用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器及配用尺寸确定方法

摘要

本发明属于感应热处理技术领域，涉及一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器及配用尺寸确定方法。提出的一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器，包括：感应器基体组件（3）和可喷水感应圈组件（4），二者在两组件连接处（γ）处焊连为一个整体；在可喷水感应圈组件（4）上设置有若干个淬火水孔（ζ）。本发明解决了感应加热效率的提升问题和圆环效应的影响问题；不仅保证了淬火感应器冷却用水，而且还解决了凹球面感应淬火时所需冷却介质的问题；解决了淬火感应器所需的有效感应弧端宽度、有效感应弧面半径、两圆管接头间距离、圆管外径的配用尺寸确定问题，继而使得淬火感应器易于制作和便于配用，使得感应淬火质量能够得到更加有效的控制。

说明书

技术领域

本发明属于感应热处理技术领域，涉及一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器及配用尺寸确定方法。

背景技术

公知的，推土机铲刀，系通过铲刀连接座与推土机上的油缸动力驱动配合，实现其铲刀所需的万向转动功能。所述的铲刀连接座，是一合件统称，包括“带有凹球面”的上盖和“带有凹球面”的下座，且二者用连接螺栓连接成为一个整体。

下面，例举某推土机所用铲刀连接座，简要说明其结构情况，如下：

1、铲刀连接座的上盖1。由图1、图2知，在铲刀连接座上盖1上，设置有上盖凹球面1a、上盖连接面1b 、上盖前端面1c、上盖后端面1d、上盖前尖角处α1、上盖后尖角处α2以外；标记有：上盖凹球面半径SR1尺寸、上盖宽度L1尺寸；

2、铲刀连接座的下座2。由图3、图4知，在铲刀连接座下座2上，设置有下座凹球面2a、下座连接面2b、下座前端面2c、下座后端面2d、下座前尖角处β1、下座后尖角处β2以外；标记有：下座凹球面半径SR2尺寸、下座宽度L2尺寸。

在图1、图2、图3、图4中，上盖凹球面半径SR1等于下座凹球面半径SR2尺寸；上盖宽度L1等于下座宽度L2尺寸。

进一步说明：推土机在实施作业时，铲刀连接座在其作业的过程中则需要承受较大的工作载荷，其中，铲刀连接座的凹球面由于与铲刀尾部的球头实施可转动配合，故在其发生转动的同时，将伴随有不可避免的转动摩擦，工作次数越多、载荷越大，转动摩擦越为严重，因此，对于铲刀连接座的凹球面（上盖凹球面1a和下座凹球面2a）而言，应具有较高的耐磨性。

为提高铲刀连接座凹球面的耐磨性，目前所采用的方法如下：

1、整体淬火。即对铲刀连接座上盖与下座分别进行整体淬火，目的是获得铲刀连接座上的凹球面（上盖凹球面1a和下座凹球面2a）所需的硬度和淬硬层深度。

这种方法的不足之处是，凹球面以外无需硬化的部位淬火后硬度过高，难以满足实际的使用要求。另外，整体淬火的时间长达数小时，耗能高，无其它更好的方法予以替代，故数十年来这种方法一直被沿用，其淬火质量难以保证，且生产耗时长、能源消耗大。

2、局部淬火。为解决整体淬火出现的问题，一些企业曾尝试采用火焰加热表面淬火等局部淬火的方法，对铲刀连接座凹球面（上盖凹球面1a和下座凹球面2a）进行淬火，以期获得所需的淬火硬度和淬硬层深度。

这种方法的不足之处是，火焰加热时间、加热距离、移动速度及距离凭操作者的经验手工操作，加热温度、加热速度、加热精确位置难以控制，使凹球面的淬火硬度、淬硬层深度、淬火均匀性难以满足使用要求，操作不当甚至引起凹球面裂纹，造成铲刀连接座的报废。

为解决上述不足，对铲刀连接座的凹球面实施感应淬火处理，被认为是一种不错的选择，但是，由于存在以下问题，以致目前虽经多次研究尝试，却至今未能很好地解决所出现的淬火质量问题。如下：

 1、尖角效应难以避免。由图1、图2、图3、图4知，在实施感应淬火时，铲刀连接座的上盖前尖角处α1、上盖后尖角处α2、下座前尖角处β1、下座后尖角处处β2 ，易出现尖角效应，即尖角处的电流易出现密集，产生过热或过烧现象，甚至产生淬火裂纹。

2、感应间距难以控制。由图1、图2、图3、图4知，在实际作业中，淬火感应器的有效感应圈与上盖凹球面1a或下座凹球面2a之间的感应距离难以控制，不仅影响凹球面的淬硬层深度，而且影响其淬火的均匀性。 

3、低速回转难以实现。目前，通用淬火设备回转装置主轴的转速通常设定在6 - 210转/分以内，经试验研究确认，该转速范围内的最低转速过高，而铲刀连接座凹球面的局部感应淬火，需在转速约2转/分的情况下进行，故通用淬火设备不能满足铲刀连接座凹球面局部感应淬火的质量控制要求。

针对上述问题，本申请人在提出本发明申请的同日，另申请了一份“一种用于铲刀连接座凹球面的感应淬火装置及操作方法”的发明专利，内容为：通过在该装置中采取屏蔽环措施，避免了尖角效应问题的出现；通过在该装置中设置可调感应间距的回转组件、旋转驱动组件，解决了上述感应间距难以控制和感应淬火时所需的低速回转的问题。

需要说明的是，在上述专利中，虽然述及了尖角效应、感应间距和低速回转问题的解决，但就其与上述感应淬火装置一并进行研究并予以应用的 —— 淬火感应器而言，虽有图文附带说明，却未深度涉及，比如：

