CN105424815A - 一种空心车轴超声波探伤机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波探伤技术领域，尤其是一种空心车轴超声波探伤机，包括探伤组件、对接平台和进给装置，探伤组件通过对接平台与空心车轴对接，并由进给装置驱动进入空心车轴进行检测。本发明的空心车轴超声波探伤机在将探伤组件安装至车轴时，不再使用线式平衡器，而使用对接平台承载探伤组件，使得探伤组件左右移动和上下移动时所需的劳力减轻，此外，超声波探头通过自适应调节装置调节超声波探头的外表面与空心车轴内表面之间的间隙，使得万向探头高速旋转探伤时超声波探头的表面与空心车轴内表面之间的间隙始终保持一致，防止超声波探头表面上被供给的涡轮油油膜增厚，保证超声波探头检测时发射超声波和接收超声波的位置和时间准确。

Description

一种空心车轴超声波探伤机

技术领域

本发明涉及超声波探伤技术领域，尤其是一种用于空心车轴探伤的探伤设备。

背景技术

在对空心车轴进行检测时，要在空心车轴的空心结构内插入探伤头，然后旋转探伤头螺旋前进并探伤，例如第“20720034793.0”号，名称为“空心车轴超声波探伤机”的实用新型专利公开了一种空心车轴超声波探伤机，机体上设有升降机构座架和旋转机构座架，所述进给机构座架通过旋转机构座架安装在所述升降机构座架上。所述升降机构座架可以采用电机驱动丝杠升降，通过前述升降机构座架和旋转机构座架可以方便工作人员在探伤作业时将探杆插入待检测的空心车轴中。

虽然通过使用线悬挂的方式减轻了探伤检测装置的重量，然而将探伤检测装置拉着转圈、向上方移动或向前进方向移动时仍然需要人工操作，而探伤检测装置本身重量大，对接的劳动强度大，此外，采用线悬挂的方式进行对接时，探伤检测装置的对接方向难以把控，对接过程中容易碰撞，需要有经验的员工进行操作，对熟练工的依赖较严重。

此外，现有的空心车轴探伤机还存在以下技术问题：1、在超声波探伤时，使用探头弹簧将超声波探头压在空心车轴内表面进行探伤，这样在检查头中心和空心车轴的中心产生滑移时，超声波探头只能上下运动调节贴合的位置，而其他方向的偏移无法调整，从而超声波探头表面和空心车轴内表面之间的间隙无法保持均均，这样超声波探头表面上被供给的涡轮油油膜会增厚，导致超声波发生器发射和反射的波形变化，进而影响探伤判断的精准度；2、使用旋转鼓驱动链条前进时，旋转鼓上的电缆拖链盘绕的圈数会逐渐变少，链条的前进速度会变慢，这样探头的速度会变慢，探头的行走速度不稳定，影响探伤精度；3、后退时旋转鼓上的电缆拖链盘绕的圈数会逐渐变多，后退速度会变快，而探杆后退速度过快会影响探头的探伤精度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种降低劳动强度且提高探伤精度的空心车轴超声波探伤机。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

本发明的空心车轴超声波探伤机包括探伤组件、对接平台和进给装置，所述探伤组件通过对接平台与空心车轴对接，并由进给装置驱动进入空心车轴进行检测。

本发明所述探伤组件包括探杆、可转动地安装在探杆上的探杆旋转体和安装在所述探杆旋转体上的超声波探头，所述超声波探头通过自适应调节装置安装在所述探杆旋转体上，所述超声波探头通过所述自适应调节装置调节超声波探头的外表面与空心车轴内表面之间的间隙。

