轮轴超声波自动检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种轮轴超声波自动检测系统，它包括机架、设置在机架底部的轮轴驱动机构、在机架两端对称设置的轴端探头机构和在机架上部设置的轴身探头机构，所述轴身探头机构是一对对称的可前后左右上下运行的Ｌ形支撑臂，与车轴采用下耦合方式配合。本实用新型专利技术采用超声检测的方法做出快速准确评价，检测信号清晰明显，检测结果稳定可靠，根据在役轮轴特点，适当增加端探头个数，细分探头检测部位，有效的提高检测能力和检测的稳定性；且轴身探头机构和轴端探头机构均可根据需要自由调节，便于定位检测，结构合理，测量方便、准确。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

轮轴超声波自动检测系统
本技术涉及一种对检修车轴的使用情况用超声检测的方法做出快速准确评 价的轮轴超声波自动检测系统。
技术介绍
随着国内高速铁路的修建运营，铁路运输运营的安全性一再被国家强调，如何 快速准确的判别出在役车轴的使用情况是一个极其重要的课题。车轴检修中往往是带有轮对和轴承套的，如图1-2所示，国内最常使用的RD2 型车轴，其中如图1-1所示的一半带有轮对和轴承套的车轴可分为好几个部分车轮 11、轴承套12、轴颈13、轴身14、镶入部15，其中镶入部15靠轴颈13部分为镶入部外 侧，靠轴身14的部分为镶入部内侧。对于在役车轴的检修，主要是针对使用中易出现由应力集中或是其它各种原因 导致的裂纹。最易出现的部分是轴颈13根部即轴颈13靠近镶入部15 —端以及镶入部 15，此外轴身14也会出现裂纹，但是一般其危害程度没有轴颈13和镶入部15部位那么 大。铁道部办公厅于2007年5月18日印发了《铁道部货车轮对轮轴组装检修及管 理规则》，此文件中对车轴的检测检修做了一些指导，其中有关超声波的车轴检测的部 位的规定和方法大致总结为如图2所示的部位和方法。如图1-1、2所示，101和102号 探头为纵波小角度探头，分别检测轴颈13部位和镶入部外侧，105为0°直探头，用于全 轴透声检测，同时由于声束的扩散，0°直探头105可以检测轴身14大缺陷，其灵敏度和 纵波小角度探头101、102处探小缺陷相差不多。111和112号探头是横波探头，从轴身 14处检测镶入部外部和内部的缺陷。121号探头也是横波探头，从轴颈13处检测镶入部 15。但是在车轴检修时，往往轴颈处的轴承套12是不去除的，如图左半部，这样便无法 再使用横波探头121，所以在检修车轴中不再有横波探头121。在以上所有检测方法中，纵波小角度探头的轴向覆盖范围比较大，纵波小角度 探头101和纵波小角度探头102加起来完全可以覆盖到轴颈13到镶入部15中间的轴向区 域，实际检测中只要使探头在轴端旋转一周就可完成全部的检测，然而对横波斜探头来 说，其轴向覆盖距离有限，所以必须使得探头相对于车轴沿轴向前后移动才能覆盖到大 的区域，同时车轴旋转，这样才能完成全部的检测，如图3所示，探头在轴身上运动的 轨迹。现在国内各铁路局车辆段使用的轮轴超声波检测设备都采用上耦合方式，如图 2、图3所示，探头在轴身上方，众所周知，超声耦合一般用水或是油，都为液体，易往 下流动，所以此种耦合方式的稳定性不太好。同时如图3，探头快速的轴向平移同时车轴 缓慢旋转，这样探头的运动速度比较快，也不利于检测的稳定性。以往铁道部对于车轴各个部位的检测都是以Imm深的人工缺陷作为对比校验缺陷，随着中国铁路的大提速，对于安全性也提出了更高的要求，所以在2009年，铁道部提高要示，以0.5mm深人工缺陷作为对比校验缺陷。以往的设备在探测Imm深的缺陷 也是刚刚达到要求，检测0.5_的人工缺陷就显示能力不足。
技术实现思路
针对于目前铁路检修车轴的检测方法和设备出现的检测能力不足，检测稳定性 不高等等一系列问题，本技术一种对检修车轴的使用情况用超声检测的方法做出快 速准确评价的轮轴超声波自动检测系统，达到检测信号清晰明显，检测结果稳定可靠的 目的。本技术是采用以下技术方案实现的一种轮轴超声波自动检测系统，它包括机架、设置在机架的底部的轮轴驱动机 构、在机架两端对称设置的轴端探头机构和在机架上部设置的轴身探头机构，所述轮轴驱动机构包括轮轴轨道、垂直于轨道的旋转驱动轴及该旋转驱动轴的 旋转驱动电机；所述轴端探头机构包括可上下调节的端探头架、以及横向设置的探头升缩气 缸、端探头座和轴端探头，所述探头升缩气缸与端探头座连接并设置在端探头架上，所 述端探头座上固定设置轴端探头；所述轴身探头机构是一对对称的可前后左右上下运行的L形支撑臂，其包括轴 向平移电机、横向平移气缸、主升降气缸、轴身探头架、副升降气缸、轴身探头座和轴 身探头，所述轴向平移电机、横向平移气缸和主升降气缸固定设置在机架上，并与轴身 探头架连接；所述副升降气缸纵向固定设置在轴身探头架上，并连接横向伸出并朝上的 轴身探头座，所述探头座上固定设置轴身探头。