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专利名称：一种内燃机曲轴热处理设备

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410264623.3

专利申请（专利权）人：辽宁科创重型内燃机曲轴有限公司
权利人地址：辽宁省辽阳市灯塔市张台子镇八棵树村

专利发明（设计）人：臧伟,臧宏准,李智,臧宏臻,管仲嵩,臧红樵,张福源,黄越超

专利摘要：本发明涉及曲轴热处理技术领域，尤其是一种内燃机曲轴热处理设备，包括炉体，所述炉体两侧固接有支撑板，所述支撑板上转动的安装有第一带轮及第二带轮，所述第一带轮有两个且两个第一带轮上配合有第一同步带，通过安装板上的加热板对处于转动状态的半成品曲轴的每个连杆进行夹持，从而对每个连杆进行支撑保护，以防止半成品曲轴在炉体转动过程中因重力及离心力作用而发生弯曲形变，也使得每个连杆可以承受更大的离心力，提高半成品曲轴在炉体转动速度，减少热处理所需的时间。

主权利要求：
1.一种内燃机曲轴热处理设备，包括炉体（1），所述炉体（1）两侧固接有支撑板（2），其特征在于：所述支撑板（2）上转动的安装有第一带轮（3）及第二带轮（5），所述第一带轮（3）有两个且两个第一带轮（3）上配合有第一同步带（4），第二带轮（5）与其中一个第一带轮（3）上配合有第二同步带（6），所述第一带轮（3）安装有第一卡盘（7）用于夹持成品曲轴（8），所述成品曲轴（8）的连杆可转动的安装在伸缩杆（10）上，所述第二带轮（5）上安装有第二卡盘（9），第二卡盘（9）用于夹持待淬火的半成品曲轴；
伸缩杆（10）底部固接有安装板（11），所述安装板（11）上可转动的安装有圆弧状的壳体（12），在壳体（12）内同轴线固接有圆弧状的滑轨（26），滑轨（26）中部固接有固定块（25），在固定块（25）两侧的滑轨（26）上可滑动的配合有滑动座（27），在固定块（25）两侧设有压缩弹簧（29）以对滑动座（27）施加弹力，在固定块（25）及滑动座（27）两者上均固接有加热板（30）；
所述壳体（12）上设有滑动结构以驱动滑动座（27）在滑轨（26）上滑动，所述滑动结构包括螺母座（23），所述螺母座（23）可滑动的配合在壳体（12）内，所述螺母座（23）上固接有导向槽（24），所述滑动座（27）上固接有导向杆（28），导向杆（28）可滑动的配合在导向槽（24）内，所述壳体（12）内固接有轴承座（20），轴承座（20）内可转动的安装有螺杆（22），螺母座（23）连接在螺杆（22）上，螺杆（22）端部上固接有第一链轮（21），所述壳体（12）端面上可转动的安装有从动齿轮（17），从动齿轮（17）上同轴线固接有第二链轮（18），第一链轮（21）与第二链轮（18）上配合有链条（19）。
2.根据权利要求1所述的内燃机曲轴热处理设备，其特征在于，所述安装板（11）上设有转动结构以驱动从动齿轮（17）及壳体（12）转动。
3.根据权利要求2所述的内燃机曲轴热处理设备，其特征在于，所述转动结构包括不完全环形齿轮（14）及部分端面齿轮（16），所述不完全环形齿轮（14）可转动的安装在壳体（12）上，部分端面齿轮（16）固接在不完全环形齿轮（14）上，所述壳体（12）上开设有限位槽（15），部分端面齿轮（16）可滑动的配合在限位槽（15）内，从动齿轮（17）与部分端面齿轮（16）相配合。
4.根据权利要求3所述的内燃机曲轴热处理设备，其特征在于，所述安装板（11）上可转动的安装有多个小齿轮（13），多个小齿轮（13）位于同一圆周上，安装板（11）上可转动的安装有从动轴（31），从动轴（31）与小齿轮（13）同轴线固接，从动轴（31）上固接有第一锥齿轮（32），安装板（11）可转动的安装有延长轴（34），延长轴（34）的一端固接有第二锥齿轮（33），第二锥齿轮（33）与第一锥齿轮（32）相匹配，延长轴（34）的另一端延长至炉体（1）外。 说明书 : 一种内燃机曲轴热处理设备技术领域[0001] 本发明涉及曲轴热处理技术领域，尤其涉及一种内燃机曲轴热处理设备。