本發(fā)明涉及鋼軌在線噴風(fēng)淬火模擬裝置，特別是一種彎曲變形可控的鋼軌在線整體噴風(fēng)淬火模擬實驗裝置。

背景技術(shù)：

鐵路運輸在我國國民經(jīng)濟的發(fā)展中一直起著非常重要的作用，其發(fā)展事關(guān)國計民生。高速、重載是世界鐵路發(fā)展的總趨勢，而鐵路高速、重載和高密度的運輸組織方式，必然導(dǎo)致輪軌滾動接觸應(yīng)力的增加，使得鋼軌的使役條件進一步惡化，進而對鋼軌的強韌性提出了更高的要求。

而長期的實踐證明，噴風(fēng)淬火是鋼軌強韌化方法中最為經(jīng)濟且成效顯著的熱處理工藝，已在國際上廣泛應(yīng)用，其是通過噴嘴將具有一定壓力的空氣噴射到鋼軌表面進行冷卻的熱處理工藝。噴風(fēng)淬火較之于鋼軌水淬、霧淬等工藝的突出優(yōu)點是：空氣對鋼軌表面狀態(tài)影響較小，且噴嘴不會出現(xiàn)水霧淬火的堵塞現(xiàn)象，因而冷卻性能穩(wěn)定，淬火后鋼軌性能較好，且波動小、質(zhì)量穩(wěn)定，同時還具有經(jīng)濟環(huán)保的優(yōu)點。

雖然，目前針對鋼軌噴風(fēng)淬火熱處理工藝，出現(xiàn)了一種鋼軌在線噴風(fēng)淬火熱處理模擬實驗裝置，專利公開（公告）號cn103131826a；其公開了一種鋼軌噴風(fēng)冷卻的實驗裝置，該實驗裝置通過設(shè)定噴風(fēng)參數(shù)的方式對鋼軌最終的淬火結(jié)果進行采集，然后逐步獲取最佳的噴風(fēng)參數(shù)，其無法在淬火過程中對噴風(fēng)參數(shù)盡心該調(diào)整，因此，其實驗方式需要耗費大量能源和時間，效率極低；同時，上述的鋼軌噴風(fēng)淬火模擬實驗裝置由于規(guī)模和成本限制，無法真正模擬百米鋼軌生產(chǎn)線上鋼軌的實際連續(xù)噴風(fēng)淬火過程，即鋼軌以恒定速度（約1.5m/s）通過近百米的噴風(fēng)淬火生產(chǎn)線的過程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種能在淬火過程中控制鋼軌變形，并且能模擬百米鋼軌生產(chǎn)線上鋼軌的實際連續(xù)噴風(fēng)淬火過程的噴風(fēng)淬火模擬實驗裝置。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括與氣源相連的噴風(fēng)壓力控制系統(tǒng)和淬火系統(tǒng)，其特征在于：所述淬火系統(tǒng)包括具有環(huán)形軌道的機架，環(huán)形軌道上設(shè)置具有行走裝置的鋼軌固定架，機架上相應(yīng)于環(huán)形軌道的上、下、左、右均排布設(shè)置有噴嘴，所述噴嘴與所述噴風(fēng)壓力控制系統(tǒng)相連；所述鋼軌固定架上設(shè)置有縱向位移傳感器和橫向位移傳感器。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述機架上相應(yīng)于環(huán)形軌道側(cè)方排布設(shè)置有紅外傳感器，所述紅外傳感器與一電控系統(tǒng)相連，所述噴嘴和噴風(fēng)壓力控制系統(tǒng)之間設(shè)置有與電控系統(tǒng)相連的電磁閥；所述鋼軌固定架上的縱向位移傳感器和橫向位移傳感器均與所述電控系統(tǒng)相連。

