一种铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机

摘要

本发明涉及一种铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机，床身主体上方设有模组横梁；模组横梁上设有可横向移动的两个相对设置的随动装置；随动装置位于待测轮轴内侧的两端；相控阵探头设置在随动装置下方；床身主体两侧设有可上下移动的找中装置；A型探头设置在找中装置一端，且可通过找中装置进行横向移动；床身主体中部设有轮轴转动机构；床身主体上还设有上下料机构，用于上下料轮轴；A型探头和相控阵探头与相控阵超声波探伤仪相连，本发明的铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机，能对缺陷进行三维立体显示，同时采用了相控阵探伤和A型探头探伤的交叉扫查，检测效率和准确率高，生产成本低，应用前景广阔。

说明书

技术领域

本发明涉及金属探伤技术领域，尤其涉及一种用于铁路车辆轮轴的超声波相控阵自动探伤机。

背景技术

随着世界高速铁路的迅猛发展，为适应国民经济发展，满足广大人民的需求，我国铁路事业蓬勃发展。在铁路运输中，安全是重中之重，铁路车辆运行直接关系到人民生命和财产安全，因此，车辆经过一定时间的运行之后，必须对车辆的走行部分和制动部分进行分解检验和维修，淘汰一些不再符合标准的零部件，其中车辆轮轴的质量尤为重要，如果车辆轮轴出现裂纹，就有可能在车辆运行中断裂，造成严重损失，只有通过检验合格后，方可重新组装后继续运行，由此可见，一个合格的、可靠的铁路轮轴检验检测设备对车辆安全极其重要。

目前我国的客车轮轴检修超声波探伤大多引进国外的相控阵超声波探伤设备，而货车轮轴超声波探伤技术还停滞不前，只能采用普通的超声波探伤技术，其需要人工进行操作，检测效率和准确率低，操作人员的劳动强度大，不稳定因数多，无法适应我国铁路车辆高速运行发展的需求，对我国铁路车辆的发展起到了一定的阻碍作用。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种检测效率和准确率高，能实现对缺陷的三维立体显示，同时采用了相控阵探头和A型探头进行交叉扫查的铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机，包括床身主体、模组横梁、随动装置、找中装置、A型探头、相控阵探头、轮轴转动机构、上下料机构和位于床身主体上的相控阵超声波探伤仪；所述床身主体上方设有模组横梁；所述模组横梁上设有可横向移动的两个相对设置的随动装置；所述随动装置位于待测轮轴内侧的两端；所述相控阵探头设置在随动装置下方，且可通过随动装置进行周向移动；所述床身主体两侧设有可上下移动的找中装置；所述A型探头设置在找中装置一端，且可通过找中装置进行横向移动；所述床身主体中部设有轮轴转动机构；所述床身主体上还设有上下料机构，用于上下料轮对；所述A型探头和相控阵探头与相控阵超声波探伤仪相连。

优选的，所述随动装置包括模组固定板、模组连接板A、气动模组、模组连接板B、固定轴、第一轴套、限位块、第一轴、弹簧、铝支座、定位端盖、镶套、联接组件、第一支座、弧形探头座和锲块；所述模组固定板与模组横梁相连；所述模组固定板通过模组连接板A与气动模组相连；所述气动模组通过模组连接板B与固定轴相连；所述固定轴下端设有第一轴套；所述第一轴套内部上端设有限位块；所述第一轴套内设有第一轴；所述第一轴上设有弹簧；所述第一轴下端穿过铝支座，并通过定位端盖与铝支座相连；所述第一轴下端与铝支座之间还设有镶套；所述铝支座通过联接组件与第一支座相连；所述第一支座上设有弧形探头座；所述相控阵探头设置在弧形探头座上；所述第一支座内还设有锲块。

优选的，所述联接组件包括第二轴套和销。

优选的，所述找中装置包括模组、第二支座、联接板、电缸、定位座、伸缩轴、内轴、压缩弹簧、外套、接轴、弹簧联轴器和第二轴；所述模组一端通过第二支座与床身主体相连，另一端通过联接板与电缸相连；所述电缸上设有定位座；所述电缸的伸缩轴与内轴相连；所述内轴上设有压缩弹簧；所述内轴外套设有外套；所述外套一端与伸缩轴连接，另一端与接轴相连；所述接轴通过弹簧联轴器与第二轴相连；所述A型探头设置在第二轴上。

优选的，所述A型探头由0°、23.3°和27.3°三个探头组合而成。

优选的，所述轮轴转动机构包括电机垫板、电机、第一齿轮、第二齿轮、传动轴、第三轴套、托轮和第三支座；所述电机垫板设置在床身主体底部；所述电机垫板上设有电机；所述电机通过第一齿轮和第二齿轮与传动轴相连；所述传动轴两侧设有第三轴套；所述传动轴两端分别通过传动组件与托轮相连；所述传动组件与第三支座相连；所述第三支座另一端设有相同结构的传动组件和托轮。

