ПЕРЕДВИЖНАЯ ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам для термообработки рельсовых плетей бесстыкового пути, и может быть использована для термической обработки сварных стыков рельсов в полевых условиях.
После сварки стыки рельсов должны быть термообработаны, т.к. они испытывают интенсивный износ головки рельсов именно в месте сварки. Термообработка необходима для придания головке рельсового стыка высокой износостойкости, а шейке и подошве пластичности.
Известно устройство для индукционного нагрева железнодорожных рельсов, предназначенное для индукционного нагрева железнодорожных рельсов во время монтажа и ремонта пути и содержит систему питания, нагреватель и якорь с обмоткой и полюсными наконечниками [1].
Нагреватель может перемещаться по рельсам. Полюсные наконечники охватывают головку рельса и часть шейки рельса. Якорь расположен поперек или вдоль рельса.
Известно устройство для индукционного нагревания, состоящее из индукционного нагревателя регулятора агрегата, двигатель генератора и волнового устройства, которые расположены на ходовой части [2].
Нагреватель образует последовательно расположенные вдоль рельса два типа возбудителей, охватывающие отдельные фрагменты рельса. Форма полюсных башмаков этих возбудителей приспособлена к профилю рельса таким образом, что дает возможность перемещения нагревателя вдоль рельса и обеспечивает равномерное нагревание.
Недостатки известных устройств заключаются в том, что они работают только на нагрев рельсовой плети, поэтому не могут быть использованы для термической обработки сварных стыковых рельсов, технология которой предусматривает нагрев стыка до определенной температуры и последующее охлаждение его до необходимой температуры.
Известна установка для термической обработки сварных стыков рельсов в полевых условиях [3].
Установка работает в комплексе с путевой самоходной рельсосварочной машиной ПР СМ-4, располагается за машиной ПР СМ-4 (по ходу рабочего движения) со стороны силовой установки.
Составные части установки размещены на модернизированной платформе.
Установка содержит источник питания, блок конденсаторов, закалочный трансформатор, управляющий блок и закалочный модуль.
Закалочный модуль представляет собой раму, на которой размещены два индуктора, головка фотопирометра и блок форсунок.
Рама обеспечивает возможность сведения и разведения индукторов и их ориентирование относительно термообрабатываемого стыка.
Недостатки известной установки заключаются в следующем:
- сложность в обслуживании и настройке режимов закалки (нагрева и охлаждения) стыка;
- наличие большого количества ручных операций при подготовке к режиму термообработки рельсовых плетей, .что приводит к снижению производительности и надежности самой установки;
- трудности выдерживания заданных параметров термообработки;
- длительность процесса развертывания и свертывания оборудования для проведения процесса термообработки.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является устройство для термообработки рельсовых плетей [4].
Устройство для термообработки рельсовых плетей содержит нагревательный блок, состоящий из блока конденсаторов, вход которого подключен к источнику питания, а выходы через закалочные трансформаторы подключены к первым входам индукторов, и блока форсунок, соединенного с первым выходом управляющего блока, содержащего 'вторичный источник питания и датчик пирометра, подключенный к входам управляющего блока, второй вход которого соединен с источником питания.
Устройство управления дополнительно содержит блок хранения и регистрации информации и блок отображения информации, подключенные к третьему и четвертому входам управляющего блока соответственно.
Управляющий блок выполнен в виде программруемого контроллера, первый выход которого подключен ко вторым входам индукторов.
Устройство обладает рядом преимуществ, которые заключаются в том, что появилась возможность построения системы управления процессом термообработки, позволяющей изменять параметры процесса охлаждения, корректировать их, а также регистрировать и архивировать полученную информацию.
Но устройство предназначено для термической обработки сварных стыков и нагрева при прессовании рельсов переходного профиля в стационарных технологических линиях рельсосварочных предприятий наземных железных дорог и метрополитенов, что ограничивает область их применения.
Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение функциональных возможностей установки за счет обеспечения возможности термообработки рельсовых стыков в полевых условиях, а также повышение ее производительности и надежности.
Поставленная задача решается с помощью передвижной индукционной установки для термообработки рельсовых плетей, которая,
как и прототип, содержит нагревательный блок, состоящий из блока конденсаторов, вход которого подключен к источнику питания, а выходы через закалочные трансформаторы подключены к закалочному модулю, состоящему из индукторов и блока форсунок, и связанному с управляющим блоком.
В отличие от прототипа предлагаемая установка дополнительно снабжена механизмом перемещения закалочного модуля, подключенным к управляющему блоку, а индукторы закалочного модуля оснащены дополнительными витками активных проводов.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что, благодаря оснащению ее механизмом перемещения закалочного модуля, появилась возможность производить термообработку стыков рельса, перемещая его как вдоль рельса, так и поперек, а оснащение индукторов дополнительными витками активных проводов позволило исправлять дефекты геометрии рельса, появляющиеся в процессе сварки.
