一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，包括一個(gè)踏面探傷探頭組件和一個(gè)輪輞探傷探頭組件，踏面探傷探頭組件依靠機(jī)械手靠在車輪的踏面上，所述的輪輞探傷探頭組件依靠機(jī)械手靠在車輪的輪輞面上；踏面探傷探頭組件裝置能夠從踏面上在線自動(dòng)檢測(cè)車輪踏面及輪幅缺陷，檢測(cè)效率高，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作方便；輪輞探傷探頭組件裝置能夠從輪輞內(nèi)側(cè)面上在線自動(dòng)檢測(cè)車輪輪輞面及踏面缺陷，檢測(cè)效率高，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作方便。
【專利說(shuō)明】一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波車輪探傷機(jī)是專為高速動(dòng)車組例行探傷檢查設(shè)計(jì)的裝用設(shè)備，特別涉及一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]軌道車輛的車輪在運(yùn)行中長(zhǎng)期受到較大的交變應(yīng)力，其內(nèi)部可能產(chǎn)生裂紋，造成安全隱患，對(duì)此應(yīng)定期對(duì)車輪進(jìn)行超聲波探傷。以前車輪探傷是手持探頭架人工操作，效率很低。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開發(fā)了一種不落輪超聲波探傷設(shè)備，即不用將車輪拆下來(lái)，而是在車輪正常裝在車上的狀態(tài)下，由在車底地溝中移動(dòng)的探傷機(jī)進(jìn)行自動(dòng)探傷。車輪輪輞探頭組件與車輪踏面探頭組件則是該設(shè)備的關(guān)鍵部件，原有技術(shù)存在不能對(duì)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)；探頭數(shù)量多；探頭架體積大；檢測(cè)范圍小適應(yīng)性差；耦合不良；耦合液消耗量大；工作效率低等諸多缺陷。因此造成檢測(cè)工作狀態(tài)不穩(wěn)定，頻繁出現(xiàn)漏探、誤探情況。
[0003]基于以上的原因我們針對(duì)被測(cè)工件的特點(diǎn)深入研究探頭與車輪的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)關(guān)系，選擇合理的探頭類型、優(yōu)化探頭保持架結(jié)構(gòu)、調(diào)整探頭相對(duì)位置關(guān)系及入射角度、控制探測(cè)深度、優(yōu)化探頭類型的組合方式，最終達(dá)到最少的探頭數(shù)量、最小的探頭架體積、最佳的耦合效果、最大的自適應(yīng)能力。最終達(dá)到可以連續(xù)檢測(cè)，工作狀態(tài)穩(wěn)定，綠色環(huán)保，工作效率高，消除漏檢、錯(cuò)檢風(fēng)險(xiǎn)的最佳效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可以連續(xù)檢測(cè)，工作狀態(tài)穩(wěn)定，綠色環(huán)保，工作效率高，消除漏檢、錯(cuò)檢風(fēng)險(xiǎn)小的軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，新型超聲波車輪探傷機(jī)設(shè)備核心部件，克服現(xiàn)有機(jī)型的缺陷。其方案的基本思路是每個(gè)車輪配備一個(gè)踏面探頭組件和一個(gè)輪輞探頭`組件，機(jī)械手夾持踏面探頭組件，配合輪輞探頭組件，對(duì)同一車輪同時(shí)進(jìn)行連續(xù)探測(cè)。并且優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使得探頭部件高度較低，運(yùn)動(dòng)中易于克服車輛底部障礙，實(shí)現(xiàn)所有車型的兼容，同時(shí)改進(jìn)了探頭組件的布置方式適合不同輪輞寬度車輪的自適應(yīng)檢測(cè)能力。改良保持架伸縮結(jié)構(gòu)，使保持架伸縮更加靈活可靠。增設(shè)耦合液噴淋結(jié)構(gòu)，將耦合液出口直接設(shè)計(jì)在探頭框上，使耦合液給送位置準(zhǔn)確，用量大大減少。同時(shí)在保持架底部安裝位置增設(shè)探頭轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，方便探頭調(diào)整等。
[0006]為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