优选的，所述传动组件包括隔套、第三轴和深沟球轴承；所述第三轴一端通过隔套和深沟球轴承与传动轴相连，另一端与托轮相连。

优选的，所述铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机还包括电气控制系统、计算机及专用探伤软件处理系统和图像显示系统；所述电器控制系统与随动装置、找中装置、轮轴转动机构和上下料机构相连，用于控制其进行机械运动；所述计算机及专用探伤软件处理系统与相控阵超声波探伤仪和图像显示系统相连，用于接收A型探头和相控阵探头扫查到的信息，通过探伤专用软件的处理，并图像显示系统显示出来。

优选的，所述电器控制系统内还设有PLC控制系统。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明方案的一种铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机，其操作方便，全程自动化，实现了对缺陷的三维立体显示，同时采用了相控阵探头和A型探头进行交叉扫查，检测效率和准确率高，满足了我国铁路车辆高速运行发展的需要，是适应我国可作为客车、货车、动车、地铁、轨道交通无损探伤的专用检测设备；同时能够提高铁路轮轴检修质量，取消两次复探，减少轮轴检修工艺时间，进一步节省了人力物力，节约了生产成本，对确保铁路运输效率和行车安全，提供了有力的保证，其应用前景十分广阔。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。

附图1为本发明的一种实施方式的铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机结构示意图。

附图2为附图1的局部放大图。

附图3为附图1的左视图。

附图4为附图3的局部放大图。

附图5为附图3的局部放大图。

附图6为附图1的俯视图。

附图7为附图6的局部放大图。

附图8为本发明的铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机结构示意图。

附图9为附图8的局部放大图。

附图10为附图8的局部放大图。

其中：1、床身主体；2、模组横梁；3、A型探头；4、相控阵探头；5、待检测轮轴；201、模组固定板；202、模组连接板A；203、气动模组；204、模组连接板B；205、固定轴；206、第一轴套；207、限位块；208、第一轴；209、弹簧；210、铝支座；212、镶套；213、定位端盖;214、第一支座；215、弧形探头座；217、锲块；218、第二轴套；219、销；301、模组；302、第二支座；303、联接板；304、电缸；305、定位座；306、伸缩轴；307、内轴；308、压缩弹簧；309、外套；310、接轴；311、弹簧联轴器；312、第二轴；401、电机垫板；402、电机；403、第一齿轮；404、第二齿轮；405、传动轴；406、第三轴套；407、托轮；408、第三支座;409、隔套；410、第三轴；411、深沟球轴承。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如附图1-10所示的本发明所述的一种铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机，包括床身主体1、模组横梁2、随动装置、找中装置、A型探头3、相控阵探头4、轮轴转动机构、上下料机构和位于床身主体1上的相控阵超声波探伤仪；所述床身主体1上方设有模组横梁2；所述模组横梁2上设有可横向移动的两个相对设置的随动装置；所述随动装置位于待测轮轴内侧的两端；所述相控阵探头4设置在随动装置下方，且可通过随动装置进行周向移动；所述床身主体1两侧设有可上下移动的找中装置；所述A型探头3设置在找中装置一端，且可通过找中装置进行横向移动；所述床身主体1中部设有轮轴转动机构；所述床身主体1上还设有上下料机构，用于上下料轮轴；所述A型探头3和相控阵探头4与相控阵超声波探伤仪相连；所述随动装置包括模组固定板201、模组连接板A202、气动模组203、模组连接板B204、固定轴205、第一轴套206、限位块207、第一轴208、弹簧209、铝支座210、定位端盖213、镶套212、联接组件、第一支座214、弧形探头座215和锲块217；所述模组固定板201与模组横梁2相连；所述模组固定板201通过模组连接板A202与气动模组203相连；所述气动模组203通过模组连接板B204与固定轴205相连；所述固定轴205下端设有第一轴套206；所述第一轴套206内部上端设有限位块207；所述第一轴套206内设有第一轴208；所述第一轴208上设有弹簧209；所述第一轴208下端穿过铝支座210，并通过定位端盖213与铝支座210相连；所述第一轴208下端与铝支座210之间还设有镶套212；所述铝支座210通过联接组件与第一支座214相连；所述第一支座214上设有弧形探头座215；所述相控阵探头4设置在弧形探头座215上；所述第一支座214内还设有锲块217;所述联接组件包括第二轴套218和销219;所述找中装置包括模组301、第二支座302、联接板303、电缸304、定位座305、伸缩轴306、内轴307、压缩弹簧308、外套309、接轴310、弹簧联轴器311和第二轴312；所述模组301一端通过第二支座302与床身主体1相连，另一端通过联接板303与电缸304相连；所述电缸304上设有定位座305；所述电缸304的伸缩轴306与内轴307相连；所述内轴307上设有压缩弹簧308；所述内轴307外套设有外套309；所述外套309一端与伸缩轴306连接，另一端与接轴310相连；所述接轴310通过弹簧联轴器311与第二轴312相连；所述A型探头3设置在第二轴312上;所述A型探头3由0°、23.3°和27.3°三个探头组合而成;所述轮轴转动机构包括电机垫板401、电机402、第一齿轮403、第二齿轮404、传动轴405、第三轴套406、托轮407和第三支座408；所述电机垫板401设置在床身主体1底部；所述电机垫板401上设有电机402；所述电机402通过第一齿轮403和第二齿轮404与传动轴405相连；所述传动轴405两侧设有第三轴套406；所述传动轴405两端分别通过传动组件与托轮407相连；所述传动组件与第三支座408相连；所述第三支座408另一端设有相同结构的传动组件和托轮407；所述传动组件包括隔套409、第三轴410和深沟球轴承411；所述第三轴410一端通过隔套409和深沟球轴承411与传动轴405相连，另一端与托轮407相连；所述铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机还包括电气控制系统、计算机及专用探伤软件处理系统和图像显示系统；所述电器控制系统与随动装置、找中装置、轮轴转动机构和上下料机构相连，用于控制其进行机械运动；所述计算机及专用探伤软件处理系统与相控阵超声波探伤仪和图像显示系统相连，用于接收A型探头3和相控阵探头4接收到的信息，并通过图像显示系统显示出来；所述电器控制系统内还设有PLC控制系统。

