钢轨综合探伤仪的制作方法

本实用新型涉及钢轨探伤技术领域，尤其涉及一种钢轨综合探伤仪。

背景技术：

我国钢轨探伤作业分为钢轨母材探伤和钢轨焊缝探伤，两者各自为政，有的部位重复检测，占用的人力、物力较大。

焊缝分为现场焊和厂焊，由于厂焊焊缝数量巨大，各个铁路局无力组织探伤人员对厂焊焊缝进行全面检测，只是寄希望用母材探伤仪进行简单的补漏，存在较大的安全隐患。焊缝探伤主要是对现场焊进行检测，每年检测两次，检测周期较长，存在安全隐患。

其次，焊缝探伤作业程序复杂，需要对焊缝1区、2区、3区(轨头、轨腰、轨底)分别检测，耗时较多，检测工艺及方法比较简单。然而新增的无缝线路和服役钢轨的维修作业，每年还会产生大量的新焊缝，而探伤人员储备和补充一直未跟上，焊缝探伤作业的质量得不到有效的保障。

另外，在母材探伤中，钢轨探伤仪的双37°探头只能检测钢轨轨腰的倾斜裂纹，对垂直裂纹无能为力，钢轨母材探伤存在检测不彻底的情况。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高钢轨焊缝检测质量和效率的钢轨综合探伤仪。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

钢轨综合探伤仪，包括探伤仪主体，所述探伤仪主体包括移动底架，设于移动底架上的水箱和控制器，以及设于移动底架下方的超声波探头，所述超声波探头的数据输出端连接控制器的信号输入端，其特征在于：所述超声波探头包括由前至后设置的70°串列式阵列、37°复合串列式阵列和单收发阵列；

所述70°串列式阵列包括由前至后设置的第一探头、第二探头、第三探头和第四探头；所述第二探头为水平偏角20°的70°探头，具有单收发晶片，能够向前发射超声波；所述第一探头和第三探头均为水平偏角9°的 70°探头，分别距第二探头前、后68cm处设置，且第一探头和第三探头均具有单接收晶片，用于接收第二探头发射的超声波；所述第四探头为70°探头并具有单收发晶片，能够向前发射超声波；

所述37°复合串列式阵列包括由前至后设置的第五探头、第六探头、第七探头、第八探头和第九探头；所述第五探头具有位于前侧且向后发射超声波的单收发晶片、位于后侧且向前发射超声波的单发射晶片；所述第六探头具有位于前侧且向前发射超声波的单收发晶片、位于后侧的单接收晶片；所述第七探头、第八探头和第九探头的前后两侧的晶片均为单接收晶片；

所述单收发阵列包括由前至后设置的第十探头、第十一探头和第十二探头，所述第十探头和第十一探头均为70°探头，具有向后发射超声波的单收发晶片，所述第十二探头为0°探头，具有竖直向下发射超声波的单收发晶片。

进一步的技术方案在于：所述控制器设于水箱上方，且控制器与水箱之间设有减振支架。

进一步的技术方案在于：所述超声波探头借助防撞支架安装于移动底架下方。

进一步的技术方案在于：所述防撞支架包括：

顶架，具有水平的下导行面，于顶架的左右两侧面上分别设有一定位轴和一连接轴；

下架体，以其底部为基准向前倾斜设置，具有两下立板以及连接两下立板顶部的下横板，于两下立板之间的上部水平设有第一轴体，所述第一轴体的两端与对应的下立板可转动连接，于两下立板之间的下部设有用于与超声波探头固定的固定箍，所述下立板与固定箍可转动连接，所述下横板上设有延伸臂，所述延伸臂上设有与顶架的下导行面滑动接触的滚轮；

上架体，以其底部为基准向后倾斜设置，具有两上立板以及连接两上立板中部的上横板，两上立板分别位于顶架的左右两侧，并与顶架借助第二轴体可转动连接，所述定位轴能够限制对应的上立板沿第二轴体顺时针转动，所述上立板的下端与第一轴体转动连接；

第一扭转弹簧，设于第一轴体上，其两个弹簧臂分别与下横板和上横板勾连，用于下架体沿第一轴体顺时针转动后复位；

第二扭转弹簧，设于连接轴一侧的第二轴体上，其两个弹簧臂分别与连接轴和对应的上立板勾连，用于限制上立板沿第二轴体逆时针转动后复位。

进一步的技术方案在于：所述第一扭转弹簧的两弹簧臂交差设置。

进一步的技术方案在于：所述第二轴体的外端设有限制第二扭转弹簧轴向移动的限位挡片。

进一步的技术方案在于：所述连接轴上设有一圈凹槽，对应的第二扭转弹簧的一弹簧臂嵌于该凹槽内。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