[0007]一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，包括一個(gè)踏面探頭組件和一個(gè)輪輞探頭組件，踏面探頭組件依靠機(jī)械手靠在車輪的踏面上，所述的輪輞探頭組件依靠機(jī)械手靠在車輪的輪輞面上。
[0008]踏面探頭組件方案:踏面探頭組件是一種采用四只相控陣探頭及五只常規(guī)雙晶探頭組合的列車車輪踏面及輪輻缺陷檢測(cè)裝置。該裝置由:保持架安裝座將安裝內(nèi)側(cè)板及安裝外側(cè)板通過(guò)螺釘連接；將相控陣探頭保持架、相控陣探頭保持架及常規(guī)雙晶探頭保持架、安裝在保持架安裝座上；側(cè)向限位輪、側(cè)向位置傳感器通過(guò)螺釘安裝在安裝內(nèi)側(cè)板側(cè)面；踏面限位輪及踏面位置傳感器通過(guò)螺釘安裝在安裝外側(cè)板內(nèi)側(cè)組成完整的踏面探頭組件
。
[0009]踏面探頭組件與線坐標(biāo)機(jī)械手相連，相控陣探頭及常規(guī)雙晶探頭分別固定在安裝座上，探頭的超聲波發(fā)射端靠在輪對(duì)的踏面上，通過(guò)屏蔽電纜與數(shù)據(jù)處理單元及控制計(jì)算機(jī)相連；相控陣探頭為兩組，每組兩只；與輪輞內(nèi)側(cè)面分別以65-70.5mm和70-78.5mm距離分別成±5°角方向布置，每組探頭在車輪滾動(dòng)圓上相距的弦長(zhǎng)為185-196mm ;常規(guī)雙晶探頭為兩組，一組三只，一組兩只，檢測(cè)范圍覆蓋踏面軸向范圍。保持架與保持架間留有足夠的活動(dòng)空間避免形成干涉，保證探頭表面與車輪踏面間接觸均勻良好。探頭架兩側(cè)設(shè)計(jì)有踏面及輪輞面定位支撐裝置并可以做0_5mm調(diào)整方便定位。探頭組件外形尺寸保持在310mm*150mm*100mm范圍內(nèi)，內(nèi)外側(cè)板采用鏤空設(shè)計(jì)即有效降低了自身重量又方便檢修。探頭組件下部設(shè)有線管、水管走線槽，方便管線的安裝、拆卸同時(shí)布管、布線整潔干凈便于維修。探頭組架及附屬部件采用不銹鋼材料制造，具有足夠的強(qiáng)度及剛度避免檢測(cè)時(shí)發(fā)生竄動(dòng)或變形。探頭組件兩側(cè)設(shè)有接近開關(guān)安裝位置，I個(gè)用于軸向到位檢測(cè)，2個(gè)用于踏面接觸檢測(cè)?？烧{(diào)范圍大，感應(yīng)距離精準(zhǔn)，可以有效配合探頭組件的相對(duì)位置控制。該裝置能夠從踏面上在線自動(dòng)檢測(cè)車輪踏面及輪幅缺陷，檢測(cè)效率高，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作方便。
[0010]輪輞探頭組件方案:輪輞探頭組件是一種采用兩只相控陣探頭、兩只常規(guī)雙晶探頭及三只常規(guī)單晶探頭組合列車車輪輪輞面及踏面缺陷檢測(cè)裝置。由安裝側(cè)板、安裝頂板及保持架安裝底板組成完整的防護(hù)結(jié)構(gòu)；常規(guī)雙晶探頭保持架、常規(guī)單晶探頭保持架、相控陣探頭保持架安裝在保持架安裝底板一側(cè)；踏面限位輪、踏面位置傳感器、輪輞面限位輪、輪輞位置傳感器分別安裝在安裝側(cè)板內(nèi)側(cè)組成完整的輪輞探頭組件。
[0011]輪輞探頭組件與線坐標(biāo)機(jī)械手相連，相控陣探頭、常規(guī)雙晶探頭及常規(guī)單晶探頭分別固定在安裝座上，探頭的超聲波發(fā)射端靠在輪對(duì)的輪輞內(nèi)側(cè)面上，通過(guò)屏蔽電纜與數(shù)據(jù)處理單元及控制計(jì)算機(jī)相連；兩只相控陣探頭安裝在徑向距輪緣邊沿50-54mm處，相對(duì)徑向90±5°方向布置。兩只常規(guī)`雙晶探頭分別安裝在徑向距輪緣邊沿分別為35-38mm，55-58mm處，相對(duì)徑向90±5°方向布置。兩只常規(guī)單晶探頭分別安裝在徑向距輪緣邊沿分別為18-22mm處，相對(duì)徑向45±5°方向布置。一只常規(guī)單晶探頭安裝在徑向距輪緣邊沿分別為18-22mm處，相對(duì)徑向90±5°方向布置。檢測(cè)范圍覆蓋輪輞徑向范圍，可對(duì)不同輪輞寬度范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)無(wú)需人工調(diào)整。探頭組件外形尺寸保持在310mm*150mm*IOOmm范圍內(nèi)，安裝底板采用鏤空設(shè)計(jì)即有效降低了自身重量又方便檢修。探頭組件下部設(shè)有線管、水管走線槽，方便管線的安裝、拆卸同時(shí)布管、布線整潔干凈便于維修。探頭組架及附屬部件采用不銹鋼材料制造，具有足夠的強(qiáng)度及剛度避免檢測(cè)時(shí)發(fā)生竄動(dòng)或變形。探頭組件兩側(cè)設(shè)有接近開關(guān)安裝位置，I個(gè)用于軸向到位檢測(cè)，I個(gè)用于踏面接觸檢測(cè)?？烧{(diào)范圍大，感應(yīng)距離精準(zhǔn)，可以有效配合探頭組件的相對(duì)位置控制。該裝置能夠從輪輞內(nèi)側(cè)面上在線自動(dòng)檢測(cè)車輪輪輞面及踏面缺陷，檢測(cè)效率高，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作方便。