1、如何提高淬火感应器的感应加热效率以及如何解决其淬火感应器产生圆环效应的影响问题；

2、在铲刀连接座凹球面的内侧空间狭小情况下，如何借助淬火感应器实施感应淬火冷却，即，提供淬火冷却介质进行冷却的问题；

3、如何依据需实施感应淬火的铲刀连接座凹球面以及与外配的感应淬火装置以及电源设备等的配用情况，解决淬火感应器的配用尺寸（如淬火感应器的有效感应弧端宽度、有效感应弧面半径等）确定问题。

以上问题，应一并解决，只有这样，才能保证铲刀连接座凹球面的感应淬火质量，满足使用需要，为此，本申请人在研究“一种用于铲刀连接座凹球面的感应淬火装置及操作方法”的同时，还一并研究了一种“用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器及配用尺寸确定方法”，且收到了良好的效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器及配用尺寸确定方法，即，通过采用方铜管制作双匝感应圈的有效感应弧端并采用长方凹型导磁体固联有效感应弧端的方法，解决了感应加热效率提升以及圆环效应的影响问题；通过采取感应器冷却用水与感应淬火用冷却介质合二为一的方法，并在其双匝感应圈第二匝圈有效感应弧端的外侧设置若干个淬火水孔，解决了铲刀连接座凹球面感应淬火时所需淬火冷却介质的问题；通过采用配用尺寸确定方法，解决了淬火感应器所需的诸如有效感应弧端宽度、有效感应弧面半径等配用尺寸的确定问题，不仅使得淬火感应器易于制作和便于配用，而且使得感应淬火质量能够得到更加有效的控制；另外，该淬火感应器，构思新颖，结构合理，应用可靠，易于制作，且配用尺寸确定方法简单可行，易于实施，具有很好的使用价值。

为了实现本上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器，包括：感应器基体组件和可喷水感应圈组件，二者在两组件连接处γ处焊连为一个整体；另外，在可喷水感应圈组件上，设置有若干个淬火水孔ζ；

所述感应器基体组件，包括：方口左锥管、方口右锥管、左直角方管、右直角方管、左短方管、右短方管、左长方管、右长方管、左圆管接头、右圆管接头和绝缘块 ；其中，方口左锥管和方口右锥管，在焊连Ⅰ处μ，分别与左直角方管和右直角方管焊连；左短方管和右短方管，在焊连Ⅱ处τ，分别与左直角方管、左长方管和右直角方管、右长方管焊连；左长方管和右长方管，在焊连Ⅲ处η，分别与左圆管接头和右圆管接头焊连；左直角方管、右直角方管与绝缘块的连接，系采用耐高温胶粘连；另外，在方口左锥管和方口右锥管上，分别设置有方口左锥管小锥口和方口右锥管小锥口，且与方口管左口端和方口管右口端焊连；再者，在左圆管接头和右圆管接头上，分别设置有呈倒齿形的左圆管接头端和右圆管接头端；

所述可喷水感应圈组件，包括：双匝感应圈和长方凹型导磁体；双匝感应圈采用方铜管制作，分为第一匝圈和第二匝圈，且其上分别设置有有效感应弧端，其中，在第一匝圈和第二匝圈的有效感应弧端上的两个有效感应弧面，为有效感应弧面半径SR3 尺寸的仿球 面形状；另外，在第一匝圈和第二匝圈的有效感应弧端上，采用耐高温胶粘连有长方凹型导磁体；再者，在第二匝圈有效感应弧端外侧设置有若干个淬火水孔ζ；最后，在双匝感应圈上，设置有方口管左口端和方口管右口端，且方口左锥管小锥口和方口右锥管小锥口等口径，并焊连在一起。

一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器的配用尺寸确定方法，步骤如下：

1）有效感应弧面半径SR3配用尺寸确定：系依据需实施感应淬火的铲刀连接座凹球面即上盖凹球面半径SR1或下座凹球面半径SR2的尺寸情况以及按照感应淬火工艺要求的球面水平感应间距λ'尺寸予以确定，即，有效感应弧面半径SR3配用尺寸，应按以下公式予以确定：

SR3 = SR1（或SR2）-λ' ；

注：由于上盖凹球面半径SR1尺寸等于下座凹球面半径SR2尺寸，故二者可等同应用，取一即可；

2）有效感应弧端宽度L3配用尺寸确定：不仅依据需实施感应淬火的铲刀连接座凹球面即上盖宽度L1或下座宽度L2的尺寸情况以及按照感应淬火工艺要求的上端竖直感应间距λ”和下端竖直感应间距λ’”予以确定，而且还要依据外配的感应淬火装置上放置的全圆带台阶屏蔽环的全圆台阶高度h”尺寸和半圆带台阶屏蔽环的半圆台阶高度h'尺寸予以确定，即，有效感应弧端宽度L3配用尺寸，应按以下公式予以确定：

L3 = L1（或L2）- （h'+ h”+λ” +λ’” ）；

注：由于上盖宽度L1尺寸等于下座宽度L2尺寸，故二者可等同应用，取一即可；

3）两圆管接头间距离L4及圆管外径φ配用尺寸确定:系依据外配的电源设备的配用情况予以确定，具体为：依据变压器上变压器二次线圈的两个圆管卡座的圆管卡座孔径φ’和两圆管卡座间距L5的尺寸予以确定，即，两圆管接头间距L4配用尺寸，应按以下公式予以确定：

