一种多自由度自定位探伤支架的制作方法

本实用新型属于火车轮全覆盖超声波探伤组合探头技术领域，具体涉及火车轮全覆盖超声波探伤用多自由度自定位探伤支架。

背景技术：

目前对于铁路机车车轮探伤，采用的是车轮在机车上不卸下来的在轨作业，先用单个的大角度探头在车轮上大约三、四个区域进行探伤，之后再用双晶探头逐点在踏面上进行探伤，劳动强度很大，时间很长，同时也难于在完成任务时能时刻保证一丝不苟，漏探事故时有发生，安全风险极大。所以，开发一种简易操作、能够多角度探伤的一体化多探头组合探伤成为当务之急。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对火车轮不能一次性探伤，并避免漏探，提供一种为车轮全覆盖超声波组合探伤探头固定的探伤支架。本实用新型属于全覆盖组合探伤组件的组成部分，本实用新型支架与探伤系统结合后，能够把探伤工人从繁重的体力劳动中解放出来。

本实用新型通过以下技术方案解决上述问题，

一种多自由度自定位探伤支架，包括连接座2、活动梁3以及探头安装框架4，其特征在于，

所述连接座2包括座体22和截面为凵字形的结构体21，

所述座体22包括底面和斜面，所述斜面与底面夹角为α，0≤α≤90°；

所述结构体21的底面固定在所述座体22的斜面上；

所述结构体21的两侧壁上分别相对设有一个第一连接通孔23；

所述活动梁3有四条互相垂直的延长边，延长边交叉呈十字形结构；在四个条延长边的顶端均设有与所述活动梁3延长边垂直的折边31；

每条所述折边31上均设有一个通孔，其中一对相对的折边31上的第一对通孔32与所述第一连接通孔23匹配并通过一对第一销轴24活动连接，另一对相对的折边31上的第二对通孔33；

所述探头安装框架4为直角梯形结构，其两侧面上分别相对设有一个第二连接通孔41，其直角腰所在平面垂直向下，第二连接通孔41与第二对通孔33匹配并通过一对第二销轴42活动连接；

所述探头安装框架4斜边腰所在平面沿车轮旋转方向为弧形，与车轮踏面形状相匹配。

为了获得更好的技术效果，所述斜面与底面夹角α为35º到55º；

为了获得更好的技术效果，所述斜面与底面夹角α为48º到54º；

为了获得更好的技术效果，还有电磁铁1，所述座体22的底面固定安装有电磁铁1；所述电磁铁1通过磁性与钢轨或金属支撑物连接；

为了获得更好的技术效果，所述座体22的底面设有固定孔，通过固定螺栓与钢轨或支撑物连接；

为了获得更好的技术效果，所述探头安装框架4的斜边腰所在平面沿与车轮旋转垂直方向分成至少两段，一段的斜率为1：10，另一段的斜率为1：20；

为了获得更好的技术效果，所述探头安装框架4还包括固定板42、带有螺帽的螺杆43、弹簧44、固定座45和至少两个固定螺丝46，所述固定板42上设有若干贯穿通孔421，所述带有螺帽的螺杆43穿过贯穿通孔421后，套入弹簧44中，并与固定座45固定连接，所述固定板42通过至少两个固定螺丝46固定在所述探头安装框架4的内部；固定座45的顶部安装探头。

本实用新型根据火车轮的具体情况，采取独特的设计方法，因而产生极佳的探伤效果。本实用新型主要用于铁路机车车轮在轨人工探伤、在轨或不在轨的半自动、自动化探伤系统之中，也用于轨道交通客、货车车轮的人工、半自动、自动化探伤系统之中。

附图说明

图1为本实用新型实施的整体结构主视局部剖视图；

图2为本实用新型实施的整体结构左视局部剖视图；

图3为本实用新型连接座2剖视图图；

图4为本实用新型活动梁主视剖视图；

图5为本实用新型活动梁俯视局部剖视图；

图6为本实用新型实施例探头安装框架主视图；

图7为本实用新型实施例探头安装框架俯视图；

图8为本实用新型实施例探头安装框架右视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型的内容。

根据附图1-7，一种多自由度自定位探伤支架，包括连接座2、活动梁3以及探头安装框架4，

所述连接座2包括座体22和截面为凵字形的结构体21，

所述座体22包括底面和斜面，所述斜面与底面夹角为α，0≤α≤90°；

作为一种优选技术方案，所述斜面与底面夹角α优选为35º到55º；

作为进一步的一种优选技术方案，所述斜面与底面夹角α优选为51º；

所述结构体21的底面固定在所述座体22的斜面上；

所述结构体21的两侧壁上分别相对设有一个第一连接通孔23；

所述座体22的底面设有固定孔，通过固定螺栓与钢轨或支撑物连接；

作为一种优选技术方案，还有电磁铁1，所述座体22的底面固定安装有电磁铁1；所述电磁铁1通过磁性与钢轨或金属支撑物连接；

所述活动梁3有四条互相垂直的延长边，延长边交叉呈十字形结构；在四个条延长边的顶端均设有与所述活动梁3延长边垂直的折边31；

每条所述折边31上均设有一个通孔，其中一对相对的折边31上的第一对通孔32与所述第一连接通孔23匹配并通过一对第一销轴24活动连接，另一对相对的折边31上的第二对通孔33；