[0012]保持架組件方案:保持架組件是一種探頭夾持裝置，可以根據(jù)所夾持的探頭類型分為相控陣探頭保持架、常規(guī)單晶探頭保持架、常規(guī)雙晶探頭保持架。根據(jù)探頭尺寸的不同保持架外形尺寸略有差異，但保持架基本結(jié)構(gòu)完全相同均由相控陣(常規(guī)單晶、雙晶)探頭、楔塊(常規(guī)單晶、雙晶為楔塊探頭一體式)、安裝架、短軸、定位架、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)角架、導(dǎo)軌架、直線導(dǎo)軌、彈簧掛架10、拉伸彈簧、底座、壓板、壓縮彈簧、定位套等部件組成。
[0013]保持架上部有探頭安裝架將探頭及楔塊牢靠地固定在所需角度及位置上，具備抗磨，抗碰撞功能有效保護(hù)探頭母體的使用安全。相控陣探頭與楔塊采用分體式設(shè)計(jì)，接觸面涂有耦合油脂，保證探頭的使用效果，檢修方便，更換靈活。探頭安裝架與轉(zhuǎn)角架的兩組轉(zhuǎn)軸配合實(shí)現(xiàn)探頭X方向和Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)功能，X方向及Y方向轉(zhuǎn)動(dòng)角度均不小于±10°。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)位靈活可以自適應(yīng)被測(cè)工件表面形狀、位置、角度的變化要求使探頭表面與被測(cè)面緊密貼合。轉(zhuǎn)角架下部通過(guò)固定轉(zhuǎn)軸與導(dǎo)軌架相連，直線導(dǎo)軌安裝在導(dǎo)軌架內(nèi)側(cè)，與導(dǎo)軌架上下兩端定位面配合，通過(guò)螺釘緊密連接。導(dǎo)軌滑塊與底座連接，同時(shí)固定在保持架安裝座板上。這種結(jié)構(gòu)即可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固安裝同時(shí)實(shí)現(xiàn)Z軸方向適應(yīng)調(diào)整功能的需求，運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)小，可以在0-10_范圍內(nèi)自動(dòng)適應(yīng)調(diào)整探頭組件相對(duì)于工件間的位置關(guān)系，回縮力量依靠一端固定在彈簧掛架上另一端固定在導(dǎo)軌架上的兩根拉伸彈簧提供，適應(yīng)各種動(dòng)車輪輪徑變化后踏面圓弧外形尺寸的相對(duì)變化。該結(jié)構(gòu)小巧簡(jiǎn)單實(shí)用，大大提升了空間利用率及動(dòng)作可靠性。保持架與安裝架間采用菱形角度可調(diào)整安裝形式，更換簡(jiǎn)單方便，定位準(zhǔn)確，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)±5°的水平角度調(diào)整。壓縮彈簧通過(guò)固定在定位架上的定位套及底座的安裝凹座固定在探頭安裝架的下端，有效保證探頭的隨動(dòng)性及探傷位置、角度的穩(wěn)定性。為保證探頭耦合效果，在楔塊下部設(shè)有兩條耦合液給送孔道及耦合液容池結(jié)構(gòu)使耦合液給送位置準(zhǔn)確，耦合液用量大大減少，耦合效果大大提升底座設(shè)置在壓板上。
[0014]本發(fā)明超聲波車輪探傷機(jī)是專為高速動(dòng)車組例行探傷檢查設(shè)計(jì)的裝用設(shè)備，其中相控陣探頭及普通超聲探頭是最為重要的關(guān)鍵部件，相控陣探頭及普通超聲探頭的單體結(jié)構(gòu)的合理性、組合方式的合理性及探傷耦合效果優(yōu)劣直接影響設(shè)備的探傷效果，因此本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題對(duì)探頭的結(jié)構(gòu)及布局組合進(jìn)行深入剖析確定最佳方案以適應(yīng)軌道車輛的車輪輪輞探頭組件與車輪踏面探頭組件的探傷檢測(cè)領(lǐng)域的需要。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖1為本發(fā)明踏面及輪輞探頭組件工作狀態(tài)示意圖；
[0016]附圖2為本發(fā)明踏面探頭組件裝配示意圖；
[0017]附圖3a為本發(fā)明踏面探頭組件檢測(cè)范圍示意圖；
[0018]附圖3b為本發(fā)明踏面探頭組件檢測(cè)范圍示意圖；