                       L4 = L5，

圆管外径φ配用尺寸确定，应按以下公式予以确定：

φ = φ’。

至此，一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器所需的配用尺寸，到此全部确定完毕。

由于采用以上所述技术方案，本发明可达到以下有益效果：

1、本发明所述的一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器，在其感应器的结构设计方面，由于采用方铜管制作感应器的双匝感应圈的有效感应弧端（增大有效感应面积）并采用长方凹型导磁体固联有效感应弧端的方法，不仅有效地解决了感应加热效率的提升问题，而且还解决了圆环效应的影响问题，即，当交流电通过双匝感应圈时，可以避免最大电流密度在双匝感应圈内侧出现的现象发生；

2、本发明所述的一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器，在铲刀连接座的上盖及下座的凹球面内侧空间狭小的情况下，通过采取淬火感应器冷却用水与上盖或下座凹球面的淬火冷却介质合二为一的方法，即，二者均借助淬火感应器的管路内腔供给，并在其双匝感应圈第二匝圈的有效感应弧端外侧设置若干个淬火水孔，这样，不仅保证了淬火感应器冷却用水，而且在不另设“感应淬火冷却组件”的情况下，有效地解决了凹球面感应淬火时所需冷却介质的问题；

3、本发明所述的一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器的配用尺寸确定方法，系依据铲刀连接座凹球面情况、外配的感应淬火装置和电源设备的配用情况并结合感应淬火工艺要求予以确定，解决了淬火感应器所需的有效感应弧端宽度、有效感应弧面半径、两圆管接头间距离、圆管外径的配用尺寸确定问题，不仅使得淬火感应器易于制作和便于配用，而且使得感应淬火质量能够得到更加有效的控制； 

4、本发明所述的一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器及配用尺寸确定方法，构思新颖，结构合理，应用可靠，易于制作，且配用方法简单可行，易于实施，具有很好的使用价值。

附图说明   

图1为铲刀连接座上盖结构示意图；

图2为图1的A-A视图；

图3为铲刀连接座下座结构示意图；

图4为图3的B-B视图；

图5 为本发明所述一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器结构立体示意图；

图6 为本发明所述一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器结构示意图；

图7 为本发明所述的基体组件结构示意图；

图8 为图7的C向视图；

图9 为图7的D向视图；

图10 为图8的E-E视图；

图11 为双匝感应圈组件结构立体示意图；

图12 为双匝感应圈组件结构示意图；

图13 为图12的F向视图；

图14 为图12的G-G视图；

图15 为图14的局部Ⅰ放大视图；

图16 为本发明所述一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器与感应淬火装置的配置示意图；

图17 为淬火感应器与上盖及屏蔽环配置示意图；

图18 为淬火感应器与下座及屏蔽环配置示意图；

图19 为本发明所述一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器与电源设备及水泵组件的配置示意图；

图20 为图19的局部Ⅱ放大视图；

图21 为图20的J向视图；

图22 为本发明所述的一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器的现场配置示意图；

图23 为图22的局部Ⅲ放大视图；

图24 为图23的P向视图；

图25 为本发明所述一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器的工作流程图；

图26为本发明所述一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器的工作流程续图；

图27 为感应间距调整工作示意图；

图28为铲刀连接座的下座在感应淬火“起点”位置时的示意图；

图29 为铲刀连接座的下座在感应淬火“终点”位置时的示意图；

图30 为图29的局部Ⅴ放大视图。

图中：

1、上盖（系指铲刀连接座上盖）；1a、上盖凹球面；1b 、上盖连接面；1c、上盖前端面；1d、上盖后端面；SR1、上盖凹球面半径；L1、上盖宽度；α1、上盖前尖角处（系指上盖前端面1c与上盖凹球面1a相交形成的端面尖角处）；α2、上盖后尖角处（系指上盖后端面1d与上盖凹球面1a相交形成的端面尖角处）；

2、下座（铲刀连接座下座）；2a、下座凹球面；2b、下座连接面；2c、下座前端面；2d、下座后端面；SR2、下座凹球面半径；L2、下座宽度；β1、下座前尖角处（系指下座前端面2c与下座凹球面2a相交形成的端面尖角处）；β2 、下座后尖角处（系指下座后端面2d与下座凹球面2a相交形成的端面尖角处）；

 3、感应器基体组件；4、可喷水感应圈组件；s、进水方向；w、出水方向；ζ、淬火水孔 ；L3、有效感应弧端宽度；γ、两组件连接处；SR3 、有效感应弧面半径；5a、方口左锥管；5b、方口右锥管；5a'、方口左锥管小锥口；5b'、方口右锥管小锥口；6a、左直角方管；6b、右直角方管；7a、左短方管；7b、右短方管；8a、左长方管；8b、右长方管；9a、左圆管接头；9b、右圆管接头；9a'、左圆管接头端；9b'、右圆管接头端；μ 、焊连Ⅰ处；τ、焊连Ⅱ处；η、焊连Ⅲ处；φ、圆管外径；L4 、两圆管接头间距；δx、俯视水平中心线；δy、俯视竖直中心线；δz、回转中心线；10 、绝缘块；11、双匝感应圈；11’、第一匝圈；11”、第二匝圈；11a'、方口管左口端；11b'、方口管右口端；11c、有效感应弧端；11c'、有效感应弧面；11d、感应圈上表面；11e、感应圈下表面；12、长方凹型导磁体；σ、导磁体俯视平分线；

13、电控柜；13a、人机界面；13b、可编程控制器；13c、变频器；13d、编码器；13e、手动/自动选择旋钮；13f、自动运行按钮；13g、停止运行按钮；14、感应淬火装置；14a、电机；14b、减速机；14b'、输出轴；14b”、圆托盘；14c、回转组件；14c’、L型支架；14c”、带光轴螺栓；14c’”、螺母；14d、全圆带台阶屏蔽环；14d’、全圆台阶面；14e、半圆带台阶屏蔽环；14e’、半圆台阶面；14f、排水管； a、第一连接用控制线；b、第二连接用控制线；c、第三连接用控制线；d、第四连接用控制线；

