专利名称：双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机的制作方法
技术领域：
本实用新型应用于无损探伤范畴；涉及钢铁等磁性材料及由此类材料制造的机械零部件非破坏性的磁力探伤；具体运用于火车轮对等带轮的轴类工件、内燃机曲轴、其它造型复杂的异形工件的磁粉探伤；尤其是一种采用双排梳齿形电极垂直开合多圈螺线管线圈的用于火车轮对等工件进行无损探伤的磁粉探伤机。
现有技术状况运用磁粉探伤设备对机车车辆轮对进行无损检测时，需要在两个轮对轮毂之间，和包括两端轴颈在内的轮对轴的三个部位，分别用多圈的螺线管线圈通电进行感应磁化。这个螺线管线圈的内径需要尽量紧贴轮对轴才能具有合适的效率。通常概念上的封闭式螺线管线圈是无法通过轮毂套到轮对轴中间部位上去的，为此，于1991年由江苏省射阳县电子研究所研制了一种旋转式开合线圈。这种开合线圈的结构见图1，它等效于将一个封闭式多圈螺线管线圈沿其中轴线纵向剖切成两半，每一匝线圈都被分割成两个半圆形旋转导电臂，每一个旋转导电臂都能以处于其外侧偏心位置的导电臂旋转轴作为圆心，沿着分离运动方向或闭合运动方向作同步旋转。两组旋转导电臂处于分离位置时，工件轮对轴可以自由进出探伤工位；当两组旋转导电臂处于合拢位置时，两组活动触点闭合接触导通，形成一个多圈螺线管线圈，可以通电对工件进行感应磁化。该项技术在铁路系统中推广过一段时间，但在实际使用过程中发现存在如下问题①旋转开合式螺线管线圈，由于结构上的原因，活动触点的接触压力受到限制，施加较大电流时会出现打火烧灼现象，致使磁化电流不稳定，探伤灵敏度低且不可靠，容易造成漏探误判，潜藏安全隐患；②其旋转式操作结构，不能适应目前推广使用的带制动盘的新型轮对探伤。
实用新型内容为适应近几年来铁路列车高速重载的主流运行模式，对于列车运行最重要的部件轮对来说，使其冲击负荷大幅度增加，工作环境更加严峻，这就对轮对的制造质量和轮对磁粉探伤设备的技术指标提出了更高更严的要求。为此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种能克服现有技术缺点的，能对高速重载列车的最重要的部件轮对的制造质量和使用过程中可能出现的损坏情况，作出精确无误的无损检测的磁粉探伤设备。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是本机含机柜、程控系统、周向磁化电流源、纵向磁化电流源、周向连接电缆、纵向连接电缆、被检测工件进出的轨道钢轨等组成，其主要特点是(一)、双排梳齿形电极可开合多圈螺线管线圈在轮对轴的两个轮对轮毂之间采用双排梳齿形电极可开合多圈螺线管线圈，该可开合多圈螺线管线圈由固定电极组和活动电极组组成，固定电极组由两排多列按梳齿状排列的直棒形固定电极构成，各固定电极的下端固定在固定电极组框架梁上，电极组框架梁固定在机柜龙门架内的下部，固定电极的顶端配有固定电极触点，各支固定电极之间由搭接导线相互连接，构成多圈螺线管线圈的下侧半个纵向切割体；活动电极组也由两排多列按梳齿状排列的直棒形活动电极构成，活动电极的上端安装在活动电极组框架梁上，活动电极组框架梁固定在升降装置的下面，升降装置装配在机柜龙门架的上部，活动电极下端配有活动电极触点；活动电极组的电极数目和固定电极组电极的数目相同，安装位置和固定电极上下一一相对，两排活动电极之间通过搭接导线的交叉连接，构成多圈螺线管线圈的上侧半个纵向切割体；(二)、移动线圈在轮对轴两端的轴颈部位，各设置一可移动线圈，移动线圈是一种多匝封闭式螺线管线圈，移动线圈的内径稍大于被检测工件轮对两端的轴颈，移动线圈的一侧固定于移动线圈导向轴的一端，并使移动线圈的中心与被检测工件轮对轴中心一致；在机柜龙门架的两侧分别配有移动线圈伺服气(油)缸，移动线圈导向轴配在导向轴套内，导向轴套通过其座架固定在伺服气(油)缸的底座上，在伺服气(油)缸的活塞杆的轴端固定有连接板的下部，连接板的上部固定在移动线圈导向轴上，使伺服气(油)缸上的活塞杆与移动线圈导向轴同步运动；移动线圈导向轴在移动线圈伺服气(油)缸的驱动下，可沿其导向轴套作直线往复运动；作用于轮对两端轴颈部位的移动线圈和作用于轮对两轮毂之间轴体部位的开合线圈，通过搭接导线和纵向连接电缆连接到纵向磁化电流源上，形成一个串联螺线管感应磁化回路；在开合线圈的活动电极组与固定电极组作分离运动的同时，两只移动线圈在各自伺服气(油)缸的驱动下，同步地向后沿离开轴颈的方向运动，以形成空间，便于工件自由进出操作工位；在开合线圈作闭合运动的同时，两只移动线圈在各自伺服气(油)缸的驱动下，同步地向