[0019]附圖4為本發(fā)明輪輞探頭組件裝配示意圖；
[0020]附圖5a為本發(fā)明輪輞探頭組件檢測(cè)范圍示意圖；
[0021]附圖5b為本發(fā)明輪輞探頭組件檢測(cè)范圍示意圖；
[0022]附圖6為本發(fā)明保持架裝配示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示的一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，超聲波車輪探傷機(jī)設(shè)備核心部件，克服現(xiàn)有機(jī)型的缺陷。其方案的基本思路是每個(gè)車輪配備一個(gè)踏面探頭組件和一個(gè)輪輞探頭組件，機(jī)械手夾持踏面探頭組件，配合輪輞探頭組件，對(duì)同一車輪同時(shí)進(jìn)行連續(xù)探測(cè)。并且優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使得探頭部件高度較低，運(yùn)動(dòng)中易于克服車輛底部障礙，實(shí)現(xiàn)所有車型的兼容，同時(shí)改進(jìn)了探頭組件的布置方式適合不同輪輞寬度車輪的自適應(yīng)檢測(cè)能力。改良保持架伸縮結(jié)構(gòu)，使保持架伸縮更加靈活可靠。增設(shè)耦合液噴淋結(jié)構(gòu)，將耦合液出口直接設(shè)計(jì)在探頭框上，使耦合液給送位置準(zhǔn)確，用量大大減少。同時(shí)在保持架底部安裝位置增設(shè)探頭轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，方便探頭調(diào)整等。
[0024]如圖2所示的踏面探頭組件是一種采用四只相控陣探頭及五只常規(guī)雙晶探頭組合的列車車輪踏面及輪輻缺陷檢測(cè)裝置。該裝置由:保持架安裝座將安裝內(nèi)側(cè)板及安裝外側(cè)板通過(guò)螺釘連接；將相控陣探頭保持架、相控陣探頭保持架及常規(guī)雙晶探頭保持架、安裝在保持架安裝座上；側(cè)向限位輪、側(cè)向位置傳感器通過(guò)螺釘安裝在安裝內(nèi)側(cè)板側(cè)面；踏面限位輪及踏面位置傳感器通過(guò)螺釘安裝在安裝外側(cè)板內(nèi)側(cè)組成完整的踏面探頭組件總成。
[0025]踏面探頭組件與線坐標(biāo)機(jī)械手相連，相控陣探頭及常規(guī)雙晶探頭分別固定在安裝座上，探頭的超聲波發(fā)射端靠在輪對(duì)的踏面上，通過(guò)屏蔽電纜與數(shù)據(jù)處理單元及控制計(jì)算機(jī)相連；相控陣探頭為兩組，每組兩只；與輪輞內(nèi)側(cè)面分別以70.5mm和78.5mm距離分別成±5°角方向布置，每組探頭在車輪滾動(dòng)圓上相距的弦長(zhǎng)為196mm;常規(guī)雙晶探頭為兩組，一組三只，一組兩只，檢測(cè)范圍覆蓋踏面軸向范圍。保持架與保持架間留有足夠的活動(dòng)空間避免形成干涉，保證探頭表面與車輪踏面間接觸均勻良好。探頭架兩側(cè)設(shè)計(jì)有踏面及輪輞面定位支撐裝置并可以做0_5mm調(diào)整方便定位。探頭組件外形尺寸保持在310mm*150mm*100mm范圍內(nèi)，內(nèi)外側(cè)板采用鏤空設(shè)計(jì)即有效降低了自身重量又方便檢修。探頭組件下部設(shè)有線管、水管走線槽，方便管線的安裝、拆卸同時(shí)布管、布線整潔干凈便于維修。探頭組架及附屬部件采用不銹鋼材料制造，具有足夠的強(qiáng)度及剛度避免檢測(cè)時(shí)發(fā)生竄動(dòng)或變形。探頭組件兩側(cè)設(shè)有接近開關(guān)安裝位置，I個(gè)用于軸向到位檢測(cè)，2個(gè)用于踏面接觸檢測(cè)。可調(diào)范圍大，感應(yīng)距離精準(zhǔn)，可以有效配合探頭組件的相對(duì)位置控制。該裝置能夠從踏面上在線自動(dòng)檢測(cè)車輪踏面及輪幅缺陷(見附圖3)，檢測(cè)效率高，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作方便。
[0026]如圖3所示的輪輞探頭組件是一種采用兩只相控陣探頭、兩只常規(guī)雙晶探頭及三只常規(guī)單晶探頭組合列車車輪輪輞面及踏面缺陷檢測(cè)裝置。由安裝側(cè)板、安裝頂板及保持架安裝底板組成完整的防護(hù)結(jié)構(gòu)；常規(guī)雙晶探頭保持架、常規(guī)單晶探頭保持架、相控陣探頭保持架安裝在保持架安裝底板一側(cè)；踏面限位輪、踏面位置傳感器、輪輞面限位輪、輪輞位置傳感器分別安裝在安裝側(cè)板內(nèi)側(cè)組成完整的輪輞探頭組件。
