CN104007172B - 发动机缸体无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机缸体无损检测装置，包括:支撑机构，固定于发动机的缸口上；滑块，安装于支撑机构上且能够相对于支撑机构旋转运动；弹簧座，安装于滑块上且与滑块滑动连接，弹簧座能够相对于滑块水平方向进给运动；伸缩杆，穿设于弹簧座上且能够相对于弹簧座在竖直方向进给运动，伸缩杆贯穿于支撑机构上使其一端容纳于发动机缸体内；探头，可拆卸安装于伸缩杆上，探头的检测端容纳于发动机缸体内，探头与信号接收装置电性连接；编码器，安装于支撑机构上且其转轴与滑块转动连接，在滑块旋转时带动编码器的转轴转动，编码器还与信号接收装置电性连接。本发动机缸体无损检测装置具有检测精度与效率高的优点。

Description

发动机缸体无损检测装置

技术领域

本发明涉及发动机缸体检测装置领域，尤其涉及一种发动机缸体无损检测装置。

背景技术

缸体是发动机的重要部件，其在运行过程中受高温、高压以及复杂载荷的联合作用，极易产生各种内外部缺陷。发动机缸体退役后若直接回炉处理将会导致资源浪费，现有通常采用修复或再制造加工技术使其恢复性能以再次投入使用。再制造是指以产品全寿命周期理论为指导、对废旧装备采用先进技术进行修复和改造的产业，再制造产品的性能要求可以达到甚至超过新品。对缺陷的缸体进行再制造之前，需要先对其进行无损检测，以确定缺陷类型及其所在位置，依此对其进行寿命评估并制定再制造修复工艺方案。

无损检测方法主要包括射线检测、超声检测、渗透检测、磁记忆检测和涡流检测等。其中，磁记忆检测是20世纪90年代后期以俄罗斯杜波夫教授为代表提出来的一种无损检测技术，磁记忆检测是通过检测工件因发生应力与变形产生的漏磁场，来判定工件的应力集中区域。涡流检测是通过交变电流的感应来获取金属工件表面和近表面缺陷特征的一种无损检测技术，能检测出工件表面和近表面的裂纹、穴蚀。缸体的失效形式主要为应力集中引起的疲劳裂纹、承受不规则冲击力产生的磨损以及表面穴蚀，因此，最常使用的为磁记忆和涡流无损检测技术。

目前，通常采用手持检测探头根据经验对缸体的重点部位进行检测。因在检测过程中，探头的位置需保持稳定并且始终垂直于检测部位，才能保证检测信号的稳定性。而手持探头使用时，因手持很容易产生晃动，故无法保证探头位置的平稳。同时，磁记忆探头需与检测表面保持一定的提离距离，提离距离突然变化也会影响检测信号的精度。综上，现有的手持检测探头不仅检测效率低，同时检测精度也无法保证。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种发动机缸体无损检测装置，旨在提高对发动机缸体无损检测的检测精度以及检测效率。

为实现上述目的，本发明提供一种发动机缸体无损检测装置，包括:

支撑机构，固定于发动机的缸口上；

滑块，安装于所述支撑机构上且能够相对于所述支撑机构旋转运动；

弹簧座，安装于所述滑块上且与所述滑块滑动连接，所述弹簧座能够相对于所述滑块水平方向进给运动；

伸缩杆，穿设于所述弹簧座上且能够相对于所述弹簧座在竖直方向进给运动，所述伸缩杆贯穿于所述支撑机构上使其一端容纳于发动机缸体内；

探头，可拆卸安装于所述伸缩杆上，所述探头的检测端容纳于所述发动机缸体内，所述探头与信号接收装置电性连接；

编码器，安装于所述支撑机构上且其转轴与所述滑块转动连接，在所述滑块旋转时带动所述编码器的转轴转动，所述编码器还与所述信号接收装置电性连接。

优选地，所述支撑机构包括卡合于所述发动机的缸口上的固定件，以及用于支撑所述滑块的支撑底座，所述支撑底座的一端固定于所述固定件上，所述支撑底座的另一端上套设有所述滑块。