前运动，使移动线圈正好套在轮对的轴颈部位，形成一个多圈螺线管线圈闭合回路，以便通电磁化工件；(三)、自动找正电极夹头在机柜(1)龙门架的两侧分别配有移动线圈伺服气(油)缸的下方，分别配有电极夹紧气(油)缸，左右两只电极夹紧气(油)缸经底板分别安装在机柜上，在两只电极夹紧气(油)缸上分别配有自动找正电极夹头，且使其电极夹头直径稍小于移动线圈内径，并稍大于被检测工件轮对轴4的轴端面直径，对被检测工件轮对轴的轴两端面实施自动找正并夹紧的装置；在两只自动找正电极夹头上的摆动电极板上，分别连接在周向连接电缆的一端，周向连接电缆的另一端连接在周向磁化电流源上；(四)、支承工件旋转托轮及托轮支架在机柜龙门架一侧的下部的隔仓内配有减速电机，主动链轮传动轴的一端通过连轴节与减速电机轴连接，靠近主动链轮传动轴另一端上固定有主动链轮；在固定电级组框架其左、右侧下面分别设有一托轮支架，托轮支架采用一种小间距双平行板结构，其支架由固定墙板固定安装在底板上，由斜支撑梁保证其安装垂直度；在固定墙板的内侧，固定安装着几块活动墙板固定块，活动墙板通过螺栓和定位销安装在活动墙板固定块上，由活动墙板固定块的厚度来保证活动墙板与固定墙板之间的距离和平行度，由定位销保证两块墙板之间相互位置的精度；主动链轮传动轴的轴端配在支架的活动墙板上，主动链轮通过传动链条与固定在活动墙板其上方的一对在同一水平线上的被动链轮相连接；一对链轮分别配在左支架框内的一对托轮转轴伸出端上，两只工件旋转托轮分别固定在左支架框内两只托轮转轴上；在右支架框内的两只托轮转轴上，与左支架框内相对应地动配有两只工件旋转托轮；工件旋转托轮的滚动面设有与轮对轮毂挡边轮廓线啮合的滚道，工件旋转托轮孔内镶有托轮绝缘衬套，托轮转轴的轴承使用滑动轴承；(五)自动缓冲进料及出料装置出料连杆转轴和进料连杆转轴的两端部分别固定在左、右支架的活动墙板、固定墙板上，且出料连杆转轴和进料连杆转轴的两轴端分别位于两只工件旋转托轮下面；进料连杆转轴在位于固定在左、右两支架框中的两轴端部上，分别固定有进料缓冲杆的一端，进料缓冲杆的另一端配有进料缓冲杆滚轮；在进料连杆转轴的轴中部，固定有进料主动连杆的一端，进料主动连杆的另一端与进料缓冲气(油)缸上的活塞杆相连接，进料缓冲气(油)缸配在进料主动连杆的另一端的下面，使得进料工件前进快到检测工位时，轮对轮毂挡边首先与进料缓冲杆滚轮滚动面上设有V形槽接触，起到缓冲接料的作用；出料连杆转轴在位于固定在左、右两支架框中的两轴端部上，分别固定有出料推杆的一端，出料推杆的另一端配有出料推杆滚轮；在出料连杆转轴的轴中部固定有出料主动连杆的一端，出料主动连杆的另一端与出料气(油)缸上的活塞杆相连接，出料气(油)缸配在出料主动连杆的另一端下面，使得工件经检测完毕需退出时，出料推杆滚轮对准轮对轮毂挡边，将轮对推向前进，当轮对的重心翻越过钢轨出料驼峰后，靠其自重和前进惯性自动滚出工位。
本实用新型与现有技术相比的有益效果由于采用上述技术方案，与原有同类设备相比，在功能和性能上都有大幅度提高，特别是固定电极触点采用向上凸起的圆锥面，活动电极触点采用向下凹陷的圆锥面的相互啮合，能在接触过程中具有自找正功能，接触后增大接触导电面积；同时，固定电极触点向上凸起的圆锥面，还具有防止磁悬液和粉尘杂质潴留污染的功能，增加导电可靠性，使各对电极触头都能接触可靠，这种可开合多圈螺线管线圈的触点接触压力大，施加大电流时电压降小，不易产生电击打火烧灼现象，触点使用寿命长，系统可靠性好，彻底消除传统方法的打火烧灼及电蚀现象，提高了磁化电流的稳定性，延长了活动触点保养周期。还有所设的两组移动线圈、自找正结构的磁化电极夹头、带缓冲自动进料装置、自动出料装置、高稳定性工件旋转托轮及托轮支架结构等项结构及技术，并配以工业控制计算机及专用运行控制软件和网络通信软件，组成一个新型自动化铁路车辆轮对磁粉探伤系统，能对高速重载列车的最重要的部件轮对的制造质量，以及使用过程中可能出现的裂纹伤痕作出精确无误的磁粉探伤无损检测，在工程应用上具有良好前景。
图1为现有技术旋转开合线圈在旋转导电臂分开时的结构图；
图2为现有技术旋转开合线圈在旋转导电臂合拢时的结构图；图3为本实用新型的主视图；图4为图3的右视图；图5为双排梳齿电极开合线圈开合操作机构的结构图；图6为图5的右视图；图7为自找正磁化电极夹头结构图；图8为带缓冲自动进料装置结构图；图9为自动出料装置结构图；图10为托轮支架结构图；图11为电极弹性接触装置结构图。