背景技术[0002] 曲轴是保证内燃机安全可靠运行的重要零部件之一，也是内燃机中价格最高的零件。曲轴要承受扭转、弯曲、交变载荷以及一定的冲击载荷，此外由于曲轴沿轴线方向的横截面的尺寸变化较为剧烈，所以导致了曲轴各部分的应力分布不均匀。为了使曲轴在工作中不致疲劳失效除了要选择合适的材料，还应选好合适的热处理工艺以使曲轴能具有较高的强度、一定的塑形和韧性以及良好的耐磨性。内燃机曲轴较为常见的热处理工艺通常是先将曲轴平置在加热炉内，炉内设有用于对曲轴两端进行装夹的卡盘，在加热炉对曲轴热处理时，卡盘带动曲轴在加热炉内进行转动，从而确保曲轴热处理时受热的均匀性。[0003] 然而，在实际生产过程中，曲轴被加热至高温状态时，其自身的强度会下降，在炉体转动过程中，圆柱状的曲轴连杆所受的力完全由曲轴薄片状的曲柄提供，在离心力及重力作用下，曲柄处易发生弯曲形变，为降低离心力对曲柄造成的形变作用，曲轴在炉体的转速通常较。杓尤鹊氖奔湟哺，导致其热处理效率不足；此外，相较于薄片状的曲柄，圆柱状连杆较为粗短，这就使得连杆的表面积比大幅度低于曲柄表面积比，导致两者连杆接收热量的速度远小于曲柄接收热量的速度，这也会导致两者升温速度的不同，影响热处理的质量。发明内容[0004] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在曲轴在炉内的转速小导致的加热时间长的缺点，而提出的一种内燃机曲轴热处理设备。[0005] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：[0006] 设计一种内燃机曲轴热处理设备，包括炉体，所述炉体两侧固接有支撑板，所述支撑板上转动的安装有第一带轮及第二带轮，所述第一带轮有两个且两个第一带轮上配合有第一同步带，第二带轮与其中一个第一带轮上配合有第二同步带，所述第一带轮安装有第一卡盘用于夹持成品曲轴，所述成品曲轴的连杆可转动的安装在伸缩杆上，所述第二带轮上安装有第二卡盘，第二卡盘用于夹持待淬火的半成品曲轴，其中：[0007] 伸缩杆底部固接有安装板，所述安装板上可转动的安装有圆弧状的壳体，在壳体内同轴线固接有圆弧状的滑轨，滑轨中部固接有固定块，在固定块两侧的滑轨上可滑动的配合有滑动座，在固定块两侧设有压缩弹簧以对滑动座施加弹力，在固定块及滑动座两者上均固接有加热板。[0008] 优选的，所述壳体上设有滑动结构以驱动滑动座在滑轨上滑动，所述滑动结构包括螺母座，所述螺母座可滑动的配合在壳体内，所述螺母座上固接有导向槽，所述滑动座上固接有导向杆，导向杆可滑动的配合在导向槽内，所述壳体内固接有轴承座，轴承座内可转动的安装有螺杆，螺母座连接在螺杆上，螺杆端部上固接有第一链轮，所述壳体端面上可转动的安装有从动齿轮，从动齿轮上同轴线固接有第二链轮，第一链轮与第二链轮上配合有链条。[0009] 优选的，所述安装板上设有转动结构以驱动从动齿轮及壳体转动，所述转动结构包括不完全环形齿轮及部分端面齿轮，所述不完全环形齿轮可转动的安装在壳体上，部分端面齿轮固接在不完全环形齿轮上，所述壳体上开设有限位槽，部分端面齿轮可滑动的配合在限位槽内，从动齿轮与部分端面齿轮相配合。[0010] 优选的，所述安装板上可转动的安装有多个小齿轮，多个小齿轮位于同一圆周上，安装板上可转动的安装有从动轴，从动轴与小齿轮同轴线固接，从动轴上固接有第一锥齿轮，安装板可转动的安装有延长轴，延长轴的一端固接有第二锥齿轮，第二锥齿轮与第一锥齿轮相匹配，延长轴的另一端延长至炉体外。[0011] 本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备，有益效果在于：[0012] 在半成品曲轴于炉体内进行转动加热的过程中，本发明利用与半成品曲轴外形相同的成品曲轴同步转动，使得成品曲轴通过伸缩杆驱动安装板与半成品曲轴每个连杆保持同步运动，从而通过安装板上的加热板对处于转动状态的半成品曲轴的每个连杆进行夹持，从而对每个连杆进行支撑保护，以防止半成品曲轴在炉体转动过程中因重力及离心力作用而发生弯曲形变，也使得每个连杆可以承受更大的离心力，提高半成品曲轴在炉体转动速度，减少热处理所需的时间。