[發明專利]列車車輪踏面裂紋的脈沖渦流熱成像動態檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202110889123.5
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113466331A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 彭建平;張渝;何凱浪;張翔;馬茹鈺;趙波
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90;G01N25/72
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

一種列車車輪踏面裂紋的脈沖渦流熱成像動態檢測裝置及方法，其裝置的構成主要是：輪對檢測試驗臺內腔的左部安裝有兩個從動輪，右部安裝有兩個主動輪，從動輪和主動輪的頂部通過矩形輪槽穿出輪對檢測試驗臺；車輪的踏面置于主動輪和從動輪上；兩個主動輪之間安裝有雙軸電機，雙軸電機的輸出軸與主動輪相連；一個從動輪上安裝有編碼器；輪對檢測試驗臺的左側基座上部連接有機械手底座，機械手底座上固定有機械手，機械手的末端固定有感應加熱頭及其激勵線圈，激勵線圈與高頻感應電源電連接；所述的基座右側放置有熱成像儀；該裝置能對整個圓周的車輪踏面裂紋進行全覆蓋檢測，其檢測效率高，檢測結果直觀、清晰、準確。

技術領域

本發明涉及一種列車車輪踏面裂紋的檢測裝置及方法。

背景技術

車輪作為列車走行部的關鍵部位，在列車運行過程中頻繁與鋼軌之間滾動接觸，車輪的表面會萌生出滾動接觸疲勞裂紋。初期的滾動接觸疲勞裂紋較隱蔽，但當裂紋擴展至一定長度時，裂紋擴展速率會快速增加，輕則踏面金屬剝離掉塊，重則輪輞斷裂，車輪脫軌，導致列車發生嚴重安全事故。車輪疲勞裂紋的無損檢測技術是控制車輪質量、保證在役車輪安全運行的重要手段，為了避免車輪踏面疲勞裂紋導致事故的發生，采用無損檢測技術對車輪進行定期檢測至關重要。

目前被廣泛研究和使用的車輪踏面疲勞裂紋無損檢測技術主要有兩種：超聲相控陣檢測、電磁超聲表面波檢測。

超聲相控陣檢測技術的作法和原理是：按照不同的延遲法則，激發所有陣元或者部分陣元發射超聲波，各陣元的超聲波波束在車輪上疊加形成不同的波陣面；各陣元對接收到的超聲回波按相應的法則，進行延遲處理，實現相控陣成像，再對回波成像進行分析即可檢測出車輪的裂紋。其存在的問題是，超聲回波是深入工件，在工件的另一個表面反射形成，最終的成像結果疊加了工件內部不同深度位置的缺陷，要區分出不同位置的缺陷難度很大，只能人為的控制探頭掃查，速度慢，檢測效率低下；通常對車輪輪輞和內部缺陷的檢測效果好，但很難準確檢測出車輪表面的缺陷。電磁超聲表面波檢測技術是，利用洛倫茲力產生的渦流效應在車輪表面激發出聲表面波，所激發出的聲表面波束沿著車輪踏面表面及近表面內周傳播，形成對表面及近表面的全覆蓋檢測，超聲表面波在表面及近表面的不同位置遇到缺陷時，將形成相應形式的缺陷回波，通過對缺陷回波的分析就能探測出車輪表面缺陷。這種超聲表面波超檢測技術能夠很好的檢測出車輪踏面缺陷，檢測效率高，但其超聲表面回波信號在表面形成和傳播，易受干擾，信號波形非常雜亂，缺陷回波信號往往被淹沒在眾多噪聲當中，導致其檢測精度低、靈敏度差。

發明內容

本發明的第一目的是提供一種車輪踏面裂紋的脈沖渦流熱成像動態檢測裝置，該裝置能對車輪踏面整個圓周的踏面裂紋進行全覆蓋檢測，其操作簡單、方便，檢測效率高，檢測結果直觀、清晰、準確。

本發明實現其第一發明目的所采用的技術方案是，一種列車車輪踏面裂紋的脈沖渦流熱成像動態檢測裝置，其構成是：

輪對檢測試驗臺內腔的左部安裝有兩個從動輪，右部安裝有兩個主動輪，且輪對檢測試驗臺的頂板上開有四個矩形輪槽，從動輪和主動輪的頂部通過矩形輪槽穿出輪對檢測試驗臺；列車輪對的兩個車輪的踏面，置于對應的主動輪和從動輪的輪緣上；

所述的輪對檢測試驗臺內腔位于兩個主動輪之間的位置，安裝有雙軸電機；雙軸電機的輸出軸分別與兩個主動輪相連；兩個從動輪中的一個從動輪上安裝有編碼器；

輪對檢測試驗臺的左側安裝有基座，基座上部通過縱向的直線導軌與機械手底座相連，機械手底座底面的螺母與基座上的縱向絲桿配合；縱向絲桿的一端連接有轉盤；

所述的機械手底座上固定有六自由度的機械手，機械手的末端固定有感應加熱頭，感應加熱頭頂端的激勵線圈與高頻感應電源電連接；

所述的基座和輪對檢測試驗臺之間還放置有面向車輪的熱成像儀；

所述的高頻感應電源、熱成像儀、編碼器、機械手的控制器和雙軸電機的變頻器均與數據處理與控制單元電連接。