一种电致塑性与超声滚压耦合进行轧辊在线修复的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及乳辊修复技术，具体是一种电致塑性与超声滚压耦合进行乳辊在线修复的系统。
【背景技术】
[0002]乳机的乳辊在乳制生产过程中承受着动静载荷、热冲击、磨损等多种作用，工作环境复杂恶劣。作为乳辊工作区的辊面直接与乳料接触，复杂的磨损、应力和热冲击等交变载荷使得辊面很容易出现裂纹、剥落等破坏，影响乳制质量和乳辊寿命，严重的甚至会引起整个乳辊的断裂失效，造成严重的生产事故和经济损失。因此，实际生产过程需要对乳辊辊面状态实时监测，并定期对辊面出现的一些裂纹、剥落等缺陷进行修复。乳辊修复的一般操作为，乳机停乳并将乳辊从乳机上拆下，根据辊面的失效形式和破坏程度，选择局部修补或整体磨削等工艺进行修复处理，修复完成后再将乳辊装回乳机复乳。对于断裂失效等破坏严重的乳辊则直接做报废处理，换之以新乳辊。为了承受巨大的乳制抗力和得到好的乳制效果，乳辊一般由高硬度的钢种制成，且表面经淬火后磨抛处理，乳面具有很高的硬度和表面光洁度，这就使得乳辊的修复难度急剧增大。此外，乳辊为乳机的核心部件，拆装工序复杂耗时长。乳辊修复占用生产时间，需要大量的人力资金投入且推高生产成本，尤其对于大型乳机来说，乳辊修复成本在生成总成本中占了很大比例。因此，发展一种实际可行的高效低成本在线乳辊修复技术尤为迫切。
【发明内容】
[0003]针对现有乳辊修复技术存在的诸多问题，本实用新型提供一种电致塑性与超声滚压耦合进行乳辊在线修复的系统，以满足在现有乳机上在线修复乳辊的需求。
[0004]本实用新型电致塑性与超声滚压耦合进行乳辊在线修复的系统，包括:
[0005]安装于乳辊前边乳机的机体上的一对支架；
[0006]由电动机驱动的丝杆、导轨和滑块，该丝杆和该导轨安装于所述一对支架之间，该滑块由该丝杆驱动，并能沿着该导轨平移；
[0007]与空气压缩机输出端连接的气缸，该气缸绝缘安装于所述滑块上；
[0008]由超声发生器驱动的超声滚压装置，该超声滚压装置安装在所述气缸上并由所述气缸推动，该超声滚压装置的滚压头能够与所述乳辊的辊面紧密接触；
[0009]位于所述气缸左、右两侧的左电刷装置和右电刷装置，所述左、右电刷装置绝缘安装于所述滑块上，所述左电刷装置的左电刷和所述右电刷装置的右电刷与所述乳辊辊面紧密滑动接触 '及
[0010]脉冲电源，其两输出端分别连接所述左电刷和右电刷。该脉冲电源可提供频率为50-10000HZ、脉宽为20-1000 μ S、峰值电流为100-10000Α脉冲电流。
[0011]上述系统可以包括一冷却润滑装置，该装置采用不导电介质冷却或者采用强制风冷方式。
[0012]其中，所述左电刷的中心、所述右电刷的中心和所述超声滚压装置的滚压头的中心均处于所述乳辊的中心线所在的水平面内，所述超声滚压装置的中心线与经过所述滚压头的辊面法线重合。
[0013]所述导轨中心线、所述丝杆中心线平行于所述乳辊中心线。
[0014]典型实施例中，所述左电刷装置由左电刷、左调节器和左电刷架组成，所述左电刷架由安装部、支杆和该支杆上端的连接段组成，所述左调节器由左套筒和设置于左套筒内的左弹簧组成，所述左电刷位于该左套筒一端，所述左电刷架的连接段插接于该左套筒另一端内并接触该左弹簧。所述右电刷装置由右电刷、右调节器和右电刷架组成，所述右电刷架由安装部、支杆和该支杆上端的连接段组成，所述右调节器由右套筒和设置于右套筒内的右弹簧组成，所述右电刷位于该右套筒一端，所述右电刷架的连接段插接于该右套筒另一端内并接触该右弹簧。通过所述左弹簧弹压作用使所述左电刷工作面紧密滑动接触于所述乳辊辊面；通过所述右弹簧弹压作用使所述右电刷工作面紧密滑动接触于所述乳辊辊面。
[0015]所述滑块上设置绝缘层，所述左电刷架用穿过所述左电刷架的安装部和所述绝缘层的多个第一绝缘螺栓螺于所述滑块上；所述右电刷架用穿过所述右电刷架的安装部和所述绝缘层的多个第二绝缘螺栓螺于所述滑块上；所述气缸用穿过所述气缸的安装部和所述绝缘层的多个第三绝缘螺栓螺于所述滑块上。
[0016]所述超声滚压装置滚压头的超声振动频率为15000-60000HZ，超声振动振幅为5-50 μmD