λ'、球面水平感应间距（是指上盖凹球面 1a 或下座凹球面 2a 与双匝感应圈11的有效感应弧面11c’之间的水平间距）；λ”、上端竖直感应间距（是指半圆台阶面14e’与感应圈上表面11d之间的竖直间距）；λ'”、下端竖直感应间距（是指全圆台阶面14f’与感应圈下表面11e之间的竖直间距）；h'、半圆台阶高度；h”、全圆台阶高度；

15、水泵组件；15a、水泵槽体；15b、出水管；15c、第一回水管；15d、第二回水管；15e、喷射阀；16、电源设备；16a、按钮组件；16a’、加热按钮；16b、指示灯组件；16b’、加热指示灯；16c、反馈手轮；16d、耦合手轮；16e、变压器；16f、变压器二次线圈；16f'、圆管卡座；φ’、圆管卡座孔径；L5、两圆管卡座间距； 16g、卡箍；16h、紧固件；

ε、漏水孔；θ'、“起点”位置转角；θ"、“终点”位置转角；ω、运转方向；t0、预加热时间；n1、第一转速；t1、第一运转时间；n2、第二转速；t2、第二运转时间；n3、第三转速；t3、第三运转时间；n4、第四转速；t4、第四运转时间；n5、第五转速；t5、第五运转时间；

说明之一：在俯视图上，回转中心线δz为一个点，如图8、图15、图21、图24、图28、图29所示；

说明之二：“起点”位置转角θ'，是指上盖连接面1b（或下座连接面2b）在感应淬火“起点”位置时，与俯视水平中心线δx之间的夹角，见图28所示；

说明之三：“终点”位置转角θ"，是指上盖连接面1b（或下座连接面2b）在感应淬火“终点”位置时，与俯视水平中心线δx之间的夹角，见图29所示；

说明之四：在图7中，编号9a’/9b’，表示分别设置有一个左圆管接头端9a'和右圆管接头端9b'，其中，左圆管接头端9a'在前，右圆管接头端9b'在后，因视图重合，故此说明；同理，在图7中，9a/9b、8a/8b、6a/6b、5a/5b、5a'/5b'以及在图12中的11a’/11b’编号，也属同类情况；

说明之五：在图20中，标记 φ/φ’表明：圆管外径为φ，圆管卡座孔径为φ’，因在视图中，外径与孔径重合，故此表示，特此说明。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。

由图5、图6并结合图11、图1、图3知，一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器，包括：感应器基体组件3和可喷水感应圈组件4，二者在两组件连接处γ处焊连为一个整体；另外，在可喷水感应圈组件4上，设置有若干个淬火水孔ζ，当淬火冷却介质沿进水方向s进入感应器基体组件3进水管路继而又进入可喷水感应圈组件4管路后，一部分通过淬火水孔ζ向外喷射，可对正在感应淬火的上盖凹球面1a或下座凹球面2a实施淬火冷却，另一部分则继续沿可喷水感应圈组件4的管路前行，直至通过感应器基体组件3出水管路沿出水方向w流出；需要说明的是，当淬火冷却介质在感应器基体组件3、可喷水感应圈组件4的管路内流动时，不仅可通过淬火水孔ζ实施感应淬火冷却，还可同时对淬火感应器本身导电加热后的管路实施通水冷却，即通过采用淬火感应器将感应器冷却用水与感应淬火冷却介质合二为一的方法，发挥两种不同的功能，继而解决了在铲刀连接座凹球面的内侧空间狭小情况下所需的感应淬火冷却介质的问题。

由图7、图8、图9、图10并结合图11、图5、图6知，一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器，所述感应器基体组件3，包括：方口左锥管5a、方口右锥管5b、左直角方管6a、右直角方管6b、左短方管7a、右短方管7b、左长方管8a、右长方管8b、左圆管接头9a、右圆管接头9b和绝缘块10 ；其中，方口左锥管5a和方口右锥管5b，在焊连Ⅰ处μ，分别与左直角方管6a和右直角方管6b焊连；左短方管7a和右短方管7b，在焊连Ⅱ处τ，分别与左直角方管6a、左长方管8a和右直角方管6b、右长方管8b焊连；左长方管8a和右长方管8b，在焊连Ⅲ处η，分别与左圆管接头9a和右圆管接头9b焊连；左直角方管6a、右直角方管6b与绝缘块10的连接，系采用耐高温胶粘连；另外，在方口左锥管5a和方口右锥管5b上，分别设置有方口左锥管小锥口5a'和方口右锥管小锥口5b'，且与方口管左口端11a'和方口管右口端11b'焊连（见图11）；再者，在左圆管接头9a和右圆管接头9b上，分别设置有呈倒齿形的左圆管接头端9a'和右圆管接头端9b'，目的是为了与外部淬火介质的水路用软管能够实施可靠连接，防止滑脱和漏水。

