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CN113637824B - 一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置及其实施方法 - Google Patents

一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置及其实施方法 Download PDF

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CN113637824B CN202110907946.6A CN202110907946A CN113637824B CN 113637824 B CN113637824 B CN 113637824B CN 202110907946 A CN202110907946 A CN 202110907946A CN 113637824 B CN113637824 B CN 113637824B
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Abstract

本发明公开了一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置及其实施方法。主要包括搅拌筒支承模块、驱动模块、加热冷却模块、搅拌筒、控制模块。工作过程中控制模块运行控制程序调节变频电机、第一步进电机和第二步进电机的转速，使得在搅拌筒回转的同时，高频线圈及冷却液喷头始终跟随搅拌叶片的运动轨迹运动，进而达到对筒内已焊接的螺旋搅拌叶片顶部进行淬火热处理的目的。本发明设计成本低、操作简便，在提高搅拌叶片耐磨性能的同时解决了搅拌叶片因先进行热处理后进行焊接过程中叶片开裂的问题。

Description

一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置及其实施方法
技术领域
本发明涉及混凝土搅拌运输装置领域，具体而言，涉及搅拌筒叶片热处理装置。
背景技术
随着国家基础设施建设进程的加快以及商品混凝土在我国大中城市的推广和普及，大量商品混凝土的制造及运输设备得到了迅速的发展。其中混凝土搅拌车具有操作便捷、高效率、维护简单、通过性强，能进入各种条件恶劣的施工现场等优点因此成为混凝土运输过程中的主要工程机械。
混凝土搅拌筒作为混凝土搅拌车的关键部件，其内部所包含的搅拌叶片对于混凝土搅拌筒的使用性能起着决定性作用。在实际生产过程中发现搅拌筒使用一段时间后，搅拌筒内部搅拌叶片顶端磨损严重，以至出现搅拌叶片变形、顶端变薄甚至出现裂缝，进而导致混凝土搅拌均匀性降低、进出料速度变慢、增加使用维护成本、降低整车工作效率及可靠性。
现有专利中大多为改变叶片形状或结构以达到提升叶片顶端耐磨的目的，但此举将使得搅拌叶片结构或形状复杂，在生产实际中出现施工人员难以安装以及加工困难的情况。
综上所述，如何提供一种生产高效、操作简单的方法及设备用于提升混凝土搅拌筒搅拌叶片顶端的耐磨性是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置及其实施方法，对已焊接在搅拌筒上的搅拌叶片顶端进行热处理。通过热处理提高搅拌筒叶片的耐磨性，达到延长混凝土搅拌筒的使用寿命的目的。
本发明的技术方案如下：一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置及其实施方法，其特征在于：具体包括搅拌筒支承模块(1)、驱动模块(2)、加热冷却模块(3)、搅拌筒(4)、控制模块(5)；
进一步的，所述搅拌筒支承模块(1)包括支承架(11)、限位机构(12)、回转机构(13)；所述支承架(11)包括方钢(111)、支承架底座(112)、地垫(113)、轴承座安装板(114)；所述限位机构(12)包括第一定向轮(121)、圆盘法兰装置(122)。其中第一定向轮通过螺栓与支承架(11)连接，圆盘法兰装置通过焊接安装在支承架(11)上，用于在轴向方向固定搅拌筒(4)；所述回转机构(13)包括立式轴承座(131)、转动轴(132)、橡胶包覆辊筒(133)、过渡链轮(134)、主动链轮(135)、从动带轮(136)。所述立式轴承座(131)通过螺钉安装在轴承座安装板(114)上，橡胶包覆辊筒(133)通过焊接安装在转动轴(132)上，过渡链轮(134)、主动链轮(135)、从动带轮(136)与轴的连接均为键连接，用于实现两转动轴(132)的同步转动以带动搅拌筒回转；
