一种实心轮轴不落轮超声探伤装置的制作方法

本发明涉及一种超声探伤装置，特别是一种实心轮轴不落轮超声探伤装置。

背景技术：

目前，对铁路机车车辆的在役轮轴的运行状态主要采取定期、规定里程进行检测的方法来监控轮轴的状态，检测方法之一就是采用超声波对轮轴进行伤损检测。对轮轴主要采取落轮检测，即轮轴从机车进行拆卸后在进行相应的检测工作，超声检测过程中主要采用微机控制超探波探伤设备和手工复探超声复探检测。但是，实际的机车车辆轮轴日常维护和检测过程中，需要在不落轮轴的情况下进程检测。

受制于轮轴在机车的安装结构，可用的探测面仅为拆卸轴端轴承盖后轮轴的端面，检测空间狭小。当前在不落轮的工况下检测轮轴主要采用手工单探头超声波检测的办法，由于人工探伤受人员技术水平、责任心等人为因素的影响较大，且探伤过程中会出现较多结构波的影响，经常会出现漏探、误报等问题，难以准确的发现轮轴存在的隐患，并且手工探伤过程中难以形成轮轴完整的伤损信息。

针对以上轮轴检在不落轮工况下的检测需求和检测过程中的问题，中国专利第201510489809.X号公开了“空心车轴探伤系统和探伤方法”，该系统具备在不落轮轴的情况下，对轮轴进行超声检测，但该系统仅适用于空心轮轴，无法对实心轮轴进行不落轮检测。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种实心轮轴不落轮超声探伤装置，使得在不拆卸轮轴时即可对实心轮轴进行超声波探伤检测，并有效避免结构波对超声波探伤检测的影响。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种实心轮轴不落轮超声探伤装置，其特征在于：包含轴端面扫查器、超声波探伤仪、超声数据连接线和控制线，轴端面扫查器通过超声数据连接线和控制线与超声波探伤仪连接；

所述轴端面扫查器包含探头、定位件、探头夹具、内啮合齿圈、电机、外壳、编码器、安装盖板、固定座和齿轮，探头固定在探头夹具内，探头夹具转动设置在固定座内，固定座固定在外壳内，安装盖板固定在探头夹具内侧，电机和编码器固定在安装盖板上，两个齿轮分别设置在电机和编码器的转轴上，内啮合齿圈固定在固定座上并且内啮合齿圈与两个齿轮啮合。

进一步地，所述定位件为与实心轮轴轴端锥孔匹配的圆柱形定位件。

进一步地，所述轴端面扫查器还包含滚珠、磁柱，固定座与实心轮轴接触一侧沿周向均匀设置有若干磁柱，探头夹具通过滚珠转动设置在固定座内，滚珠通过固定柱上柱塞孔安装在固定座和探头夹具之间。

进一步地，所述外壳内设置有滑环，滑环一端与超声数据连接线和控制线连接，滑环另一端通过线缆与电机、编码器和探头连接。

进一步地，所述编码器为增量型编码器。

进一步地，所述探头包含探头主体、限位螺钉、弹簧和探头固定座，探头主体滑动设置在探头固定座内，探头主体外侧设置有一凸起于探头主体侧面的凸环，弹簧套设在探头主体上并且弹簧两端分别与凸环和探头固定座上端内壁接触，限位螺钉垂直于探头固定座侧面设置并且穿透探头固定座侧壁设置在凸环下侧对凸环行程限位。

进一步地，所述轴端面扫查器直径小于等于120mm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明的实心轮轴不落轮超声探伤装置，满足了不落轮轴工况下对轮轴进行超声波检测，易于分辨结构复杂处的伤损回波和结构回波，减少漏判和误判操作，并通过多种扫描显示方式，直观显示轮轴的超声波探伤信息，有效提高不落轮检测时轮轴探伤的准确性和效率。

附图说明

图1是本发明的一种实心轮轴不落轮超声探伤装置的示意图。

图2是本发明的轴端面扫查器的示意图。

图3是本发明的探头的示意图。

图4是本发明的测量原理示意图。

图5是本发明的实施例的测量结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明的一种实心轮轴不落轮超声探伤装置，包含轴端面扫查器1、超声波探伤仪2、超声数据连接线3和控制线4，轴端面扫查器1通过超声数据连接线3和控制线4与超声波探伤仪连接2，工作过程中所述端面扫查器1与轮轴端面贴合进行检测。