由图11、图12、图13、图14、图15并结合图7、图8、图9知，一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器，所述可喷水感应圈组件4，包括：双匝感应圈11和长方凹型导磁体12；双匝感应圈11采用方铜管制作，分为第一匝圈11’和第二匝圈11”，且其上分别设置有有效感应弧端11c，其中，在第一匝圈11’和第二匝圈11”的有效感应弧端11c上的两个有效感应弧面11c'，为有效感应弧面半径SR3 尺寸的仿球面形状，目的是为了加大感应加热面积，提升感应加热效率；另外，在第一匝圈11’和第二匝圈11”的两个有效感应弧端11c上，采用耐高温胶粘连有长方凹型导磁体12，目的一方面是为了提升有效感应弧面11c'的感应加热效率，另一方面是为了解决避免在实施感应淬火时其双匝感应圈11内侧发生圆环效应的影响问题；再者，在第二匝圈11”有效感应弧端11c外侧设置有若干个淬火水孔ζ，如前所述，系用于对正在感应淬火的上盖凹球面1a或下座凹球面2a实施淬火冷却；最后，在双匝感应圈11上，设置有方口管左口端11a'和方口管右口端11b'，且与前述的方口左锥管小锥口5a'和方口右锥管小锥口5b'等口径（见图7、图9），并与其焊连在一起，使得感应器基体组件3与可喷水感应圈组件4在两组件连接处γ处焊连为一个整体。

一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器的配用尺寸确定方法，由图16、图17、图18、图19、图20、图21知，所述配用尺寸确定方法，系指淬火感应器制作时所需的四个尺寸，即淬火感应器与外部配合应用物件（铲刀连接座、感应淬火装置14和电源设备16）的配用尺寸确定，具体为：有效感应弧面半径SR3、有效感应弧端宽度L3、两圆管接头间距L4和圆管外径φ共四个配用尺寸的确定，这样，不仅使得淬火感应器可以依需制作和便于配用，而且使得铲刀连接座凹球面的感应淬火质量得到更加有效的控制。

由图16、图17、图18知，所述外配的感应淬火装置14已制作完成，其上依序安装有：电机14a、减速机14b、回转组件14c、排水管14f，其中，在回转组件14c上，放置有：全圆带台阶屏蔽环14d、下座2（或上盖1）、半圆带台阶屏蔽环14e和本发明所述的淬火感应器；另外，在感应淬火装置14旁边，还配有电控柜13，其上设置有：人机界面13a、可编程控制器13b、变频器13c、编码器13d、手动/自动选择旋钮13e、自动运行按钮13f、停止运行按钮13g；其中，编码器13d安装在电机14a的电机尾部轴上。

由图19、图20、图21知，所述外配的电源设备16，其上设置有：按钮组件16a、指示灯组件16b、反馈手轮16c、耦合手轮16d、变压器16e、变压器二次线圈16f；另外，还配有水泵组件15，且其水泵组件15上设置有：水泵槽体15a、出水管15b、第一回水管15c、第二回水管15d、喷射阀15e。

下面，说明一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器的配用尺寸确定方法，步骤如下：

1）有效感应弧面半径SR3配用尺寸确定：由图16、图17、图18并结合图1、图2、图3、图4予以说明，该配用尺寸确定，系依据需实施感应淬火的铲刀连接座凹球面即上盖凹球面半径SR1或下座凹球面半径SR2的尺寸情况以及按照感应淬火工艺要求的球面水平感应间距λ’尺寸予以确定，即，有效感应弧面半径SR3配用尺寸，应按以下公式予以确定：

SR3 = SR1（或SR2）-λ’；

注：由于上盖凹球面半径SR1尺寸等于下座凹球面半径SR2尺寸，故二者可等同应用，取一即可；

2）有效感应弧端宽度L3配用尺寸确定：由图16、17、图18并结合图1、图2、图3和图4予以说明，该配用尺寸确定，不仅依据需实施感应淬火的铲刀连接座凹球面即上盖宽度L1或下座宽度L2尺寸情况以及按照感应淬火工艺要求的上端竖直感应间距λ”和下端竖直感应间距λ’”予以确定，而且还要依据外配的感应淬火装置14上放置的全圆带台阶屏蔽环14d的全圆台阶高度h”尺寸和半圆带台阶屏蔽环14e的半圆台阶高度h'尺寸予以确定，即，有效感应弧端宽度L3配用尺寸，应按以下公式予以确定：

L3 = L1（或L2）- （h'+ h”+λ” +λ’” ）；

注：由于上盖宽度L1尺寸等于下座宽度L2尺寸，故二者可等同应用，取一即可；

3）两圆管接头间距L4及圆管外径φ配用尺寸确定: 由图19、图20、图21并结合图1、图2、图3和图4予以说明，该两项配用尺寸的确定，较为简单，系依据外配的电源设备16的配用情况予以确定，具体为：依据变压器16 e上变压器二次线圈16f的两个圆管卡座16f'的圆管卡座孔径φ’和两圆管卡座间距L5的尺寸予以确定，即，两圆管接头间距离L4配用尺寸，应按以下公式予以确定：

                         L4 = L5，

圆管外径φ配用尺寸确定，应按以下公式予以确定：

φ = φ’。

至此，一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器所需的配用尺寸，到此全部确定完毕。

下面，举一实施例，具体说明一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器的配用尺寸确定方法，如下：

某企业铲刀连接座的下座2（为图3、图4所示结构），其下座凹球面2a的耐磨性要求为: 凹球面淬火硬度≥52HRC；凹球面淬硬层深度1～3mm，且硬化层要求沿球面均匀分布；凹球面的尖角处无过烧、裂纹现象发生。

在该实施例中，下座2的下座凹球面半径SR2为55mm，下座宽度L2为55mm；感应淬火装置14上放置的全圆带台阶屏蔽环14d的全圆台阶高度h”为2mm，半圆带台阶屏蔽环的半圆台阶高度h'为2mm；电源设备16变压器16 e上变压器二次线圈16f的两个圆管卡座16f'的圆管卡座孔径φ’为16mm，两圆管卡座间距离L5为60mm；另外，按照感应淬火工艺要求，球面水平感应间距λ'为2mm，上端竖直感应间距λ"为3mm；下端竖直感应间距λ'"为3mm。