进一步的，所述驱动模块(2)包括减速机台架(21)、减速机(22)、梅花形弹性联轴器(23)、变频电机(24)。所述减速机(22)、变频电机(24)与减速机台架(21)均为螺栓连接；所述驱动模块(2)通过带传动将动力传递给回转机构(13)以带动搅拌筒回转；
进一步的，所述加热冷却模块(3)包括行走装置(31)、行走轨道(32)、动力滑台(33)、水箱(34)、气瓶(35)；所述行走装置(31)包括行走架(311)、第二定向轮(312)、导轨固定座(313)、导轨(314)；所述动力滑台(33)包括滑台(331)、滑轨(332)、第一步进电机(333)、第二步进电机(334)、高频线圈(335)、夹耳(336)、冷却液喷头(337)；所述高频线圈(335)、冷却液喷头(337)均通过夹耳(336)固定于滑轨底端两侧，第一步进电机(333)、第二步进电机(334)通过螺钉安装在滑台(331)上，分别用于驱动滑台在导轨(314)上的平动以及驱动滑轨(332)的下降或上升；
所述控制模块(5)包括微机系统、安装在加热电路中的电流计和冷却液管路中的流量传感器和电磁阀；通过电流计采集加热电路中的电流大小，将电流大小转换为高频线圈(335)加热温度的大小，并且与目标热处理温度进行对比，进而调节加热电路中的电流以实现对热处理温度的控制；安装在变频电机(24)、第一步进电机(333)、第二步进电机(334)上的速度传感器将采集到的速度数据发送至控制模块(5)中，控制模块(5)将采集到的速度与控制程序生成的目标速度进行对比，实时调节各电机的转速。
进一步的一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理的实施方法，包括以下步骤：
S1，设置热处理起始点：将搅拌筒(4)置于回转机构(13)上之后，手动控制搅拌筒(4)回转以及滑台(331)、滑轨(332)的移动，使得高频线圈(335)及冷却液喷头(337)处于搅拌筒(4)后锥段螺旋叶片的起始处，将其位置设置为热处理过程的起始点；
S2，输入搅拌筒特征参数并生成控制程序：输入待热处理搅拌筒(4)的叶片高度B、圆筒直径D、后锥小径d1、前锥小径d2、后锥宽度L1、前锥宽度L2、圆柱段宽度H、后锥螺旋角β1、圆柱段螺旋角β2、前锥段螺旋角β3、搅拌筒回转速度ω的数值，控制模块(5)中的软件根据所输入的参数计算出螺旋叶片的运动轨迹，同时将此运动轨迹沿搅拌筒(4)的轴向及径向方向进行分解，从而确定高频线圈(335)、冷却液喷头(337)在热处理过程中沿搅拌筒(4)的轴向及径向方向上的位移和速度，并生成控制程序；
S3，运行程序进行热处理：第一步进电机(333)驱动滑台(331)在导轨(314)上移动以带动高频线圈(335)、冷却液喷头(337)沿搅拌筒(4)的轴向方向运动；第二步进电机(334)驱动滑轨(332)在滑台(331)上做相对于滑台(331)的下降或上升动作以带动高频线圈(335)、冷却液喷头(337)沿搅拌筒(4)的径向方向运动。
进一步的，在对叶片待热处理区域进行热处理时，所述高频线圈(335)在加热区域的停留时间大于将该区域加热至完全奥氏体化的时间；待热处理区加热完毕后该区域随着搅拌筒的回转运动至冷却液喷头(337)的下方，对加热完毕区域喷洒冷却液以提高冷却速度；所述的冷却液喷头(337)在加热区域的停留时间由搅拌筒(4)的回转速度决定；
进一步的，工作过程中控制模块(5)通过运行控制程序调节变频电机(24)的转速进而控制搅拌筒(4)的回转速度；控制模块(5)通过运行控制程序调节第一步进电机(333)的转速和转动圈数控制高频线圈(335)和冷却液喷头(337)沿搅拌筒(4)轴向方向上的运动状态，通过调节第二步进电机(334)的转速和转动圈数控制高频线圈(335)及冷却液喷头(337)沿搅拌筒(4)径向方向上的运动状态；热处理过程中高频线圈(335)及冷却液喷头(337)始终跟随搅拌筒叶片的轨迹运动且与叶片顶部保持一定距离。
