УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА БУКСОВОГО УЗЛА КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ

Полезная модель относится к устройствам индукционного нагрева, содержащим индуктор с заданным распределением тепла и может быть использовано для нагрева буксовых узлов колесных пар железнодорожных вагонов с целью съема колец подшипников, посаженных на вал горячей посадкой. Буксовый узел представляет собой вал с посаженными на него двумя внутренними кольцами подшипников и лабиринтным кольцом. Причем, лабиринтное кольцо посажено с более сильным натягом и требует для съема нагрева до температуры 140°С, два внутренних кольца требуют нагрева до 120°С.
Известна установка индукционного нагрева для снятия и посадки внутренних колец подшипников и лабиринтных колец на осях вагонных и локомотивных колесных пар. См. рекламный проспект НИИ АЭМ и ООО «Магнит, г.Томск, АУИН. 16.95120.001 ТУ. Установка состоит из двух индукторов, один из которых предназначен для нагрева внутренних колец, а другой - для нагрева лабиринтного кольца. Недостаток данной установки - большие затраты времени при необходимости съема всех колец одновременно.
Известно устройство для нагрева деталей, содержащее многовитковый индуктор, выполненный в виде соленоидной катушки из гибкого токопровода и скрепляющего ее витки подвижного каркаса (описание к авт.св.№ 955527, б№32, 82г.). Подвижный каркас выполнен в виде рядом установленных П-образных элементов, которые позволяют изменять конфигурацию индуктора, путем
изменения размеров П-образных элементов и их количества. Недостатком указанного индуктора является сложность его изготовления и малая надежность, обусловленная большим количеством подвижных элементов.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по выполняемой задаче является устройство для индукционного нагрева хвостовиков автосцепок по патенту РФ №2091987, опубл. В №28, 97, содержащее соленоидный многовитковый индуктор, предназначенный для подключения к источнику переменного тока, выполненный в виде катушки с рабочими окнами прямоугольной формы, электрической и тепловой изоляции. Недостатком данного устройства для выполнения поставленной задачи является невозможность соответствующего распределения мощности для участков, требующих разной температуры нагрева, кроме того, устройство не обеспечивает безопасности работы с ним оператора, имеет слишком большие размеры и вес.
Задачей полезной модели является обеспечение заданного распределения мощности индуктора по областям нагрева, требующих разной температурой нагрева, в простой конструктивной форме. Кроме того, задачей полезной модели является сокращение времени нагрева, обеспечение безопасности и надежности работы индукционной установки, снижение размеров и веса.
Поставленная задача достигается тем, что в установке, содержащей соленоидный многовитковый индуктор, предназначенный для подключения к источнику переменного тока, выполненный в виде катушки, навитой на цилиндрический каркас из немагнитного материала, электрической и тепловой изоляции, образующих внешний корпус индуктора, используется источник
переменного тока высокой частоты, цилиндрический каркас катушки имеет размеры, соответствующие внешним размерам внутренних колец подшипников, а катушка состоит из трех участков, плотность распределения витков каждого из которых обеспечивает выделение необходимой мощности на соответствующем участке нагреваемой поверхности, при этом, участок соответствующий области нагрева лабиринтного кольца выполнен в виде многослойной намотки, витки которой расположены перпендикулярно оси буксового узла.
Кроме того, для обеспечения безопасной работы персонала и сокращения времени нагрева, в установку для нагрева буксового узла введена схема управления нагревом, соединенная с блокиратором и кнопкой оператора, установленными на корпусе индуктора и обеспечивающая подачу переменного тока высокой частоты на индуктор при замыкании контактов указанных блокиратора и кнопки оператора, при этом схема управления содержит таймер, задающий время нагрева.
Для обеспечения надежности внешний корпус индуктора имеет упрочняющие полосы, расположенные вдоль цилиндрического корпуса индуктора, выполненные из немагнитной стали, и покрыт кремнеорганической краской.
Далее сущность технического решения поясняется с помощью рисунков, на которых изображено следующее:
Фиг. 1 - схематическое представление индуктора в предлагаемом устройстве, общий вид. Фиг.2 - электрическая схема устройства
На рисунках использованы следующие обозначения: 1- внешний корпус индуктора, образованный электро- и теплоизоляцией. 2 - расположение витков соленоидной катушки: I и II - зоны нагрева внутренних колец, III - зона нагрева области лабиринтного кольца; 3 - упрочняющие полосы из немагнитного материала; 4 - нагреваемая часть буксового узла. Стрелкой показано направление размещения оси буксового узла.
На Фиг.2 показаны: 5 - индуктор, 6 - инвертор, 7 - выпрямитель, 8 - схема управления, 9 - блокиратор, 10 - кнопка оператора, К1 и К2 - контакты блокиратора и кнопки оператора, соответственно.
Устройство работает следующим образом: индуктор устанавливается на ось буксового узла, которую необходимо подвергнуть термообработке, до контакта его с лабиринтным кольцом. При помещении нагреваемой детали в область нагрева, блокиратор 9 обеспечивает замыкание контакта К1. После этого, оператор с помощью кнопки 10 замыкает контакт К2, при этом схема управления включает подачу переменного напряжения от источника на индуктор 5. При включении индуктора, на обмотки поступает переменный ток от высокочастотного источника с напряжением 240В и частотой 7 - 10,5 кГц. Переменный ток создает вокруг обмоток переменное магнитное поле, индуктирующее вихревые токи в поверхности нагреваемой детали, приводящие к ее нагреву. Время нагрева детали до определенной температуры задается таймером, расположенным в схеме управления. Источник питания отключается схемой управления нагревом по окончании времени нагрева, оператором размыкается контакт К2, и индуктор снимается с нагреваемой детали для установки на следующую деталь. Число витков
каждого из участков соленоида I, II, и III, и плотность их распределения определяются мощностью, которую необходимо сообщить в нагреваемый слой детали на данном участке поверхности. Расположение витков на участке III, обеспечивает индуцирование вихревых токов в поверхности лабиринтного кольца, к которой примыкает индуктор.
Заявляемое устройство по сравнению с известными обеспечивает нагрев в один прием различных областей оси буксового узла до разных температур, за более короткое время при меньших габаритных размерах и весе устройства, что достигается конструкцией устройства, простоту в изготовлении и обслуживании, безопасность работы оператора, надежность.