该探伤仪通过对超声波探头进行串列式布置，使得在母材探伤的同时能够对钢轨的轨头和轨腰进行全断面焊缝检测，从而简化了焊缝探伤作业流程降低焊缝作业工作量，焊缝探伤只检测钢轨的轨底即可。

增加37°穿透探伤功能，在不变动探头结构的情况下实现穿透式探伤，解决钢轨探伤仪37°探头不能探测轨墙垂直裂纹的问题，提高了探伤质量。

另外，该探头架采用双向防撞设计，减少了探头与轨面的直接硬性撞击，有效的延长了探头的使用寿命，又减少了硬件故障，提高探伤的工作效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型所述超声波探头的主视原理示意图；

图3是本实用新型所述超声波探头的俯视视原理示意图；

图4是本实用新型所述70°串列式阵列的俯视原理示意图；

图5是本实用新型所述70°串列式阵列的主视原理示意图；

图6是本实用新型所述37°复合串列式阵列的原理示意图；

图7是本实用新型所述防撞支架的结构示意图；

图8是本实用新型所述防撞支架的另一结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1～图6所示，钢轨综合探伤仪，包括探伤仪主体，所述探伤仪主体包括移动底架，设于移动底架上的水箱401和控制器402，以及设于移动底架下方的超声波探头，所述超声波探头的数据输出端连接控制器402的信号输入端。超声波探头包括由前至后设置的70°串列式阵列、37°复合串列式阵列和单收发阵列。

70°串列式阵列主要对钢轨轨头进行串列式扫查，具体包括由前至后设置的第一探头101、第二探头102、第三探头103和第四探头104；所述第二探头102为水平偏角20°的70°探头，具有单收发晶片，能够向前发射超声波；所述第一探头101和第三探头103均为水平偏角9°的70°探头，分别距第二探头102前、后68cm处设置，且第一探头101和第三探头 103均具有单接收晶片，用于接收第二探头102发射的超声波；所述第四探头104为70°探头并具有单收发晶片，能够向前发射超声波。

如图4和图5所示，在探伤过程中，第二探头102向前方的轨头发射超声波信号，如果轨头无损伤，则超声波信号不被接受，一旦轨头出现损伤，则第二探头102发射的超声波信号经过发射则会被第一探头101或第三探头103接受，并传输给控制器402。

37°复合串列式阵列主要对钢轨轨头和轨腰进行串列式扫查，具体包括由前至后设置的第五探头201、第六探头202、第七探头203、第八探头 204和第九探头205；所述第五探头201具有位于前侧且向后发射超声波的单收发晶片、位于后侧且向前发射超声波的单发射晶片；所述第六探头202 具有位于前侧且向前发射超声波的单收发晶片、位于后侧的单接收晶片；所述第七探头203、第八探头204和第九探头205的前后两侧的晶片均为单接收晶片。

如图6所示，37°复合串列式阵列为3发9收复合串列式检测，在一个扫查周期中，首先进行37°单收发扫查(L12、L2)晶片前后各一次，检测轨腰斜裂纹；其次串列式扫查(L1、L2发射，L2～L9接收)，检测轨腰的垂直裂纹。

图6列出了串列式探头的一个扫查周期中发射和接收的15个对应关系，检测高度以钢轨轨底为基准，单位为mm。按照图6的发射接收顺序，可以检测到图中所示的椭圆点表示的位置。经实验，一个椭圆点的覆盖直径大于13mm，所以各个椭圆点连续覆盖了从轨底至轨面的一个平行四边形区域(图中阴影部分)。如果将串列式探头向左右移动，即可实现对轨腰部位的连续检测。

单收发阵列包括由前至后设置的第十探头301、第十一探头302和第十二探头303，所述第十探头301和第十一探头302均为70°探头，具有向后发射超声波的单收发晶片，用于探测钢轨轨头部位，能发现竖直方向或者小角度的缺陷,所述第十二探头303为0°探头，具有竖直向下发射超声波的单收发晶片,用于探测钢轨轨腰，能够发现水平方向的裂纹或者缺陷。

该探伤仪中，控制器402设于水箱401上方，且控制器402与水箱401 之间设有减振支架403，通过减振支架403的设置，能够降低控制器402 在探伤仪行进过程中的震动。

超声波探头借助防撞支架404安装于移动底架下方。

现有的探伤小车都是单向防碰撞的探头架，前进过程中不会对探头造成损坏，但是在倒车时，遇见不平整的轨面就会碰撞探头，轻则将探头撞歪，影响探头的耦合，重则将探头撞掉或撞坏，直接影响探伤过程。因此在本探伤仪中采用双向的防撞支架404。