所述轴端探头包括轴颈小角度纵波探头、镶入部外侧小角度纵波探头、镶入部 内侧小角度纵波探头、轴身小角度纵波探头和0°直探头，所述探头的角度依次减小。所述轴身探头包括镶入部外侧横波斜探头、镶入部内侧横波斜探头和轴身径向 探头。其中所述的镶入部外侧横波斜探头的角度为，镶入部内侧横波斜探头的角度 为45°，轴身径向探头的角度为0°。所述可上下调节的端探头架通过纵向设置的调节丝杆与机架连接。所述轴身探头座的上表面为弧面。本技术与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果1)本技术根据在役轮轴特点，适当增加端探头个数，细分探头检测部位， 有效的提高检测能力和检测的稳定性。2)本技术改变轴身探头与车轴的耦合方式及其运行轨迹，通过使得探头的 运行更加合理和稳定。3)本技术达到了检测0.5mm深人工缺陷的能力，提高了设备的可靠性。4)本技术的轴身探头机构和轴端探头机构均可根据需要自由调节，便于定 位检测，结构合理，测量方便、准确。附图说明图1-1 车轴各部位说明；图1-2 带有轮对的车轴各部位说明；图2 铁道部文件中关于各型探头的探测面和探测部位示意图；图3 铁道部文件中轴身探头的运行轨迹；图4-1 本技术轴身探头和部分轴端探头的探测面和探测部位示意图；图4-2 本技术0°直探头的探测面和探测部位示意图；图5 本技术端探头座及轴端探头的结构示意图；图6 本技术中轴身探头的运行轨迹；图7 本技术的结构示意图；图8 图7的俯视图；图9 本技术检测车轴的结构示意图；图10 图9的左视图；图11 本技术轴身探头座及轴身探头的结构示意图；图12 本技术轴身探头原始位置剖视图；图13 本技术轴身探头检测位置剖视图具体实施方式以下结合说明书附图对本技术做进一步的说明实施例如图7、8所示，本技术所述的一种轮轴超声波自动检测系统，它包括机架 7、设置在机架的底部的轮轴驱动机构、在机架两端对称设置的轴端探头机构和在机架上 部设置的轴身探头机构，所述轮轴驱动机构包括轮轴轨道4、垂直于轨道的旋转驱动轴6及该旋转驱动轴 6的旋转驱动电机5;所述轴端探头机构包括可上下调节的端探头架2、以及横向设置的探头升缩气缸 22、端探头座21和轴端探头，所述探头升缩气缸22与端探头座21连接并设置在端探头 架2上，所述端探头座21上固定设置轴端探头；如图5所示，所述轴端探头包括轴颈小 角度纵波探头101、镶入部外侧小角度纵波探头102、镶入部内侧小角度纵波探头103、 轴身小角度纵波探头104和0°直探头105。针对于图2和图3所示的文件中只有轴颈小角度纵波探头101、镶入部外侧小角 度纵波探头102和0°直探头105，其中，轴颈小角度纵波探头101检测轴颈部缺陷，镶 入部外侧小角度纵波探头102检测镶入部外侧，利用其大的扩散角，也可以检测到镶入 部内侧的缺陷，可是信号灵敏度低，对Imm的缺陷都比较难于检出。0°直探头105为 直探头，检测全轴的透声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮轴超声波自动检测系统，其特征在于，它包括机架（７）、设置在机架（７）底部的轮轴驱动机构、在机架（７）两端对称设置的轴端探头机构和在机架（７）上部设置的轴身探头机构，所述轮轴驱动机构包括轮轴轨道（４）、垂直于轨道的旋转驱动轴（６）及该旋转驱动轴（６）的旋转驱动电机（５）；所述轴端探头机构包括可上下调节的端探头架（２）、以及横向设置的探头升缩气缸（２２）、端探头座（２１）和轴端探头，所述探头升缩气缸（２２）与端探头座（２１）连接并设置在端探头架（２）上，所述端探头座（２１）上固定设置轴端探头；所述轴身探头机构是一对对称的可前后左右上下运行的Ｌ形支撑臂，其包括轴向平移电机（３２）、横向平移气缸（３３）、主升降气缸（３４）、轴身探头架（３）、副升降气缸（３５）、轴身探头座（３１）和轴身探头，所述轴向平移电机（３２）、横向平移气缸（３３）和主升降气缸（３４）固定设置在机架（７）上，并与轴身探头架（３）连接；所述副升降气缸（３５）纵向固定设置在轴身探头架（３）上，并连接横向伸出并朝上的轴身探头座（３１），所述探头座上固定设置轴身探头。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：滕永平，姚鹏远，董颖，费学智，徐海滨，吴迪，张乐，赵中龄，
申请(专利权)人：北京交大创新科技中心，北京精益通达自动化专用设备技术开发有限公司，北京波易达成像技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]