本实用新型涉及铁路用车轮热处理技术领域，特别涉及一种火车轮双面淬火冷却装置。
背景技术：
随着铁路车辆的高速化、重载化，对车轮质量要求越来越高，而热处理是车轮制造中一道非常关键的质量控制工序，其热处理后的车轮组织、性能及内部应力分布，直接决定了车轮在铁路上的运行服役情况。
目前国内外常用的车轮淬火方式为踏面淬火(即单面淬火)，即对轮辋踏面进行喷水淬火冷却，以改善车轮轮辋部位的综合机械性能。随着世界货运重载化发展趋势，中国、澳洲、北美、巴西等国家货运轴重不断增加，车轮在服役过程中容易发生剥离、磨耗过快、辗边辗堆等运行缺陷，因此客户对车轮强硬度、塑韧性、车轮踏面金相组织的要求越来越高，而常规的车轮单面淬火冷却方式已无法满足此高性能要求。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种火车轮双面淬火冷却装置，在车轮淬火过程中，利用此装置对车轮轮辋的踏面、外辋面同时进行喷水冷却，即通过一种增大轮辋冷却面积、提高轮辋冷却速度的方法，可在不降低塑性、韧性的情况下，提高车轮强硬度及耐磨性，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种火车轮双面淬火冷却装置，包括车轮旋转驱动装置、中环喷水装置、下环喷水装置以及顶轮器，所述车轮旋转驱动装置托起放置的车轮，所述车轮的外围分布有中环喷水装置，车轮的底部分布有下环喷水装置，所述车轮的中央下方设置有顶轮器；所述车轮旋转驱动装置由托辊和电机减速箱组件组成，所述电机减速箱组件的输出轴上安装托辊；所述中环喷水装置由中环水管、中软管和中喷嘴组成，所述中环水管通过中软管连接有向着车轮踏面喷射冷却水的中喷嘴；所述下环喷水装置由下环水管、下软管和下喷嘴组成，所述下环水管通过下软管连接有向着车轮外辋面喷射冷却水的下喷嘴。
进一步地，所述下喷嘴由喷嘴主体、外挡圈和挡水板组成，所述喷嘴主体的外围一体式套接外挡圈，所述外挡圈上一体式连接挡水板。
进一步地，所述喷嘴主体的底端开设有用于旋接在下软管的外螺纹。
进一步地，所述喷嘴主体的顶部设置有半圆形结构的喷嘴口。
进一步地，所述车轮旋转驱动装置设置成三个，在车轮的底部呈阵列分布。
进一步地，所述中喷嘴在车轮的踏面外围环绕分布，中喷嘴采用一种流量为45l/min的低压大流量喷嘴。
进一步地，所述下喷嘴在车轮的外辋面底部呈圆形分布，下喷嘴采用一种流量为4.9l/min的小流量扇型喷嘴。
进一步地，所述顶轮器由液压缸以及安装在液压缸活塞杆的圆板组成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型提出的火车轮双面淬火冷却装置，利用此新型双面淬火装置对踏面、外辋面进行喷水冷却，增大轮辋受冷面积，以提高车轮轮辋冷却能力；有效改善车轮轮辋断面硬度梯度、表面硬度，可有效降低车轮硬度散差。
2、本实用新型提出的火车轮双面淬火冷却装置，新型下喷嘴设计，可有效防止下喷嘴淬火水的喷溅，防止车轮辐板水冷，影响辐板的组织及性能。
3、本实用新型提出的火车轮双面淬火冷却装置，双面淬火冷却装置，可有效改善工人现场工作环境；冷却装置安装方便、易调试，并易实现现场双面淬火标准化操作，可大大提高车轮热处理生产效率。
附图说明
图1为本实用新型车轮双面淬火冷却装置结构主视示意图；
图2为本实用新型车轮双面淬火冷却装置结构俯视示意图；
图3为常规的车轮踏面淬火与本实用新型双面淬火的对比示意图；
图4为本实用新型的下喷嘴结构示意图。