如图7和图8所示，具体的防撞支架404包括顶架1、连接超声波探头的下架体2，以及将下架体2与顶架1连接的上架体3，该探头架还包括促使下架体2和上架体3在运动后复位的第一扭转弹簧4和第二扭转弹簧5。以下对探头架具体结构的介绍中，“顺时针”、“逆时针”均以图7的角度进行的描述。

顶架1沿导轨的方向设置，具有水平的下导行面，于顶架1的左右两侧面上分别设有一定位轴11和一连接轴12。

下架体2以其底部为基准向前倾斜设置，具有两下立板以及连接两下立板顶部的下横板，于两下立板之间的上部水平设有第一轴体21，所述第一轴体21的两端与对应的下立板可转动连接，于两下立板之间的下部设有用于与超声波探头固定的固定箍22，所述下立板与固定箍22可转动连接，所述下横板上设有延伸臂，所述延伸臂上设有与顶架1的下导行面滑动接触的滚轮23。

上架体3以其底部为基准向后倾斜设置，具有两上立板以及连接两上立板中部的上横板，两上立板分别位于顶架1的左右两侧，并与顶架1借助第二轴体31可转动连接，所述定位轴11能够限制对应的上立板沿第二轴体31顺时针转动，所述上立板的下端与第一轴体21转动连接。

第一扭转弹簧4设于第一轴体21上，其两个弹簧臂分别与下横板和上横板勾连，用于下架体2沿第一轴体21顺时针转动后复位。

限位轴的设置，在探头架正常工作时限制了上架体3在产生顺时针转动，并通过第一扭转弹簧4的设置，促使上架体3的上立板与下架体2的下横板接触，形成限位结构，限制下架体2产生逆时针转动，该结构保证了上、下架体2在正常工作时状态的稳定性。

第二扭转弹簧5设于连接轴12一侧的第二轴体31上，其两个弹簧臂分别与连接轴12和对应的上立板勾连，用于限制上立板沿第二轴体31逆时针转动后复位。

配合下架体2向前倾斜设置的结构特征，使得下架体2的前方或后方遇到障碍物的作用力时，下架体2都会先产生顺时针的运动趋势，将超声波探头抬起避开障碍物，通过障碍物后再通过扭转弹簧的作用力复位。

当探伤小车向前运动遇到障碍物时，下架体2受向后作用力通过第一轴体21传递给上架体3的下端，由于上架体3的上端受定位轴11限制不能顺时针绕第二轴体31转动，所以上架体3固定不动，而下架体2绕第一轴体21顺时针转动，并同时使第一扭转弹簧4蓄能，当下架体2将超声波探头抬起越过障碍物后，在第一扭转弹簧4作用下，下架体2绕第一轴体 21逆时针运动复位至探头接触到钢轨面。从而恢复探头架的正常工作状态，使得超声波探头重新与钢轨面接触。

当探伤小车向后运动遇到障碍物时，下架体2受反作用力向前上方移动，由于受顶架1压制、上架体3拉力作用和障碍物反作用力，使得上架体3下端向上抬起绕第二轴体31逆时针转动，由于第一轴体21升高，且滚轮23由于受顶架1压制只能向前滑动，同时下架体2沿第一轴体21顺时针转动，并使第一扭转弹簧4和第二扭转弹簧5蓄能，当下架体2将超声波探头抬起越过障碍物后，由于第二扭转弹簧5的扭矩大于第一扭转弹簧4，在第二扭转弹簧5的作用下，上架体3绕第二轴体31顺时针运动复位到上端靠住定位轴11，上架体3停止转动，在第一扭转弹簧4作用下，下架体2绕第一轴体21逆时针运动复位至超声波探头重新与钢轨面接触，从而恢复探头架的正常工作状态。

该探头架采用双向防撞设计，减少了探头与轨面的直接硬性撞击，有效的延长了探头的使用寿命，又减少了硬件故障，提高探伤的工作效率。

其中，第一扭转弹簧4的两弹簧臂交差设置，增强第一扭转弹簧4对下架体2的复位作用力，并且能够使下架体2与上架体3贴合限位，保证该探头架工作状态的稳定性。

在第二轴体31的外端设有限制第二扭转弹簧5轴向移动的限位挡片 32，以防止第二扭转弹簧5从第二轴体31上脱离。并且在连接轴12上设有一圈凹槽，对应的第二扭转弹簧5的一弹簧臂嵌于该凹槽内，以保证第二扭转弹簧5勾接位置的稳定性。

以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本实用新型的保护范围。