可检测不同直径的轴段。
[0046]所述探测机构可根据控制器的控制，使轴向驱动伺服电机和径向驱动伺服电机带动轴向丝杠24和径向丝杠26运转，从而带动轴向拖板3和径向拖板4分别沿轴向导轨23和径向导轨27移动，从而使固定在径向拖板4上的探头支架5带动相控阵探头10沿待测车轴15的轴向及径向运动，对不同长度和直径的轴段进行超声探伤；
[0047]如图7所示，所述控制机构包括主轴转角编码器、轴向拖板转角编码器、径向拖板转角编码器、轴向位置距离传感器、径向位置距离传感器以及控制器6，其中主轴转角编码器位于主轴电机8上，轴向拖板转角编码器位于轴向驱动伺服电机上，径向拖板转角编码器位于径向驱动伺服电机上，轴向位置距离传感器位于轴向拖板3上，径向位置距离传感器位于径向拖板4上。所述轴向位置距离传感器和径向位置距离传感器采集轴向和径向位置信息并输送至上位控制器6，控制器6根据接受到的位置信息做出判断和决策，驱动主轴电机、轴向驱动伺服电机及径向驱动伺服电机运转，带动主轴运转、轴向拖板3和径向拖板4移动，从而产生探头对车轴的扫查运动。各编码器记录旋转相位信息并反馈给控制器6。
[0048]所述相控阵探伤仪采用C扫描图像的显示方式，将待测车轴15的内部图像呈现在显示屏上，并且可以自由存储、回放波形及数据，自动显示缺陷回波位置。
[0049]所述无损探伤平台可以对现有轨道车辆各种规格的实心轴、空心轴进行自动探伤。
[0050]如图5所示，所述耦合剂喷洒装置包括集液箱14、导管12、水栗13和喷头11，集液箱14固定在轴向拖板3—侧，导管12末端伸入集液箱14底部，另一端通过水栗13与喷头11连接，喷头11斜向下指向待测车轴15，轴向拖板3上设置有通向集液箱14的U型槽，使耦合剂可经该槽自动流回集液箱回收再利用。
[0051]如图8所示，采用本发明对车轴进行无损探伤的具体工作过程如下:
[0052]1、数据调用过程；
[0053]首先启动轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，在控制器6的控制面板上输入待测车轴15的型号，控制系统将自动调用相应型号车轴的尺寸数据。
[0054]2、车轴装夹过程；
[0055]将待测车轴15放置于轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台上，一端通过三爪卡盘9定位、夹紧，随后旋转尾座18上的手轮19，使尾座18在尾座导轨20上滑动，直到顶尖顶16紧车轴的另一端，最后控制锁止机构17使尾座18的位置固定，装夹过程完毕。
[0056]3、车轴探伤过程；
[0057]I)轴向位置距离传感器检测轴向拖板3的位置信号，径向位置距离传感器检测径向拖板4的位置信号，二者均将检测到的距离数据传给上位控制器6，控制器6将接收到的数据与上述第一步中调用的待测车轴15的尺寸数据相对比，计算出此时相控阵探头10的轴向位置以及相控阵探头10与待测车轴15的径向距离，并将此距离换算成径向驱动伺服电机的转角，向其发出控制指令，位于径向驱动伺服电机内部的径向拖板转角编码器向控制器6反馈转角信息，该命令执行的结果是相控阵探头10径向移动直到紧贴待测车轴15表面；
[0058]2)随后控制器控制轴向驱动伺服电机及减速器21开始运转，带动相控阵探头10探测该段车轴，当所调用的车轴尺寸中出现轴径变化的数据时，控制器6控制轴向驱动伺服电机及减速器21暂停运转，并重复上述I)步过程，待径向驱动伺服电机及减速器29带动径向拖板4调整相控阵探头10的径向位置，直到相控阵探头10与该段车轴贴合以后，轴向驱动伺服电机及减速器21继续运转，继续探测下一轴段，直到整个车轴检测完毕。
[0059]4、耦合剂喷洒过程；
[0060]在上述第三步的整个探伤过程中，控制器6控制耦合剂喷洒装置的水栗13与轴向驱动伺服电机及减速器21—起运转，即当相控阵探头10沿轴向探测待测车轴15时喷洒耦合剂，当轴向运动停止、相控阵探头10调整径向位置时，耦合剂不喷洒。水栗13的运转使集液箱14中的耦合剂通过导管12和喷头11喷洒到待测车轴15上，耦合剂将自动充满相控阵探头10与待测车轴15接触位置的缝隙，使超声波束更好的入射工件。
[0061]5、回波信号的处理与显示过程；
[0062]在上述第三步的整个探伤过程中，控制器6控制柔性相控阵超声换能器的各个阵元以一定规律的相位延迟来发射和接收超声信号，从而控制声束的偏转角度，发射出的超声波束遇到工件表面或工件内部缺陷时会发生反射，各阵元接收到超声回波信号以后经过前置放大、程控放大、滤波、A/D转换等处理后得到数字化超声信号，送往存储器存储，并采用C扫描显示方式，将工件内部截面图像呈现在相控阵探伤仪2的显示屏上。
【主权项】