[0013] 针对于表面积比更小的连杆部位，本发明令加热板能够在围绕连杆转动时对连杆进行预热处理，加热板针对每个连杆独立进行转动式的加热处理，不仅可以有效减少整个半成品曲轴热处理所需的时间，还可确保每个半成品曲轴的每个连杆预热处理时受热的均匀性。附图说明[0014] 图1为本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备的结构示意图。[0015] 图2为本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备的炉体内的结构示意图。[0016] 图3为本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备的伸缩杆与安装板的结构示意图。[0017] 图4为本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备的安装板的结构示意图。[0018] 图5为本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备的图4的主视图。[0019] 图6为本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备的图4中A处放大图。[0020] 图7为本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备的壳体内部的结构示意图。[0021] 图8为本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备的图7的B处放大图。[0022] 图9为本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备的壳体内部的主视图。[0023] 图10为本发明提出的一种内燃机曲轴热处理设备的加热板的结构示意图。[0024] 图中：1、炉体；2、支撑板；3、第一带轮；4、第一同步带；5、第二带轮；6、第二同步带；7、第一卡盘；8、成品曲轴；9、第二卡盘；10、伸缩杆；11、安装板；12、壳体；13、小齿轮；14、不完全环形齿轮；15、限位槽；16、部分端面齿轮；17、从动齿轮；18、第二链轮；19、链条；20、轴承座；21、第一链轮；22、螺杆；23、螺母座；24、导向槽；25、固定块；26、滑轨；27、滑动座；28、导向杆；29、压缩弹簧；30、加热板；31、从动轴；32、第一锥齿轮；33、第二锥齿轮；34、延长轴。具体实施方式[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。[0026] 参照图1?3，一种内燃机曲轴热处理设备，包括炉体1，炉体1两侧固接有支撑板2，支撑板2上转动的安装有第一带轮3及第二带轮5，第一带轮3有两个且两个第一带轮3上配合有第一同步带4，第二带轮5与其中一个第一带轮3上配合有第二同步带6，第一带轮3安装有第一卡盘7用于夹持成品曲轴8，成品曲轴8的连杆可转动的安装在伸缩杆10上，第二带轮5上安装有第二卡盘9，第二卡盘9用于夹持待淬火的半成品曲轴。[0027] 在对曲轴进行热处理时，将半成品曲轴夹持固定在第二卡盘9上，然后驱动第一带轮3转动，在第一同步带4及第二同步带6的传动下，第一带轮3与第二带轮5同步转动，第一带轮3与第二带轮5两者同步转动带动会驱动第一卡盘7与第二卡盘9同步转动，第一卡盘7转动会驱动成品曲轴8转动，由于半成品曲轴与成品曲轴8姿态与规格相同，在第一卡盘7驱动成品曲轴8转动过程中，半成品曲轴也会同步转动，且半成品曲轴与成品曲轴8两者的动作与姿态时刻保持相同，半成品曲轴转动过程中炉体1对进行热处理，使得半成品曲轴整体的受热更加均匀。[0028] 如图3?9所示，伸缩杆10底部固接有安装板11，安装板11上可转动的安装有圆弧状的壳体12，在壳体12内同轴线固接有圆弧状的滑轨26，滑轨26中部固接有固定块25，在固定块25两侧的滑轨26上可滑动的配合有滑动座27，在固定块25两侧设有压缩弹簧29以对滑动座27施加弹力，在固定块25及滑动座27两者上均固接有加热板30。