[0027]輪輞探頭組件與線坐標(biāo)機(jī)械手相連，相控陣探頭、常規(guī)雙晶探頭及常規(guī)單晶探頭分別固定在安裝座上，探頭的超聲波發(fā)射端靠在輪對(duì)的輪輞內(nèi)側(cè)面上，通過(guò)屏蔽電纜與數(shù)據(jù)處理單元及控制計(jì)算機(jī)相連；兩只相控陣探頭安裝在徑向距輪緣邊沿54mm處，相對(duì)徑向90±5°方向布置。兩只常規(guī)雙晶探頭分別安裝在徑向距輪緣邊沿分別為38mm，58mm處，相對(duì)徑向90±5°方向布置。兩只常規(guī)單晶探頭分別安裝在徑向距輪緣邊沿分別為22mm處，相對(duì)徑向45±5°方向布置。一只常規(guī)單晶探頭安裝在徑向距輪緣邊沿分別為22mm處，相對(duì)徑向90±5°方向布置。檢測(cè)范圍覆蓋輪輞徑向范圍，可對(duì)不同輪輞寬度范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)無(wú)需人工調(diào)整。探頭組件外形尺寸保持在310mm*150mm*100mm范圍內(nèi)，安裝底板采用鏤空設(shè)計(jì)即有效降低了自身重量又方便檢修。探頭組件下部設(shè)有線管、水管走線槽，方便管線的安裝、拆卸同時(shí)布管、布線整潔干凈便于維修。探頭組架及附屬部件采用不銹鋼材料制造，具有足夠的強(qiáng)度及剛度避免檢測(cè)時(shí)發(fā)生竄動(dòng)或變形。探頭組件兩側(cè)設(shè)有接近開關(guān)安裝位置，I個(gè)用于軸向到位檢測(cè)，I個(gè)用于踏面接觸檢測(cè)。可調(diào)范圍大，感應(yīng)距離精準(zhǔn)，可以有效配合探頭組件的相對(duì)位置控制。該裝置能夠從輪輞內(nèi)側(cè)面上在線自動(dòng)檢測(cè)車輪輪輞面及踏面缺陷(見附圖5)，檢測(cè)效率高，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作方便。
[0028]如圖6所示的保持架組件是一種探頭夾持裝置，可以根據(jù)所夾持的探頭類型分為相控陣探頭保持架、常規(guī)單晶探頭保持架、常規(guī)雙晶探頭保持架。根據(jù)探頭尺寸的不同保持架外形尺寸略有差異，但保持架基本結(jié)構(gòu)完全相同均由相控陣(常規(guī)單晶、雙晶)探頭、楔塊(常規(guī)單晶、雙晶為楔塊探頭一體式)、安裝架、短軸、定位架、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)角架、導(dǎo)軌架、直線導(dǎo)軌、彈簧掛架、拉伸彈簧、底座、壓板、壓縮彈簧、定位套等部件組成。
[0029]保持架上部有探頭安裝架將探頭及楔塊牢靠地固定在所需角度及位置上，具備抗磨，抗碰撞功能有效保護(hù)探頭母體的使用安全。相控陣探頭與楔塊采用分體式設(shè)計(jì)，接觸面涂有耦合油脂，保證探頭的使用效果，檢修方便，更換靈活。探頭安裝架與轉(zhuǎn)角架的兩組轉(zhuǎn)軸配合實(shí)現(xiàn)探頭X方向和Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)功能，X方向及Y方向轉(zhuǎn)動(dòng)角度均不小于±10°。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)位靈活可以自適應(yīng)被測(cè)工件表面形狀、位置、角度的變化要求使探頭表面與被測(cè)面緊密貼合。轉(zhuǎn)角架下部通過(guò)固定轉(zhuǎn)軸與導(dǎo)軌架相連，直線導(dǎo)軌安裝在導(dǎo)軌架內(nèi)側(cè)，與導(dǎo)軌架上下兩端定位面配合，通過(guò)螺釘緊密連接。導(dǎo)軌滑塊與底座連接，同時(shí)固定在保持架安裝座板上。這種結(jié)構(gòu)即可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固安裝同時(shí)實(shí)現(xiàn)Z軸方向適應(yīng)調(diào)整功能的需求，運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)小，可以在0-10_范圍內(nèi)自動(dòng)適應(yīng)調(diào)整探頭組件相對(duì)于工件間的位置關(guān)系，回縮力量依靠一端固定在彈簧掛架上另一端固定在導(dǎo)軌架上的兩根拉伸彈簧提供，適應(yīng)各種動(dòng)車輪輪徑變化后踏面圓弧外形尺寸的相對(duì)變化。該結(jié)構(gòu)小巧簡(jiǎn)單實(shí)用，大大提升了空間利用率及動(dòng)作可靠性。保持架與安裝架間采用菱形角度可調(diào)整安裝形式，更換簡(jiǎn)單方便，定位準(zhǔn)確，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)±5°的水平角度調(diào)整。壓縮彈簧通過(guò)固定在定位架上的定位套及底座的安裝凹座固定在探頭安裝架5的下端，有效保證探頭的隨動(dòng)性及探傷位置、角度的穩(wěn)定性。為保證探頭耦合效果，在楔塊下部設(shè)有兩條耦合液給送孔道及耦合液容池結(jié)構(gòu)使耦合液給送位置準(zhǔn)確，耦合液用量大大減少，耦合效果大大提升。