1.一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，包括床身(I)、车轴装夹装置、主轴驱动传动机构、探测机构、耦合剂喷洒装置、控制机构和相控阵探伤仪(2)，其特征在于: 所述探测机构包括轴向探测组件、径向探测组件以及探头组件； 所述轴向探测组件安装于床身之上，通过其中的轴向驱动伺服电机及减速器(21)驱动轴向拖板(3)带动探头组件沿待测车轴(15)的轴向滑移； 所述径向探测组件安装于所述轴向拖板(3)之上，通过其中的径向驱动伺服电机及减速器(29)驱动径向拖板(4)带动探头组件沿待测车轴(15)的径向滑移； 所述探头组件固定安装在所述径向拖板上。2.如权利要求1所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于: 所述轴向探测组件还包括轴向丝杠(24)和轴向导轨(23);所述轴向驱动伺服电机及减速器(21)固定在床身(I)端部，并与固定在床身(I)侧面的轴向丝杠(24)驱动连接;所述轴向导轨(23)水平安装于床身(I)之上，且所述轴向导轨(23)与所述轴向丝杠(24)均沿待测车轴(15)轴向平行设置;所述轴向拖板(3)通过丝套与所述轴向丝杠(24)配套连接，所述轴向拖板(3)通过其底部安装的轴向滑块(28)与所述轴向导轨(23)滑动连接。3.如权利要求1或2所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于: 所述径向探测组件还包括径向丝杠(26)和径向导轨(27);所述径向驱动伺服电机及减速器(29)安装于轴向拖板(3)端部，并与固定在轴向拖板(3)上的径向丝杠(26)驱动连接；所述径向导轨(27)水平安装于轴向拖板(3)之上，且所述径向导轨(27)与所述径向丝杠(26)均沿待测车轴(15)径向平行设置;所述径向拖板(4)通过丝套与所述径向丝杠(26)配套连接，所述径向拖板(4)通过其底部安装的径向滑块(25)与所述径向导轨(27)滑动连接。4.如权利要求1所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于:所述控制机构与探测机构控制连接，控制探测机构沿待测车轴(15)轴向或径向运动；所述控制机构包括位于主轴电机(8)上的主轴转角编码器、位于轴向驱动伺服电机上的轴向拖板转角编码器、位于径向驱动伺服电机上的径向拖板转角编码器、位于轴向拖板(3)上的轴向位置距离传感器、位于径向拖板(4)上的径向位置距离传感器以及控制器(6);所述轴向位置距离传感器和径向位置距离传感器采集轴向和径向位置信息并输送至所述控制器(6);所述控制器根据接收到的位置信息做出判断和决策，驱动主轴电机(8)、轴向驱动伺服电机及径向驱动伺服电机运转，进而带动主轴转动、轴向拖板(3)和径向拖板(4)移动;各编码器记录旋转相位信息并反馈给控制器(6)。5.如权利要求1所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于: 所述探头组件中的相控阵探头(10)为柔性相控阵超声换能器，通过控制所述柔性相控阵超声换能器各阵元发射超声信号的相位延迟来控制声束在水平面及竖直面上的偏转角度。6.如权利要求1所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于: 所述耦合剂喷洒装置包括集液箱(14)、导管(12)、水栗(13)和喷头(11)，所述集液箱(14)固定在所述轴向拖板(3)—侧，所述导管(12)的一端伸入集液箱(14)底部，另一端通过水栗(13)与喷头(11)连接，所述喷头(11)斜向下指向待测车轴(15)，所述轴向拖板上设置有通向集液箱(14)的U型槽，实现耦合剂的回收再利用。7.如权利要求1所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于: 所述相控阵探伤仪(2)采用C扫描图像的显示方式，将待测车轴(15)的内部图像呈现在显示屏上，能存储、回放波形及数据，自动显示缺陷回波位置。8.如权利要求1所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于: 所述车轴装夹装置包括三爪卡盘(9)和尾座(18)，三爪卡盘(9)连接在主轴驱动传动机构的输出端;尾座(18)设有手轮(19)、顶尖(16)和锁止机构(17)，安装于床身(I)尾座导轨(20)上，通过旋转手轮调整尾座(18)的轴向位置。9.如权利要求1所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于: 所述主轴驱动传动机构包括固定在床身(I)上的主轴电机(8)和主轴蜗轮减速箱(7)，驱动待测车轴(15)旋转。10.如权利要求1所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于: 所述床身(I)采用角钢骨架，表面材质为钢板，并通过地脚螺栓(22)固定在地面上。
【专利摘要】本发明公开了一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，包括床身、车轴装夹装置、主轴驱动传动机构、探测机构、耦合剂喷洒装置、控制机构和相控阵探伤仪，所述探测机构可根据控制器的控制，使相控阵探头在轴向探测组件和径向探测组件的带动下沿待测车轴的轴向及径向移动，实现对不同长度和直径的轴段进行超声探伤。本发明所述探伤平台可以对现有轨道车辆各种规格的实心轴、空心轴进行全面地自动探伤，探伤速度快、自动化程度高、覆盖范围全面、具有较高的探测精度。
【IPC分类】G01N29/06
【公开号】CN105486750
【申请号】CN201510989766
【发明人】刘玉梅, 苏建, 葛琦, 张宏涛, 郭艳秀, 熊明烨, 乔宁国, 刘绪洪, 李战伦, 陈云, 徐观, 张立斌, 潘洪达, 陈熔, 戴建国, 林惠英
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月24日