下面将结合附图介绍本实用新型的一个实施例如图3、图4所示，本实用新型机柜1为矩形龙门架，机柜1的左、右两侧自上而下制成单元柜体，左侧面单元柜体最上面配有程控系统仓2，向下依次配有移动线圈组件、自动找正夹头组件、减速电机组件、周向磁化电流源3；右侧面单元柜体最上面配有工控机系统仓74，向下依次配有移动线圈组件、自动找正夹头组件、纵向磁化电流源69。机柜1的顶部也制成单元柜体，被检测工件安排在龙门架的中部，进出料钢轨72安装在检测工位下方两侧。在被检测工件的上方和下方配有可分合的双排梳齿形电极可开合多圈螺线管线圈，在被检测工件一对轮对轮毂5的下方配有支承转动机构等。下面详细介绍本实用新型的各组件结构(一)、双排梳齿形电极可开合多圈螺线管线圈如图3至图6所示，在轮对轴4的两个轮对轮毂5之间采用双排梳齿形电极可开合多圈螺线管线圈，该可开合多圈螺线管线圈由固定电极组和活动电极组组成，固定电极组由两排多列按梳齿状排列的直棒形固定电极6构成，各固定电极的下端固定在固定电极组框架梁11上，电极组框架梁11固定在机柜1龙门架内的下部，固定电极的顶端配有固定电极触点7，各支固定电极之间由搭接导线12相互连接，构成多圈螺线管线圈的下侧半个纵向切割体；活动电极组也由两排多列按梳齿状排列的直棒形活动电极9构成，活动电极9的上端安装在活电极组框架梁10上，活动电极组框架梁10固定在升降装置的下面，升降装置配在机柜1龙门架的上部，活动电极9下端配有活动电极触点8；活动电极组的电极数目和固定电极组电极的数目相同，安装位置和固定电极上下一一相对，两排活动电极之间通过搭接导线12的交叉连接，构成多圈螺线管线圈的上侧半个纵向切割体；如图11所示，固定电极触点7为向上凸起的圆锥面，该圆锥面能与活动电极下端的活动电极触点8向上凹陷的圆锥面相互啮合。固定电极触点7加工成向上凸起的圆锥面，可在电极触点接触过程中具有相互对准的自找正功能，并增大接触导电面积；同时，处于下方的固定电极触点向上凸起的圆锥面，还具有防止磁悬液和粉尘杂质潴留污染的功能，增加导电可靠性。在固定电极6或活动电极9上，设有使固定电极触点7或活动电极触点8弹性接触装置。这里以弹性接触装置设置在固定电极上为例进行描述。图11中，电极导向套管66的底部配在固定电极底板68上，固定电极6安装在电极绝缘衬套62内；电极绝缘衬套62又安装在电极导向套管66内，在电极导向套管66内的电极绝缘衬套62下面配有电极顶伸弹簧65，电极顶伸弹簧65下面配在弹簧衬管67上，由电极顶伸弹簧65向上顶升。在电极绝缘衬套62上制有限位长孔63，在长孔63中配有电极升降限位销64，电极升降限位销64的两端配在电极导向套管66壁上，限制固定电极6的升降范围。平时，固定电极6在电极顶伸弹簧65伸张力的作用下，向上只能顶伸至限位长孔63的下端与电极升降限位销64接触的位置，以限制固定电极6的上升高度。当活动电极组作线圈闭合运动向下移动时，各支电极顶伸弹簧65分别受到来自各支与之配对的活动电极触点8的压力，迫使固定电极6下降，在各支电极顶伸弹簧65伸张的反作用力推动下，各对固定电极触点7与活动电极触点8之间均紧密接触导通。这种弹性接触装置使各对电极触头都能分别伸缩微调具有均压作用，自动地使每一对触点分配到的接触压力均匀，使接触更可靠。这种结构的可开合多圈螺线管线圈的触点接触压力大，施加大电流时电压降小，不易产生电击打火烧灼现象，触点使用寿命长，提高了系统的可靠性。该项技术在工程应用上具有良好前景。
(二)、开合线圈的升降操作机构如图3至图6所示，活动电极组框架梁10上部的线圈开合伺服机构的升降装置，是一支沿水平放置动配的、两端通过轴座安装在机柜1龙门架后面的连杆轴17，在连杆轴17的中部固定有电极升降主动连杆19的一端，主动连杆19的另一端和线圈开合气(油)缸18的活塞杆铰支连接，线圈开合气(油)缸18配在机柜1龙门架顶部。在连杆轴17的两端部各固定有一支电极升降被动连杆14的一端，两只被动连杆14的另一端分别以铰支连接在两只换向连杆16的一端上，两只换向连杆16的另一端分别与两只升降推力轴15也是铰支连接结构，两只升降推力轴15分别固定在活动电极组升降框架梁10两侧。机柜1龙门架上部的两框架之间、且位于升降框架梁10的两侧配有一对升降导向轴13，一对升降导向轴13分别动配在升降框架梁10两侧上所设的升降滑套内。当线圈开合气(油)缸18的活塞杆作返回或顶推运动时，拉动主动连杆19和被动连杆14以连杆轴17为轴心，作向上作顺时针方向或向下作逆时针方向旋转运动。在旋转过程中，以铰支连接在被动连杆14末端的换向连杆16跟着上、下移动。由于活动电极组升降框架梁10两端安装的升降推力轴15，与换向连杆16的下端铰支连接，换向连杆16上、下移动时，驱动活动电极组升降框架梁10沿着升降导向轴13，作垂直升降运动，从而带动其所承载着的活动电极组以对准固定电极组的方向作线圈开合运动。当线圈开合气(油)缸18的活塞杆作返回运动，令活动电极组与固定电极组分离时，两组电极之间形成空间，可让工件自由进出探伤工位；当线圈开合气(油)缸18的活塞杆作顶推运动并到位时，活动电极组与固定电极组之间相对应的各对电极触点一一啮合，在电路上形成一个闭合的多圈螺线管线圈，以便通过电流，对工件进行感应磁化或退磁操作。