Так как в месте сварки стыка образуется изгиб либо вверх, либо вниз, то размещение дополнительных витков активных проводов индукторов производят либо вверху либо внизу стыка, что и позволяют устранять эти дефекты путем перераспределения интенсивности нагрева зон рельс.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором на фиг.1 - изображена структурная схема предлагаемой
установки, на фиг.2 - закалочный модуль предлагаемой установки, на фиг. 3 - размещение предлагаемой установки на железнодорожной платформе.
Передвижная индукционная установка для термообработки рельсовых плетей содержит источник питания 1, в качестве которого может быть использован преобразователь частот типа ТПЧ-320-0,5/250-2, 4, установленный в передней кабине передвижной платформы и нагревательный блок 2. Нагревательный блок 2 устройства встраивается в рельсосварочную линию и состоит из блока конденсаторов 3, двух закалочныхо трансформаторов 4 и 5, закрепленных неподвижно, блока " форсунок 6. Сварной шов 7 (см. фиг.2), подлежащий термообработке, вводится в зону разъемных индукторов 8 и 9, установленных в центре нагревательного блока 2.
Блок форсунок 6 и индукторы 8 и 9 входят в состав закалочного модуля 10.
Закалочный модуль 10 дополнен механизмом перемещения 11. В рабочем положении индукторы 8 и 9 охватывают рельс 7 с двух сторон. Индукторы 8 и 9 состоят из активных проводов, длина которых составляет:
для нагрева подошвы и шейки рельса для термической обработки сварных стыков - 160 мм;
для нагрева при прессовании рельсов переходного профиля - 300 MM;
- для нагрева головки - 74 мм между вертикальными осями трубок.
Управление работой устройства производится с помощью управляющего устройства 12 с пульта управления 13; В пульте управления 13 размещены: промышленный компьютер 14, блок хранения информации 15, жидкокристаллический дисплей 16, а также второй источник питания 17 и пирометрический датчик 18. Промышленный компьютер 14 выполняет функции-диагностики состояния всего устройства, управления процессом .термической обработки - нагревом и принудительным охлаждением головки сварных стыков рельсов, регистрации и записи параметров.
В качестве промышленного компьютера может быть использован, например, контролер серии GLOFA-GM, фирмы LG INDUSTRIA SYSTEMS (Корея). Пирометрический датчик 18, в качестве которого может быть использован, например, пирометр марки Thermalert TX фирмы Raytek (Германия), служит для измерения температуры сварного шва при работе устройства и подключается к одному из входов промышленного компьютера 14. На пульте управления 13 размещены также приборы управления механизмами перемещения подвижных частей нагревательного блока 2, контроля, сигнализации и освещения индукторов 8 и 9. Контроль за работой механизмов осуществляется с помощью бесконтактных датчиков. Управление исполнительными механизмами
устройства осуществляется электромагнитами и электромагнитными вентилями, подключенными к выходным сигналам компьютера 14.
Закалочные трансформаторы 4 и 5 соединены с блоком конденсаторов 3 посредством водоохлаждаемых кабелей. На другой стороне закалочных трансформаторов закреплены шинопроводы с платинами на конце, к которым подсоединяются водоохлаждаемые кабели, с помощью которых он соединен с индукторами 8 и 9 закалочного модуля 10.
Закалочный модуль 10 состоит из рамы 19, на которой размещены индукторы 8 и 9 и головки фотопирометра, которые обеспечивают возможность сведения и разведения индукторов и их ориентирвание относительно термообрабатываемого стыка 7.
Спрейер 20 обеспечивает подачу воздушноводяной смеси на поверхность головки рельса.
Индукторы 8 и 9, состоящие из активных проводов, снабжены дополнительными витками активных проводов.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Оператор включает пульт управления 13, устанавливает цикл термообработки, выставляя основные параметры режимов термообработки и закалки. По наличию световых сигналов на пульте управления 13 проверяет готовность установки, после чего включает цикл термообработки. По окончанию нагрева по звуковому и световому сигналам пульта управления производятся необходимые операции по
подготовке охлаждения, после чего включается подача воздушно-водяной смеси.
Промежуток времени между режимами нагрева и охлаждения ограничен 15 сек, после чего продолжение цикла термообработки отменяется, стык охлаждается и нагрев повторяется.
Таким образом, благодаря оснащению механизмом перемещения закалочного модуля, появилась возможность автоматизировать работы по подготовке и проведению термообработки рельсовых плетей в полевых
условиях, перемещая закалочный модуль как вдоль, так и поперек, что позволило повысить производительность и надежность установки.
Кроме того, оснащение индукторов дополнительными витками активных проводов позволило исправлять дефекты геометрии рельса, появляющиеся в процессе сварки.