[發(fā)明專利]一種機車車輛車輪輪輻缺陷超聲波檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910167625.6
• 申請日: 2009-09-14
• 公開（公告）號: CN101666781A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高曉蓉;王黎;趙全柯;王澤勇;張渝;楊凱;彭建平;彭朝勇;趙波;黃煒
• 申請（專利權(quán)）人: 成都主導(dǎo)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/27
• 代理公司: 成都博通專利事務(wù)所
• 代理人: 陳樹明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種機車車輛車輪輪輻缺陷超聲波檢測裝置。

背景技術(shù)

車輪是包括動車組在內(nèi)的機車車輛走行系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其基本結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括：輪緣12、踏面14、輪輞11、輪輻15、輪輻輻板孔17、輪轂18。車輪1的內(nèi)部狀態(tài)和表面的裂紋直接關(guān)系到行車安全。鐵路提速的大發(fā)展以及高速動車組的大量開行，對車輪的質(zhì)量提出了更高的要求。為確保輪對質(zhì)量，保證列車行駛安全，需要對車輪輪輞和輪輻部位進行定期探傷。車輪探傷目前較有效的方法是超聲波檢測，其原理是：如果介質(zhì)即車輪中有氣孔、裂紋、分層等缺陷(缺陷中有氣體)或夾雜，超聲波傳播到介質(zhì)與缺陷的界面處時，就會全部或部分反射。反射回來的超聲波被探頭接收，可以根據(jù)波形的變化特征判斷缺陷在工件的深度、位置和形狀。超聲波探傷優(yōu)點是檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害，能對缺陷進行定位和定量，適合輪輞輪輻的無損探傷。

由于車輪輪輞部分距離踏面的距離較小，而且結(jié)構(gòu)差別不大，因此輪輞部分的探傷與輪輻區(qū)域相比更容易；而輪輻區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜且離踏面表面距離較遠，要檢測整個輪輻區(qū)域需要的探頭數(shù)量大，對探頭布局要求嚴(yán)格，尤其是在線式檢測的空間約束更大。目前尚無對輪輻區(qū)域進行在線自動化檢測的簡單有效方法。

車輪的輪輻有多種結(jié)構(gòu)，對其結(jié)構(gòu)特點進行歸納總結(jié)，現(xiàn)有車輪的輪輻有以下幾種類型：直線型、曲線型、帶有輻板孔、帶有凹槽。圖3中的車輪的輪輻為直線型、帶輻板孔17、帶凹槽67；圖4中的車輪輪輻為曲線型輪輻。這兩種車輪輪輻包含了現(xiàn)有動車組的車輪輪輻的所有特征。由于輪輻區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜、離踏面表面距離較遠，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有利用超聲波對車輪輪輻進行缺陷檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種機車車輛車輪輪輻缺陷超聲波檢測裝置，該裝置能夠?qū)Ω黝愜囕嗇嗇椀娜毕葸M行全方位的檢測；檢測過程不需人工參與，檢出率高；檢測方法簡單，檢測結(jié)果可靠。

本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是：一種機車車輛車輪輪輻缺陷超聲波檢測裝置，包括與控制機構(gòu)相連的探頭支架上連接有超聲波探頭，超聲波探頭置于輪對的車輪踏面上，車輪踏面的下部置于頂轉(zhuǎn)輪裝置的頂輪和轉(zhuǎn)輪上；超聲波探頭與數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及控制計算機相連；其結(jié)構(gòu)特點是：

超聲波探頭為六個收發(fā)一體的探頭以及由發(fā)射探頭和接收探頭構(gòu)成的四對探頭；

其中：四對探頭中每個探頭的發(fā)射角或接收角范圍均為15～33°發(fā)射角或接收角與滾動圓間的夾角即扭轉(zhuǎn)角的范圍均為5～35°，每對探頭中發(fā)射探頭的發(fā)射角和接收探頭的接收角相同，扭轉(zhuǎn)角也相同；第一對探頭、第三對探頭的發(fā)射探頭和接收探頭在踏面上相距的弧長范圍為160-220mm，第二對探頭、第四對探頭的發(fā)射探頭和接收探頭在踏面上相距的弧長范圍為280-340mm；第一、第二對探頭分布在滾動圓旁靠近輪緣一側(cè)，距離滾動圓1-10mm，第三、第四對探頭分布在滾動圓旁靠近輪緣一側(cè)，距離滾動圓1-25mm；

所述的六個收發(fā)一體探頭中：

二個直探頭，其中一個設(shè)置于滾動圓旁靠近輪緣一側(cè)，另一個設(shè)置在滾動圓旁遠離輪緣一側(cè)，與滾動圓的軸向距離均為1-8mm；

二個斜探頭，其發(fā)射角與滾動圓面平行，距離滾動圓的軸向距離為1-8mm的位置；

二個發(fā)射角0～10°探頭，，其中一個探頭設(shè)置于滾動圓旁靠近輪緣一側(cè)，其發(fā)射線方向偏離輪緣側(cè)，另一個探頭設(shè)置在滾動圓旁遠離輪緣一側(cè)，其發(fā)射線方向指向輪緣側(cè)，且與滾動圓的軸向距離均為1-4mm。

本發(fā)明的工作過程和工作原理是：

利用頂轉(zhuǎn)輪裝置的頂輪將輪對向上頂起，再由控制機構(gòu)將探頭支架及超聲波探頭置于輪對的車輪踏面上，使超聲波探頭按設(shè)定位置分布在車輪的踏面上；頂轉(zhuǎn)輪裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，帶動輪對的兩車輪相對于探頭作圓周運動。完成車輪踏面表面的濕潤后，多個超聲波探頭相互配合，自動一次性的完成對輪輻區(qū)域不同深度、不同方向的缺陷檢測。各超聲波探頭實現(xiàn)對輪輻區(qū)域檢測的工作原理如下：

一、四對發(fā)射角、接收角為15～33°的探頭：