本发明所述自适应调节装置包括容纳所述超声波探头的探头座、位于探头座下方的底板和固定在所述探杆旋转体内的基座，所述超声波探头铰接在所述探头座内，所述超声波探头在X轴向上自由偏转，所述探头座铰接在所述底板上方，所述探头座在Y轴向上自由偏转，所述底板借助转动臂和伸缩弹簧安装在基座上，所述底板在Z轴向上自由上下运动，所述底板的两侧面分别设有两组转动臂，所述转动臂的一端与所述底板铰接，所述转动臂的另外一端与所述基座铰接，所述底板和对应的基座之间均匀固定有三组伸缩弹簧。

本发明所述对接平台包括安装所述探伤组件的X轴向滑台、与X轴向滑台滑动配合的Y轴向滑台和与Y轴向滑台滑动配合的Z轴向滑台，所述Z轴向滑台相对于探伤机上下滑动，所述Y轴向滑台相对于探伤机前后移动，所述X轴向滑台相对于所述探伤机左右移动，所述探伤组件借助所述X轴向滑台、Y轴向滑台和Z轴向滑台实现万向移动对接。

本发明所述对接平台还包括微调组件，所述微调组件包括安装在所述X轴向滑台上的旋转座，所述X轴向滑台的中心位置处设有转轴，所述旋转座借助转轴旋转安装在所述X轴向滑台上，所述旋转座上安装所述探伤组件，所述探伤组件借助所述旋转座实现水平旋转调节。

本发明所述微调组件还包括设置在所述旋转座上的两组相互平行的“L”形支架，所述“L”形支架包括竖撑和横撑，所述横撑固定在所述旋转座上，所述竖撑上铰接有旋转臂，所述旋转臂上可转动地安装所述探伤组件，所述探伤组件借助所述旋转臂实现竖向旋转调节。

本发明所述探伤组件安装在两组旋转臂之间，所述旋转臂的一端铰接在竖撑上，所述旋转臂的另外一端借助销轴铰接所述探伤组件，所述旋转臂和对应的横撑之间安装有弹簧减震器，所述弹簧减震器的一端铰接在所述横撑上，所述弹簧减震器的另外一端铰接在所述旋转臂上。

本发明所述进给装置包括与所述探杆刚性连接的电缆拖链，所述电缆拖链盘绕在旋转鼓的外圆周面上，所述旋转鼓由电机驱动，所述电机通过链轮离合器驱动所述电缆拖链前进，所述电机通过旋转鼓驱动所述电缆拖链后退。

本发明所述电机的主轴通过单向离合器与所述旋转鼓的动力输入轴联接，所述电缆拖链的两侧设有与所述链轮离合器的链齿配合的驱动件，所述电机通过同步带带动所述链轮离合器转动，前进时所述链轮离合器连动，所述链轮离合器通过驱动件驱动电缆拖链前进，此时所述单向离合器分离，所述旋转鼓空转。

本发明所述旋转鼓的动力输入轴上还设有扭矩限制器，后退时所述电机的驱动力大于所述扭矩限制器的额定压力时，所述扭矩限制器打滑其传递的动力减小。

本发明的空心车轴超声波探伤机的有益效果是：

(1)本发明的空心车轴超声波探伤机包括探伤组件、对接平台和进给装置，所述探伤组件通过对接平台与空心车轴对接，并由进给装置驱动进入空心车轴进行检测，这样在将探伤组件安装至车轴时，不再使用线式平衡器，而使用对接平台承载探伤组件，使得探伤组件左右移动和上下移动时所需的劳力大大减轻；

(2)探伤组件的重量和弹簧减震器的弹力相互抵消，装置被上下移动时，弹簧减震器可以吸收震动；

(3)自适应调节装置从X轴向、Y轴向和Z轴向三个方向上调节超声波探头的位置，使得万向探头高速旋转探伤时超声波探头的表面与空心车轴内表面之间的间隙始终保持一致，防止超声波探头表面上被供给的涡轮油油膜增厚，避免超声波发生器发射和反射的波形变化，保证超声波探头检测时发射超声波和接收超声波的位置和时间准确；