上述结构，通过对主动连杆19与被动连杆14之间的力臂长度比和在空间几何角度的分布，可适应各种不同安装位置和行程的应用场合。
这种开合线圈开合操作机构，具有动态同步性能好、触点压力大而均匀，磁化效率高，运行平稳无振动、无噪声，行程调节方便、定位精确，结构简单、造价低廉等优点。
(三)移动线圈轮对的轴颈部位，是轮对在列车运行时承受应力比较集中的区域，也是探伤作业的重点区域。而它因位处轴的两端，又是磁化时磁力线显著分散的部位。如图3所示，为了加强轴颈部位的磁化强度，在轮对轴4两端的轴颈部位，各设置一可移动线圈54，移动线圈54是一种多匝封闭式螺线管线圈，移动线圈54的线圈内径稍大于被检测工件轮对4两端的轴颈，移动线圈54的一侧固定于移动线圈导向轴53的一端，并使移动线圈54的线圈中心与被检测工件轮对轴4中心一致；在机柜1龙门架的两侧分别配有移动线圈伺服气(油)缸52，导向轴53配在导向轴套73内，导向轴套73通过其座架固定在伺服气(油)缸52的底座上，在伺服气(油)缸52的活塞杆的轴端上固定有连接板的下部，连接板的上部固定在导向轴53上，使伺服气(油)缸52上的活塞杆与导向轴53能同步运动；移动线圈导向轴53在移动线圈伺服气(油)缸52的驱动下，可沿其导向轴套73作直线往复运动。
作用于轮对轴4两端轴颈部位的移动线圈54和作用于轮对两轮毂5之间轴体部位的开合线圈，通过搭接导线12和纵向连接电缆71连接到纵向磁化电流源69上，形成一个串联螺线管磁化回路；在开合线圈的活动电极组与固定电极组作分离运动的同时，两只移动线圈54在各自伺服气(油)缸52的驱动下，同步地向后沿离开轴颈的方向运动，以形成空间，便于工件自由进出操作工位；在开合线圈作闭合运动的同时，两只移动线圈54在各自伺服气(油)缸52的驱动下，同步地向前运动，使移动线圈54正好套在轮对的轴颈部位，形成一个多圈螺线管线圈闭合的感应磁化电回路。
(四)、自找正磁化电极夹头本实用新型的周向磁化电流，是通过一对自找正电极夹头，施加到被检测轮对轴4两端的端面上。该装置由夹紧驱动和自找正电极两个部分组成。如图3、图7所示，在机柜1龙门架的两侧分别配有移动线圈伺服气(油)缸52的下方，分别配有电极夹紧气(油)缸21，左右两只电极夹紧气(油)缸21经底板20分别安装在机柜1的两侧上，在两只电极夹紧气(油)缸21上分别配有自动找正电极夹头，且使其电极夹头外径稍小于移动线圈54线圈内径，稍大于被检测工件轮对轴4的轴端面直径，对被检测工件轮对轴4的轴两端面实施自动找正并夹紧的装置；该装置由夹紧驱动和自找正电极两个部分组成；夹紧驱动部分采用将左右两只电极夹紧气(油)缸21的活塞杆顶端分别配在活动推板32的下部，活动推板32的上部分别配在电极导向轴22的一端，其电极导向轴22的后部，配在两只前后呈一水平线的一对配在底板20支座上的导向轴滑套26内；在电极导向轴22上设有定向滑槽23，在导向轴滑套26上设有与其相对应的定向销24与定向滑槽23动态啮合；左右两只电极夹紧气(油)缸21通过其上的活塞杆驱动活动推板32，从而带动电极导向轴22，在导向轴滑套26及定向销24作用下，作直线往复运动，且电极导向轴22在运动过程中不致产生偏转，保证夹紧机构沿准直方向运动。自找正电极部分固定电极板28通过绝缘接头31固定安装在活动推板32的前面，摆动电极板29安装在固定电极板28的前面，相互平行且同轴；摆动电极板29与固定电极板28之间，在中心部位放置一枚转向钢球30，使两块板之间保持一定距离，在转向钢球30四周的摆动电极板29与固定电极板28间配有3支装有静平衡弹簧27的螺栓；当电极夹紧气(油)缸21活塞杆复位时，两端电极板同时返回，轮对轴4可以自由进出探伤工位，此时摆动电极板29工作面没有施加压力，靠几只静平衡弹簧的伸张力，使摆动电极板29与固定电极板28之间保持平行；当电极夹紧气(油)缸21上的活塞杆作向前顶推运动时，带动两只摆动电极板29同步前进，将夹紧压力传递到被检测工件轮对轴4的两个轴端面上；如果轮对轴4的轴端面与电极夹头工作面不平行，摆动电极板29在夹紧压力的作用下，可以像万向节一样迎合被检测轮对轴4的端面，自由地沿Y轴方向和Z轴方向偏转，将自动摆动跟踪找正顶紧，使电极表面上的各个点，均与被检测轮对轴4的端面紧贴接触导电。在两只自动找正电极夹头上的摆动电极板29上，分别连接有周向连接电缆70的一端，周向连接电缆70的另一端连接在周向磁化电流源3上。这种结构能在不消耗传递压力的前提下保证最大化的导电接触面积，接触电阻小，在传输大电流的情况下电压降小，不易产生打火烧灼现象。