优选地，所述固定件包括固定于所述发动机缸体外侧壁的第一安装环，以及用于安装所述第一安装环的第二安装环，其中，所述第二安装环的外径与所述发动机的缸口直径相等，所述第一安装环的内径与所述第二安装环的外径相等，所述第一安装环套设于所述第二安装环上。

优选地，所述滑块上套设有主动齿轮，该主动齿轮与所述滑块固定连接，所述支撑底座上还固定有连接器安装板，在所述连接器安装板上安装有从动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮通过皮带连接，所述从动齿轮的转轴与所述编码器的转轴固定连接以带动所述编码器旋转。

优选地，所述弹簧座内安装有弹性件，所述弹性件靠近所述伸缩杆的一端设有与所述伸缩杆的外侧壁抵接的滚珠，所述弹性件收缩变形将所述伸缩杆固定于所述弹簧座上。

优选地，所述伸缩杆的外侧壁自上而下设有多个卡槽，所述卡槽与所述滚珠配合将所述伸缩杆卡合于所述弹簧座上。

优选地，所述伸缩杆容纳于所述发动机缸体内的一端上固定有探头夹具，其中，所述探头的检测端固定于所述探头夹具上，所述探头夹具包括与所述伸缩杆底端连接的连接部，以及与所述连接部背离所述伸缩杆一端连接的支撑部，所述支撑部与所述伸缩杆垂直设置。

优选地，所述探头夹具、支撑底座以及伸缩杆均采用硬铝材料制成。

优选地，所述发动机缸体无损检测装置还包括用于调整所述弹簧座水平方向移动距离的螺拴，该螺拴安装于所述滑块上且与所述弹簧座螺纹连接，所述螺拴与所述滑块转动连接

优选地，所述滑块上开设有滑槽，所述弹簧座上设有与所述滑槽适配的滑动部，所述滑动部容纳于所述滑槽内使所述弹簧座能够相对于所述滑块水平方向进给运动。

本发明提出的发动机缸体无损检测装置，通过支撑机构将滑块安装于发动机缸体上，在检测时只用水平、上下和旋转伸缩杆即可，因有支撑机构的稳定支撑，使伸缩杆相对于缸体稳定移动，从而避免了现在技术手持探头而出现的探头支撑不稳的问题。因伸缩杆相对于缸体稳定移动，从而可提高探头的检测精度。另外，针对于缸体不同的部分检测，检测时只用水平、上下和旋转伸缩杆即可，从而提高了检测效率。因探头移动速度过快会影响检测信号，移动过慢则影响效率。根据检测仪器的识别精度，可以维持在15~20秒旋转一圈伸缩杆，以完成对一个部位的检测同时不影响检测信号的精度，而手持探头则无法达到这个检测速度。另外，本发动机缸体无损检测装置因探头可拆卸安装于伸缩杆上，在磁记忆检测和涡流检测之间更换时，更换过程方便，在更换不同检测方式时只用更换相应的探头即可实现两种检测，操作简单易行，提高了本发动机缸体无损检测装置的通用性。

附图说明

图1为本发明发动机缸体无损检测装置优选实施例的剖视结构示意图；

图2为图1所示的A处的细节放大结构示意图；

图3为图1所示的发动机缸体无损检测装置的俯视结构示意图；

图4为本发明发动机缸体无损检测装置中探头夹具的结构示意图；

图5为图4所示的探头夹具中支撑部在安装有探头时的结构示意图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1至图3，图1为本发明发动机缸体无损检测装置优选实施例的剖视结构示意图；图2为图1所示的A处的细节放大结构示意图；图3为图1所示的发动机缸体无损检测装置的俯视结构示意图。

本优选实施例中，发动机缸体无损检测装置，包括:

支撑机构10，固定于发动机的缸口上；

滑块20，安装于支撑机构10上且能够相对于支撑机构10旋转运动；

弹簧座30，安装于滑块20上且与滑块20滑动连接，弹簧座30能够相对于滑块20水平方向进给运动；

伸缩杆40，穿设于弹簧座30上且能够相对于弹簧座30在竖直方向进给运动，伸缩杆40贯穿于支撑机构10上使其一端容纳于发动机缸体内；

探头50，可拆卸安装于伸缩杆40上，探头50的检测端容纳于发动机缸体内，探头50与信号接收装置电性连接；

编码器60，安装于支撑机构10上且其转轴与滑块20转动连接，在滑块20旋转时带动编码器60的转轴转动，编码器60还与信号接收装置电性连接。

具体地，本实施例中，支撑机构10包括卡合于发动机的缸口上的固定件，以及用于支撑滑块20的支撑底座12，支撑底座12的一端固定于固定件上，支撑底座12的另一端上套设有滑块20。固定件与发动机缸体可通过螺钉固定连接。

本实施例中，编码器60与滑块20的转动连接是通过以下结构实现的：在滑块20上套设有主动齿轮71，该主动齿轮71与滑块20固定连接，支撑底座12上还固定有连接器安装板72，在连接器安装板72上安装有从动齿轮73，主动齿轮71与从动齿轮73通过皮带74连接，从动齿轮73的转轴与编码器60的转轴固定连接以带动编码器60旋转。伸缩杆40上优选设置有刻度，从而利于用户观看伸缩杆40在竖直方向上的移动距离。从动齿轮73与主动齿轮71需保持在同一平面上，从而保证伸缩杆40在旋转过程中，皮带74不会发生错位。

具体地，参照图2，可采取多种方式实现伸缩杆40与弹簧座30的活动连接，本实施例中，是通过以下方式来实现的：在弹簧座30内安装有弹性件31，弹性件31靠近伸缩杆40的一端设有与伸缩杆40的外侧壁抵接的滚珠32，弹性件31收缩变形将伸缩杆40固定于弹簧座30上。通过弹性件31的弹性，从而将伸缩杆40固定于弹簧座30，从而避免伸缩杆40因重力作用掉落。本实施例中，弹性件31具体为弹簧。

探头50对发动机缸体的内部检测主要是通过伸缩杆40进行三种运动来实现的。第一种是水平方向的直线进给运动，第二种是竖直方向的直线进给运动（即上下移动），第三种是相对于发动机缸体所进行的旋转运动。

当伸缩杆40进行水平方向的直线进给运动时，此时是通过弹簧座30水平方向运动带动伸缩杆40水平移动，从而带动伸缩杆40上的探头50水平移动。当伸缩杆40进行竖直方向运动时，直接下压或向拉伸缩杆40，使其相对于弹簧座30上下移动即可。当伸缩杆40旋转时，带动弹簧座30和滑块20旋转，滑块20转动从而带动其上固定的主动齿轮71转动，进而带动从动齿轮73转动，最后使编码器60的转轴转动，从而使编码器60获取到探头50的旋转角度信息。编码器60将获取到的旋转角度信息，通过规定起始位置为0度，计算返回的旋转角度，就可以知道探头50所处的位置，从而转换为坐标信息。

需要说明的是，本实施例中，探头50可以为磁记忆探头和涡流探头，因探头50可拆卸安装于伸缩杆40上，只用更换探头50即可实现磁记忆和涡流检测的更换，而不需要更换其它零件，提高了本发动机缸体无损检测装置的通用性。在使用磁记忆探头时，磁记忆探头应与检测表面保持2~5mm的提离距离；在使用涡流探头时，涡流探头应与检测表面无缝贴合。另外，为防止检测过程中涡流探头的过度磨损，在使用涡流探头时需使用保护套。

本发动机缸体无损检测装置的工作原理如下：首先，将发动机缸体无损检测装置安装于发动机缸体上（对缸体进行检测之前，需要将缸体的内表面清洁干净，缸体的内表面若有残留杂质会影响到检测结果）然后，上下移动伸缩杆40，使得探头50到达预定的检测位置，然后，水平移动弹簧座30，使弹簧座30相对于滑块20移动从而使探头50在缸体内部能够水平移动，从而使探头50接近缸体的内表面，最后，将伸缩杆40旋转一周即完成对当前检测部位的检测。当要检测缸体的下一部位时，上下移动伸缩杆40使探头50移动至下一检测部分即可，依次类推，直到所有的部位检测完成，即完成了对发动机缸体的无损检测。本实施例中，为了降低检测误差，可对同一检测部位反复检测三遍，在其他实施例中可以根据实际情况来确定是否需要对同一检测部位进行反复检测。

