一種列車車輪在線探傷的自適應超聲探頭陣列的製作方法

2023-09-17 14:33:25 2

專利名稱：一種列車車輪在線探傷的自適應超聲探頭陣列的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種列車車輪在線探傷的自適應超聲探頭陣列。
背景技術：
目前，列車車輪的探傷一般採用人工手動檢測方法，該方法使用單一的探頭手動 在車輪踏面上來回移動來完成大部分區域的檢測。其檢測的缺陷類型有限、效率較低、因人 工操作，導致檢測誤差大而使穩定性較差、檢測重複性不佳。也有列車車輪在線自動探傷裝 置，其探頭缺少小角度探頭，無法檢測深層次缺陷，並且其觸發裝置和探頭聯動，導致測量 精度不高，容易誤觸發，且探頭的接觸面始終保持水平，與運動的車輪踏面接觸時的跟隨性 差，導致車輪與探頭的耦合效果差。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種列車車輪在線探傷的 自適應超聲探頭陣列，該種探頭陣列能夠實現列車車輪輪輞、輪輻全區域的自動化在線檢 測，測量結果精確可靠。本實用新型實現其發明目的所採用的技術方案是一種列車車輪在線探傷的自適 應超聲探頭陣列，包括探頭座、探頭座上的噴水孔陣列、探頭座上夾持多個超聲探頭形成的 探頭陣列、與探頭陣列和噴水孔陣列相連的控制裝置，其組成是所述的探頭陣列由橫向的兩排以上和或者縱向的內、外兩列探頭構成，其具體排 列方式為靠近軌道中心線的內列由雙晶體探頭與小角度單晶體探頭交替排列，靠近走行 鋼軌的外列由雙晶體探頭與大角度單晶體探頭交替排列，且內列的雙晶體探頭和外列的雙 晶體探頭不同排；探頭座在內列的任一探頭的內側均設有感應傳感器及感應傳感器的頂針，頂針的 垂直高度高於探頭的高度，頂針的中心與同排的內列探頭、外列探頭的中心均在同一直線 上，且連線與軌道方向垂直，感應傳感器與控制裝置相連。本實用新型的工作過程和原理是將本實用新型的超聲探頭陣列置於檢測線路上，左右軌道上對稱布置相同的探頭 陣列，並使探頭陣列的總長度等於最大車輪的周長(既可是多個陣列，縱向排列使其總長 度符合要求，也可是一個足夠長的陣列單獨設置)。當列車經過檢測線路時，噴水孔陣列向 上噴水作為探頭超聲檢測時的耦合劑；車輪靠近探頭時，車輪踏面壓下探頭座內側(靠近 軌道中心線)的頂針，感應傳感器觸發，控制裝置收到觸發信號後控制同排的內外列(即 靠近軌道中心的的列和靠近走行鋼軌的列)的兩個探頭工作，依次發出的超聲波通過車輪 踏面進入車輪的輪輞和輪輻，對車輪進行探傷。然後，當車輪滾動到下一排探頭時，下一排 的頂針及探頭重複以上的觸發及探傷工作，直至整個車輪一周的探傷檢測完成。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是一、內列由雙晶體探頭與小角度單晶體探頭交替排列，外列由雙晶體探頭與大角
3度單晶體探頭交替排列，且內列和外列的雙晶體探頭不同排；這樣的排列中的內列(靠近 軌道中心的列)的小角度單晶體探頭可以檢測輪輻中較深的部位，雙晶體探頭檢測淺層缺 陷的精度高；雙晶體探頭的交替排列能夠關注到周向寬度較大的缺陷，外列(靠近走行鋼 軌的列)的大角度單晶體能夠覆蓋整個輪輞區域，使得本實用新型的裝置檢測的缺陷類型 全面、覆蓋區域完全。二、頂針獨立布置，觸發的穩定性好，機械強度高，較之與傳感器聯動的感應件，它 不會干擾傳感器而使傳感器抖動，保證了傳感器的測量精度和可靠性，同時也延長了傳感 器的使用壽命。上述的探頭座上夾持超聲探頭的具體結構為探頭座的底座上固定有探頭夾具， 探頭夾具的夾持腔內嵌入探頭外框的底部，且探頭外框的底部的兩側設有定位銷，定位銷 插入探頭夾具的夾持腔的豎向限位槽，探頭外框的底部與夾持腔底部之間設有復位彈簧。這種夾持安裝方式，使得探頭能夠以定位銷為軸發生前後扭轉運動，從而當車輪 踏面剛與頂針接觸時，探頭接觸面即可迎向車輪踏面扭轉；當車輪踏面在探頭正上方時，探 頭接觸面自動回到水平位置；當車輪踏面即將離開探頭，探頭接觸面則扭轉回向車輪踏面； 從而在探頭接觸面與車輪踏面接觸的各個時刻，二者均能保持良好的耦合狀態；同時，由於 定位銷是插在兩側豎向的定位槽中，夾持腔內有復位彈簧；因此，定位銷可以發生垂向位 移，且兩側的垂向位移可以不同，因此，它能與各種不同的車輪踏面形狀相適應。總之，本實用新型的夾持方式使得探頭與車輪的跟隨性好，能夠自適應的在周向 上與軸向上均與踏面保持良好的耦合狀態，進一步使得本實用新型的檢測結果精確可靠。
以下結合附圖和具體的實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。

圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的右視圖。圖4是圖3本實用新型實施例的探頭與探頭夾具及探頭座的放大結構示意圖(探 頭座上夾持超聲探頭的放大結構示意圖)。
具體實施方式
實施例圖1、2、3示出，本實用新型的一種具體實施方式
是一種列車車輪在線探傷的自 適應超聲探頭陣列，包括探頭座1、探頭座1上的噴水孔陣列3、探頭座1上夾持多個超聲探 頭形成的探頭陣列、與探頭陣列和噴水孔陣列3相連的控制裝置，其特徵在於所述的探頭陣列由橫向的兩排以上或縱向的內、外兩列探頭2構成，其具體排列 方式為靠近軌道中心線的內列由雙晶體探頭加與小角度單晶體探頭2b交替排列，靠近走 行鋼軌的外列由雙晶體探頭2c與大角度單晶體探頭2d交替排列，且內列的雙晶體探頭加 和外列的雙晶體探頭2c不同排；探頭座1在內列的任一探頭加或2b的內側均設有感應傳感器6及感應傳感器6 的頂針6a，頂針6a的垂直高度高於探頭2的高度，頂針6a的中心與同排的內列探頭2、外列探頭2的中心均在同一條橫線上，感應傳感器6與控制裝置相連。圖4示出，本例的探頭座1上夾持超聲探頭的具體結構為探頭座1的底座Ia上 固定有探頭夾具4，探頭夾具4的夾持腔如內嵌入探頭外框21的底部，且探頭外框21的底 部的兩側設有定位銷10，定位銷10插入探頭夾具4的夾持腔如的豎向限位槽4b，探頭外 框21的底部與夾持腔如底部之間設有復位彈簧9。圖4實際給出的是雙晶體探頭加或2c的探頭夾具4和雙晶體探頭加或2c的放 大裝配結構示意圖，或者小角度單晶體探頭2b的探頭夾具4和小角度探頭2b的放大裝配 結構示意圖。大角度單晶體探頭2d及其探頭夾具4與圖4的結構是完全一樣的，只是尺寸 更寬而已。本實用新型小角度單晶體探頭2b和大角度單晶體探頭2d其角度範圍分別是0-7 度、60-70 度。
權利要求1.一種列車車輪在線探傷的自適應超聲探頭陣列，包括探頭座(1)、探頭座(1)上的噴 水孔陣列(3)、探頭座(1)上夾持多個超聲探頭形成的探頭陣列、與探頭陣列和噴水孔陣列 (3)相連的控制裝置，其特徵在於所述的探頭陣列由橫向的兩排以上或縱向的內、外兩列探頭(2)構成，其具體排列方 式為靠近軌道中心線的內列由雙晶體探頭Oa)與小角度單晶體探頭Ob)交替排列，靠近 走行鋼軌的外列由雙晶體探頭Oc)與大角度單晶體探頭Od)交替排列，且內列的雙晶體 探頭Qa)和外列的雙晶體探頭Oc)不同排；探頭座(1)在內列的任一探頭0a、2b)的內側(靠近軌道中心線)均設有感應傳感器 (6)及感應傳感器(6)的頂針(6a)，頂針(6a)的垂直高度高於探頭的高度，頂針(6a) 的中心與同排的內列探頭0)、外列探頭(2)的中心均在同一條直線上，且連線與軌道方向 垂直，感應傳感器(6)與控制裝置相連。
2.如權利要求1所述的一種列車車輪在線探傷的自適應超聲探頭陣列，其特徵在於 所述的探頭座(1)上夾持超聲探頭的具體結構為探頭座(1)的底座(Ia)上固定有探頭 夾具G)，探頭夾具的夾持腔Ga)內嵌入探頭外框的底部，且探頭外框的 底部的兩側設有定位銷(10)，定位銷(10)插入探頭夾具的夾持腔Ga)的豎向限位槽 (4b)，探頭外框的底部與夾持腔Ga)底部之間設有復位彈簧(9)。
專利摘要一種列車車輪在線探傷的自適應超聲探頭陣列，其探頭陣列由橫向的兩排以上或縱向的內、外兩列探頭構成，其具體排列方式為內列由雙晶體探頭與小角度單晶體探頭交替排列，外列由雙晶體探頭與大角度單晶體探頭交替排列，且內列的雙晶體探頭和外列的雙晶體探頭不同排；探頭座在內列的任一探頭的內側均設有感應傳感器及感應傳感器的頂針，頂針的垂直高度高於內列的探頭的高度，頂針的中心與同排的內列探頭、外列探頭的中心均在同一條橫線上，感應傳感器與控制裝置相連。該種探頭陣列能夠實現列車車輪輪輞、輪輻全區域的自動化在線檢測，測量結果精確可靠。
文檔編號G01N29/04GK201819902SQ201020147840
公開日2011年5月4日 申請日期2010年4月1日 優先權日2010年4月1日
發明者張渝, 彭建平, 彭朝勇, 楊凱, 王澤勇, 王黎, 趙全軻, 趙波, 高曉蓉 申請人:成都主導科技有限責任公司, 西南交通大學