一種軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測平臺，具體的說是一種軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺，屬于無損檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]車軸是軌道車輛走行部件中的關(guān)鍵受力部件，它既承受來自車體的載荷(走行中施加的牽引力、制動力，)又承受軌道不平引起的行駛中的附加載荷，是一個受力復雜的零件，因此，車軸很容易產(chǎn)生疲勞破壞等損傷，。國家標準中亦規(guī)定當軌道車輛行駛一定里程數(shù)后應對車軸進行超聲探傷。車軸超聲探傷的傳統(tǒng)方法是在軸的端面及側(cè)面的不同位置布置多個普通直探頭或不同角度的斜探頭，這種方法需要探頭的數(shù)量多，過程繁瑣，且超聲波束難以覆蓋整個車軸，容易發(fā)生漏檢;近年來也出現(xiàn)一些其他超聲探傷平臺，如為滿足不同直徑軸段的要求，將多個不同弧度的探頭安裝在一個探頭支架上，在檢測時，探頭隨探頭支架沿著車軸母線移動，在檢測不同直徑的軸段時，伸出相應探頭即可，這種探傷平臺相比傳統(tǒng)方法自動化程度更高，大大提高了檢測效率，但是，其仍然需要多組探頭，對不同規(guī)格的車軸無法通用。
[0003]中國專利CN103760237A公開了一種空心軸超聲探傷裝置，采用推拉桿式結(jié)構(gòu)，將探頭伸入空心軸孔中進行探傷檢測，這一類方法只適用于空心軸，而目前軌道車輛在用車軸既有空心軸也有實心軸，因此不能全部適用。中國專利CN202870036U公開了一種實心車軸的相控陣超聲檢測裝置，分別在車軸端面和軸頸部位布置相控陣超聲波探頭，難以做到聲波的全面覆蓋，而且對于不同規(guī)格的車軸需要重新設計布置探頭的位置，通用性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述缺陷，本發(fā)明解決的關(guān)鍵技術(shù)問題在于提供一種軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺，該探傷平臺可以對現(xiàn)有軌道車輛的各種規(guī)格實心軸或空心軸進行全面地自動探傷，結(jié)合說明書附圖，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺，包括床身1、車軸裝夾裝置、主軸驅(qū)動傳動機構(gòu)、探測機構(gòu)、耦合劑噴灑裝置、控制機構(gòu)和相控陣探傷儀2，其特征在于:
[0006]所述探測機構(gòu)包括軸向探測組件、徑向探測組件以及探頭組件；
[0007]所述軸向探測組件安裝于床身之上，通過其中的軸向驅(qū)動伺服電機及減速器21驅(qū)動軸向拖板3帶動探頭組件沿待測車軸15的軸向滑移；
[0008]所述徑向探測組件安裝于所述軸向拖板3之上，通過其中的徑向驅(qū)動伺服電機及減速器29驅(qū)動徑向拖板4帶動探頭組件沿待測車軸15的徑向滑移；
[0009 ]所述探頭組件固定安裝在所述徑向拖板上。
[0010]所述軸向探測組件還包括軸向絲杠24和軸向?qū)к?3;所述軸向驅(qū)動伺服電機及減速器21固定在床身I端部，并與固定在床身I側(cè)面的軸向絲杠24驅(qū)動連接;所述軸向?qū)к?3水平安裝于床身I之上，且所述軸向?qū)к?3與所述軸向絲杠24均沿待測車軸15軸向平行設置;所述軸向拖板3通過絲套與所述軸向絲杠24配套連接，所述軸向拖板3通過其底部安裝的軸向滑塊28與所述軸向?qū)к?3滑動連接。
[0011]所述徑向探測組件還包括徑向絲杠26和徑向?qū)к?7;所述徑向驅(qū)動伺服電機及減速器29安裝于軸向拖板3端部，并與固定在軸向拖板3上的徑向絲杠26驅(qū)動連接;所述徑向?qū)к?7水平安裝于軸向拖板3之上，且所述徑向?qū)к?7與所述徑向絲杠26均沿待測車軸15徑向平行設置;所述徑向拖板4通過絲套與所述徑向絲杠26配套連接，所述徑向拖板4通過其底部安裝的徑向滑塊25與所述徑向?qū)к?7滑動連接。
