне положення контролюється кінцевими вимикачами 21.

Характерною рисою запропонованого переносного модуля є простота конструкції, спроможність роботи в автоматичному режимі від переносного пульта керування, технологічність виконання ТО, зниження участі обслуговуючого персоналу в роботі по виконанню ТО, скорочення загального часу проведення ТО. Переносний модуль можна використовувати як в шляхових, так і в цехових умовах.

Економічний ефект від корисної моделі досягається за рахунок скорочення часу ТО, зменшення трудомісткості підготовки переносного модуля до роботи та виконання процесу ТО зварних стиків рейок. При нагріванні зварних стиків рейок від 20 "С до 900 "С, перепад температури в головці та підошві рейки не перевищує 30 "С за час нагрівання 140 с.

Застосування синхронного переміщення нагрівальних блоків та спрейєра дозволяє скоротити паузу між процесами нагрівання та загартування поверхні катання головки від 12 с до 5 с, що призводить до підвищення якості загартування. Загальний час ТО зварного стику рейки типу

Рб5 не перевищує 160 с.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Переносний модуль для термічної обробки зварних стиків залізничних рейок струмами 2,4 кГц, в якому нагрівальні блоки розташовано один проти одного з можливістю пересування в напрямку,

   перпендикулярному до бічних поверхонь рейки, містить блок для загартування із спрейєром, блок керування, уловлювачі для розташування модуля на рейку і затискні пристрої для фіксації модуля в місці зварного стику, який відрізняється тим, що нагрівальні блоки виконано з можливістю пересування до бічних поверхонь рейки по лінійних напрямних одночасно із спрейєром блока для загартування за допомогою електричних приводів та проміжного важільного механізму, а конструкцію модуля виконано з переносним пультом керування та доповнено кінцевими вимикачами для фіксації положення блоків нагрівання та спрейєра відносно рейки.