如附图1-10所示的本发明所述的一种铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机，适用于对货车RD2、RE轮轴进行检修，当其开始使用时，其操作流程如下：启动—选择RD2/RE—样品轴灵敏度效验—效验结果打印—实轴探伤—数据分析—异常结果打印—对下一个轴探伤。

其中在进行实轴探伤时，通过电气控制系统对铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机的机械运动进行控制，首先上下料机构对待检测轮轴进行上料，接着根据待测轮轴的直径，找中装置中的模组在床身主体上进行上下移动，从而带动A型探头进行上下移动，A型探头可根据待检测轮轴自动调整角度，确保其与待检测轮轴位于同一轴心线上；然后电气控制系统发出信号，电机开启，电机的旋转轴自动旋转，并通过第一齿轮和第二齿轮驱动传动轴进行旋转，传动轴通过传动组件驱动托轮进行转动，这样四个托轮就驱动待检测轮轴进行旋转；电缸启动，电缸伸缩轴横向移动，通过内轴、接轴和弹簧联轴器的依次动力传输，使得A型探头可以移动到适当的位置，完成A型探头的扫查；紧接着模组横梁上的两个随动装置横向移动到指定位置，气动模组带动固定轴向下移动，固定轴带动第一轴往下移动，从而使得整个铝支座往下移动，这样相控阵探头就可以自动下降到合适的位置，由于相控阵可通过动态电子控制声束的方向和聚焦，通过检测声束，可以在同一位置作多角度检测，因而可以在不移动探头的情况下便可扫查，对于车轴轴颈根部和轮座镶入部检测，相控阵探头位于固定位置，沿着圆周方向转一圈，就可以覆盖所有的范围，从而可以通过相控阵探头完成对待检测轮轴的全面扫查；这样就实现了对待检测轮轴的相控阵探头和A型探头交叉扫查，提高了检测效率和正确率，扫查完成后，再通过上下料机构将待检测轮轴下料。

计算机及专用探伤软件处理系统包括系统控制、管理软件和检测数据处理软件，其中系统控制和管理软件主要是控制检测系统的各部动作，进行整体的系统管理和控制；检测数据处理软件用于调整和设定超声波相控阵检测系统的工艺数据，并对检测数据进行处理，生成A、B、C、3D扫描图像，并对检测数据和结果进行管理。

本发明的铁路车辆轮轴超声波相控阵自动探伤机，针对轮轴可以实现以下的三种检查:（一）全轴穿透检测，其采用A型0°探头在车轴的端面进行全轴穿透检测;（二）卸荷槽检测，其采用A型23.3°和27.3°的探头也可以对卸荷槽部位进行检测；（三）采用两组相控阵探头可以对车轮座和卸荷槽进行检测。

本发明的铁路车辆轮轮轴超声波相控阵自动探伤机，其还具有自检和巡检功能，出现异常系统自动报警提示，并将检测数据自动保存；同时具有自动报伤功能；且其既能以波形图片显示结果，又能通过三维立体图形显示进行具体数据分析，同时设备能随时存储和打印检测结果。

本发明的一种轮轴超声波相控阵自动探伤机，其操作方便，全程自动化，实现了对缺陷的三维立体显示，同时采用了相控阵探头和A型探头进行交叉扫查，满足了我国铁路车辆高速运行发展的需要，是适应我国可作为客车、货车、动车、地铁、轨道交通无损探伤的专用检测设备；同时能够提高铁路轮轴检修质量，取消了两次复探，减少轮轴检修工艺时间，进一步节省了人力物力，节约了生产成本，对确保铁路运输效率和行车安全，提供了有力的保证，其应用前景十分广阔。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。