[0030]軌道車輛的基本結(jié)構(gòu)由車廂和車廂下部是兩組轉(zhuǎn)向架組成，一個(gè)轉(zhuǎn)向架上兩根車軸，每根車軸兩端各裝有一個(gè)車輪，一根車軸及其兩端的兩個(gè)車輪統(tǒng)稱為一條輪對(duì)。車輪的外圓周稱作踏面，踏面與軌道頂面接觸，踏面內(nèi)側(cè)還有一圈外徑大于踏面外徑的輪緣，輪緣外側(cè)即與踏面連接的面與軌道內(nèi)側(cè)面接觸，起導(dǎo)向作用，輪緣內(nèi)側(cè)面稱作輪輞。轉(zhuǎn)向架兩根軸上車輪相對(duì)的方向，稱作車輪內(nèi)側(cè)，朝向轉(zhuǎn)向架之外的方向稱作車輪外側(cè)。
[0031]軌道車輛需要進(jìn)行超聲檢測(cè)作業(yè)前，需將車輛駛?cè)霗z修庫(kù)停在軌道橋上。需要探傷工作時(shí)超聲檢測(cè)車在軌道橋下部的地坑中移動(dòng)到一條被測(cè)輪對(duì)下方，超聲檢測(cè)車上的舉升架上端的個(gè)托輪需移動(dòng)到該輪對(duì)兩個(gè)車輪的輪緣下方，將舉升架頂起，托輪頂在車輪的輪緣上，使車輪踏面脫離車輪軌道。然后踏面探頭機(jī)械手沿縱向?qū)к壱苿?dòng)到被測(cè)車輪的外偵牝踏面探頭機(jī)械手升起并轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使兩個(gè)踏面探頭組件分別朝向該輪對(duì)上的兩個(gè)被測(cè)車輪，同時(shí)兩端的踏面探頭機(jī)械手伸縮臂由踏面探頭機(jī)械手回轉(zhuǎn)臂中伸出并轉(zhuǎn)動(dòng)踏面探頭組件轉(zhuǎn)軸，使兩個(gè)踏面探頭組件分別靠到兩個(gè)被測(cè)車輪的踏面上。此時(shí)踏面探頭組件上的兩只踏面位置傳感器(見附圖2)自動(dòng)檢測(cè)踏面探頭相對(duì)于車輪踏面間的相對(duì)位置，直到兩只踏面位置傳感器全部到達(dá)相應(yīng)位置后機(jī)械手停止該向的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，同時(shí)踏面探頭組件上的一只側(cè)向位置傳感器也會(huì)自動(dòng)檢測(cè)踏面探頭相對(duì)于車輪輪輞面間的相對(duì)位置，直到到達(dá)相應(yīng)位置后機(jī)械手停止該向的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。在踏面探頭組件入位過(guò)程中踏面探頭組件內(nèi)的各個(gè)保持架(見附圖6)內(nèi)的探頭都會(huì)按照踏面形狀變化分別圍繞X、Y軸(見附圖6)旋轉(zhuǎn)一定角度自動(dòng)適應(yīng)被測(cè)工件踏面形狀變化，同時(shí)壓縮Z軸并在保持架拉伸彈簧作用下對(duì)探頭施加一定的壓緊力，使探頭與被測(cè)工件表面緊密貼合。
[0032]在踏面探頭機(jī)械手工作的同時(shí)，兩個(gè)輪輞探頭機(jī)械手也分別沿著各自的導(dǎo)軌向上移動(dòng)，到達(dá)被測(cè)車輪下部輪輞的高度，兩個(gè)輪輞探頭機(jī)械手橫拖板向被測(cè)車輪方向移動(dòng)，使兩個(gè)輪輞探頭組件分別靠到兩個(gè)被測(cè)車輪下部輪輞上，此時(shí)輪輞探頭組件(見附圖4)踏面位置傳感器自動(dòng)檢測(cè)輪輞探頭組件相對(duì)于踏面間的相對(duì)位置，直到到達(dá)相應(yīng)位置后機(jī)械手停止該向的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。輪輞位置傳感器自動(dòng)檢測(cè)輪輞探頭組件相對(duì)于車輪輪輞內(nèi)側(cè)面間的相對(duì)位置，直到到達(dá)相應(yīng)位置后機(jī)械手停止該向的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。在輪輞探頭組件入位過(guò)程中輪輞探頭組件內(nèi)的各個(gè)保持架(見附圖6)內(nèi)的探頭都會(huì)按照輪輞面位置變化分別圍繞Χ、Υ軸(見附圖6)旋轉(zhuǎn)一定角度自動(dòng)適應(yīng)被測(cè)工件位置變化，同時(shí)壓縮Z軸并在保持架拉伸彈簧作用下對(duì)探頭施加一定的壓緊力，使探頭與被測(cè)工件表面緊密貼合。