图中：1、车轮旋转驱动装置；11、托辊；12、电机减速箱组件；2、中环喷水装置；21、中环水管；22、中软管；23、中喷嘴；3、下环喷水装置；31、下环水管；32、下软管；33、下喷嘴；331、喷嘴主体；3311、外螺纹；3312、喷嘴口；332、外挡圈；333、挡水板；4、顶轮器；5、车轮；6、冷却水。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参阅图1-2，一种火车轮双面淬火冷却装置，包括车轮旋转驱动装置1、中环喷水装置2、下环喷水装置3以及顶轮器4，车轮旋转驱动装置1托起放置的车轮5，用于使车轮5进行旋转，车轮5的外围分布有中环喷水装置2，中环喷水装置2用于对车轮5的踏面进行喷水冷却，车轮5的底部分布有下环喷水装置3，下环喷水装置3用于对车轮5的外辋面进行喷水冷却，车轮5的中央下方设置有顶轮器4，当一个车轮5被冷却处理后，通过顶轮器4将车轮5顶出，顶轮器4由液压缸以及安装在液压缸活塞杆的圆板组成。
车轮旋转驱动装置1由托辊11和电机减速箱组件12组成，电机减速箱组件12的输出轴上安装托辊11，车轮旋转驱动装置1设置成三个，在车轮5的底部呈阵列分布，托辊11托起车轮5，托辊11由电机减速箱组件12驱动从而使车轮5进行旋转，可以保证车轮5的踏面和外辋面的各个部位都能够被充分的冷却。
中环喷水装置2由中环水管21、中软管22和中喷嘴23组成，中环水管21通过中软管22连接有向着车轮5踏面喷射冷却水6的中喷嘴23，中环水管21通过中软管22向中喷嘴23输送冷却水6，中喷嘴23在车轮5的踏面外围环绕分布，可以保证车轮5的踏面各个部位都能够被充分的冷却。
下环喷水装置3由下环水管31、下软管32和下喷嘴33组成，下环水管31通过下软管32连接有向着车轮5外辋面喷射冷却水6的下喷嘴33，下环水管31通过下软管32向下喷嘴33输送冷却水6，下喷嘴33在车轮5的外辋面底部呈圆形分布，可以保证车轮5的外辋面各个部位都能够被充分的冷却。
下喷嘴33由喷嘴主体331、外挡圈332和挡水板333组成，喷嘴主体331的外围一体式套接外挡圈332，外挡圈332上一体式连接挡水板333，挡水板333的作用是防止喷嘴主体331喷出的冷却水不溅至辐板，避免影响辐板组织及性能，时冷却水6的喷射方向正对车轮5的外辋面。喷嘴主体331的底端开设有用于旋接在下软管32的外螺纹3311，使得喷嘴主体331能够可拆卸。喷嘴主体331的顶部设置有半圆形结构的喷嘴口3312，喷嘴主体331通过喷嘴口3312能够高速的喷射出冷却水6，下喷嘴33的结构设计，可有效防止下喷嘴33淬火水的喷溅，防止车轮辐板水冷，影响辐板的组织及性能。
图3描述了常规的车轮踏面淬火和本实用新型所述双面淬火的两种方式，可看出同时对轮辋的踏面、外辋面进行喷水冷却，能显著增加车轮轮辋冷却面积，提高轮辋冷却能力，加快整个轮辋区域金属在两相区温降速率，增加奥氏体往珠光体转变过冷度，提高珠光体形核率，细化珠光体片层间距，进一步提升整个轮辋区域的强硬度。
其中，中喷嘴23采用一种流量为45l/min的低压大流量喷嘴，环绕车轮5踏面圆周均布12～16个，水压设置为0.01～0.50mpa，中喷嘴23通过中软管22连接中环水管21，对车轮5踏面进行淬火冷却，每个喷嘴喷出水面能沿周向方向均匀覆盖整个车轮5踏面；下喷嘴33采用一种流量为4.9l/min的小流量扇型喷嘴(如图4)，压力设置为0.10～0.70mpa，下喷嘴33通过下软管32连接下环水管31，在淬火台下部的圆周方向上各均布4～6个，每个喷嘴喷出扇形水面可沿径向方向均匀覆盖整个车轮5的外辋面。