依据上述情况，确定所用淬火感应器的配用尺寸，步骤如下：

1）有效感应弧面半径SR3配用尺寸，按以下公式确定：

SR3 = SR2 -λ' = 55 – 2 = 53mm

2）有效感应弧端宽度L3配用尺寸，按以下公式确定：

L3 = L2 -（h'+ h”+λ” +λ’”）= 55 -（2 + 2+ 3+ 3 ）= 45mm

3）两圆管接头间距离L4配用尺寸确定：按以下公式确定：

                   L4 = L5 = 60 mm；

4）圆管外径φ配用尺寸，按以下公式确定：

φ = φ’=  16 mm； 

至此，一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器所需的配用尺寸，到此全部确定完毕，随后，方可按此配用尺寸，进一步完善淬火感应器的制作图设计并完成其实物制作。

下面，举一生产现场实施例，具体说明一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器的现场具体配置和具体应用情况。

由图22、图23、图24知，本发明所述的一种用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器已完成其制作，并与其配合应用物件 —— 感应淬火装置14、电源设备16一起配置在生产现场，另外，还配置有电控柜13和水泵组件15。

进一步说明以下5点：

1、在图22、图23、图24中，选择下座2为需要实施凹球面感应淬火的工件，下座2的上方放置有半圆带台阶屏蔽环14e，下方放置有全圆带台阶屏蔽环14d；在具体使用时，半圆带台阶屏蔽环14e的半圆台阶面14e’朝下，全圆带台阶屏蔽环14d的全圆台阶面14d’朝上，见图17、图18所示。

2、由图22知，电控柜13通过第一连接用控制线a与放置在感应淬火装置14上的电机14a相连；第二连接用控制线b与放置在感应淬火装置14上电机14a尾部的编码器13d相连；第三连接用控制线c与电源设备16及其上的变压器16e和变压器二次线圈16f相连；第四连接用控制线d与水泵组件15中水泵及喷射阀15e相连。

3、由图24并结合图8、图14、图21知，以俯视水平中心线δx为基准，淬火感应器的长方凹型导磁体12的导磁体俯视平分线σ与俯视水平中心线δx重合；另外，淬火感应器的左圆管接头9a、右圆管接头9b分别固联在变压器二次线圈16f的两个圆管卡座16f'上，由于两圆管接头间距L4、圆管外径φ分别等同于两圆管卡座间距L5和圆管卡座孔径φ’尺寸，故便于实施固联安装，配套应用；再者，淬火感应器其上的有效感应弧端11c、长方凹型导磁体12，均位于俯视竖直中心线δy左侧，并在感应淬火的工作过程中始终处于静止不动的位置。

4、由图22、图23、图24并结合图5、图7、图8知，淬火感应器上的右圆管接头端9b’与水泵组件15出水管15b的软管连通，其间设置有喷射阀15e，且通过卡箍16g和紧固件16h将出水管15b的软管接头紧固在右圆管接头端9b’上；左圆管接头端9a’与水泵组件15第一回水管15c的软管连通，同上，通过卡箍16g和紧固件16h将第一回水管15c的软管接头紧固在左圆管接头端9a'上；另外，水泵组件15第二回水管15d的软管与感应淬火装置14上的排水管14f联通。

5、由图22、图23、图24知，当水泵组件15中的喷射阀15e开启时，来自出水管15b的淬火冷却介质，沿进水方向s进入感应器基体组件3进水管路继而又进入可喷水感应圈组件4管路后，一部分通过淬火水孔ζ向外喷射，可对正在感应淬火的上盖凹球面1a或下座凹球面2a实施淬火冷却，随后，通过感应淬火装置14上设置的漏水孔ε及排水管14f，且经第二回水管15d回流至水泵槽体15a内，以便重复循环应用；另一部分则继续沿可喷水感应圈组件4的管路前行，直至通过感应器基体组件3出水管路沿出水方向w流出，且经第一回水管15c回流至水泵槽体15a内。

在该实施例中，所用人机界面13a型号为6ES7 6AV6 643-0DD0-1AX1，生产厂家为西门子公司；可编程控制器13b型号为6AV7 315 – 2AG10 -0ABO，生产厂家为西门子公司；变频器13c型号为6SE7 440 - 2UD15 - 5AA1，生产厂家为西门子公司；编码器13d型号为YJ099215/1，生产厂家为瑞士宜科（天津）电子有限公司；减速机14b的全称为硬齿面减速机，型号为DRCF57/97，速比为1：824，生产厂家为台州清华机电制造有限公司；电机14a的型号为YS7124，额定转速为 1400转/分，生产厂家为浙江德东电机股份有限公司。

在该实施例中，所用电源设备16型号为GP100 – 型高频感应淬火机，生产厂家为丹东无线电二厂。

在该实施例中，由于电机14a额定转速为 1400转/分，减速机14b减速比为1：824，故可使减速机14b输出轴14b’转速为1.7转/分；另由于在电控柜13内采用了可编程控制器13b、变频器13c，故而可在转速为1.7转/分基础上进一步调整输出轴14b’的转速，进一步保证铲刀连接座的凹球面在实施感应淬火时所需的低速回转需求。

