一種金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，它包括探傷小車和手持顯示器；其中，探傷小車由車身、行程車輪、輔助車臂、若干第一測磁傳感器以及若干溫度傳感器組成；手持顯示器與探傷小車可通過無線信號傳輸數(shù)據(jù)，手持顯示器可置于探傷小車的頂部。本實用新型提供的金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置可長距離自動在鋼鐵軌道上進(jìn)行檢測并提示，這為鋼軌無損檢測提供了一種重要手段，對于保障鋼軌安全平穩(wěn)長期運行具有非常重要的作用。
【專利說明】一種金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無縫鋼軌探傷車【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種利用金屬磁記憶檢測鋼軌溫度應(yīng)力的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鐵路高速化與重載化的發(fā)展，世界各國均廣泛采用無縫線路技術(shù)。然而，將幾十根標(biāo)準(zhǔn)軌焊接在一起，成為無縫線路后，道床阻力和扣件阻力的作用使得線路只能在兩端IOOm范圍內(nèi)產(chǎn)生熱脹和冷縮，中間部分形成了固定區(qū)，不隨軌溫的變化產(chǎn)生膨脹和收縮，于是鋼軌固定區(qū)內(nèi)儲存了相應(yīng)的縱向溫度應(yīng)力。當(dāng)氣溫達(dá)到一定值時，鋼軌無法承受巨大的內(nèi)應(yīng)力，就會在扣件阻力小或路基條件較差的區(qū)域內(nèi)釋放能量，當(dāng)能量較大時，會發(fā)生脹軌跑道。跑道事故可使鋼軌發(fā)生塑性變形，枕木劈裂，碎石拋出，甚至顛覆列車，造成嚴(yán)重惡果。脹軌跑道事故的頻繁發(fā)生直接影響著鐵路運輸?shù)陌踩约熬€路的穩(wěn)定性。因此鐵路工務(wù)部門必須隨時了解無縫線路實際縱向溫度應(yīng)力，預(yù)測發(fā)生脹軌或斷軌的可能性，以便適時采取維修措施。
[0003]現(xiàn)有傳統(tǒng)無縫線路應(yīng)力檢測方法和手段的檢測范圍有很大的局限性。盡管人們已經(jīng)認(rèn)識到對線路進(jìn)行全面考察的必要性，但在實踐中完成這項任務(wù)需要耗費大量時間以及人力、物力和財力。因此，傳統(tǒng)的無損檢測(NDT)方法(渦流檢測、超聲波檢測、X射線及磁粉探傷等)由于其操作的復(fù)雜性，如要求對被測表面和檢測對象進(jìn)行清理，人工磁化，貼附傳感器等，在檢測無縫線路這樣的大長度結(jié)構(gòu)件時受到嚴(yán)重限制。本文采用一種新的金屬無損檢測技術(shù)——金屬磁記憶檢測，該方法無需對被測對象表面進(jìn)行專門處理，無需專門的磁化裝置。該方法可以快速檢測鋼軌溫度應(yīng)力，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]20世紀(jì)90年代，俄羅斯Doubov教授率先提出金屬磁記憶理論。金屬磁記憶檢測技術(shù)利用處于地球磁場中的鐵磁性金屬的磁性能在應(yīng)力和變形集中區(qū)內(nèi)產(chǎn)生不可逆變化，在金屬與空氣邊界出現(xiàn)磁導(dǎo)率躍變，其表面產(chǎn)生漏磁場便可無損、快速、便捷、準(zhǔn)確地確定鐵磁性金屬結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力集中和變形區(qū)，即設(shè)備上最危險的區(qū)段和部位，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)主軸上的疲勞裂紋和預(yù)測其擴(kuò)展趨勢，從而進(jìn)行強度和壽命的診斷。與傳統(tǒng)的無損檢測方法相比，不僅能夠檢測出鐵磁材料的塑形變形及宏觀裂紋，更能有效檢測鐵磁材料早期應(yīng)力集中的危險區(qū)域。