作为优选，支承架底座(112)与地垫(113)组成调平机构，使用地脚螺栓将地垫(113)固定在地面之后往支承架底座(112)上的水平调节螺钉孔组中拧入调节螺钉，控制调节螺钉拧入的深度即可实现支承架(11)的水平调节。
作为优选，橡胶包覆辊筒(133)外层包覆的橡胶应有一定柔度且具有防滑纹理，加大橡胶包覆辊筒(133)与搅拌筒(4)的摩擦力，避免在启动时出现打滑现象。圆盘法兰装置(122)中的圆盘法兰也应使用橡胶包覆，避免在使用过程中划伤搅拌筒表面。
本发明的有益效果为：一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置及其实施方法，对已焊接在搅拌筒上的螺旋叶片进行热处理工艺，提高了拌筒叶片的耐磨性，达到延长混凝土搅拌筒的使用寿命的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1为本发明结构示意图。
图2为支承模块结构示意图。
图3为驱动模块结构示意图。
图4为加热冷却模块结构示意图。
图5及图六为导轨固定座及动力滑台结构示意图
图中：1-支承模块，2-驱动模块，3-加热冷却模块，4-搅拌筒，11-支承架，12-限位机构，13-回转机构，111-方钢，112-支承架底座，113-地垫，114-轴承座安装板，121-第一定向轮，122-圆盘法兰装置，131-立式轴承座，132-转动轴，133-橡胶包覆辊筒，134-过渡链轮，135-主动链轮，136-从动带轮，21-减速机台架，22-减速机，23-梅花形弹性联轴器，24-变频电机，31-行走装置，32-行走轨道，33-动力滑台，34-水箱，311-行走架，312-第二定向轮，313-导轨固定座，314-导轨，331-动力滑台，332-滑轨，333-第一步进电机，334-第二步进电机，335-高频线圈，336-夹耳，337-冷却液喷头
具体实施方案
具体实施方式如下：
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。
本发明提供了一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置及其实施方法，其特征在于：具体包括搅拌筒支承模块1、驱动模块2、加热冷却模块3、搅拌筒4、控制模块5；
所述搅拌筒支承模块1包括支承架11、限位机构12、回转机构13；所述支承架11包括方钢111、支承架底座112、地垫113、轴承座安装板114；所述限位机构12包括第一定向轮121、圆盘法兰装置122；其中第一定向轮通过螺栓与支承架11连接，圆盘法兰装置通过焊接安装在支承架11上，用于在轴向方向固定搅拌筒4；所述回转机构13包括立式轴承座131、转动轴132、橡胶包覆辊筒133、过渡链轮134、主动链轮135、从动带轮136；所述立式轴承座131通过螺钉安装在轴承座安装板114上，橡胶包覆辊筒133通过焊接安装在转动轴132上，过渡链轮134、主动链轮135、从动带轮136与轴的连接均为键连接，用于实现两转动轴132的同步转动以带动搅拌筒回转；
所述驱动模块2包括减速机台架21、减速机22、梅花形弹性联轴器23、变频电机24；所述减速机22、电机23与减速机台架21均为螺栓连接；所述驱动模块2通过带传动将动力传递给回转机构13以带动搅拌筒回转；
所述加热冷却模块3包括行走装置31、行走轨道32、动力滑台33、水箱34；所述行走装置31包括行走架311、第二定向轮312、导轨固定座313、导轨314；所述动力滑台33包括滑台331、滑轨332、第一步进电机333、第二步进电机334、高频线圈335、夹耳336、冷却液喷头337；所述冷却液喷头337、高频线圈335均通过夹耳336固定于滑轨332底端两侧且两者相隔一定距离；第一步进电机333、第二步进电机334通过螺钉安装在滑台331上，分别用于驱动滑台331在导轨314上的平动以及驱动滑轨332相对于滑台331的下降和上升；
