金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置製造方法

2023-10-05 23:23:59

金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，它包括探傷小車和手持顯示器；其中，探傷小車由車身、行程車輪、輔助車臂、若干第一測磁傳感器以及若干溫度傳感器組成；手持顯示器與探傷小車可通過無線信號傳輸數據，手持顯示器可置於探傷小車的頂部。本發明提供的金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置可長距離自動在鋼鐵軌道上進行檢測並提示，這為鋼軌無損檢測提供了一種重要手段，對於保障鋼軌安全平穩長期運行具有非常重要的作用。
【專利說明】金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及無縫鋼軌探傷車【技術領域】，尤其涉及一種利用金屬磁記憶檢測鋼軌溫度應力的裝置。
【背景技術】
[0002]隨著鐵路高速化與重載化的發展，世界各國均廣泛採用無縫線路技術。然而，將幾十根標準軌焊接在一起，成為無縫線路後，道床阻力和扣件阻力的作用使得線路只能在兩端IOOm範圍內產生熱脹和冷縮，中間部分形成了固定區，不隨軌溫的變化產生膨脹和收縮，於是鋼軌固定區內儲存了相應的縱向溫度應力。當氣溫達到一定值時，鋼軌無法承受巨大的內應力，就會在扣件阻力小或路基條件較差的區域內釋放能量，當能量較大時，會發生脹軌跑道。跑道事故可使鋼軌發生塑性變形，枕木劈裂，碎石拋出，甚至顛覆列車，造成嚴重惡果。脹軌跑道事故的頻繁發生直接影響著鐵路運輸的安全以及線路的穩定性。因此鐵路工務部門必須隨時了解無縫線路實際縱向溫度應力，預測發生脹軌或斷軌的可能性，以便適時採取維修措施。
[0003]現有傳統無縫線路應力檢測方法和手段的檢測範圍有很大的局限性。儘管人們已經認識到對線路進行全面考察的必要性，但在實踐中完成這項任務需要耗費大量時間以及人力、物力和財力。因此，傳統的無損檢測(NDT)方法(渦流檢測、超聲波檢測、X射線及磁粉探傷等)由於其操作的複雜性，如要求對被測表面和檢測對象進行清理，人工磁化，貼附傳感器等，在檢測無縫線路這樣的大長度結構件時受到嚴重限制。本文採用一種新的金屬無損檢測技術——金屬磁記憶檢測，該方法無需對被測對象表面進行專門處理，無需專門的磁化裝置。該方法可以快速檢測鋼軌溫度應力，具有廣闊的應用前景。
[0004]20世紀90年代，俄羅斯Doubov教授率先提出金屬磁記憶理論。金屬磁記憶檢測技術利用處於地球磁場中的鐵磁性金屬的磁性能在應力和變形集中區內產生不可逆變化，在金屬與空氣邊界出現磁導率躍變，其表面產生漏磁場便可無損、快速、便捷、準確地確定鐵磁性金屬結構上的應力集中和變形區，即設備上最危險的區段和部位，進而發現主軸上的疲勞裂紋和預測其擴展趨勢，從而進行強度和壽命的診斷。與傳統的無損檢測方法相比，不僅能夠檢測出鐵磁材料的塑形變形及宏觀裂紋，更能有效檢測鐵磁材料早期應力集中的危險區域。這種新的檢測技術可以克服傳統的無損檢測方法的不足，無疑是對金屬構件進行早期診斷的一種新的無損檢測方法，因此，一問世便受到世界各國同行的重視，競相開展研究，並在電力、鍋爐壓力容器等部門開始了推廣應用。

【發明內容】

[0005]為了提高國內鐵路鋼軌的安全檢測技術水平，及時有效防止因脹軌跑道引發的安全事故。本發明提供一種金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，本發明能夠長距離自動在鋼軌上進行溫度應力檢測並記錄分析數據。
[0006]為了可以達到上述目的，本發明提供如下技術方案:一種金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，其特徵在於，它包括探傷小車和手持顯示器；其中，所述探傷小車由車身、行程車輪、輔助車臂、若干第一測磁傳感器以及若干溫度傳感器組成，行程車輪通過車軸置於車身前後兩側，固定車臂固定於車身前後左右四側；若干第一測磁傳感器並排等距置於車身車頭外部；若干溫度傳感器置於車身底部；所述手持顯示器與探傷小車可通過無線信號傳輸數據，手持顯示器可置於探傷小車的頂部。