[0029] 初始状态下，使用外力令两个滑动座27紧挨在固定块25两侧，再将半成品曲轴的连杆部分置入壳体12内部，直至半成品曲轴的连杆抵靠在加热板30上，此时，半成品的每个连杆均与壳体12处于同轴线的位置，然后移除滑动座27所受的外力，在压缩弹簧29的弹力作用下，两个滑动座27分别滑动至滑轨26的两端上，滑动座27上的加热板30也会同步移动，此时，固定块25及两个滑动座27上的加热板30圆周分布在半成品曲轴连杆的表面，对连杆进行三点夹持。[0030] 在炉体1对转动状态的半成品曲轴进行热处理时，三点夹持的加热板30会对连杆进行支撑，以防止半成品曲轴连杆因重力及离心力作用发生弯曲变形。[0031] 如图4?9所示，壳体12上设有滑动结构以驱动滑动座27在滑轨26上滑动，滑动结构包括螺母座23，螺母座23可滑动的配合在壳体12内，螺母座23上固接有导向槽24，滑动座27上固接有导向杆28，导向杆28可滑动的配合在导向槽24内，壳体12内固接有轴承座20，轴承座20内可转动的安装有螺杆22，螺母座23连接在螺杆22上，螺杆22端部上固接有第一链轮21，壳体12端面上可转动的安装有从动齿轮17，从动齿轮17上同轴线固接有第二链轮18，第一链轮21与第二链轮18上配合有链条19。[0032] 在从动齿轮17转动时，从动齿轮17会驱动第二链轮18转动，第二链轮18通过链条19驱动第一链轮21转动，第一链轮21转动会驱动螺杆22转动，螺杆22转动会驱动螺母座23在壳体12内直线滑动，螺母座23滑动过程中会带动导向槽24同步移动，导向槽24移动会通过导向杆28带动滑动座27移动，从而令滑动座27能够在滑轨26上滑动，滑动座27滑动过程中带动加热板30同步移动，使得加热板30三点式分布在连杆表面，以对其进行夹持固定。[0033] 如图4?6所示，安装板11上设有转动结构以驱动从动齿轮17及壳体12转动，转动结构包括不完全环形齿轮14及部分端面齿轮16，不完全环形齿轮14可转动的安装在壳体12上，部分端面齿轮16固接在不完全环形齿轮14上，壳体12上开设有限位槽15，部分端面齿轮16可滑动的配合在限位槽15内，从动齿轮17与部分端面齿轮16相配合。[0034] 在不完全环形齿轮14转动时会带动首先会带动部分端面齿轮16在限位槽15内滑动，由于从动齿轮17与部分端面齿轮16相啮合，部分端面齿轮16在限位槽15内滑动过程中会驱动从动齿轮17转动，从而驱动第二链轮18转动。[0035] 当部分端面齿轮16在限位槽15内滑动至与限位槽15内壁相接触时，部分端面齿轮16此时将被限位槽15限位并停止移动，此时，随着不完全环形齿轮14的继续转动，不完全环形齿轮14将驱动整个壳体12在安装板11上转动，从而带动加热板30围绕所夹持的连杆进行转动。[0036] 如图4?10所示，安装板11上可转动的安装有多个小齿轮13，多个小齿轮13位于同一圆周上，安装板11上可转动的安装有从动轴31，从动轴31与小齿轮13同轴线固接，从动轴31上固接有第一锥齿轮32，安装板11可转动的安装有延长轴34，延长轴34的一端固接有第二锥齿轮33，第二锥齿轮33与第一锥齿轮32相匹配，延长轴34的另一端延长至炉体1外。[0037] 在延长轴34转动时会驱动第二锥齿轮33转动，第二锥齿轮33转动会驱动第一锥齿轮32转动，第一锥齿轮32转动会带动从动轴31转动，从动轴31转动会驱动小齿轮13转动，由于小齿轮13与不完全环形齿轮14相啮合，在小齿轮13转动过程中将驱动不完全环形齿轮14转动。[0038] 工作原理及工作流程：在对半成品曲轴进行热处理时，其步骤如下：[0039] S1：伸缩杆10带动安装板11上移，对半成品曲轴进行让位，使得半成品曲轴能够顺利装夹在第二卡盘9上；[0040] S2：调整半成品曲轴的姿态，令其姿态与成品曲轴8的姿态保持一致；[0041] S3：初始状态，导向槽24对导向杆28限位，使得滑动座27紧挨在固定块25两侧；[0042] S4：伸缩杆10带动安装板11下移，令半成品曲轴的每个连杆均进入对应的圆弧状壳体12内圈，直至半成品曲轴的连杆抵靠在加热板30上，此时，半成品曲轴的每个连杆均与所在的壳体12处于同轴线的状态；