所述控制模块5包括微机系统、安装在加热电路中的电流计和冷却液管路中的流量传感器和电磁阀；通过电流计采集加热电路中的电流大小，将电流大小转换为高频线圈335加热温度的大小，并且与目标热处理温度进行对比，进而调节加热电路中的电流以实现对热处理温度的控制；安装在变频电机24、第一步进电机333、第二步进电机334上的速度传感器将采集到的速度数据发送至控制模块5中，控制模块(5)将采集到的速度与控制程序生成的目标速度进行对比，实时调节各电机的转速。
所述搅拌筒内叶片高频感应加热热处理的实施方法，包括以下步骤：
S1，设置热处理起始点：将搅拌筒4置于回转机构13上之后，手动控制搅拌筒4回转以及滑台331、滑轨332的移动，使得高频线圈335及冷却液喷头337处于搅拌筒4后锥段螺旋叶片的起始处，将其位置设置为热处理过程的起始点；
S2，输入搅拌筒特征参数并生成控制程序：输入待热处理搅拌筒(4)的叶片高度B、圆筒直径D、后锥小径d1、前锥小径d2、后锥宽度L1、前锥宽度L2、圆柱段宽度H、后锥螺旋角β1、圆柱段螺旋角β2、前锥段螺旋角β3、搅拌筒回转速度ω的数值，控制模块5中的软件根据所输入的参数计算出螺旋叶片的运动轨迹，同时将此运动轨迹沿搅拌筒4的轴向及径向方向进行分解，从而确定高频线圈335、冷却液喷头337在热处理过程中沿搅拌筒4的轴向及径向方向上的位移和速度，并生成控制程序；
S3，运行程序进行热处理：第一步进电机333驱动滑台331在导轨314上移动以带动高频线圈335、冷却液喷头337沿搅拌筒4的轴向方向运动；第二步进电机334驱动滑轨332在滑台331上做相对于滑台331的下降或上升动作以带动高频线圈335、冷却液喷头337沿搅拌筒4的径向方向运动。
所述搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置在对叶片待热处理区域进行热处理时，所述高频线圈335在加热区域的停留时间大于将该区域加热至完全奥氏体化的时间；待热处理区加热完毕后该区域随着搅拌筒的回转运动至冷却液喷头337的下方，对加热完毕区域喷洒冷却液以提高冷却速度；所述的高频线圈335在加热区域的停留时间由搅拌筒4的回转速度决定；
工作过程中控制模块5通过运行控制程序调节变频电机24的转速进而控制搅拌筒4的回转速度；控制模块5通过运行控制程序调节第一步进电机333的转速和转动圈数控制高频线圈335和冷却液喷头337沿搅拌筒4轴向方向上的运动状态，通过调节第二步进电机334的转速和转动圈数控制高频线圈335及冷却液喷头337沿搅拌筒4径向方向上的运动状态；热处理过程中高频线圈335及冷却液喷头337始终跟随搅拌筒叶片的轨迹运动且与叶片顶部保持1-1.5厘米；冷却液的流量为2-5L/min，高频线圈335加热温度范围为820-1200℃。

Claims (4)

1.一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置，其特征在于：具体包括搅拌筒支承模块(1)、驱动模块(2)、加热冷却模块(3)、搅拌筒(4)、控制模块(5)；
所述搅拌筒支承模块(1)包括支承架(11)、限位机构(12)、回转机构(13)；所述支承架(11)包括方钢(111)、支承架底座(112)、地垫(113)、轴承座安装板(114)；所述限位机构(12)包括第一定向轮(121)、圆盘法兰装置(122)；其中第一定向轮通过螺栓与支承架(11)连接，圆盘法兰装置通过焊接安装在支承架(11)上，用于在轴向方向固定搅拌筒(4)；所述回转机构(13)包括立式轴承座(131)、转动轴(132)、橡胶包覆辊筒(133)、过渡链轮(134)、主动链轮(135)、从动带轮(136)；所述立式轴承座(131)通过螺钉安装在轴承座安装板(114)上，橡胶包覆辊筒(133)通过焊接安装在转动轴(132)上，过渡链轮(134)、主动链轮(135)、从动带轮(136)与轴的连接均为键连接，用于实现两转动轴(132)的同步转动以带动搅拌筒回转；
所述驱动模块(2)包括减速机台架(21)、减速机(22)、梅花形弹性联轴器(23)、变频电机(24)；所述减速机(22)、变频电机(24)与减速机台架(21)均为螺栓连接；所述驱动模块(2)通过带传动将动力传递给回转机构(13)以带动搅拌筒回转；