[0012]所述控制機構(gòu)與探測機構(gòu)控制連接，控制探測機構(gòu)沿待測車軸15軸向或徑向運動；
[0013]所述控制機構(gòu)包括位于主軸電機8上的主軸轉(zhuǎn)角編碼器、位于軸向驅(qū)動伺服電機上的軸向拖板轉(zhuǎn)角編碼器、位于徑向驅(qū)動伺服電機上的徑向拖板轉(zhuǎn)角編碼器、位于軸向拖板3上的軸向位置距離傳感器、位于徑向拖板4上的徑向位置距離傳感器以及控制器6;
[0014]所述軸向位置距離傳感器和徑向位置距離傳感器采集軸向和徑向位置信息并輸送至所述控制器6;所述控制器根據(jù)接收到的位置信息做出判斷和決策，驅(qū)動主軸電機8、軸向驅(qū)動伺服電機及徑向驅(qū)動伺服電機運轉(zhuǎn)，進而帶動主軸轉(zhuǎn)動、軸向拖板3和徑向拖板4移動;各編碼器記錄旋轉(zhuǎn)相位信息并反饋給控制器6。
[0015]所述探頭組件中的相控陣探頭10為柔性相控陣超聲換能器，通過控制所述柔性相控陣超聲換能器各陣元發(fā)射超聲信號的相位延遲來控制聲束在水平面及豎直面上的偏轉(zhuǎn)角度。
[0016]所述親合劑嗔灑裝置包括集液箱14、導官12、水栗13和嗔頭11，所述集液箱14固定在所述軸向拖板3—側(cè)，所述導管12的一端伸入集液箱14底部，另一端通過水栗13與噴頭11連接，所述噴頭11斜向下指向待測車軸15，所述軸向拖板上設置有通向集液箱14的U型槽，實現(xiàn)耦合劑的回收再利用。
[0017]所述相控陣探傷儀2采用C掃描圖像的顯示方式，將待測車軸15的內(nèi)部圖像呈現(xiàn)在顯示屏上，能存儲、回放波形及數(shù)據(jù)，自動顯示缺陷回波位置。
[0018]所述車軸裝夾裝置包括三爪卡盤9和尾座18，三爪卡盤9連接在主軸驅(qū)動傳動機構(gòu)的輸出端;尾座18設有手輪19、頂尖16和鎖止機構(gòu)17，安裝于床身I尾座導軌20上，通過旋轉(zhuǎn)手輪調(diào)整尾座18的軸向位置。
[0019]所述主軸驅(qū)動傳動機構(gòu)包括固定在床身I上的主軸電機8和主軸蝸輪減速箱7，驅(qū)動待測車軸15旋轉(zhuǎn)。
[0020]所述床身I采用角鋼骨架，表面材質(zhì)為鋼板，并通過地腳螺栓22固定在地面上。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]本發(fā)明所述探傷平臺可以對現(xiàn)有軌道車輛各種規(guī)格的實心軸、空心軸進行全面地自動探傷，探傷速度快、自動化程度高、覆蓋范圍全面、具有較高的探測精度。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺正面立體視圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺背面立體視圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺的主視圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺的俯視圖；
[0027]圖5為本發(fā)明的軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺中的探測機構(gòu)部分放大圖；
[0028]圖6為本發(fā)明的軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺中的主軸驅(qū)動傳動機構(gòu)放大圖；
[0029]圖7為本發(fā)明的軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺的結(jié)構(gòu)組成框圖；
[0030]圖8為本發(fā)明的軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺中的探測機構(gòu)運動示意圖。