信号接收装置还与上位机电连接。当检测完成后，所有信号均已反馈给信号接收装置后，信号接收装置将编码器信号和探头信号发送至上位机，以便上位机对数据进行处理。在本实例中，磁记忆探头检测反馈的数据主要为磁场强度梯度值，上位机根据磁场强度梯度值以及编码器60发出的检测部位的坐标信息，画出梯度图，梯度图呈波形状，每个波峰值代表该检测部位的应力大小，当波峰值超过设定阈值时，表明该检测部位存在应力集中，值越大，应力集中越严重。涡流探头反馈的数据主要为裂纹深度值。涡流检测前需要对涡流探头的标准试块进行深度标定，根据具体检测对象需采用不同的标准试块。对标准试块进行标定后，涡流检测反馈数据可以直观地显示裂纹深度值。

具体地，本实施例中，信号接收装置为磁记忆和涡流一体检测仪器（如可采用爱德森EEC-86C智能磁记忆/涡流检测仪），是一种将磁记忆检测和涡流检测集成在一起的高端无损检测设备，能够检测金属的应力集中状况以及表面或近表面的裂纹。该仪器具有磁记忆和涡流两种独立的数据采集通道，从而保证两种检测互不干扰。

本实施例提出的发动机缸体无损检测装置，通过支撑机构10将滑块20安装于发动机缸体上，在检测时只用水平、上下和旋转伸缩杆40即可，因有支撑机构10的稳定支撑，使伸缩杆40相对于缸体稳定移动，从而避免了现在技术手持探头50而出现的探头50支撑不稳的问题。因伸缩杆40相对于缸体稳定移动，从而可提高探头50的检测精度。另外，针对于缸体不同的部分检测，检测时只用水平、上下和旋转伸缩杆40即可，从而提高了检测效率。因探头50移动速度过快会影响检测信号，移动过慢则影响效率。根据检测仪器的识别精度，可以维持在15~20秒旋转一圈伸缩杆40，以完成对一个部位的检测同时不影响检测信号的精度，而手持探头50则无法达到这个检测速度。另外，本发动机缸体无损检测装置因探头50可拆卸安装于伸缩杆40上，在磁记忆检测和涡流检测之间更换时，更换过程方便，在更换不同检测方式时只用更换相应的探头50即可实现两种检测，操作简单易行，提高了本发动机缸体无损检测装置的通用性。

具体地，本实施例中，固定件包括固定于发动机缸体外侧壁的第一安装环11，以及用于安装第一安装环11的第二安装环（因第二安装环在发动机缸体无损检测装置安装完毕后即拆卸下来，故图中未示出），其中，第二安装环的外径与发动机的缸口直径相等，第一安装环11的内径与第二安装环的外径相等，第一安装环11套设于第二安装环上。

在安装时，首先将第二安装环卡在发动机的缸口上，然后，将第一安装环11套在第二安装环上，在将第一安装环11固定在发动机缸体上后，即可将第二安装环从发动机缸体上拆卸下来。然后，再将支撑底座12固定于第一安装环11上。当发动机缸体上长螺杆没有拆卸下来，此时，无法通过螺钉直接固定大环，需要将压套90套在螺杆上，然后通过螺钉固定。如果发动机缸体上没有螺杆时，则直接使用螺钉将第一安装环11固定于缸体上即可。

本实施例中，在第一安装环11上周向均匀分布有六个螺纹孔，其中三个螺纹孔用于与支撑底座12固定连接，另外三个螺纹孔用于与发动机缸体固定连接。支撑底座12的底端上均匀分布有三个脚，三个脚上均设有与第一安装环11上螺纹孔一一对应的安装孔。