這種新的檢測技術(shù)可以克服傳統(tǒng)的無損檢測方法的不足，無疑是對金屬構(gòu)件進(jìn)行早期診斷的一種新的無損檢測方法，因此，一問世便受到世界各國同行的重視，競相開展研究，并在電力、鍋爐壓力容器等部門開始了推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了提高國內(nèi)鐵路鋼軌的安全檢測技術(shù)水平，及時有效防止因脹軌跑道引發(fā)的安全事故。本實用新型提供一種金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，本實用新型能夠長距離自動在鋼軌上進(jìn)行溫度應(yīng)力檢測并記錄分析數(shù)據(jù)。
[0006]為了可以達(dá)到上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:一種金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，其特征在于，它包括探傷小車和手持顯示器；其中，所述探傷小車由車身、行程車輪、輔助車臂、若干第一測磁傳感器以及若干溫度傳感器組成，行程車輪通過車軸置于車身前后兩側(cè)，固定車臂固定于車身前后左右四側(cè)；若干第一測磁傳感器并排等距置于車身車頭外部；若干溫度傳感器置于車身底部；所述手持顯示器與探傷小車可通過無線信號傳輸數(shù)據(jù)，手持顯示器可置于探傷小車的頂部。
[0007]進(jìn)一步地，所述車身內(nèi)部固定有電機(jī)、AD數(shù)據(jù)采集器、存儲卡、第一單片機(jī)、第一無線信號發(fā)射接收模塊以及放大電路和過濾電路；電機(jī)、AD數(shù)據(jù)采集器、存儲卡、第一無線信號發(fā)射接收模塊分別與第一單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線連接，放大電路、過濾電路、AD數(shù)據(jù)采集器依次連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述行程車輪由兩個前從動車輪和兩個后主動車輪組成；所述后主動車輪的連接車軸與電機(jī)相連接，電機(jī)與第一單片機(jī)相連，在后主動車輪上裝有行程傳感器。
[0009]進(jìn)一步地，所述輔助車臂包括固定車臂、轉(zhuǎn)動車臂、滾動小輪；所述固定車臂固定于車身前后左右四側(cè)，固定車臂中間置有若干第二測磁傳感器和滾輪，其端部通過螺栓連接于轉(zhuǎn)動車臂，轉(zhuǎn)動車臂末端與滾動小輪連接，滾動小輪的軸端處由彈簧支撐。
[0010]進(jìn)一步地，所述手持顯示器表面安裝一塊顯示屏和多個按鍵開關(guān)；內(nèi)部安裝第二單片機(jī)和第二無線信號發(fā)射接收模塊，顯示屏、按鍵開關(guān)和第二無線信號發(fā)射接收模塊均與第二單片機(jī)連接。
[0011]本實用新型的有益效果是，本實用新型能夠長距離自動在鋼軌上進(jìn)行溫度應(yīng)力檢測并記錄分析數(shù)據(jù)，而且裝置具有自動運行功能，可以通過遠(yuǎn)程控制完成檢測工作，提高了適用性以及便利性。通過無線傳輸信號數(shù)據(jù)，在一定距離內(nèi)遠(yuǎn)程自動控制檢測裝置。其檢測技術(shù)更是采用新的檢測方式一磁記憶，克服了傳統(tǒng)的無損檢測方法的不足。提高國內(nèi)無縫鋼軌的安全檢測技術(shù)水平，及時有效防止因脹軌跑道引發(fā)的安全事故具有十分重要的意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0013]圖1為本實用新型實施例提供的金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置示意圖；
[0014]圖2為本實用新型實施例提供的金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置俯視圖；