在该实施例中，感应淬火所需的技术参数，确定如下：

1、电源设备16技术参数：

① 电源频率： 200KHz；

② 电压：阳极电压：9000 V；槽路电压：8500 V；

③ 电流：阳极电流：3.5～4 A；栅极电流：1.2～1.5 A；

④ 输出功率：30KW；

2、感应淬火工艺技术参数：

① 预加热时间参数：t0为2s；

② 由感应淬火“起点”位置运转至感应淬火“终点”位置的转速及运转时间参数：

a、第一转速n1为2.06转/分，第一运转时间t1为0.050min，即为3s；

b、第二转速n2为1.85转/分，第二运转时间t2为0.117min，即为7s；

c、第三转速n3为1.95转/分，第三运转时间t3为0.033min，即为2s；

③ 由感应淬火“终点”位置运转至感应淬火“起点”位置的转速及运转时间参数：

d、第四转速n4为1.64转/分，第四运转时间t4为0.050min，即为3s；

e、第五转速n5为1.94转/分，第五运转时间t5为0.283min，即为17s；

上述技术参数确定之后，接通电源设备16及变压器16e电源，随后按下按钮组件16a的加热按钮16a’，指示灯组件16b的加热指示灯16b’亮，且边升温、边调整反馈手轮16c和偶合手轮16d，直至达到所需的电压（阳极电压、槽路电压）、电流（阳极电流、栅极电流）技术参数；接通水泵组件15电源，并使其喷射阀15e在开启时处于可供水（淬火冷却介质）状态。

随后，进入本发明所述的一种“用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器”的具体应用过程，步骤如下：

1）接通感应淬火装置用电源：使感应淬火装置14处于可工作状态； 

2）选择自动控制模式：由图25、图26并结合图16、图22予以说明，在电控柜13上部的操作台面上，将手动/自动选择旋钮13e旋至自动位置上；

3）检查上次设置的参数是否可续用：由图25、图26并结合图16、图22予以说明，予以说明，依据淬火工艺要求，在人机界面13a上检查上次使用感应淬火装置时设置的参数是否可续用； 

经检查，上次设置的参数不可续用，则应在人机界面13a上新设置所需的参数，即新设置预加热时间、回转组件14c所需的多种转速及相对应的运转时间，如下：

① 预加热时间参数：t0为2s；

② 由感应淬火“起点”位置运转至感应淬火“终点”位置的转速及运转时间参数：

a、第一转速n1为2.06转/分，第一运转时间t1为0.050min，即为3s；

b、第二转速n2为1.85转/分，第二运转时间t2为0.117min，即为7s；

c、第三转速n3为1.95转/分，第三运转时间t3为0.033min，即为2s；

③ 由感应淬火“终点”位置运转至感应淬火“起点”位置的转速及运转时间参数：

d、第四转速n4为1.64转/分，第四运转时间t4为0.050min，即为3s；

e、第五转速n5为1.94转/分，第五运转时间t5为0.283min，即为17s；

上述参数输入之后，进入下一步骤4）； 

4）放置下座2和半圆带台阶屏蔽环14e：由图25、图26并结合图18、图22、图27、图28予以说明，在感应淬火“起点”位置处（见图28），首先，将下座2放置在已位于回转组件14c上的全圆带台阶屏蔽环14d上，并使其下座连接面2b与俯视水平中心线δx间夹角，符合感应淬火“起点”位置转角θ'要求；随后，将半圆带台阶屏蔽环14e 放置在铲刀连接座的下座2上；

5）检查上次感应间距调整的结果是否可续用：由图25、图26、图27并结合图16、图18予以说明，依据淬火工艺的要求，检查项目包括：球面水平感应间距λ'检查、上端竖直感应间距λ"检查和下端竖直感应间距λ'"检查；

经检查，上次感应间距调整结果不可续用，不符合淬火工艺要求，即，不符合球面水平感应间距λ'为2mm、上端竖直感应间距λ"为3mm、下端竖直感应间距λ'"为3mm的要求，则应按以下5-2-1）和5-2-2）步骤实施调整，直至符合要求为止，随后，进入下一步骤6）；

5-2-1）实施“水平方向”上感应间距调整：由图25、图27并结合图16、图18、图23予以说明，依据淬火工艺要求，将球面水平感应间距λ'调整为2mm，即通过调整四个带光轴螺栓14c”光轴端在L型支架14c’上的旋入、旋出位置，在水平方向X上移动全圆带台阶屏蔽环14d的圆心，使其与双匝感应圈11有效感应弧面11c'回转中心，即与回转中心线δz对准一致，继而实现下座凹球面2a在水平方向X上的位移，保证球面水平感应间距λ'为2mm； 

5-2-2）实施“竖直方向”上感应间距调整：由图25、图27并结合图16、图18、图23予以说明，依据淬火工艺要求，将上端竖直感应间距λ"、下端竖直感应间距λ'"均应调整为3mm，λ" = λ'"，即，通过调整减速机14b的输出轴14b'上端的圆托盘14b”的高低位置，即可在竖直方向Y上移动回转组件14c的高度位置，继而实现下座凹球面2a在竖直方向Y上的位移，保证上端竖直感应间距λ"、下端竖直感应间距λ'"均调整为3mm；

6）启动自动运行按钮13f：由图25、图26、图28、图29、图30并结合由图16、图22予以说明，按下电控柜13上自动运行按钮13f，一种用于铲刀连接座感应淬火装置进入自动运行状态，即，依序自动完成如下的控制过程：

6-1）预加热开始：与淬火感应器配套使用的电源设备16首先开始工作，即，变压器16e的变压器二次线圈16f 通过淬火感应器上的双匝感应圈11有效感应弧面11c'，在感应淬火“起点”位置处（见图28），开始对处于非旋转状态下的下座凹球面2a进行预加热，直至设置的预加热时间t0为2s时间到；

6-2）设置的预加热时间到：设置的预加热时间t0到，预加热结束，此时，一方面，下座凹球面2a仍处于被加热状态，与上所不同的是，系处于边旋转、边被感应加热状态；另一方面，电机14a启动并驱动减速机14b旋转，且使得回转组件14c及其上的下座2，按照设定的第一转速n1为2.06转/分由感应淬火“起点”位置（见图28）向感应淬火“终点”位置（见图29）即开始沿运转方向ω旋转，直至设置的第一运转时间t1为3s时间到； 