[0033]上述動(dòng)作完成后就可以啟動(dòng)耦合液加注泵將耦合液沿管路輸送到每一個(gè)探頭的耦合液加注孔位置，使耦合液充分噴淋到探頭與被測(cè)工價(jià)表面間，使探傷耦合充分。之后啟動(dòng)連接在托輪軸上的電機(jī)或液壓馬達(dá)使托輪旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)摩擦力帶動(dòng)被測(cè)車輪旋轉(zhuǎn)，就可以同時(shí)對(duì)同一輪對(duì)的兩個(gè)車輪進(jìn)行探傷作業(yè)。探傷完畢后，反向執(zhí)行上述程序即可將設(shè)備復(fù)位，并可進(jìn)行下一次作業(yè)準(zhǔn)備。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施一例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均包含于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，包括一個(gè)踏面探傷探頭組件和一個(gè)輪輞探傷探頭組件，其特征在于:所述的踏面探傷探頭組件(I)依靠機(jī)械手靠在車輪(3)的踏面上，所述的輪輞探傷探頭組件(2)依靠機(jī)械手靠在車輪(3)的輪輞面上； 所述的踏面探傷探頭組件(I)是一種采用四只相控陣探頭及五只常規(guī)雙晶探頭組合的列車車輪踏面及輪輻缺陷檢測(cè)裝置，踏面探傷探頭組件(I)與線坐標(biāo)機(jī)械手相連，相控陣探頭及常規(guī)雙晶探頭分別通過(guò)保持架(4)固定在踏面探傷探頭組件(I)的安裝座上，探頭的超聲波發(fā)射端朝向輪對(duì)的踏面上，通過(guò)屏蔽電纜與數(shù)據(jù)處理單元及控制計(jì)算機(jī)相連； 所述的輪輞探傷探頭組件(2)是一種采用兩只相控陣探頭、兩只常規(guī)雙晶探頭及三只常規(guī)單晶探頭組合列車車輪輪輞面及踏面缺陷檢測(cè)裝置，輪輞探傷探頭組件(2)與線坐標(biāo)機(jī)械手相連，相控陣探頭、常規(guī)雙晶探頭及常規(guī)單晶探頭分別通過(guò)保持架(4)固定在輪輞探傷探頭組件(2)安裝座上，探頭的超聲波發(fā)射端朝向輪對(duì)的輪輞內(nèi)側(cè)面上，通過(guò)屏蔽電纜與數(shù)據(jù)處理單元及控制計(jì)算機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，其特征在于:所述踏面探傷探頭組件(I)包括相控陣探頭保持架(401)、踏面位置傳感器(101)、常規(guī)雙晶探頭保持架(403)、側(cè)向限位輪(102)、踏面限位輪(103)、側(cè)向位置傳感器(104)、安裝外側(cè)板(105)、保持架安裝座(106)和安裝內(nèi)側(cè)板(107)，所述的保持架安裝座(106)將安裝內(nèi)側(cè)板(107)及安裝外側(cè)板(105)通過(guò)螺釘連接；將相控陣探頭保持架(401)及常規(guī)雙晶探頭保持架(403)、安裝在保持架安裝座(107)上；側(cè)向限位輪(102)、側(cè)向位置傳感器(104)通過(guò)螺釘安裝在安裝內(nèi)側(cè)板(107)側(cè)面；踏面限位輪(103)及踏面位置傳感器(101)通過(guò)螺釘安裝在安裝外側(cè)板(105)內(nèi)側(cè)組成踏面探傷探頭組件總成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，其特征在于:所述輪輞探傷探頭組件(2)包括安裝側(cè)板(201)、輪輞面限位輪(202)、安裝頂板(203)、常規(guī)雙晶探頭保持架(403)、常規(guī)單晶探頭保持架(402)、輪輞位置傳感器(204)、相控陣探頭保持架(401)、保持架安裝`底板(205)、踏面限位輪(206)和踏面位置傳感器(207)，所述的安裝側(cè)板(201)、安裝頂板(203)及保持架安裝底板(205)組成完整的防護(hù)結(jié)構(gòu)；常規(guī)雙晶探頭保持架(403)、常規(guī)單晶探頭保持架(402)、相控陣探頭保持架(401)安裝在保持架安裝底板(205)—側(cè)；踏面限位輪(206)、踏面位置傳感器(207)、輪輞面限位輪(202)、輪輞位置傳感器(204)分別安裝在安裝側(cè)板(201)內(nèi)側(cè)組成輪輞探傷探頭組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，其特征在于:車輪輪輞探傷探頭組件與車輪踏面探傷探頭組件(I)與車輪輪輞探傷探頭組件(2)上的探頭采用相同結(jié)構(gòu)形式的保持架(4)，根據(jù)所夾持的探頭類型分為相控陣探頭保持架(401)、常規(guī)單晶探頭保持架(402)、常規(guī)雙晶探頭保持架(403)，根據(jù)探頭尺寸的不同保持架外形尺寸略有差異，所述的保持架基本結(jié)構(gòu)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，其特征在于:所述踏面探傷探頭組件(I)的相