[0007]進一步地，所述車身內部固定有電機、AD數據採集器、存儲卡、第一單片機、第一無線信號發射接收模塊以及放大電路和過濾電路；電機、AD數據採集器、存儲卡、第一無線信號發射接收模塊分別與第一單片機通過數據線連接，放大電路、過濾電路、AD數據採集器依次連接。
[0008]進一步地，所述行程車輪由兩個前從動車輪和兩個後主動車輪組成；所述後主動車輪的連接車軸與電機相連接，電機與第一單片機相連，在後主動車輪上裝有行程傳感器。
[0009]進一步地，所述輔助車臂包括固定車臂、轉動車臂、滾動小輪；所述固定車臂固定於車身前後左右四側，固定車臂中間置有若干第二測磁傳感器和滾輪，其端部通過螺栓連接於轉動車臂，轉動車臂末端與滾動小輪連接，滾動小輪的軸端處由彈簧支撐。
[0010]進一步地，所述手持顯示器表面安裝一塊顯示屏和多個按鍵開關；內部安裝第二單片機和第二無線信號發射接收模塊，顯示屏、按鍵開關和第二無線信號發射接收模塊均與第二單片機連接。
[0011]本發明的有益效果是，本發明能夠長距離自動在鋼軌上進行溫度應力檢測並記錄分析數據，而且裝置具有自動運行功能，可以通過遠程控制完成檢測工作，提高了適用性以及便利性。通過無線傳輸信號數據，在一定距離內遠程自動控制檢測裝置。其檢測技術更是採用新的檢測方式一磁記憶，克服了傳統的無損檢測方法的不足。提高國內無縫鋼軌的安全檢測技術水平，及時有效防止因脹軌跑道引發的安全事故具有十分重要的意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0013]圖1為本發明實施例提供的金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置示意圖；
[0014]圖2為本發明實施例提供的金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置俯視圖；
[0015]圖3為本發明實施例提供的探傷小車的示意圖；
[0016]圖4為本發明實施例提供的後主動車輪示意圖；
[0017]圖5為本發明實施例提供的輔助車臂示意圖；
[0018]圖6為本發明實施例提供的滾動小輪示意圖；
[0019]圖7為本發明實施例提供的手持顯示器示意圖；
[0020]圖8為本發明實施例提供的第一單片機工作流程圖；
[0021]圖9為本發明實施例提供的第二單片機工作流程圖；
[0022]圖10為本發明實施例提供的金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置結構原理示意圖；[0023]圖中，探傷小車1、手持顯示器2、車身3、行程車輪4、輔助車臂5、第一測磁傳感器
6、溫度傳感器7、電機8、前從動車輪9、後主動車輪10、固定車臂11、轉動車臂12、滾動小輪
13、顯示屏14、按鍵開關15、滾輪16、第二測磁傳感器17。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例，對本發明技術方案作進一步描述。
[0025]本發明實施例提供了一種金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，包括探傷小車I和手持顯示器2。如圖1、2、3所示探傷小車I由車身3、行程車輪4、輔助車臂5、若干第一測磁傳感器6以及溫度傳感器7組成，行程車輪4通過車軸置於車身3前後兩側，固定車臂11固定於車身3前後左右四側；若干第一測磁傳感器6並排等距置於車身3車頭外部；若干溫度傳感器7置於車身3底部；如圖2、7所示手持顯示器2與探傷小車I可通過無線信號傳輸數據，手持顯示器2可置於探傷小車I的頂部。