6-3）设置的第一转速运转结束：第一运转时间t1到，第一转速n1运转结束，此时，一方面回转组件14c及其上的下座2，按照设置的且经变频器13c调速后的第二转速n2为1.85转/分继续沿运转方向ω旋转，直至设置的第二运转时间t2为7s时间到；另一方面，喷射阀15e开启，与淬火感应器配套使用的水泵组件15开始工作，即，淬火冷却介质开始通过淬火感应器的双匝感应圈11上设置的若干个淬火水孔ζ，喷射到正在实施感应加热的下座凹球面2a上；除此之外，淬火感应器上的双匝感应圈11的有效感应弧面11c'，仍在继续对正在旋转过程中的下座凹球面2a实施感应加热；

6-4）设置的第二转速运转结束：第二运转时间t2到，第二转速n2运转结束，此时，一方面，回转组件14c及其上的下座2，按照设置的且经变频器13c调速后的第三转速n3为1.95转/分继续沿运转方向ω旋转，直至设置的第三运转时间t3为2s时间到；另一方面，双匝感应圈11的有效感应弧面11c'继续对对旋转过程中的下座凹球面2a实施感应加热，同时，喷射阀15e继续开启，继续对下座凹球面2a实施淬火冷却； 

6-5）设置的第三转速运转结束：第三运转时间t3到，第三转速n3运转结束，即，当第三转速n3将要运转结束时，电控系统借助设置的编码器13c将下座2运转至感应淬火“终点”位置（见图29、图30）时的旋转位移，转换成周期性的电信号继而转变成计数脉冲，且通过可编程控制器13b的实时分析处理，告知电控系统实施下一自控步骤； 

此时，一方面，回转组件14c及其上的下座2，按照设置的且经变频调速后的第四转速n4为1.64转/分，开始由感应淬火“终点”位置（见图29）向感应淬火“起点”位置（见图28）即继续沿着运转方向ω旋转，直至设置的第四运转时间t4为3s时间到；另一方面，淬火感应器停止感应加热，而喷射阀15e继续开启，仍在对旋转过程中的下座凹球面2a继续实施淬火冷却；

6-6）设置的第四转速运转结束：第四运转时间t4到，第四转速n4运转结束，此时，一方面，回转组件14c及其上的下座2，按照设置的且经变频器13c调速后的第五转速n5为1.94转/分继续沿着运转方向ω旋转，直至设置的第五运转时间t5为17s时间到；另一方面，喷射阀15e关闭，停止对下座凹球面2a实施淬火冷却；

6-7）设置的第五转速运转结束：第五运转时间t5到，第五转速n5运转结束，即，当第五转速n5将要运转结束时，电控系统借助设置的编码器13d将下座2运转至感应淬火“起点”位置（见图28）时的旋转位移，转换成周期性的电信号继而转变成计数脉冲，且通过可编程序控制器13b的实时分析处理，使得电机14a、减速机14b、回转组件14c及其上的下座2停止运转，且下座2停留在感应淬火“起点”位置处（见图28）；即重回放取下座2的感应淬火“起点”位置处。

7）取下半圆带台阶屏蔽环14e和下座2：由图25、图26并结合图18、图22、图27、图28予以说明，首先，将放置在铲刀连接座的下座2上的半圆带台阶屏蔽环14e取下，随后，将放置在全圆带台阶屏蔽环14d上的下座2取下；

8）确定是否进入下一工作循环：由图25、图26并结合图18予以说明，如下：

经确定，仍需继续对另外的铲刀连接座的下座2实施感应淬火工作，则返回步骤3），并重复其后的步骤，进入下一工作循环，直至不再需要为止；当不再需继续对下座2实施感应淬火后，则按以下步骤实施：

7-2-1）按下电控柜13上的停止运行按钮13g； 

7-2-2）断开感应淬火装置用电源，使一种用于铲刀连接座凹球面的感应淬火装置处于非工作状态。

随后，断开（关闭）电源设备16、水泵组件15的电源，结束其工作状态。  

最后，进一步说明以下5点：

1、上述n1、n2、n3、n4、n5转速，系为减速机14b输出轴14b’转速，另外，由图16、图17、图18知，回转组件14c及其上放置的全圆带台阶屏蔽环14d、下座2、半圆带台阶屏蔽环14e转速，等同于输出轴14b转速；

2、上述减速机14b输出轴14b’转速调整，即“n1 → n2 → n3 → n4 →n5”的依序转速变化，系通过电控柜13设置的变频器13c变频调速，且通过可编程控制器13b实时分析判断处理，予以实现；

3、上述提及的“起点”位置转角θ'、“终点”位置转角θ"的转角值，依据淬火工艺需要设定，在本实施例中，二者均设定为10°；该角度的保证，系通过设置的编码器13d提供计数脉冲、且经可编程控制器13b实时分析、判断处理，予以实现； 

4、针对上述实施情况，本申请人又依据前述淬火工艺对下座2凹球面耐磨性的要求，即:“凹球面淬火硬度≥52HRC，淬硬层深度1～3mm，且硬化层要求沿球面均匀分布，凹球面的尖角处无过烧、裂纹现象发生”的技术要求，随机抽取了10件进行了硬度、金相检测，结果全部符合要求，其中，表面硬度检测，系每件随机检测4个淬火部位，如下：  

上述结果表明，本发明所述的“用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器及配用尺寸方法”，可以满足其淬火工艺的要求，且收到了良好的效果。

5、为公开本发明的目的而在本文具体实施方式中所选用的上述实施例，当前认为是适宜的，但是应说明的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明  范围内的实施例的所有变化和改进。