本發(fā)明涉及大中型曲軸熱處理領(lǐng)域，特別涉及一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)及其立式和臥式加熱系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、大中型曲軸進(jìn)行氣體滲氮或去應(yīng)力時(shí)效等熱處理時(shí)，對(duì)變形的控制要求很高。曲軸在進(jìn)行上述熱處理時(shí)，裝爐方式有立式加熱和臥式加熱兩種方式。

2、(1)立式加熱

3、在井式爐中進(jìn)行熱處理時(shí)，曲軸采用上端吊掛或底端放置于爐底的方式呈豎直狀態(tài)進(jìn)行加熱(立式加熱)。在立式加熱過程中，曲軸受自重的影響會(huì)產(chǎn)生伸長或壓縮變形。采用上端吊掛方式時(shí)，曲軸承受自重產(chǎn)生的拉力，越靠近上部受到的拉力越大，最終導(dǎo)致曲軸產(chǎn)生伸長及扭曲變形；采用底端放置于爐底方式時(shí)，曲軸承受自重產(chǎn)生的壓力，越靠近下部受到的壓力越大，最終導(dǎo)致曲軸產(chǎn)生壓縮及扭曲變形。

4、為了控制曲軸在滲氮或去應(yīng)力時(shí)效時(shí)的變形，立式加熱時(shí)一般不采用底端放置于爐底的方式，通常采用專用平衡吊具懸掛于爐內(nèi)。該平衡吊具由吊盤及多個(gè)活動(dòng)杠桿、拉桿和托桿組成一個(gè)活動(dòng)的整體框架，曲軸上端與吊盤固定連接，下端由托桿頂托。因活動(dòng)杠桿兩端的力臂等長，故曲軸上端受到的拉力與下端受到的頂托力相等。當(dāng)曲軸熱脹冷縮時(shí)，該平衡吊具的活動(dòng)框架能與之聯(lián)動(dòng)，使曲軸上端受到的拉力與下端受到的頂托力保持不變，從而達(dá)到控制伸長及扭曲變形的目的。

5、采用專用平衡吊具時(shí)，曲軸在加熱及冷卻過程中受力恒定，變形控制效果良好。缺點(diǎn)：一是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制作成本較高、周期較長；二是對(duì)不同的曲軸需單獨(dú)設(shè)計(jì)制作，通用性較差；三是需配備專用的翻轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行曲軸裝夾，操作較繁瑣。

6、(2)臥式加熱

7、在臺(tái)車式爐中進(jìn)行熱處理時(shí)，曲軸采用放置于多個(gè)支撐墊鐵上呈水平狀態(tài)的方式進(jìn)行加熱(臥式加熱)。在臥式加熱過程中，曲軸放置于多個(gè)支撐墊鐵上，由于爐底板、各支撐和曲軸各部位的熱脹冷縮量不一致，導(dǎo)致各支撐點(diǎn)高低不一(出現(xiàn)部分支點(diǎn)懸空現(xiàn)象)，最終造成曲軸產(chǎn)生彎曲及扭曲變形。

8、采用多個(gè)墊鐵支撐時(shí)，所需工裝簡單、裝爐易于操作。缺點(diǎn)：即使裝爐時(shí)多個(gè)墊鐵處均采用小墊片墊實(shí)，在加熱及冷卻過程中由于爐底板、各支撐和曲軸各部位的熱脹冷縮量不一致，各支撐位容易出現(xiàn)不平整進(jìn)而導(dǎo)致曲軸產(chǎn)生過大變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述不足之處提供一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)及其立式和臥式加熱系統(tǒng)和方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于曲軸在立式加熱時(shí)進(jìn)行支撐機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制作成本較高、周期較長；同時(shí)對(duì)不同的曲軸需單獨(dú)設(shè)計(jì)制作，通用性較差；而且需配備專用的翻轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行曲軸裝夾，操作較繁瑣的問題；同時(shí)解決了曲軸在臥式加熱時(shí)多個(gè)墊鐵處均采用小墊片墊實(shí)，在加熱及冷卻過程中由于爐底板、各支撐和曲軸各部位的熱脹冷縮量不一致，各支撐位容易出現(xiàn)不平整進(jìn)而導(dǎo)致曲軸產(chǎn)生過大變形的問題。