[0015]圖3為本實用新型實施例提供的探傷小車的示意圖；
[0016]圖4為本實用新型實施例提供的后主動車輪示意圖；
[0017]圖5為本實用新型實施例提供的輔助車臂示意圖；
[0018]圖6為本實用新型實施例提供的滾動小輪示意圖；
[0019]圖7為本實用新型實施例提供的手持顯示器示意圖；
[0020]圖8為本實用新型實施例提供的第一單片機(jī)工作流程圖；
[0021]圖9為本實用新型實施例提供的第二單片機(jī)工作流程圖；
[0022]圖10為本實用新型實施例提供的金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0023]圖中，探傷小車1、手持顯示器2、車身3、行程車輪4、輔助車臂5、第一測磁傳感器
6、溫度傳感器7、電機(jī)8、前從動車輪9、后主動車輪10、固定車臂11、轉(zhuǎn)動車臂12、滾動小輪
13、顯示屏14、按鍵開關(guān)15、滾輪16、第二測磁傳感器17。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
[0025]本實用新型實施例提供了一種金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，包括探傷小車I和手持顯示器2。如圖1、2、3所示探傷小車I由車身3、行程車輪4、輔助車臂5、若干第一測磁傳感器6以及溫度傳感器7組成，行程車輪4通過車軸置于車身3前后兩側(cè)，固定車臂11固定于車身3前后左右四側(cè)；若干第一測磁傳感器6并排等距置于車身3車頭外部；若干溫度傳感器7置于車身3底部；如圖2、7所示手持顯示器2與探傷小車I可通過無線信號傳輸數(shù)據(jù)，手持顯示器2可置于探傷小車I的頂部。
[0026]車身3內(nèi)部固定有電機(jī)8、AD數(shù)據(jù)采集器、存儲卡、第一單片機(jī)、第一無線信號發(fā)射接收模塊以及放大電路和過濾電路；所述電機(jī)8、AD數(shù)據(jù)采集器、存儲卡、第一無線信號發(fā)射接收模塊分別與第一單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線連接，放大電路、過濾電路、AD數(shù)據(jù)采集器依次連接。
[0027]行程車輪4由兩個前從動車輪9和兩個后主動車輪10組成，有利于裝置在鋼軌上滾動前進(jìn)；如圖4所示后主動車輪10的連接車軸與電機(jī)8相連接，電機(jī)8與第一單片機(jī)相連，可使裝置自動在鋼軌上以一定速度前進(jìn)。后主動車輪10上裝有行程傳感器，當(dāng)車輪在鋼軌上滾動時，行程傳感器就會被觸發(fā)，通過數(shù)據(jù)線傳輸至AD數(shù)據(jù)采集器記錄裝置移動的路程；
[0028]輔助車臂5包括固定車臂11、轉(zhuǎn)動車臂12、滾動小輪13 ;如圖5所示，固定車臂11固定于車身3前后左右四側(cè)，固定車臂11中間置有若干第二測磁傳感器17和滾輪16，第二測磁傳感器17為三維磁阻傳感器，可測得軌頭兩側(cè)的磁場變化，滾輪16與軌頭側(cè)面緊貼，并可以在側(cè)面滾動同時防止本實用新型設(shè)備在運行時側(cè)翻出軌道。固定車臂11末端部通過螺栓連接于轉(zhuǎn)動車臂12，轉(zhuǎn)動車臂12可繞著螺栓自由轉(zhuǎn)動任意角度，通過螺栓的固定，轉(zhuǎn)動車臂12可固定于某一定角度不發(fā)生轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動車臂12末端與滾動小輪13連接，滾動小輪13抵在鋼軌底部并可繞軸轉(zhuǎn)動，軸端處由彈簧支撐，這有利于裝置在鋼軌上穩(wěn)定運行，自如轉(zhuǎn)彎，防止裝置偏出運行軌道。