[0026]車身3內部固定有電機8、AD數據採集器、存儲卡、第一單片機、第一無線信號發射接收模塊以及放大電路和過濾電路；所述電機8、AD數據採集器、存儲卡、第一無線信號發射接收模塊分別與第一單片機通過數據線連接，放大電路、過濾電路、AD數據採集器依次連接。
[0027]行程車輪4由兩個前從動車輪9和兩個後主動車輪10組成，有利於裝置在鋼軌上滾動前進；如圖4所示後主動車輪10的連接車軸與電機8相連接，電機8與第一單片機相連，可使裝置自動在鋼軌上以一定速度前進。後主動車輪10上裝有行程傳感器，當車輪在鋼軌上滾動時，行程傳感器就會被觸發，通過數據線傳輸至AD數據採集器記錄裝置移動的路程；
[0028]輔助車臂5包括固定車臂11、轉動車臂12、滾動小輪13 ;如圖5、6所示，固定車臂11固定於車身3前後左右四側，固定車臂11中間置有若干第二測磁傳感器17和滾輪16，第二測磁傳感器17為三維磁阻傳感器，可測得軌頭兩側的磁場變化，滾輪16與軌頭側面緊貼，並可以在側面滾動同時防止本發明設備在運行時側翻出軌道。固定車臂11末端部通過螺栓連接於轉動車臂12，轉動車臂12可繞著螺栓自由轉動任意角度，通過螺栓的固定，轉動車臂12可固定於某一定角度不發生轉動；轉動車臂12末端與滾動小輪13連接,滾動小輪13抵在鋼軌底部並可繞軸轉動，軸端處由彈簧支撐，這有利於裝置在鋼軌上穩定運行，自如轉彎，防止裝置偏出運行軌道。
[0029]第一測磁傳感器6和溫度傳感器7均與放大電路相連；測磁傳感器6為三維磁阻傳感器，其目的是為了讓測磁傳感器6處於一個有利於接收磁場信號的位置，測磁傳感器6內置調零和排除外界幹擾的功能，使其更有利於收集數據與比較數據；運放電路和過濾電路各自的作用主要是起到放大信號與過濾信號，最後與AD數據採集器連接，將形成的模擬信號轉化為數位訊號進行採集。同時，溫度傳感器7可快速準確地測出鋼軌實時溫度。
[0030]如圖7所示，手持顯示器2表面包括一塊顯示屏14和多個按鍵開關15 ;內部包括第二單片機、第二無線信號發射接收模塊，第二單片機與第二無線信號發射接收模塊連接。其主要作用是在檢測的同時，可以在手持顯示器2的顯示屏14上顯示採集到的數據，通過無線信號發射模塊B可以將傳輸第二單片機的指令以及採集到的數據，通過第二單片機和按鍵開關15可以對裝置進行無線遠程調控。[0031]在實際應用中，本發明裝置的探傷小車I與手持顯示器2通過無線信號來傳輸數據，故在裝置檢測的同時，手持顯示器2可以立刻顯示出採集到的數據，並繪製出曲線圖形。當採集得到的數據超出一定範圍，顯示屏14上便會做出警報，並記錄該點。由於本發明測磁傳感器6可以感應到鐵磁性金屬表面產生的磁場，為了避免影響採集到的磁場數據，本發明裝置所有裝備均為非鐵磁性金屬，裝置電機8的外殼由特製鑰金屬材料包裹屏蔽內部磁場。
[0032]第一單片機工作過程如下:如圖8所示，當第一無線發射接收模塊接收到第二無線發射接收模塊的運行指令時，將其指令傳輸給第一單片機，第一單片機得到指令後，命令電機8、AD數據採集器和存儲卡開始正常工作。電機8運轉促使後主動車輪10滾動，觸發行程傳感器。AD數據採集器則將測磁傳感器6、溫度傳感器7以及行程傳感器接收到的數據經放大過濾後，進行AD轉化，通過第一單片機儲存至存儲卡內。當第二無線發射接收模塊發出傳輸數據指令時，第一單片機將存儲卡內的數據調用出來，通過第一無線發射接收模塊傳輸給第二單片機。
[0033]第二單片機工作過程如下:如圖9所示，當操作人員在手持顯示器2上進行按鍵15操作，第二單片機會進行不同的指令輸出。在其接收到運行指令時，第二單片機將模擬信號通過第二無線發射接收模塊傳輸至第一單片機；在其接收到分析數據指令時，第二單片機則將記錄的各種數據擬合成函數圖像顯示到顯示屏14上，方便操作人員分析。
[0034]本發明的工作過程如下:如圖10所示，手持顯示器2通過無線信號的形式發送指令給本發明探傷小車I內部的第一單片機，第一單片機收到指令後，便驅動本發明中探傷小車I中其它各部件的正常運行，電機8使後主動車輪10以一定速度前進，並觸發行程傳感器，測磁傳感器6和溫度傳感器7開始運行，AD數據採集器開始採集數據，並保存在存儲卡中，再通過無線信號將數據傳輸至手持顯示器2，直到第一單片機收到停止運行的指令為止。
