本實(shí)用新型屬于金屬檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種火車車輪超聲相控陣自動(dòng)探傷裝置。

背景技術(shù)：

車輪是火車(高鐵動(dòng)車、客車、貨車和機(jī)車)重要的運(yùn)動(dòng)和承載部件，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣對(duì)保證火車的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，一旦引發(fā)事故，往往是災(zāi)難性的。而傳統(tǒng)的火車車輪的超聲探傷，主要是基于壓電超聲縱波法，需要車輪在軌道上移動(dòng)過程中進(jìn)行探傷，可能需多次移動(dòng)才能完成。因此所需的機(jī)械配套結(jié)構(gòu)占地空間大，需要探頭通道數(shù)多，造成裝置復(fù)雜，運(yùn)行成本和維護(hù)成本大量增加，因此急需技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊的自動(dòng)化火車車輪超聲檢測(cè)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的火車車輪超聲相控陣自動(dòng)探傷裝置，可將備檢車輪固定在該裝置上，驅(qū)動(dòng)其水平回轉(zhuǎn)，應(yīng)用相控陣探頭技術(shù)及可調(diào)節(jié)探頭裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的檢測(cè)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型提供一種火車車輪超聲相控陣自動(dòng)探傷裝置，該裝置包括支架、車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1、探頭升降機(jī)構(gòu)2、探頭水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3、相控陣探頭4、水槽5和編碼器6。

所述水槽5水平固接在支架上。

所述車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1水平設(shè)置在水槽5內(nèi)，待檢車輪8同軸設(shè)置在車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1上，車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1通過電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1上設(shè)置有壓板裝置7，用于卡固待檢車輪8。

提供掃描信號(hào)的所述編碼器6連接被動(dòng)檢測(cè)輪61，被動(dòng)檢測(cè)輪61隨電機(jī)減速器的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

相控陣探頭4與探頭升降機(jī)構(gòu)2和探頭水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3連接，使相控陣探頭4可橫向縱向調(diào)節(jié)地與待檢車輪8的被檢表面貼合。

所述探頭升降機(jī)構(gòu)2包括立柱21和套于立柱之上的升降套筒22，立柱21豎直安裝在水槽5內(nèi)，并與車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1相鄰；升降套筒22通過其內(nèi)表面設(shè)置的齒輪和立柱21柱體表面豎直方向上設(shè)置的齒條，實(shí)現(xiàn)升降套筒22沿立柱21上升下降調(diào)節(jié)。

所述探頭水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3包括連接件31和水平移動(dòng)件32；連接件31呈“L”形，具有豎直部和水平部；連接件31的豎直部與探頭升降機(jī)構(gòu)2的升降套筒22通過螺栓固定；連接件31的水平部與水平移動(dòng)件32構(gòu)成水平滑動(dòng)連接。

所述連接件31的水平部與水平移動(dòng)件32通過燕尾槽榫結(jié)構(gòu)水平滑動(dòng)連接。

所述相控陣探頭4為超聲相控陣探頭。

所述相控陣探頭4與探頭水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3之間設(shè)置有彈性跟蹤裝置，彈性跟蹤裝置包括頂板、底板和四組彈性部件，四組彈性部件分別豎直的設(shè)置于頂板和底板的四角；所述彈性部件由一支柱和一彈簧構(gòu)成。

所述相控陣探頭4具有探頭導(dǎo)靴41。

探頭導(dǎo)靴41底部?jī)?nèi)表面的兩側(cè)均具有尖角楔狀區(qū)域411，使得檢測(cè)區(qū)域外的脈沖，即入射到尖角楔塊區(qū)域411的超聲波不會(huì)被反射。

探頭導(dǎo)靴41具有兩個(gè)垂直于水平面的供水水路412，從上至下供水水路412的直徑逐漸減小。

所述水槽5與排水系統(tǒng)或水循環(huán)系統(tǒng)連接。

所述壓板裝置7包括“T”形螺母71、鎖緊螺栓72和水平壓板73；“T”形螺母71安裝在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1的“T”形槽內(nèi)，沿“T”形槽滑動(dòng)；鎖緊螺栓72穿過水平壓板73上的孔與“T”形螺母71連接。

被動(dòng)檢測(cè)輪61將轉(zhuǎn)動(dòng)或停止信號(hào)傳遞給編碼器6，編碼器6根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)或停止信號(hào)控制相控陣探頭4工作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)備檢火車車輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，相控陣探頭不需要移動(dòng)，節(jié)省設(shè)備整體空間；并通過水平調(diào)節(jié)和升降機(jī)構(gòu)以及通過彈簧跟蹤裝置保證超聲信號(hào)耦合的穩(wěn)定性，應(yīng)用先進(jìn)的超聲相控陣探頭技術(shù)簡(jiǎn)化機(jī)械掃查的動(dòng)作，提高設(shè)備可靠性，保證檢測(cè)靈敏度。

本實(shí)用新型占地面積不超過2平方米，實(shí)現(xiàn)高效率的火車車輪輪緣自動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)線速度150mm/s。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，技術(shù)先進(jìn)，具有很好的可靠性和實(shí)用性，可廣泛應(yīng)用于火車車輪超聲波自動(dòng)化探傷中。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型火車車輪超聲相控陣自動(dòng)探傷裝置的主視圖；

圖2為本實(shí)用新型火車車輪超聲相控陣自動(dòng)探傷裝置的軸測(cè)圖；

圖3為壓板裝置7的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中A部分的局部放大圖；

圖5為探頭導(dǎo)靴41的軸測(cè)圖；

圖6a為探頭導(dǎo)靴41的局部剖視圖；

圖6b為探頭導(dǎo)靴41的吸聲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7a為圖5的A-A向剖視圖；