控陣探頭為兩組，每組兩只；與輪輞內(nèi)側(cè)面分別以65-70.5mm和70-78.5mm距離分別成±5°角方向布置，每組探頭在車輪滾動(dòng)圓上相距的弦長(zhǎng)為185-196mm;常規(guī)雙晶探頭為兩組，一組三只，一組兩只，檢測(cè)范圍覆蓋踏面軸向范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，其特征在于:所述踏面探傷探頭組件(I)的保持架(4)與保持架(4)間留有活動(dòng)空間避免形成干涉，保證探頭表面與車輪踏面間接觸均勻良好，探頭架兩側(cè)設(shè)計(jì)有踏面及輪輞面定位支撐裝置并可以做0-5mm調(diào)整方便定位,探頭組件外形尺寸保持在310mm*150mm*IOOmm范圍內(nèi)，內(nèi)外側(cè)板采用鏤空設(shè)計(jì)即有效降低了自身重量又方便檢修，探頭組件下部設(shè)有線管、水管走線槽，方便管線的安裝、拆卸同時(shí)布管、布線整潔干凈便于維修，探頭組架及附屬部件采用不銹鋼材料制造，探頭組件兩側(cè)設(shè)有接近開關(guān)安裝位置，I個(gè)用于軸向到位檢測(cè)，2個(gè)用于踏面接觸檢測(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，其特征在于:所述輪輞探傷探頭組件(2)的兩只相控陣探頭安裝在徑向距輪緣邊沿50-54mm處，相對(duì)徑向90±5°方向布置，兩只常規(guī)雙晶探頭分別安裝在徑向距輪緣邊沿分別為35-38mm，55_58mm處,相對(duì)徑向90±5°方向布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，其特征在于:所述輪輞探傷探頭組件(2)的兩只常規(guī)單晶探頭分別安裝在徑向距輪緣邊沿分別為18-22mm處，相對(duì)徑向45±5°方向布置，一只常規(guī)單晶探頭安裝在徑向距輪緣邊沿分別為18-22mm處，相對(duì)徑向90±5°方向布置，檢測(cè)范圍覆蓋輪輞徑向范圍，可對(duì)不同輪輞寬度范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)無(wú)需人工調(diào)整，探頭組件外形尺寸保持在310mm*150mm*IOOmm范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，其特征在于:所述的保持架(4)包括探頭(41)、楔塊(42)、安裝架(43)、短軸(44)、定位架(45)、轉(zhuǎn)軸(46)、轉(zhuǎn)角架(47)、導(dǎo)軌架(48)、直線導(dǎo)軌(49)、彈簧掛架(410)、拉伸彈簧(411)、底座(412)、壓板(413)、壓縮彈簧(414)和定位套(415)，所述的保持架(4)上部有探頭安裝架(43)將探頭(41)及楔塊(42)牢靠地固定在所需角度及位置上，探頭安裝架(43)與轉(zhuǎn)角架(47)的兩組轉(zhuǎn)軸(46)配合實(shí)現(xiàn)探頭X方向和Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)功能，X方向及Y方向轉(zhuǎn)動(dòng)角度均不小于±10°，轉(zhuǎn)角架(4`7)下部通過(guò)固定轉(zhuǎn)軸與導(dǎo)軌架(48)相連，直線導(dǎo)軌(49)安裝在導(dǎo)軌架(48)內(nèi)側(cè)，與導(dǎo)軌架(48)上下兩端定位面配合，通過(guò)螺釘緊密連接，導(dǎo)軌架(48)的滑塊與底座(412)連接，同時(shí)固定在保持架安裝座板上，回縮力量依靠一端固定在彈簧掛架(410)上另一端固定在導(dǎo)軌架(48)上的兩根拉伸彈簧(411)提供。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種軌道車輛車輪輪輞與踏面探傷探頭組件系統(tǒng)，其特征在于:所述的保持架(4)與安裝架(43)間采用菱形角度可調(diào)整安裝形式，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)±5°的水平角度調(diào)整，壓縮彈簧(414)通過(guò)固定在定位架(45)上的定位套(415)及底座(412)的安裝凹座固定在探頭安裝架(45)的下端，為保證探頭耦合效果，在楔塊下部設(shè)有兩條耦合液給送孔道及耦合液容池結(jié)構(gòu)使耦合液給送位置準(zhǔn)確，底座(412)設(shè)置在壓板(413)上。
【文檔編號(hào)】G01N29/24GK203630094SQ201320599365
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】李印戈, 馬建群, 王志全 申請(qǐng)人:北京新聯(lián)鐵科技股份有限公司