2、本發(fā)明是通過下述方案來實(shí)現(xiàn)的：

3、一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，至少包括但不限于支撐底座和支撐臂；所述支撐底座上設(shè)置有支撐耳，所述支撐臂的一端與支撐耳交接，所述支撐臂在交接處被支撐耳劃分為兩段，其中一端支撐臂上設(shè)置有配重塊，另一端的端部與曲軸接觸；所述配重塊能夠沿著支撐臂的長度方滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同支撐力的輸出。

4、基于上述一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐臂包括支撐力臂、配重力臂和接觸臂，所述接觸臂與支撐耳鉸接，所述支撐力臂與接觸臂的一端連接，所述配重力臂與接觸臂的另一端連接；所述配重力臂和支撐力臂的長度比值≥5。

5、基于上述一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐力臂的端部上設(shè)置有倒三角形支撐結(jié)構(gòu)。

6、基于上述一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，所述配重力臂包括斜向臂和水平臂，所述斜向臂一端與接觸臂連接，另一端與水平臂連接，所述水平臂兩側(cè)面上設(shè)置有固定滑槽，所述水平臂的兩段上還設(shè)置有限位擋板。

7、基于上述一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，所述配重塊在配重力臂上至少設(shè)置為1個(gè)，所述配重塊上設(shè)置有與水平臂厚度相適配的滑槽，所述配重塊的頂部設(shè)置有拿取環(huán)；所述在配重塊的兩側(cè)壁上對(duì)稱設(shè)置有鎖定孔；所述鎖定孔中設(shè)置有內(nèi)螺紋，當(dāng)配重塊搭接在水平臂上時(shí)，鎖定孔的位置與固定滑槽的位置相匹配。

8、本方案還提供一種立式加熱系統(tǒng)，至少包括但不限于吊鉤、曲軸和恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)；所述吊鉤設(shè)置在曲軸的頂部位置，所述恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)的支撐力臂與曲軸的底部位置接觸。

9、本方案還提供一種立式加熱方法，包括以下步驟：

10、步驟一：將吊環(huán)與曲軸的一端連接，并將吊環(huán)和曲軸進(jìn)行懸掛；

11、步驟二：在曲軸的底部設(shè)置恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，將恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)的支撐力臂與曲軸的底部接觸，并調(diào)整恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)上的配置，使曲軸承受預(yù)定的支撐力；

12、步驟三：開始對(duì)曲軸進(jìn)行熱處理，直到熱處理結(jié)束。

13、本方案還提供一種臥式加熱系統(tǒng)，包括以下步驟：其至少包括但不限于墊鐵、曲軸和恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)；所述墊鐵設(shè)置在曲軸的前后兩端，所述恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)根據(jù)曲軸的長度位置進(jìn)行設(shè)置，所述恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)的支撐力臂與曲軸的中心桿接觸。

14、基于上述一種臥式加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，所述恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)根據(jù)曲軸的長度其二等分位置，三等分位置或四等分位置處設(shè)置多個(gè)。

15、本方案還提供一種臥式加熱方法，包括以下步驟：

16、步驟一：將曲軸的兩端放置在墊鐵上，使曲軸兩端被舉升預(yù)定的距離；

17、步驟二：在曲軸的的長度方向上根據(jù)需求設(shè)置至少1個(gè)恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，將恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)的支撐力臂與曲軸的中心桿接觸，并調(diào)整恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)上的配置，使曲軸承受預(yù)定的支撐力；

18、步驟三：開始對(duì)曲軸進(jìn)行熱處理，直到熱處理結(jié)束。

19、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

20、1、本方案在使用時(shí)，將支撐力臂與待支撐的曲軸接觸，通過調(diào)節(jié)配重塊在配重力臂上的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同狀態(tài)(立式或臥式)，不同位置曲軸的支撐，使配置的重量基本與該點(diǎn)所需重量相匹配，使曲軸處于浮動(dòng)狀態(tài)，如此，當(dāng)對(duì)曲軸進(jìn)行熱處理時(shí)，當(dāng)曲軸發(fā)生輕微形變，其懸浮的配重塊會(huì)自動(dòng)適配相應(yīng)的重量，避免其發(fā)生形變，使曲軸在進(jìn)行熱處理時(shí)始終處于恒浮力狀態(tài)。

21、2、該恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉；提供的支撐力可調(diào)節(jié)，同一支撐可用于直徑、長度不同的曲軸，通用性強(qiáng)；熱處理過程中對(duì)曲軸的支撐力始終恒定，可有效防止曲軸產(chǎn)生變形。