圖7b為探頭導(dǎo)靴41的水路結(jié)構(gòu)示意圖，箭頭方向?yàn)樗鞣较颉?/p>

其中的附圖標(biāo)記為：

1車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái) 2探頭升降機(jī)構(gòu)

21立柱 22升降套筒

3探頭水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 31連接件

32水平調(diào)節(jié)件 4相控陣探頭

41探頭導(dǎo)靴 411尖角楔狀區(qū)域

412水路 5水槽

6編碼器 61被動(dòng)檢測(cè)輪

7壓板裝置 71“T”形螺母

72鎖緊螺栓 73水平壓板

8待檢車輪

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的火車車輪超聲相控陣自動(dòng)探傷裝置，包括支架、車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1、探頭升降機(jī)構(gòu)2、探頭水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3、相控陣探頭4、水槽5和編碼器6。

所述水槽5水平固接在支架上，用于收集耦合水。所述水槽5與排水系統(tǒng)或水循環(huán)系統(tǒng)連接。

所述車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1水平設(shè)置在水槽5內(nèi)，并通過電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1與待檢車輪8具有相同的軸心；車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1上設(shè)置有壓板裝置7，用于卡固待檢車輪8。

如圖3所示，壓板裝置7包括“T”形螺母71、鎖緊螺栓72和水平壓板73；“T”形螺母71安裝在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1的“T”形槽內(nèi)，可沿“T”形槽滑動(dòng)，調(diào)整其合適位置后，用鎖緊螺栓72穿過待檢車輪8幅板上的孔，與“T”形螺母71連接，并通過壓緊水平壓板73達(dá)到壓緊被檢車輪8的目的。

所述編碼器6連接被動(dòng)檢測(cè)輪61，被動(dòng)檢測(cè)輪61與電機(jī)減速器的動(dòng)力輸出軸嚙合，隨電機(jī)減速器動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，并將轉(zhuǎn)動(dòng)或停止信號(hào)傳遞給編碼器6，編碼器6根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)或停止信號(hào)控制相控陣探頭4工作。

如圖4所示，所述探頭升降機(jī)構(gòu)2包括立柱21和套于立柱之上的升降套筒22，立柱21豎直安裝在水槽5內(nèi)，并與車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1相鄰；升降套筒22通過其內(nèi)表面設(shè)置的齒輪結(jié)構(gòu)和立柱21柱體表面豎直方向上設(shè)置的齒條結(jié)構(gòu)，在立柱21豎直方向上升降調(diào)節(jié)。

所述探頭水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3包括連接件31和水平移動(dòng)件32；連接件31呈“L”形，具有豎直部和水平部；連接件31的豎直部與探頭升降機(jī)構(gòu)2的升降套筒22通過螺栓固定；連接件31的水平部與水平移動(dòng)件32構(gòu)成水平滑動(dòng)連接，優(yōu)選地，連接件31的水平部與水平移動(dòng)件32通過燕尾槽榫結(jié)構(gòu)水平滑動(dòng)連接。

所述相控陣探頭4為超聲相控陣探頭，設(shè)置于探頭水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3的水平移動(dòng)件32的底部；工作時(shí)，相控陣探頭4通過調(diào)節(jié)探頭升降機(jī)構(gòu)2和探頭水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3與待檢車輪8的被檢表面貼合。

優(yōu)選地，所述相控陣探頭4與水平移動(dòng)件32之間設(shè)置有彈性跟蹤裝置，彈性跟蹤裝置包括頂板、底板和四組彈性部件，四組彈性部件分別豎直的設(shè)置于頂板和底板的四角。所述彈性部件由一支柱和一彈簧構(gòu)成。

如圖5所示，相控陣探頭4具有探頭導(dǎo)靴41。

如圖6a和圖6b所示，探頭導(dǎo)靴41內(nèi)部應(yīng)用聲學(xué)原理進(jìn)行了相關(guān)吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其底部?jī)?nèi)表面的兩側(cè)均具有尖角楔狀區(qū)域411，使得檢測(cè)區(qū)域外的脈沖，即入射到尖角楔塊區(qū)域411的超聲波不會(huì)被反射，避免探頭接收到干擾的回波，減低雜波的高度，防止信號(hào)受到干擾。

如圖7a和圖7b所示，探頭導(dǎo)靴41具有兩個(gè)垂直于水平面的供水水路412，其采用兩個(gè)供水口同時(shí)供水，從供水口開始逐漸減小管路的直徑，保持耦合水的壓力，確保水流的速度，使之迅速充滿待檢車輪8的被檢表面與探頭晶片中間的區(qū)域，形成穩(wěn)定的水層，保證信號(hào)的耦合質(zhì)量。

本實(shí)用新型的工作過程如下：

首先，將待檢車輪8通過壓板裝置7固定在車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1上，使其與車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1同軸。

其次，通過調(diào)節(jié)升降套筒22使相控陣探頭4的探頭導(dǎo)靴41與待檢車輪8表面貼合，并通過調(diào)節(jié)水平移動(dòng)件32使相控陣探頭4的探頭導(dǎo)靴41對(duì)正待檢車輪8表面需要檢測(cè)的區(qū)域。

接下來，檢查電氣控制部分的連線是否正確，檢查相控陣探頭4的信號(hào)線連接是否正確，檢查供水管路連接是否正確。檢查完畢后啟動(dòng)系統(tǒng)。

工作時(shí)，待檢車輪8隨車輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1轉(zhuǎn)動(dòng)，相控陣探頭4完成對(duì)于待檢車輪8一周的檢測(cè)。