[0029]第一測磁傳感器6和溫度傳感器7均與放大電路相連；測磁傳感器6為三維磁阻傳感器，其目的是為了讓測磁傳感器6處于一個有利于接收磁場信號的位置，測磁傳感器6內(nèi)置調(diào)零和排除外界干擾的功能，使其更有利于收集數(shù)據(jù)與比較數(shù)據(jù)；運放電路和過濾電路各自的作用主要是起到放大信號與過濾信號，最后與AD數(shù)據(jù)采集器連接，將形成的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進(jìn)行采集。同時，溫度傳感器7可快速準(zhǔn)確地測出鋼軌實時溫度。
[0030]手持顯示器2表面包括一塊顯示屏14和多個按鍵開關(guān)15 ;內(nèi)部包括第二單片機(jī)、第二無線信號發(fā)射接收模塊，第二單片機(jī)與第二無線信號發(fā)射接收模塊連接。其主要作用是在檢測的同時，可以在手持顯示器2的顯示屏14上顯示采集到的數(shù)據(jù)，通過無線信號發(fā)射模塊B可以將傳輸?shù)诙纹瑱C(jī)的指令以及采集到的數(shù)據(jù)，通過第二單片機(jī)和按鍵開關(guān)15可以對裝置進(jìn)行無線遠(yuǎn)程調(diào)控。
[0031]在實際應(yīng)用中，本實用新型裝置的探傷小車I與手持顯示器2通過無線信號來傳輸數(shù)據(jù)，故在裝置檢測的同時，手持顯示器2可以立刻顯示出采集到的數(shù)據(jù)，并繪制出曲線圖形。當(dāng)采集得到的數(shù)據(jù)超出一定范圍，顯示屏14上便會做出警報，并記錄該點。由于本實用新型測磁傳感器6可以感應(yīng)到鐵磁性金屬表面產(chǎn)生的磁場，為了避免影響采集到的磁場數(shù)據(jù)，本實用新型裝置所有裝備均為非鐵磁性金屬，裝置電機(jī)8的外殼由特制鑰金屬材料包裹屏蔽內(nèi)部磁場。
[0032]第一單片機(jī)工作過程如下:如圖8所示，當(dāng)?shù)谝粺o線發(fā)射接收模塊接收到第二無線發(fā)射接收模塊的運行指令時，將其指令傳輸給第一單片機(jī)，第一單片機(jī)得到指令后，命令電機(jī)8、AD數(shù)據(jù)采集器和存儲卡開始正常工作。電機(jī)8運轉(zhuǎn)促使后主動車輪10滾動，觸發(fā)行程傳感器。AD數(shù)據(jù)采集器則將測磁傳感器6、溫度傳感器7以及行程傳感器接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)放大過濾后，進(jìn)行AD轉(zhuǎn)化，通過第一單片機(jī)儲存至存儲卡內(nèi)。當(dāng)?shù)诙o線發(fā)射接收模塊發(fā)出傳輸數(shù)據(jù)指令時，第一單片機(jī)將存儲卡內(nèi)的數(shù)據(jù)調(diào)用出來，通過第一無線發(fā)射接收模塊傳輸給第二單片機(jī)。
[0033]第二單片機(jī)工作過程如下:如圖9所示，當(dāng)操作人員在手持顯示器2上進(jìn)行按鍵15操作，第二單片機(jī)會進(jìn)行不同的指令輸出。在其接收到運行指令時，第二單片機(jī)將模擬信號通過第二無線發(fā)射接收模塊傳輸至第一單片機(jī)；在其接收到分析數(shù)據(jù)指令時，第二單片機(jī)則將記錄的各種數(shù)據(jù)擬合成函數(shù)圖像顯示到顯示屏14上，方便操作人員分析。
[0034]本實用新型的工作過程如下:如圖10所示，手持顯示器2通過無線信號的形式發(fā)送指令給本實用新型探傷小車I內(nèi)部的第一單片機(jī)，第一單片機(jī)收到指令后，便驅(qū)動本實用新型中探傷小車I中其它各部件的正常運行，電機(jī)8使后主動車輪10以一定速度前進(jìn)，并觸發(fā)行程傳感器，測磁傳感器6和溫度傳感器7開始運行，AD數(shù)據(jù)采集器開始采集數(shù)據(jù)，并保存在存儲卡中，再通過無線信號將數(shù)據(jù)傳輸至手持顯示器2，直到第一單片機(jī)收到停止運行的指令為止。
[0035]本實用新型實施提供的基于壓磁效應(yīng)的管道檢測裝置具有如下優(yōu)點:1、采用了新的檢測方式，檢測鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力集中區(qū)域，可有效防止了脹軌跑道發(fā)生的安全事故；