本实施例中，通过设置第一安装环11和第二安装环，从而保证了本发动机缸体无损检测装置的安装精度，进而保证了探头50检测的检测精度。

进一步地，结合参照图1和图2，伸缩杆40的外侧壁自上而下设有多个卡槽401，卡槽401与滚珠32配合将伸缩杆40卡合于弹簧座30上。

本实施例中，每个卡槽401之间的间隔是根据检测探头50的检测范围确定，从一个卡槽401到另一卡槽401的移动，即实现探头50从一个检测部位到另一个检测部位的移动。

本实施例中，通过设置多个卡槽401，一方面可便于用户从不同的检测部位之间进行更换，滚珠每卡住一个卡槽401则说明伸缩杆40上下移动到位，从而提高了本发动机缸体无损检测装置的检测效率，另一方面卡槽401与滚珠配合，使伸缩杆40稳定地卡合于弹簧座30上，避免伸缩杆40与弹簧座30之间发生松动而影响其检测精度。

进一步地，参照图4和图5，伸缩杆40容纳于发动机缸体内的一端上固定有探头夹具80，其中，探头50的检测端固定于探头夹具80上，探头夹具80包括与伸缩杆40底端连接的连接部81，以及与连接部81背离伸缩杆40一端连接的支撑部82，支撑部82与伸缩杆40垂直设置。连接部81与支撑部82组成一L形结构。

本发明设计了探头夹具80，在检测时可保证探头50稳定被支撑、并且探头50的检测端始终垂直于检测表面，另外，探头50与检测表面之间的距离也可以很好的保证，通过伸缩杆40可以调整检测部位，就能够使发动机的整个缸体的所有部位都能被检测到。

具体地，参照图5，支撑部82上开设有用于容纳探头50的卡槽821，探头50穿过卡槽821安装于支撑部82上，支撑部82上设有安装板822，安装板822与支撑部82使用螺钉连接，从而将探头50固定于支撑部82上，当要拆卸探头50时，拧开螺丝即可。当然，在其它变形实施例中，探头50也可使用其它固定方式固定于支撑部82上，只要保证探头50的检测端与伸缩杆40的轴线保持垂直即可，本发明对此不作限定。

进一步地，参照图2，伸缩杆40的顶端上还设置有供用户旋转伸缩杆40的旋转手柄402。通过设置旋转手柄402，从而方便用户旋转伸缩杆40，旋转一圈伸缩杆40的时间可进一步缩短，进而提高了本发动机缸体无损检测装置的检测效率。

进一步地，探头夹具80、支撑底座12以及伸缩杆40均采用硬铝材料制成。

因磁记忆检测的原理是通过检测工件因发生应力与变形产生的漏磁场，来判定工件的应力集中区域。因依赖外部激励磁场，所以在检测过程中，要保证没有外界磁场干扰。铁磁性材料将会影响到磁记忆检测结果，使用硬铝材料在强度上能够满足，并且不会影响结果，因此探头夹具80、支撑底座12以及伸缩杆40都是采用硬铝材料制作而成的，从而进一步提高了本发动机缸体无损检测装置的检测效率。

进一步地，参照图1，本发动机缸体无损检测装置还包括用于调整弹簧座30水平方向移动距离的螺拴21，该螺拴21安装于滑块20上且与弹簧座30螺纹连接，该螺拴21安装于所述滑块20上且与所述滑块20转动连接，所述螺拴21与所述弹簧座30螺纹连接。

具体地，在螺拴21周向开设有环形的安装槽，滑块20上设有与安装槽适配的限位块，限位块卡入安装槽中使螺拴21可相对于滑块20转动。转动螺拴21时，螺拴21与滑块20的相对位置保持不变，螺拴21末端的外螺纹转动，弹簧座30上的安装孔上设置有内螺纹，螺拴21的外螺纹与弹簧座30上不同位置的内螺纹配合，从而带动弹簧座30在水平方向移动，进而带动伸缩杆40在水平方向移动。

通过拧动螺拴21从而实现推动弹簧座30相对于滑块20滑动，从而方便用户操作，用户只用拧动螺拴21从而实现伸缩杆40的水平移动。另外，使用螺拴21调节弹簧座30在水平方向运动的距离，其具有调节精确的优点。