如图2所示，轴端面扫查器1包含探头11、定位件12、探头夹具13、内啮合齿圈17、电机18、外壳20、编码器21、安装盖板22、固定座15和齿轮23，探头11固定在探头夹具13内，探头夹具13转动设置在固定座15内（即探头夹具13相对于固定座15可转动），固定座15固定在外壳20内。安装盖板22固定在探头夹具13内侧，电机18和编码器21固定在安装盖板22上，两个齿轮23分别设置在电机18和编码器21的转轴上，内啮合齿圈17固定在外壳20内壁上并且内啮合齿圈17与两个齿轮23啮合。定位件12为与实心轮轴轴端锥孔匹配的圆柱形定位件。轴端面扫查器1还包含滚珠14、磁柱，固定座15与实心轮轴接触一侧沿周向均匀设置有若干磁柱，探头夹具13通过滚珠14转动设置在固定座15内，滚珠14通过固定柱上柱塞孔安装在固定座15和探头夹具14之间，滚珠14上端通过柱塞螺钉16固定限位。轴端面扫查器1通过定位件12与轴端锥孔贴合定位，磁柱固定柱15安装有一圈磁柱24，将轴端面扫查器1吸合于轮轴端面。工作过程中探头11与轮轴端面贴合，并在探头与轴端面之间添加耦合剂。轴端面扫查器1工作过程中，固定座15和内啮合齿圈17固定不动，由电机18驱动，带动电机端齿轮沿内啮合齿圈17转动，实现探头夹具12及探头11的转动，从而以实现轮轴周向360°检测。

探头11包含探头主体111、限位螺钉112、弹簧113和探头固定座114，探头主体111滑动设置在探头固定座114内，探头主体111外侧设置有一凸起于探头主体111侧面的凸环，弹簧113套设在探头主体111上并且弹簧113两端分别与凸环和探头固定座114上端内壁接触，限位螺钉112垂直于探头固定座114侧面设置并且穿透探头固定座114侧壁设置在凸环下侧对凸环行程限位。弹簧的作用力将探头主体111与轴端面贴合良好。

外壳20内设置有滑环19，滑环19一端与超声数据连接线3和控制线4连接，滑环19另一端通过线缆与电机18、编码器21和探头11连接。避免轴端面扫查器1旋转过程中造成线缆卷曲缠绕，影响装置正常工作。

编码器为增量型编码器。编码器21输出信号至专用超声波探伤仪2，配合探头11采集的数据形成轮轴的伤损图像。轴端面扫查器直径小于等于120mm，满足各型轮轴端面的检修空间，在不落轮检测工况下，打开轮轴端面轴承盖，即可方便的对实心轮轴进行超声波检测。检测位置包括但不限于全轴穿透、轴颈根部、卸荷槽、轮座镶入部和齿轮座镶入部等。

如图4所示，本发明的一种实心轮轴不落轮超声探伤装置可采用对应角度的小角度纵波斜探头对齿轮镶入部进行检测。所述齿轮座镶入部结构复杂，有较多的结构性回波。本专用超声波探伤仪2采用多波门和拟合的轮轴虚拟轮廓线，来区分结构波和缺陷波。

如图5所示，本发明的一种实心轮轴不落轮超声探伤装置在使用过程中，需要通过对应轮轴的实物对比样轴进行校准，所述实物对比样轴为在实际轮轴上加工对应的人工模拟裂纹来比对，基于轮轴的结构，实物对比样轴可采用全轴，也可以采用半轴。当实物对比样轴为动车轴时，所述半轴试块需要截取齿轮座一端。探伤过程中显示对应的A扫波形，并形成B扫和C扫图像，方便对伤损进行判定。本发明可实时动态记录并存储探伤扫查过程中探头位置信息，超声回波信号及图像显示。实现轮轴探伤数据的一键存储和数据回放，并针对不同的轮轴的探伤方法，采取工艺文件配置的办法，实现检测不同轮轴时参数的快速切换。所有探伤数据即可通过USB接口导出，也通过网线上传，便于探伤数据管理。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。