(五)、支承工件旋转托轮及托轮支架轮对在探伤过程中，需要能够适时自动旋转，以便均匀地喷洒磁悬液和搜索观察探伤时所显示出来的裂纹缺陷，所以轮对磁粉探伤机必须设有可托起轮对并转动的旋转托轮机构。由于旋转托轮机构除需托起并驱动重量很大的轮对旋转外，还要承受进料、出料的冲击负荷，因此需要有较大的强度。又由于空间条件的限制，该机构在尺寸上不可能做得庞大。由于上述几个因素的制约，给旋转托轮机构的设计带来特殊要求。如图3、图4、图8、图9、图10所示，本实用型在机柜1龙门架左侧的下部的隔板上配有减速电机51，主动链轮传动轴50的一端通过连轴节与减速电机轴连接，靠近主动链轮传动轴50另一端上固定有主动链轮48；在固定电级组框架11其左、右侧下面分别设有一托轮支架，托轮支架采用一种小间距双平行板结构，以缩短安装在托轮支架上的托轮转轴56的跨度，可减小托轮转轴56承受的弯矩并增强抗剪强度，从而实现在结构尺寸相对较小的情况下能承受较大的负荷。托轮支架采取由固定墙板58固定安装在托轮支架底板60上，由斜支撑梁保证其安装垂直度。在固定墙板58的内侧，固定安装着几块活动墙板固定块59，活动墙板61通过螺栓和定位销安装在活动墙板固定块59上，由活动墙板固定块59的厚度来保证活动墙板61与固定墙板58之间的距离和平行度，由定位销保证两块墙板之间相互位置的精度；由于活动墙板61的可拆卸性，给内部机构的安装、调试和维修带来方便。主动链轮传动轴50的轴端通过轴承与轴承座配在支架的活动墙板61上，主动链轮传动轴50输出端的轴承座边缘铣有长孔，使主动链轮传动轴50与托轮转轴56之间的距离可以微调，以便于调节传动链条49的张紧度。主动链轮48通过传动链条49与固定在活动墙板61其上方的一对在同一水平线上的被动链轮47相连接；一对被动链轮47分别配在左支架框内的一对托轮转轴56伸出端上，两只工件旋转托轮40分别固定在左支架框内两只托轮转轴56上；在右支架框内的两只托轮转轴56上，与左支架框内相对应地动配有两只工件旋转托轮40。左支架与右支架对称放置，右支架除无链轮、链条外，其结构与左支架相同。工件旋转托轮40的滚动面设有与轮对轮毂挡边39轮廓线啮合的滚道，以增加传动摩擦力，即便托轮表面喷淋上油性磁悬液也不致打滑停转。工件旋转托轮40孔内镶有托轮绝缘衬套55，以保证磁化电流不会被托轮短路打火。托轮转轴的轴承使用滑动轴承57，以保证抗冲击强度。
(六)自动缓冲进料及出料装置轮对磁粉探伤机的作业对象是铁路用机车车辆轮对，轮对属笨重工件，重量近1吨，进料时如靠工件自由滚动就位到探伤工位的旋转托轮上，不仅产生很大的震动，而且其惯性冲击力将可能影响设备部分机械构件的使用寿命，为此，本专利技术设计了一套自动缓冲进、出料装置。如图3、图4、图8、图9、图10所示，该装置出料连杆转轴36和进料连杆转轴45的两端部分别固定在左、右支架的活动墙板61、固定墙板58上。
(1)、自动缓冲进料装置如图8所示，进料连杆转轴45在位于固定在左、右两支架框中的两轴端部上，分别固定有进料缓冲杆43的一端，进料缓冲杆43的另一端配有进料缓冲杆滚轮42；在进料连杆转轴45的轴中部，固定有进料主动连杆44的一端，进料主动连杆44的另一端与进料缓冲气(油)缸46上的活塞杆相连接，进料缓冲气(油)缸46配在进料主动连杆44的另一端的下面。其工作原理如下①进料前，进料缓冲气(油)缸46的活塞杆预先向上顶伸，通过固定在进料连杆转轴45中部的进料主动连杆44，推动进料连杆转轴45沿图中逆时针方向旋转，固定在进料连杆转轴45两端的两只进料缓冲杆43随之同步旋转上升。当活塞杆顶伸到位时，安装在进料缓冲杆43顶端的进料缓冲杆滚轮42随之上升到高出工件旋转托轮40的位置。进料缓冲杆滚轮42的滚动面上设有V形滚道，V形滚道对准轮对轮毂挡边39前进的方向，使进料缓冲杆滚轮42处于迎料状态；②进料时，工件前进过程中，轮对轮毂挡边39首先接触到进料缓冲杆滚轮，工件前进产生的冲击力矩，通过连杆、连杆转轴和活塞杆组件传递到气缸活塞上，被气缸的压缩空气的弹性缓冲吸收；③随后，气缸活塞杆主动缓慢下降返回，通过进料主动连杆44，拉动进料连杆转轴45沿图中顺时针方向旋转，带动进料缓冲杆滚轮42徐徐下降，使轮对轮毂挡边39轻轻地降落在4只工件旋转托轮40上，完成缓冲进料工序。