[0017]所述空气压缩机同过调压阀向所述气缸提供压缩空气，所述气缸输出力为100-3000N。
[0018]所述滑块的移动速度为0.01-5m/min ;所述乳辊的转动线速度为10_150m/min。
[0019]本乳辊在线修复系统能与现有乳机配合实现乳辊的在线修复。在修复乳辊时安装于乳机机体上，将电致塑性、超声冲击及滚压同时作用于乳辊辊面，使辊面晶粒细化并形成压应力强化层，实现乳辊的在线修复。修复完成后将乳辊在线修复系统拆下即可以复乳，修复过程耗时耗工少。
[0020]修复时，该系统借助安装于滑块上的、与超声滚压装置同步移动的、紧密滑动接触于超声滚压区两侧乳辊表面的两个电刷装置将脉冲电流导入辊面滚压区。基于电流回路最短电阻最小原理和脉冲电流集肤效应，所加脉冲电流绝大部分会沿着两个电刷装置之间的超声滚压区流过。始终高度集中在辊面滚压区的脉冲电流可带来更高的工作效率和更低的成本消耗。采用脉冲电流的电致塑性效应、趋肤效应和热效应适当降低高硬度辊面的塑性变形抗力，同时对辊面进行超声滚压处理。在电致塑性与超声滚压耦合作用下，辊面发生晶粒细化并形成具有纳米梯度结构组织的压应力强化层，可大幅提高辊面硬度和表面强化层深度，同时修复后的辊面具有很高的表面光洁度且表面微裂纹大幅减少，修复后的乳辊具有更高的使用寿命。
[0021]该系统能整体安装于乳机和拆卸，不受乳辊尺寸大小的影响和限制，所加脉冲电流的利用效率很高，相比于传统的乳辊修复技术，可在线实现乳辊辊面的高效高质量低成本修复。
【附图说明】
[0022]图1为本电致塑性与超声滚压耦合进行乳辊在线修复系统的结构示意图；
[0023]图2为图1中电动机驱动的丝杆、导轨及滑块部分位置示意图；
[0024]图3为GCrl5轴承钢材质乳辊经电致塑性和超声滚压耦合在线修复处理后表面硬化层的维氏显微硬度分布。
[0025]附图中标记:乳辊1、乳机的机体2、左电刷3、右电刷4、左调节器5、左电刷架6、带滚压头7的超声滚压装置8、气缸9、支架10、绝缘层11、滑块12、导轨13、丝杆14、第一绝缘螺栓15、第三绝缘螺栓16、支架固定器17、电动机18。
【具体实施方式】
[0026]以下结合实施例附图做进一步说明。
[0027]参照图1、图2，电致塑性与超声滚压耦合进行乳辊在线修复的系统，包括以下部分:
[0028]—对支架10，用支架固定器17安装在乳辊I前边乳机机体2上；
[0029]由电动机18驱动的丝杆14、导轨13和滑块12，丝杆14、导轨13安装于所述一对支架10之间，滑块12由丝杆14驱动，并能沿着导轨13平移；
[0030]在滑块12上设置绝缘层11，气缸9采用多个第三绝缘螺栓16穿过气缸9的安装部及绝缘层11螺于滑块12 ;
[0031]位于气缸9左、右两侧设置左电刷装置和右电刷装置，左、右电刷装置绝缘安装于滑块12上，左电刷装置的左电刷3和右电刷装置的右电刷4与乳辊I辊面紧密滑动接触；
[0032]超声滚压装置8由超声发生器(图中未示出)驱动，超声滚压装置8安装在所述气缸9上由气缸9推动，超声滚压装置8的滚压头7能够与所述乳辊I辊面紧密接触；
[0033]脉冲电源(图中未示出)，脉冲电源的两输出端分别连接所述左电刷3和右电刷4，可提供频率为50-10000HZ、脉宽为20-1000 μ s、峰值电流为100-10000A脉冲电流。
[0034]超声滚压装置8的滚压头7的超声振动频率为15000-60000HZ，超声振动振幅为5-50 μ m0气缸9输出力为100-3000N，由空气压缩机(图中未示出)通过调压阀向气缸9提供压缩空气。
[0035]实施例中，所述左电刷装置由左电刷3、左调节器5和左电刷架6组成，左电刷架6由安装部、支杆和该支杆上端的连接段组成，左调节器5由左套筒和设置于左套筒内的左弹簧组成，左电刷3位于该左套筒一端，左电刷架6的连接段插接于该左套筒另一端内并接触该左弹簧。所述右电刷装置由右电刷、右调节器和右电刷架组成，所述右电刷架由安装部、支杆和该支杆上端的连接段组成，所述右调节器由右套筒和设置于右套筒内的右弹簧组成，所述右电刷位于该右套筒一端，所述右刷架的连接段插接于该右套筒另一端内并接触该右弹簧。通过所述左弹簧弹压作用使所述左电刷工作面紧密滑动接触于所述乳辊辊面；通过所述右弹簧弹压作用使所述右电刷工作面紧密滑动接触于所述乳辊