所述加热冷却模块(3)包括行走装置(31)、行走轨道(32)、动力滑台(33)、水箱(34)；所述行走装置(31)包括行走架(311)、第二定向轮(312)、导轨固定座(313)、导轨(314)；所述动力滑台(33)包括滑台(331)、滑轨(332)、第一步进电机(333)、第二步进电机(334)、高频线圈(335)、夹耳(336)、冷却液喷头(337)；所述高频线圈(335)、冷却液喷头(337)均通过夹耳(336)固定于滑轨(332)底端两侧且两者相隔一定距离；第一步进电机(333)、第二步进电机(334)通过螺钉安装在滑台(331)上，分别用于驱动滑台(331)在导轨(314)上的平动以及驱动滑轨(332)的下降或上升；
所述控制模块(5)包括微机系统、安装在加热电路中的电流计和冷却液管路中的流量传感器和电磁阀；通过电流计采集加热电路中的电流大小，将电流大小转换为高频线圈(335)加热温度的大小，并且与目标热处理温度进行对比，进而调节加热电路中的电流以实现对热处理温度的控制；安装在变频电机(24)、第一步进电机(333)、第二步进电机(334)上的速度传感器将采集到的速度数据发送至控制模块(5)中，控制模块(5)将采集到的速度与控制程序生成的目标速度进行对比，实时调节各电机的转速。
2.一种如权利要求1所述的搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置，其实施方法包括以下步骤：
S1，设置热处理起始点：将搅拌筒(4)置于回转机构(13)上之后，手动控制搅拌筒(4)回转以及滑台(331)、滑轨(332)的移动，使得高频线圈(335)及冷却液喷头(337)处于搅拌筒(4)后锥段螺旋叶片的起始处，将其位置设置为热处理过程的起始点；
S2，输入搅拌筒特征参数并生成控制程序：输入待热处理搅拌筒(4)的叶片高度B、圆筒直径D、后锥小径d1、前锥小径d2、后锥宽度L1、前锥宽度L2、圆柱段宽度H、后锥螺旋角β1、圆柱段螺旋角β2、前锥段螺旋角β3、搅拌筒回转速度ω的数值，控制模块(5)中的软件根据所输入的参数计算出螺旋叶片的运动轨迹，同时将此运动轨迹沿搅拌筒(4)的轴向及径向方向进行分解，从而确定高频线圈(335)、冷却液喷头(337)在热处理过程中沿搅拌筒(4)的轴向及径向方向上的位移和速度，并生成控制程序；
S3，运行程序进行热处理：第一步进电机(333)驱动滑台(331)在导轨(314)上移动以带动高频线圈(335)、冷却液喷头(337)沿搅拌筒(4)的轴向方向运动；第二步进电机(334)驱动滑轨(332)在滑台(331)上做相对于滑台(331)的下降或上升动作以带动高频线圈(335)、冷却液喷头(337)沿搅拌筒(4)的径向方向运动。
3.根据权利要求1所述的一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置，其特征在于：对叶片待热处理区域进行热处理时，所述高频线圈(335)在加热区域的停留时间大于将该区域加热至完全奥氏体化的时间；待热处理区加热完毕后该区域随着搅拌筒的回转运动至冷却液喷头(337)的下方，对加热完毕区域喷洒冷却液以提高冷却速度；所述的高频线圈(335)在加热区域的停留时间由搅拌筒(4)的回转速度决定；
热处理过程中控制模块(5)通过运行控制程序调节变频电机(24)的转速进而控制搅拌筒(4)的回转速度；控制模块(5)通过运行控制程序调节第一步进电机(333)的转速和转动圈数控制高频线圈(335)和冷却液喷头(337)沿搅拌筒(4)轴向方向上的运动状态，通过调节第二步进电机(334)的转速和转动圈数控制高频线圈(335)及冷却液喷头(337)沿搅拌筒(4)径向方向上的运动状态；热处理过程中高频线圈(335)及冷却液喷头(337)始终跟随搅拌筒叶片的轨迹运动且与叶片顶部保持一定距离。
4.根据权利要求1所述的一种搅拌筒内叶片高频感应加热热处理装置，其特征在于：高频线圈(335)及冷却液喷头(337)在跟随搅拌筒叶片的轨迹运动过程中始终与叶片顶端的距离为1-1.5厘米；冷却液的流量为2-5L/min，高频线圈(335)加热温度范围为820-1200℃。
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