(2)自动出料装置如图9所示，出料连杆转轴36在位于固定在左、右两支架框中的两轴端部上，分别固定有出料推杆37的一端，出料推杆37的另一端配有出料推杆滚轮38；在出料连杆转轴36的轴中部固定有出料主动连杆35的一端，出料主动连杆35的另一端与出料气(油)缸34上的活塞杆相连接，出料气(油)缸34配在出料主动连杆35的另一端下面。其工作原理如下。①出料前状态出料气(油)缸34的活塞杆预先向下返回到位。在返回过程中，通过固定在出料连杆转轴36中部的出料主动连杆35，拉动出料连杆转轴36沿图中逆时针方向旋转，固定在出料连杆转轴36两端的两只出料推杆37随之同步旋转下降。安装在出料推杆37顶端的出料推杆滚轮38也就随之下降到低于钢轨的上平面，使之不影响轮对在钢轨上通过。②出料时，出料气(油)缸34的活塞杆向上顶伸，通过出料主动连杆35，推动进料连杆转轴36沿图中顺时针方向旋转，出料推杆滚轮38随之同步上升。出料推杆滚轮38的滚动面上设有V形滚道，V形滚道对准轮对轮毂挡边39施加推力，迫使工件轮对滚动前进，当轮对的重心翻越过设在钢轨上的钢轨出料驼峰41后，靠其自身的重力和前进运动惯性，自动滚出探伤工位，完成出料工序。③随后，出料气(油)缸34自动复位，系统又恢复到出料前状态。
采用上述几项新颖技术设计制造的铁路机车车辆轮对磁粉探伤机，又配以工业控制计算机及专用运行控制软件和网络通信软件，组成了一个自动化轮对磁粉探伤设备。该设备与原有轮对磁粉探伤机相比较，在功能和性能上都有大幅度提高，可成为原有轮对磁粉探伤机的升级换代产品。
说明书附图中的序号说明1-机柜 30-转向钢球59-活动墙板固定块2-程控系统仓 31-绝缘接头60-托轮支架底板3-周向磁化电流源 32-活动推板61-活动墙板4-轮对轴 34-出料汽(油)缸62-电极绝缘衬套5-轮对轮毂 35-出料主动连杆63-限位长孔6-固定电极 36-出料连杆转轴64-电极升降限位销7-固定电极触点 37-出料推杆65-电极顶伸弹簧8-活动电极触点 38-出料推杆滚轮66-电极导向套管9-活动电极 39-轮对轮毂挡边67-弹簧衬管10-活动电极组框架梁 40-工件旋转托轮68-固定电极底板11-固定电极组框架梁 41-钢轨出料驼峰69-纵向磁化电源12-搭接导线 42-进料缓冲杆滚轮 70-周向连接电缆13-升降导向轴43-进料缓冲杆 71-纵向连接电缆14-被动连杆 44-进料主动连杆72-钢轨15-升降推力轴45-进料连杆转轴73-导向轴套16-换向连杆 46-进料缓冲气(油) 74-工控机系统仓17-连杆轴47-被动链轮18-线圈开合气(油)缸 48-主动链轮19-主动连杆 49-传动链条20-底板 50-转动链轮传动轴21-电极夹紧气(油)缸 51-减速电机22-电极导向轴52-移动线圈伺服气(油)缸23-定向滑槽 53-移动线圈导向轴24-定向销54-移动线圈26-导向轴滑套55-托轮绝缘衬套27-静平衡弹簧56-托轮转轴28-固定电极板57-滑动轴承29-摆动电极板58-固定墙板
权利要求1.一种双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，含机柜、程控系统仓、工控机系统仓、周向磁化电流源、纵向磁化电流源、周向连接电缆、纵向连接电缆、被检测工件的进出轨道钢轨等组成，其特征在于(一)、双排梳齿形电极可开合多圈螺线管线圈在轮对轴(4)的两个轮对轮毂(5)之间采用双排梳齿形电极可开合多圈螺线管线圈，该可开合多圈螺线管线圈由固定电极组和活动电极组组成，固定电极组由两排多列按梳齿状排列的直棒形固定电极(6)构成，各固定电极的下端固定在固定电极组框架梁(11)上，电极组框架梁(11)固定在机柜(1)龙门架内的下部，固定电极的顶端配有固定电极触点(7)，各支固定电极之间由搭接导线(12)相互连接，构成多圈螺线管线圈的下侧半个纵向切割体；活动电极组也由两排多列按梳齿状排列的直棒形活动电极(9)构成，活动电极(9)的上端安装在活动电极组框架梁(10)上，活动电极组框架梁(10)固定在升降装置的下面，升降装置装配在机柜(1)龙门架的上部，活动电极(9)下端配有活动电极触点(8)；活动电极组的电极数目和固定电极组电极的数目相同，安装位置和固定电极上下一一相对，两排活动电极之间通过搭接导线(12)的交叉连接，构成多圈螺线管线圈的上侧半个纵向切割体；(二)、移动线圈在轮对轴(4)两端的轴颈部位，各设置一可移动线圈(54)，移动线圈(54)是一种多匝封闭式螺线管线圈，移动线圈(54)的内径稍大于被检测工件轮对(4)两端的轴颈，移动