22、3、使用結(jié)果表明，應(yīng)用該恒力浮動(dòng)支撐進(jìn)行立式加熱方式滲氮，曲軸滲氮后整軸跳動(dòng)可控制在0.2mm以內(nèi)；應(yīng)用該恒力浮動(dòng)支撐進(jìn)行臥式加熱方式去應(yīng)力時(shí)效，曲軸時(shí)效后整軸跳動(dòng)可控制在0.8mm以內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：至少包括但不限于支撐底座和支撐臂；所述支撐底座上設(shè)置有支撐耳，所述支撐臂的一端與支撐耳交接，所述支撐臂在交接處被支撐耳劃分為兩段，其中一端支撐臂上設(shè)置有配重塊，另一端的端部與曲軸接觸；所述配重塊能夠沿著支撐臂的長度方滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同支撐力的輸出。

2.如權(quán)利要求1所述的一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述支撐臂包括支撐力臂、配重力臂和接觸臂，所述接觸臂與支撐耳鉸接，所述支撐力臂與接觸臂的一端連接，所述配重力臂與接觸臂的另一端連接；所述配重力臂和支撐力臂的長度比值≥5。

3.如權(quán)利要求2所述的一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述支撐力臂的端部上設(shè)置有倒三角形支撐結(jié)構(gòu)。

4.如權(quán)利要求3所述的一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述配重力臂包括斜向臂和水平臂，所述斜向臂一端與接觸臂連接，另一端與水平臂連接，所述水平臂兩側(cè)面上設(shè)置有固定滑槽，所述水平臂的兩段上還設(shè)置有限位擋板。

5.如權(quán)利要求4所述的一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述配重塊在配重力臂上至少設(shè)置為1個(gè)，所述配重塊上設(shè)置有與水平臂厚度相適配的滑槽，所述配重塊的頂部設(shè)置有拿取環(huán)；所述配重塊的兩側(cè)壁上對(duì)稱設(shè)置有鎖定孔；所述鎖定孔中設(shè)置有內(nèi)螺紋，當(dāng)配重塊搭接在水平臂上時(shí)，鎖定孔的位置與固定滑槽的位置相匹配。

6.一種立式加熱系統(tǒng)，其特征在于：至少包括但不限于吊鉤、曲軸和如權(quán)利要求1～5任一所述的恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)；所述吊鉤設(shè)置在曲軸的頂部位置，所述恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)的支撐力臂與曲軸的底部位置接觸。

7.一種應(yīng)用于權(quán)利要求6所述立式加熱系統(tǒng)的加熱方法，其特征在于：包括以下步驟：

8.一種臥式加熱系統(tǒng)，其特征在于：包括以下步驟：其至少包括但不限于墊鐵、曲軸和如權(quán)利要求1～5任一所述的恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)；所述墊鐵設(shè)置在曲軸的前后兩端，所述恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)根據(jù)曲軸的長度位置進(jìn)行設(shè)置，所述恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)的支撐力臂與曲軸的中心桿接觸。

9.如權(quán)利要求8所述的一種臥式加熱系統(tǒng)，其特征在于：所述恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)根據(jù)曲軸的長度其二等分位置，三等分位置或四等分位置處設(shè)置多個(gè)。

10.一種應(yīng)用于權(quán)利要求8或9所述臥式加熱系統(tǒng)的加熱方法，其特征在于：包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種熱處理恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)及其立式和臥式加熱系統(tǒng)和方法，至少包括但不限于支撐底座和支撐臂；所述支撐底座上設(shè)置有支撐耳，所述支撐臂的一端與支撐耳交接，所述支撐臂在交接處被支撐耳劃分為兩段，其中一端支撐臂上設(shè)置有配重塊，另一端的端部與曲軸接觸；所述配重塊能夠沿著支撐臂的長度方滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同支撐力的輸出；該恒力浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉；提供的支撐力可調(diào)節(jié)，同一支撐可用于直徑、長度不同的曲軸，通用性強(qiáng)；熱處理過程中對(duì)曲軸的支撐力始終恒定，可有效防止曲軸產(chǎn)生變形。

技術(shù)研發(fā)人員：馮軍,蘇程,陳世英,張?zhí)?孫靜茹,楊輝,曹建忠,程諾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中車資陽機(jī)車有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21