本实用新型的工作原理是：车轮5在淬火加热炉加热出炉后，采用机械手将其放置在淬火台的顶轮器4，顶轮器4下沉，将车轮5放置在3个托辊11上，托辊11沿其中心线进行逆时针旋转，以保证车轮5旋转，其车轮5旋转速度可通过调整托辊11的转速进行调节。利用中喷嘴23、下喷嘴33分别对车轮5的踏面、外辋面进行喷水淬火，中喷嘴23、下喷嘴33的位置可根据车轮车轮5直径大小进行调整，以保证车轮5的淬火冷却效果。外辋面喷水结束时间与踏面淬火结束时间相同或之前完成，具体可根据轮辋的淬火冷却效果及车轮性能检测结果进行调节。
综上所述：本实用新型的火车轮双面淬火冷却装置，下喷嘴33、中喷嘴23设置为能够分别对准车轮轮辋的外辋面、踏面部位的结构，在淬火过程中，车轮5在旋转台上进行顺时针旋转，其下喷嘴33、中喷嘴23可独立控制对车轮轮辋部位进行喷水冷却，其水压、水量可通过调节系统进行调节控制。同时对车轮5的踏面、外辋面进行喷水冷却，以增加轮辋冷却面积，提高轮辋冷却能力，以满足车轮不同性能要求，该装置简便、便宜，生产使用过程中调节方便、快捷。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
1.一种火车轮双面淬火冷却装置，其特征在于，包括车轮旋转驱动装置(1)、中环喷水装置(2)、下环喷水装置(3)以及顶轮器(4)，所述车轮旋转驱动装置(1)托起放置的车轮(5)，所述车轮(5)的外围分布有中环喷水装置(2)，车轮(5)的底部分布有下环喷水装置(3)，所述车轮(5)的中央下方设置有顶轮器(4)；所述车轮旋转驱动装置(1)由托辊(11)和电机减速箱组件(12)组成，所述电机减速箱组件(12)的输出轴上安装托辊(11)；所述中环喷水装置(2)由中环水管(21)、中软管(22)和中喷嘴(23)组成，所述中环水管(21)通过中软管(22)连接有向着车轮(5)踏面喷射冷却水(6)的中喷嘴(23)；所述下环喷水装置(3)由下环水管(31)、下软管(32)和下喷嘴(33)组成，所述下环水管(31)通过下软管(32)连接有向着车轮(5)外辋面喷射冷却水(6)的下喷嘴(33)。
2.根据权利要求1所述的一种火车轮双面淬火冷却装置，其特征在于，所述下喷嘴(33)由喷嘴主体(331)、外挡圈(332)和挡水板(333)组成，所述喷嘴主体(331)的外围一体式套接外挡圈(332)，所述外挡圈(332)上一体式连接挡水板(333)。
3.根据权利要求2所述的一种火车轮双面淬火冷却装置，其特征在于，所述喷嘴主体(331)的底端开设有用于旋接在下软管(32)的外螺纹(3311)。
4.根据权利要求2或3所述的一种火车轮双面淬火冷却装置，其特征在于，所述喷嘴主体(331)的顶部设置有半圆形结构的喷嘴口(3312)。
5.根据权利要求1所述的一种火车轮双面淬火冷却装置，其特征在于，所述车轮旋转驱动装置(1)设置成三个，在车轮(5)的底部呈阵列分布。
6.根据权利要求1所述的一种火车轮双面淬火冷却装置，其特征在于，所述中喷嘴(23)在车轮(5)的踏面外围环绕分布，中喷嘴(23)采用一种流量为45l/min的低压大流量喷嘴。
7.根据权利要求1所述的一种火车轮双面淬火冷却装置，其特征在于，所述下喷嘴(33)在车轮(5)的外辋面底部呈圆形分布，下喷嘴(33)采用一种流量为4.9l/min的小流量扇型喷嘴。
8.根据权利要求1所述的一种火车轮双面淬火冷却装置，其特征在于，所述顶轮器(4)由液压缸以及安装在液压缸活塞杆的圆板组成。
技术总结