线圈(54)的一侧固定于移动线圈导向轴(53)的一端，并使移动线圈(54)的内径中心与被检测工件轮对轴(4)中心一致；在机柜(1)龙门架的两侧分别配有移动线圈伺服气(油)缸(52)，移动线圈导向轴(53)配在导向轴套(73)内，导向轴套(73)通过其座架固定在伺服气(油)缸(52)的底座上，在伺服气(油)缸(52)的活塞杆的轴端固定有连接板的下部，连接板的上部固定在移动线圈导向轴(53)上，使伺服气(油)缸(52)上的活塞杆与移动线圈导向轴(53)同步运动；移动线圈导向轴(53)在移动线圈伺服气(油)缸(52)的驱动下，可沿其导向轴套(73)作直线往复运动；作用于轮对(4)两端轴颈部位的移动线圈(54)和作用于轮对两轮毂(5)之间轴体部位的开合线圈，通过搭接导线(12)和纵向连接电缆(71)连接到纵向磁化电流源(69)上，形成一个串联螺线管感应磁化回路；在开合线圈的活动电极组与固定电极组作分离运动的同时，两只移动线圈(54)在各自伺服气(油)缸(52)的驱动下，同步地向后沿离开轴颈的方向运动，以形成空间，便于工件自由进出操作工位；在开合线圈作闭合运动的同时，两只移动线圈(54)在各自伺服气(油)缸(52)的驱动下，同步地向前运动，使移动线圈(54)正好套在轮对的轴颈部位，形成一个多圈螺线管线圈闭合回路，以便通电磁化工件；(三)、自动找正电极夹头在机柜(1)龙门架的两侧分别配有移动线圈伺服气(油)缸(52)的下方，分别配有电极夹紧气(油)缸(21)，左右两只电极夹紧气(油)缸(21)经底板(20)分别安装在机柜(1)上，在两只电极夹紧气(油)缸(21)上分别配有自动找正电极夹头，且使其电极夹头直径稍小于移动线圈(54)的内径，并稍大于被检测工件轮对轴(4)的轴端面直径，对被检测工件轮对轴(4)的轴两端面实施自动找正并夹紧的装置；在两只自动找正电极夹头上的摆动电极板(29)上，分别连接在周向连接电缆(70)的一端，周向连接电缆(70)的另一端连接在周向磁化电流源(3)上；(四)、支承工件旋转托轮及托轮支架在机柜(1)龙门架一侧的下部的隔仓内配有减速电机(51)，主动链轮传动轴(50)的一端通过连轴节与减速电机轴连接，靠近主动链轮传动轴(50)另一端上固定有主动链轮(48)；在固定电级组框架(11)其左、右侧下面分别设有一托轮支架，托轮支架采用一种小间距双平行板结构，其支架由固定墙板(58)固定安装在托轮支架底板(60)上，由斜支撑梁保证其安装垂直度；在固定墙板(58)的内侧，固定安装着几块活动墙板固定块(59)，活动墙板(61)通过螺栓和定位销安装在活动墙板固定块(59)上，由活动墙板固定块(59)的厚度来保证活动墙板(61)与固定墙板(58)之间的距离和平行度，由定位销保证两块墙板之间相互位置的精度；主动链轮传动轴(50)的轴端装配在支架的活动墙板(61)上，主动链轮(48)通过传动链条(49)与固定在活动墙板(61)其上方的一对在同一水平线上的被动链轮(47)相连接；一对链轮(47)分别配在左支架框内的一对托轮转轴(56)伸出端上，两只工件旋转托轮(40)分别固定在左支架框内两只托轮转轴(56)上；在右支架框内的两只托轮转轴(56)上，与左支架框内相对应地动配有两只工件旋转托轮(40)；工件旋转托轮(40)的滚动面设有与轮对轮毂挡边(39)轮廓线啮合的滚道，工件旋转托轮(40)孔内镶有托轮绝缘衬套(55)，托轮转轴的轴承使用滑动轴承(57)；(五)自动缓冲进料及出料装置出料连杆转轴(36)和进料连杆转轴(45)的两端部分别固定在左、右支架的活动墙板(61)、固定墙板(58)上，且出料连杆转轴(36)和进料连杆转轴(45)的两轴端分别位于两只工件旋转托轮(40)下面；进料连杆转轴(45)在位于固定在左、右两支架框中的两轴端部上，分别固定有进料缓冲杆(43)的一端，进料缓冲杆(43)的另一端配有进料缓冲杆滚轮(42)；在进料连杆转轴(45)的轴中部，固定有进料主动连杆(44)的一端，进料主动连杆(44)的另一端与进料缓冲气(油)缸(46)上的活塞杆相连接，进料缓冲气(油)缸(46)配在进料主动连杆(44)的另一端的下面，使得进料工件前进快到检测工位时，轮对轮毂挡边(39)首先与进料缓冲杆滚轮(42)滚动面上设有V形槽接触，起到缓冲接料的作用；出料连杆转轴(36)在位于固定在左、右两支架框中的两轴端部上，分别固定有出料推杆(37)的一端，出料推杆(37)的另一端配有出料推杆滚轮(38)；在出料连杆转轴(36)的轴中部固定有出料主动连杆(35)的一端，出料主动连杆(35)的另一端与出料气(油)缸(34)上的活塞杆相连接，出料气(油)缸(34)配在出料主动连杆(35)的另一端下面，使得工件经检测完毕需退出时，出料推杆滚轮(38)对准轮对轮毂挡边(39)，将轮对推向前进，当轮对的重心翻越过钢轨出料驼峰(41)后，靠其自重和前进惯性自动滚出工位。