本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明的噴風(fēng)淬火系統(tǒng)在鋼軌上下左右四個方位設(shè)置四組噴嘴，在使用過程中，可根據(jù)鋼軌的運動位置由程序通過電磁閥對噴嘴噴風(fēng)與否進行實時控制，只允許與鋼軌相對應(yīng)的幾個噴嘴同時進行噴風(fēng)，可保證較高的噴風(fēng)壓力和最大程度的減少實驗成本，進而實現(xiàn)對鋼軌進行整體噴風(fēng)淬火的模擬。

2、本發(fā)明可利用縱向位移傳感器和橫向位移傳感器獲取鋼軌在噴風(fēng)淬火過程中的縱向和橫向彎曲變形，并可根據(jù)鋼軌彎曲變形量通過噴風(fēng)壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)鋼軌上下左右四組噴嘴的噴風(fēng)壓力，進而對鋼軌的彎曲變形進行矯正；

3、本發(fā)明利用環(huán)形軌道可實現(xiàn)鋼軌以實際的恒定速度循環(huán)移動，進而可以很好地模擬百米鋼軌生產(chǎn)線上鋼軌的實際連續(xù)噴風(fēng)淬火過程。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是淬火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2的a部放大圖。

圖4是機架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是環(huán)形軌道、行走裝置和鋼軌固定架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是電磁閥的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中1為空壓機、2為儲氣罐、3為過濾器、4為冷干機、5為風(fēng)箱、6為自動壓力調(diào)節(jié)閥、7為管道、8為機架、9為輥道、10為加熱爐、11為紅外傳感器、12為固定架、13為噴嘴、14為球形接口、15為鋼軌、16為外軌、17為縱向位移傳感器、18為橫向位移傳感器、19為行走輪、20為內(nèi)軌、21為驅(qū)動電機、22為電磁閥。

具體實施方式

本發(fā)明包括與氣源相連的噴風(fēng)壓力控制系統(tǒng)和淬火系統(tǒng)，其特征在于：所述淬火系統(tǒng)包括具有環(huán)形軌道的機架8，環(huán)形軌道上設(shè)置具有行走裝置的鋼軌固定架12，機架8上相應(yīng)于環(huán)形軌道的上、下、左、右均排布設(shè)置有噴嘴13，所述噴嘴13與所述噴風(fēng)壓力控制系統(tǒng)相連；所述鋼軌固定架12上設(shè)置有縱向位移傳感器17和橫向位移傳感器18。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述機架8上相應(yīng)于環(huán)形軌道側(cè)方排布設(shè)置有紅外傳感器11，所述紅外傳感器11與一電控系統(tǒng)相連，所述噴嘴13和噴風(fēng)壓力控制系統(tǒng)之間設(shè)置有與電控系統(tǒng)相連的電磁閥22；所述鋼軌固定架12上的縱向位移傳感器17和橫向位移傳感器18均與所述電控系統(tǒng)相連。

所述噴嘴13設(shè)置為拉瓦爾扁縫噴嘴13。

所述相互對應(yīng)的上下左右噴嘴13為一組，相應(yīng)于每組噴嘴13均設(shè)置有兩個紅外傳感器11，兩紅外傳感器11分別設(shè)置于環(huán)形軌道的內(nèi)外兩側(cè)。

所述氣源包括空壓機1、儲氣罐2、過濾器3、冷干機4；所述冷干機4內(nèi)設(shè)置與電控系統(tǒng)相連的溫度傳感器、濕度傳感器和流量傳感器?？商峁┯糜诖慊鹂諝獾母黜梾?shù)，保證壓縮空氣的穩(wěn)定性。

所述噴風(fēng)壓力控制系統(tǒng)包括風(fēng)箱5和風(fēng)箱5上四個與電控系統(tǒng)相連的自動壓力調(diào)節(jié)閥6，自動壓力調(diào)節(jié)閥6通過管道7與所述噴嘴13相連。