[0031]圖中:
[0032]I—床身；2—相控陣探傷儀；3—軸向拖板;4一徑向拖板；5—探頭支架；6—控制器;7一主軸禍輪減速箱;8一主軸電機;9一二爪卡盤；10一相控陣探頭；11一噴頭；12一導管；13—水栗；14一集液箱；15—待測車軸；16—頂尖；17—鎖止機構(gòu)；18—尾座；19一手輪；20—尾座導軌；21—軸向驅(qū)動伺服電機及減速器;22—地腳螺栓;23—軸向?qū)к墸?4—軸向絲杠;25—徑向滑塊;26—徑向絲杠;27—徑向?qū)к?28—軸向滑塊;29—徑向驅(qū)動伺服電機及減速器。
【具體實施方式】
[0033]下面通過說明書附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0034]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖7所示，本發(fā)明公開了一種軌道車輛車軸相控陣超聲探傷平臺，包括床身1、車軸裝夾裝置、主軸驅(qū)動傳動機構(gòu)、探測機構(gòu)、耦合劑噴灑裝置、控制機構(gòu)、相控陣探傷儀2以及相關(guān)連接件；
[0035]所述床身I作為其余各部件安裝及承接的基礎(chǔ)，采用角鋼骨架，其主體表面由鋼板制成，并采用地腳螺栓22固定在地面上；
[0036]如圖6所示，所述主軸驅(qū)動傳動機構(gòu)包括固定在床身I上的主軸電機8和主軸蝸輪減速箱7，用于驅(qū)動待測車軸旋轉(zhuǎn)。
[0037]所述車軸裝夾裝置包括三爪卡盤9和尾座18，三爪卡盤9連接在主軸渦輪減速箱7的輸出端，一方面對待測車軸15進行定位和夾緊，另一方面用于將減速箱內(nèi)減速齒輪的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給待測車軸15;尾座18帶有手輪19、頂尖16和鎖止機構(gòu)17，安裝于床身的尾座導軌20上，對于不同長度的車軸，可通過旋轉(zhuǎn)手輪19調(diào)整尾座18的軸向位置，并通過鎖止機構(gòu)17固定，以使頂尖16頂緊待測車軸15。
[0038]所述探測機構(gòu)由軸向探測組件、徑向探測組件以及探頭組件組成。
[0039]如圖5所示，軸向探測組件包括軸向拖板3、軸向絲杠24、軸向?qū)к?3和軸向驅(qū)動伺服電機及減速器21。
[0040]徑向向探測組件徑向拖板4、軸向絲杠24、徑向絲杠26、徑向?qū)к?7和徑向驅(qū)動伺服電機及減速器29。
[0041 ]探頭組件包括探頭支架5和相控陣探頭10。
[0042]所述軸向驅(qū)動伺服電機及減速器21固定在床身I尾端的側(cè)板上，與軸向絲杠24相連接，所述軸向拖板3—側(cè)固定有與其相配合的絲套，軸向拖板3底部裝有與軸向?qū)к?3相配合的一組軸向滑塊28，所述軸向?qū)к?3通過螺栓固定在床身I上表面的兩側(cè)。
[0043]所述徑向驅(qū)動伺服電機及減速器29安裝在軸向拖板3上，與徑向絲杠26相連接，所述徑向拖板4底部固定有與其相配合的絲套，徑向拖板4底部還裝有與徑向?qū)к?7相配合的一組徑向滑塊25，所述徑向?qū)к?7通過螺栓固定在軸向拖板3上表面的兩側(cè)。
[0044]所述探頭支架5通過螺栓連接在徑向拖板4上，相控陣探頭10安裝在探頭支架5上。
[0045]所述相控陣探頭10采用柔性相控陣超聲換能器。通過控制換能器各陣元發(fā)射超聲信號的相位延遲來控制聲束在水平面及豎直面上的偏轉(zhuǎn)角度。傳統(tǒng)的超聲換能器為剛性結(jié)構(gòu)，為保證超聲換能器與工件表面無縫接觸，在檢測不同軸徑的軸段時須采用不同曲率的超聲換能器，因此檢測一根車軸往往需要4種以上的超聲換能器，本發(fā)明采用柔性相控陣超聲換能器，各陣元之間可相對運動，只要將所述柔性相控陣超聲換能器向車軸表面略微壓緊，便會與車軸表面自然貼合，因此僅需采用一個柔性相控陣超聲換能器即