[0043] S5：每个伸缩杆10上均固定有伺服电机，伺服电机驱动延长轴34转动，在延长轴34转动时会驱动第二锥齿轮33转动，第二锥齿轮33转动会驱动第一锥齿轮32转动，第一锥齿轮32转动会带动从动轴31转动，从动轴31转动会驱动小齿轮13转动，由于小齿轮13与不完全环形齿轮14相啮合，在小齿轮13转动过程中将驱动不完全环形齿轮14转动；[0044] S51：不完全环形齿轮14转动过程中，首先会带动部分端面齿轮16在限位槽15内滑动，由于从动齿轮17与部分端面齿轮16相啮合，部分端面齿轮16在限位槽15内滑动过程中会驱动从动齿轮17转动，从而驱动第二链轮18转动；[0045] S52：第二链轮18转动过程中通过链条19驱动第一链轮21转动，第一链轮21转动会驱动螺杆22转动，螺杆22转动会驱动螺母座23在壳体12内直线滑动，螺母座23滑动过程中会带动导向槽24同步移动，导向槽24移动会通过导向杆28带动滑动座27移动，从而令滑动座27能够在滑轨26上滑动，滑动座27滑动过程中带动加热板30同步移动，使得加热板30三点式分布在连杆表面；[0046] S53：当部分端面齿轮16在限位槽15内滑动至与限位槽15内壁相接触时，部分端面齿轮16此时将被限位槽15限位并停止移动，此时加热板30三点式分布在连杆表面，以通过三点式分布的加热板30对连杆进行夹持固定；[0047] S6：令不完全环形齿轮14的继续转动，不完全环形齿轮14将驱动整个壳体12在安装板11上转动，从而带动加热板30围绕所夹持的连杆进行转动；[0048] S7：在加热板30围绕连杆转动的过程中，对加热板30进行感应加热，令加热板30能够在围绕连杆转动时对连杆进行预热处理，加热板30针对每个连杆独立进行转动式的加热处理，不仅可以有效减少整个半成品曲轴热处理所需的时间，还可确保每个半成品曲轴的每个连杆预热处理时受热的均匀性；[0049] S8：驱动第一带轮3转动，通过第一同步带4及第二同步带6的传动，第一带轮3与第二带轮5同步转动，第一带轮3与第二带轮5两者同步转动将驱动第一卡盘7及第二卡盘9同步转动，第一卡盘7及第二卡盘9两者同步转动将驱动成品曲轴8及半成品曲轴同步转动；[0050] S9：启动炉体1，对炉体1的处于转动状态的半成品曲轴进行热处理；[0051] S10：半成品曲轴热处理完成后，先关闭炉体1，其次停止对加热板30的感应加热，再停止对第一带轮3及延长轴34的驱动，最后通过伺服电机驱动延长轴34反转；[0052] S11：延长轴34反转后会令不完全环形齿轮14反转，不完全环形齿轮14反转带动部分端面齿轮16在限位槽15内复位，部分端面齿轮16复位过程中会驱动滑动座27在滑轨26上反向移动，从而令滑动座27复位，滑动座27复位会带动加热板30复位；[0053] S12：加热板30复位后，伸缩杆10驱动安装板11上移，直至半成品曲轴的连杆从壳体12内移出，对半成品曲轴的出料过程中进行让位，此时即可将热处理完毕的半成品曲轴从第二卡盘9上取下，完成出料工作。[0054] 相较于现有技术，本发明所提供的热处理装置，具有以下优点：[0055] 在半成品曲轴于炉体1内进行转动加热的过程中，本发明利用与半成品曲轴外形相同的成品曲轴同步转动，使得成品曲轴通过伸缩杆10驱动安装板11与半成品曲轴每个连杆保持同步运动，从而通过安装板11上的加热板对处于转动状态的半成品曲轴的每个连杆进行夹持，从而对每个连杆进行支撑保护，以防止半成品曲轴在炉体1转动过程中因重力及离心力作用而发生弯曲形变，也使得每个连杆可以承受更大的离心力，提高半成品曲轴在炉体1转动速度，减少热处理所需的时间。[0056] 针对于表面积比更小的连杆部位，本发明令加热板30能够在围绕连杆转动时对连杆进行预热处理，加热板30针对每个连杆独立进行转动式的加热处理，不仅可以有效减少整个半成品曲轴热处理所需的时间，还可确保每个半成品曲轴的每个连杆预热处理时受热的均匀性。[0057] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2024-03-08

专利公开日期：2024-07-30

专利公告号：CN117845039B