所述環(huán)形軌道包括內(nèi)軌20和外軌16，所述行走裝置包括鋼軌固定架12底部的行走輪19，行走輪19上設(shè)置有與所述內(nèi)軌20和外軌16配合的凹槽；行走輪19下方設(shè)置有驅(qū)動電機21。

所述縱向位移傳感器17相應(yīng)于鋼軌15的底部設(shè)置于鋼軌固定架12的中部，所述橫向位移傳感器18相應(yīng)于鋼軌15的側(cè)面設(shè)置于鋼軌固定架12的中部。用于檢測鋼軌15在噴風(fēng)淬火過程中的縱向彎曲變形和橫向彎曲變形。

所述噴嘴13通過連接螺紋與所述機架8相連。

所述噴嘴13上設(shè)置有球形接口14。

本發(fā)明還包括具有輥道9的加熱爐10，輥道9與所述機架8內(nèi)的環(huán)形軌道入口相對應(yīng)。

機架8上相應(yīng)于環(huán)形軌道的上、下、左、右均排布設(shè)置有30～80個拉瓦爾扁縫噴嘴13，相鄰的兩噴嘴13之間的間距為50mm～100mm，上方和下方的噴嘴13與鋼軌15表面的距離（初始距離為50mm）通過調(diào)整機架8與噴嘴13之間的連接螺紋進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為1mm～50mm，上下左右噴嘴13的噴風(fēng)角度（初始角度為45°）可轉(zhuǎn)動球形接口14進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍0°～90°，并根據(jù)鋼軌15的運動位置由電控系統(tǒng)通過電磁閥22對噴嘴13噴風(fēng)與否進行實時控制，一個電磁閥22控制相對應(yīng)的上下左右四個噴嘴13，為保證較高的噴風(fēng)壓力，每組允許3～10個噴嘴13同時進行噴風(fēng)（具體可根據(jù)鋼軌15長度200mm～500mm進行調(diào)整，保證噴風(fēng)范圍覆蓋整個鋼軌15即可，進而實現(xiàn)對鋼軌15進行整體噴風(fēng)淬火，同時根據(jù)鋼軌15彎曲變形檢測系統(tǒng)所反饋的鋼軌15在縱向和橫向的彎曲變形量，來控制上下左右組噴嘴13的噴風(fēng)壓力，其規(guī)則是：若檢測到鋼軌15向上的彎曲變形量達到一定的閾值，則增大鋼軌15下邊的噴嘴13噴風(fēng)壓力，增強鋼軌15軌底的冷卻效果，進而使鋼軌15在縱向方向重新恢復(fù)滿足要求的平直度，其他情況以此類推；本發(fā)明的加熱爐10負(fù)責(zé)將鋼軌15重新加熱到800℃～1000℃，達到預(yù)定溫度后，通過輥道9將鋼軌15運至鋼軌固定架12上。

本發(fā)明的工作方式如下：首先利用加熱爐10按需要將鋼軌15加熱至800℃～1000℃，同時啟動空壓機1、冷干機4、自動壓力調(diào)節(jié)閥6和電磁閥22，將壓縮空氣調(diào)整至需要的溫度、濕度和壓力，然后，將鋼軌15從加熱爐10中取出通過輥道9將鋼軌15運至鋼軌固定架12上，啟動驅(qū)動電機21使鋼軌15以恒定速度沿環(huán)形軌道運動，然后由電控系統(tǒng)根據(jù)紅外傳感器11返回的信號，判斷鋼軌15的運動位置，并通過電磁閥22控制上下左右四組噴嘴13的噴風(fēng)時間，進而實現(xiàn)對鋼軌15整體進行連續(xù)噴風(fēng)淬火。噴風(fēng)淬火過程中，根據(jù)縱向位移傳感器17和橫向位移傳感器18所反饋的鋼軌15在縱向和橫向的彎曲變形量，通過自動壓力調(diào)節(jié)閥6來控制上下左右四組噴嘴13的噴風(fēng)壓力。

可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。