2.根椐权利要求1所述的一种双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于活动电极组框架梁(10)上部的线圈开合伺服机构的升降装置，是一支沿水平放置动配的、两端通过轴座安装在机柜(1)龙门架后面的连杆轴(17)，在连杆轴(17)的中部固定有电极升降主动连杆(19)的一端，主动连杆(19)的另一端和线圈开合气(油)缸(18)的活塞杆铰支连接，线圈开合气(油)缸(18)配在机柜(1)龙门架顶部；在连杆轴(17)的两端部各装配一支电极升降被动连杆(14)的一端，两只被动连杆(14)的另一端分别以铰支连接在两只换向连杆(16)的一端上，两只换向连杆(16)的另一端分别与两只升降推力轴(15)也是铰支连接结构，两只升降推力轴(15)分别固定在活动电极组升降框架梁(10)两侧；机柜(1)龙门架上部的两框架之间、且位于升降框架梁(10)的两侧配有一对升降导向轴(13)，一对升降导向轴(13)分别动配在升降框架梁(10)两侧上所设的升降滑套内；当线圈开合气(油)缸(18)的活塞杆作返回或顶推运动时，驱动连杆组件带动活动电极组升降框架梁(10)沿着升降导向轴(13)，作垂直升降运动，从而带动其所承载着的活动电极组以对准固定电极组的方向作线圈开合运动。
3.根据权利要求1所述的一种双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于在固定电极(6)或活动电极(9)上，设有使固定电极触点(7)或活动电极触点(8)弹性接触装置；固定电极触点(7)为向上凸起的圆锥面，活动电极触点(8)为向上凹陷的圆锥面。
4.根据权利要求1所述的一种双排梳齿形电极开合线圈轮对磁粉探伤机，其特征在于左右两只电极夹紧气(油)缸(21)上所配的自动找正电极夹头，该装置由夹紧驱动和自找正电极两个部分组成；夹紧驱动部分采用将左右两只电极夹紧气(油)缸(21)的活塞杆顶端分别配在活动推板(32)的下部，活动推板(32)的上部分别配在电极导向轴(22)的一端，其电极导向轴(22)的后部，配在两只前后呈一水平线的一对配在底板(20)支座上的导向轴滑套(26)内；在电极导向轴(22)上设有定向滑槽(23)，在导向轴滑套(26)上设有与其相对应的定向销(24)与定向滑槽(23)动态啮合；左右两只电极夹紧气(油)缸(21)通过其上的活塞杆驱动活动推板(32)，从而带动电极导向轴(22)在导向轴滑套(26)及定向销(24)作用下，作直线往复运动；自找正电极部分固定电极板(28)通过绝缘接头(31)固定安装在活动推板(32)的前面，摆动电极板(29)安装在固定电极板(28)的前面，相互平行且同轴；摆动电极板(29)与固定电极板(28)之间，在中心部位放置一枚转向钢球(30)，使两块板之间保持一定距离，在转向钢球(30)四周的摆动电极板(29)与固定电极板(28)间配有≥3支装有静平衡弹簧(27)的螺栓；当电极夹紧气(油)缸(21)活塞杆复位时，两端电极板同时返回，轮对轴(4)可以自由进出探伤工位，此时摆动电极板(29)工作面没有施加压力，靠几只静平衡弹簧的伸张力，使摆动电极板(29)与固定电极板(28)之间保持平行；当电极夹紧气(油)缸(21)上的活塞杆作向前顶推运动时，带动两只摆动电极板(29)同步前进，将夹紧压力传递到被检测工件轮对轴(4)的两个轴端面上；如果轮对轴(4)的轴端面与电极夹头工作面不平行，摆动电极板(29)在夹紧压力的作用下，可以像万向节一样迎合被检测轮对轴(4)的端面，自由地沿Y轴方向和Z轴方向偏转，将自动摆动跟踪找正顶紧，使电极表面上的各个点，均与被检测轮对轴(4)的端面紧贴接触导电。
专利摘要本实用新型涉及一种轮对探伤机，其特征在于该机采用双排梳齿形电极垂直开、合多圈螺线管线圈及其线圈开合操作机构，增设了两组移动线圈、自找正结构的磁化电极夹头；带缓冲的自动进料装置、自动出料装置、高稳定性工件旋转托轮及托轮支架结构等项新颖结构及技术，并配以工业控制计算机及专用运行控制软件和网络通信软件，组成了一个新型自动化铁路车辆轮对磁粉探伤系统，与原有同类设备相比，在功能和性能上都有大幅度提高。
文档编号G01N27/82GK2670943SQ200320123209
公开日2005年1月12日 申请日期2003年12月20日 优先权日2003年12月20日
发明者孙劲楼 申请人:孙劲楼