2、采用了無線遠(yuǎn)程控制功能，工作人員可以在一定距離內(nèi)通過手持顯示器來操作裝置的全部監(jiān)測工作；3、裝置具有自動運行功能，可以通過遠(yuǎn)程控制完成檢測工作，提高了適用性以及便利性。
[0036]綜上所述，本實用新型提供一種金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，可以及時發(fā)現(xiàn)事故苗頭，確保鐵路運輸?shù)陌踩?，具有重要的?jīng)濟(jì)價值和社會意義。對提高國內(nèi)無縫鋼軌的安全檢測技術(shù)水平，及時有效防止因脹軌跑道引發(fā)的安全事故具有十分重要的意義。
[0037]以上所述具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅對本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，其特征在于，它包括探傷小車(I)和手持顯示器(2);其中，所述探傷小車(I)由車身(3)、行程車輪(4)、四個輔助車臂(5)、若干第一測磁傳感器(6 )以及若干溫度傳感器(7 )組成，行程車輪(4 )通過車軸置于車身(3 )前后兩偵牝四個輔助車臂(5)固定于車身(3)四周；若干第一測磁傳感器(6)并排等距固定于車身(3)車頭外部；若干溫度傳感器(7)固定于車身(3)底部；所述手持顯示器(2)與探傷小車(I)通過無線信號傳輸數(shù)據(jù)，手持顯示器(2 )置于探傷小車(I)的頂部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，其特征在于，所述車身(3)內(nèi)部固定有電機(jī)(8)、AD數(shù)據(jù)采集器、存儲卡、第一單片機(jī)、第一無線信號發(fā)射接收模塊、放大電路和過濾電路；所述電機(jī)(8)、AD數(shù)據(jù)采集器、存儲卡、第一無線信號發(fā)射接收模塊分別與第一單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線連接，放大電路、過濾電路、AD數(shù)據(jù)采集器依次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，其特征在于，所述行程車輪(4)由兩個前從動車輪(9)和兩個后主動車輪(10)組成；所述后主動車輪(10)的連接車軸與電機(jī)(8)的輸出軸相連接，電機(jī)(8)與第一單片機(jī)相連，在后主動車輪(10)上裝有行程傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，其特征在于，所述輔助車臂(5)包括固定車臂(11)、轉(zhuǎn)動車臂(12)、滾動小輪(13);固定車臂(11)中間置有若干第二測磁傳感器(17)和滾輪(16)，其端部連接轉(zhuǎn)動車臂(12)，轉(zhuǎn)動車臂(12)末端與滾動小輪(13)連接，滾動小輪(13)的軸端處由彈簧支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，其特征在于，所述第一測磁傳感器(6)和溫度傳感器(7)均與放大電路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬磁記憶鋼軌溫度應(yīng)力檢測裝置，其特征在于，所述手持顯示器(2)表面安裝一塊顯示屏(14)和多個按鍵開關(guān)(15);內(nèi)部安裝第二單片機(jī)和第二無線信號發(fā)射接收模塊，顯示屏(14)、按鍵開關(guān)(15)和第二無線信號發(fā)射接收模塊均與第二單片機(jī)連接。
【文檔編號】G01K1/02GK203544024SQ201320349057
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月17日
【發(fā)明者】包勝, 林立, 樓航飛 申請人:浙江大學(xué)