所述活动梁3通过第一销轴24与所述连接座2连接之后，可绕第一销轴24相对于所述连接座2做n方向顺逆旋转，活动梁与连接座之间的间隙决定旋转角度限位；

所述探头安装框架4为直角梯形结构，其两侧面上分别相对设有一个第二连接通孔41，其直角腰所在平面垂直向下，第二连接通孔41与第二对通孔33匹配并通过一对第二销轴42活动连接；

所述探头安装框架4通过第二销轴42与所述活动梁3连接之后，可绕第二销轴42相对于所述活动梁3做m方向顺逆旋转，其旋转角度由活动梁与探头安装框架之间的间隙决定；

所述探头安装框架4斜边腰所在平面沿车轮旋转方向为弧形，与车轮踏面形状相匹配；

所述探头安装框架4的斜边腰所在平面沿与车轮旋转垂直方向分成至少两段，一段的斜率为1：10，另一段的斜率为1：20；

所述探头安装框架4的斜边腰所在平面与实物车轮踏面周向圆弧面6、轴向斜面12、轴向斜面13的形状相近；

如图7所示，在所述探头安装框架4的斜边腰所在平面设置探头a、b、c、d、e，各探头主声束指向0a、0b、0c、0d、0e，便能够在实际探伤时，与半径为r的车轮弧面6和斜面12、13都能够自动地保持垂直，这样的探伤支架也就具备了多自由度自定位功能。

作为另一种优选技术方案，所述探头安装框架4还包括固定板42、带有螺帽的螺杆43、弹簧44、固定座45和至少两个固定螺丝46，所述固定板42上设有若干贯穿通孔421，所述带有螺帽的螺杆43穿过贯穿通孔421后，套入弹簧44中，并与固定座45固定连接，所述固定板42通过至少两个固定螺丝46固定在所述探头安装框架4的内部；固定座45的顶部安装探头a、b、c、d、e，各探头主声束指向0a、0b、0c、0d、0e，便能够在实际探伤时，与半径为r的车轮弧面6和斜面12、13都能够自动地保持垂直，这样的探伤支架也就具备了多自由度自定位功能，此外，探头a、b、c、d、e与固定座45固定之后，探头a、b、c、d、e可以与固定座45一同作f向伸缩运动。

以上所述，一个完整的多自由度自定位探伤支架便形成了。与本实用新型多自由度自定位探伤支架紧密联系的是探伤仪器、组合探头、钢轨和被检测机车车轮。

把上述仪器设备等连接就绪之后，将本实用新型多自由度自定位探伤支架处于钢轨之上和/或车轮下方合适的位置，按下电磁铁通电开关，电磁铁便固定在钢轨上且组合探头与车轮踏面紧密接触耦合。

按照工艺规程以一定的角速度转动车轮，机车车轮探伤便正式开始。

图1中的0为车轮圆中心；r为车轮踏面半径；图1和图2中a、b、c、d、e为组合探头中的部分探头；0a、0b、0c、0d、0e为这些探头的轴心线或主声束中心线；m和n分别为转动轴示意。

本实用新型多自由度自定位探伤支架上的组合探头a、b、c、d、e，在接触车轮踏面的圆弧面6以及不同的两个斜面12、13时，由于探头安装框架4外形接触面与轮面6、12、13相近，并且探头安装框架4相对于活动梁3可以顺逆旋转，活动梁3相对于连接座2又可以顺逆旋转，各探头在安装框架内的弹簧使得安装框架4可作f向伸缩运动，使得组合探头a、b、c、d、e能够紧贴车轮踏面。

火车轮在旋转实用探伤过程中，火车轮踏面的局部空间位置可能发生微小变化，本实用新型多自由度自定位探伤支架固定的各探头可以对上述变化作出适时调整，给出多自由度自定位补偿，得到了最佳的耦合探伤效果，假设实物车轮内部出现图1和图2中的假想车轮内部出现的类似平底孔缺陷8、假想车轮内部出现的类似横孔缺陷14、假想车轮轮缘部位出现的类似横孔缺陷15或其它类似缺陷，都将被探伤系统检测出并显示和纪录下来，而本实用新型为探伤系统的重要组成部分。