进一步地，滑块20上开设有滑槽（图中未示出），弹簧座30上设有与滑槽适配的滑动部，滑动部容纳于滑槽内使弹簧座30能够相对于滑块20水平方向进给运动。滑槽位于顶端的内壁与滑动部的上端面部分抵接，从而防止弹簧座30与滑块20之间的脱离。

本实施例中，通过设置滑槽，从而保证弹簧座30是按照滑槽的轨迹来进行滑动的，从而保证了探头50按照预定的轨迹水平移动，探头50移动的位置精确，进而保证了本发动机缸体无损检测装置的检测精确度。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种发动机缸体无损检测装置，其特征在于，包括:

支撑机构，固定于发动机的缸口上；

滑块，安装于所述支撑机构上且能够相对于所述支撑机构旋转运动；

弹簧座，安装于所述滑块上且与所述滑块滑动连接，所述弹簧座能够相对于所述滑块水平方向进给运动；

伸缩杆，穿设于所述弹簧座上且能够相对于所述弹簧座在竖直方向进给运动，所述伸缩杆贯穿于所述支撑机构上使其一端容纳于发动机缸体内；

探头，可拆卸安装于所述伸缩杆上，所述探头的检测端容纳于所述发动机缸体内，所述探头与信号接收装置电性连接；

编码器，安装于所述支撑机构上且其转轴与所述滑块转动连接，在所述滑块旋转时带动所述编码器的转轴转动，所述编码器还与所述信号接收装置电性连接；所述支撑机构包括卡合于所述发动机的缸口上的固定件，以及用于支撑所述滑块的支撑底座，所述支撑底座的一端固定于所述固定件上，所述支撑底座的另一端上套设有所述滑块；所述伸缩杆容纳于所述发动机缸体内的一端上固定有探头夹具，其中，所述探头的检测端固定于所述探头夹具上，所述探头夹具包括与所述伸缩杆底端连接的连接部，以及与所述连接部背离所述伸缩杆一端连接的支撑部，所述支撑部与所述伸缩杆垂直设置。

2.如权利要求1所述的发动机缸体无损检测装置，其特征在于，所述固定件包括固定于所述发动机缸体外侧壁的第一安装环，以及用于安装所述第一安装环的第二安装环，其中，所述第二安装环的外径与所述发动机的缸口直径相等，所述第一安装环的内径与所述第二安装环的外径相等，所述第一安装环套设于所述第二安装环上。

3.如权利要求1所述的发动机缸体无损检测装置，其特征在于，所述滑块上套设有主动齿轮，该主动齿轮与所述滑块固定连接，所述支撑底座上还固定有连接器安装板，在所述连接器安装板上安装有从动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮通过皮带连接，所述从动齿轮的转轴与所述编码器的转轴固定连接以带动所述编码器旋转。

4.如权利要求1所述的发动机缸体无损检测装置，其特征在于，所述弹簧座内安装有弹性件，所述弹性件靠近所述伸缩杆的一端设有与所述伸缩杆的外侧壁抵接的滚珠，所述弹性件收缩变形将所述伸缩杆固定于所述弹簧座上。

5.如权利要求4所述的发动机缸体无损检测装置，其特征在于，所述伸缩杆的外侧壁自上而下设有多个卡槽，所述卡槽与所述滚珠配合将所述伸缩杆卡合于所述弹簧座上。

6.如权利要求1所述的发动机缸体无损检测装置，其特征在于，所述探头夹具、支撑底座以及伸缩杆均采用硬铝材料制成。

7.如权利要求1所述的发动机缸体无损检测装置，其特征在于，还包括用于调整所述弹簧座水平方向移动距离的螺栓，该螺栓安装于所述滑块上且与所述弹簧座螺纹连接，所述螺栓与所述滑块转动连接。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的发动机缸体无损检测装置，其特征在于，所述滑块上开设有滑槽，所述弹簧座上设有与所述滑槽适配的滑动部，所述滑动部容纳于所述滑槽内使所述弹簧座能够相对于所述滑块水平方向进给运动。