[0035]本發明實施提供的基於壓磁效應的管道檢測裝置具有如下優點:1、採用了新的檢測方式，檢測鋼軌內部的溫度應力集中區域，可有效防止了脹軌跑道發生的安全事故；2、採用了無線遠程控制功能，工作人員可以在一定距離內通過手持顯示器來操作裝置的全部監測工作；3、裝置具有自動運行功能，可以通過遠程控制完成檢測工作，提高了適用性以及便利性。
[0036]綜上所述，本發明提供一種金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，可以及時發現事故苗頭，確保鐵路運輸的安全，具有重要的經濟價值和社會意義。對提高國內無縫鋼軌的安全檢測技術水平，及時有效防止因脹軌跑道引發的安全事故具有十分重要的意義。
[0037]以上所述具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅對本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，其特徵在於，它包括探傷小車(I)和手持顯示器(2);其中，所述探傷小車(I)由車身(3)、行程車輪(4)、四個輔助車臂(5)、若干第一測磁傳感器(6 )以及若干溫度傳感器(7 )組成，行程車輪(4 )通過車軸置於車身(3 )前後兩偵牝四個輔助車臂(5)固定於車身(3)四周；若干第一測磁傳感器(6)並排等距固定於車身(3)車頭外部；若干溫度傳感器(7)固定於車身(3)底部；所述手持顯示器(2)與探傷小車(I)通過無線信號傳輸數據，手持顯示器(2 )置於探傷小車(I)的頂部。
2.根據權利要求1所述金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，其特徵在於，所述車身(3)內部固定有電機(8)、AD數據採集器、存儲卡、第一單片機、第一無線信號發射接收模塊、放大電路和過濾電路；所述電機(8)、AD數據採集器、存儲卡、第一無線信號發射接收模塊分別與第一單片機通過數據線連接，放大電路、過濾電路、AD數據採集器依次連接。
3.根據權利要求1所述金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，其特徵在於，所述行程車輪(4)由兩個前從動車輪(9)和兩個後主動車輪(10)組成；所述後主動車輪(10)的連接車軸與電機(8)的輸出軸相連接，電機(8)與第一單片機相連，在後主動車輪(10)上裝有行程傳感器。
4.根據權利要求1所述金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，其特徵在於，所述輔助車臂(5)包括固定車臂(11)、轉動車臂(12)、滾動小輪(13);固定車臂(11)中間置有若干第二測磁傳感器(17)和滾輪(16)，其端部連接轉動車臂(12)，轉動車臂(12)末端與滾動小輪(13)連接，滾動小輪(13)的軸端處由彈簧支撐。
5.根據權利要求1所述金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，其特徵在於，所述第一測磁傳感器(6)和溫度傳感器(7)均與放大電路相連。
6.根據權利要求1所述金屬磁記憶鋼軌溫度應力檢測裝置，其特徵在於，所述手持顯示器(2)表面安裝一塊顯示屏(14)和多個按鍵開關(15);內部安裝第二單片機和第二無線信號發射接收模塊，顯示屏(14)、按鍵開關(15)和第二無線信號發射接收模塊均與第二單片機連接。
【文檔編號】B61K9/08GK103693072SQ201310241870
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年6月17日 優先權日:2013年6月17日
【發明者】包勝, 林立, 樓航飛 申請人:浙江大學