(4)电机通过链轮离合器驱动电缆拖链前进，电机通过旋转鼓驱动电缆拖链后退，电机通过链轮离合器驱动电缆拖链前进，速度最大可以达到100mm/s，避免电缆拖链由旋转鼓直接驱动时速度不稳定导致探伤不准确的问题；抽取时，旋转鼓通过电缆拖链驱动探杆后退，后退的最低速度为2mm/s，采用这种驱动方式，使得探伤速度在2mm/s-100mm/s范围内变化，实现宽幅速度变化并提高了探伤精度，同时由扭矩限制器限制后退的速度，探杆后退速度稳定，探伤更准确。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的空心车轴超声波探伤机整体结构示意图；

图2是本发明的探伤组件结构示意图；

图3是本发明的自适应调节装置结构示意图；

图4是本发明的自适应调节装置侧视图；

图5是本发明的对接平台结构示意图；

图6是本发明的微调装置结构示意图；

图7是本发明的进给装置结构示意图；

图8是本发明的单向离合器安装结构示意图。

其中：探伤组件1，探杆11，探杆旋转体12，超声波探头13；

对接平台2，X轴向滑台21，Y轴向滑台22，Z轴向滑台23，旋转座24，竖撑25，横撑26，旋转臂27，弹簧减震器28；

进给装置3，电缆拖链31，旋转鼓32，电机33，链轮离合器34，单向离合器35，扭矩限制器36；

空心车轴4；

探头座51，底板52，基座53，转动臂54，伸缩弹簧55。

具体实施方式

实施例一：

如图1-8所示，本实施例的空心车轴4超声波探伤机包括探伤组件1、对接平台2和进给装置3，探伤组件1通过对接平台2与空心车轴4对接，并由进给装置3驱动进入空心车轴4进行检测。

探伤组件：

本实施例中的探伤组件1包括探杆11、可转动地安装在探杆11上的探杆旋转体12和安装在探杆旋转体12上的超声波探头13，为了防止超声波探头13表面上被供给的涡轮油油膜增厚，避免超声波发生器发射和反射的波形变化，保证超声波探头13检测时发射超声波和接收超声波的位置和时间准确，超声波探头13通过自适应调节装置安装在探杆旋转体12上，超声波探头13通过自适应调节装置调节超声波探头13的外表面与空心车轴4内表面之间的间隙。

具体地，自适应调节装置包括容纳超声波探头13的探头座51、位于探头座51下方的底板52和固定在探杆旋转体12内的基座53，超声波探头13铰接在探头座51内，超声波探头13在X轴向上自由偏转，探头座51铰接在底板52上方，探头座51在Y轴向上自由偏转，底板52借助转动臂54和伸缩弹簧55安装在基座53上，底板52的两侧面分别设有两组转动臂54，转动臂54的一端与底板52铰接，转动臂54的另外一端与基座53铰接，底板52和对应的基座53之间均匀固定有三组伸缩弹簧55，底板52在Z轴向上自由上下运动。

通过自适应调节装置超声波探头13可以从X轴向、Y轴向和Z轴向调节，使得万向探头高速旋转探伤时超声波探头13的表面与空心车轴4内表面之间的间隙始终保持一致。

为了进一步提高探伤精度，超声波探头13设为两组，两组超声波探头13安装在探杆旋转体12的外圆周面上且相对布置，其中一组超声波探头13内布置四个超声波发生器，另外一组超声波探头13内布置三个超声波发生器，七个超声波发生器分别从不同的维度发射出超声波束进行探伤，大大提高了探伤精度，优选的，超声波探头13为一体式探头，超声波探头13的外表面由压电陶瓷材料制成。

对接平台：

本实施例中的对接平台2包括安装探伤组件的X轴向滑台21、与X轴向滑台21滑动配合的Y轴向滑台22和与Y轴向滑台22滑动配合的Z轴向滑台23，Z轴向滑台23相对于探伤机上下滑动，Y轴向滑台22相对于探伤机前后移动，X轴向滑台21相对于探伤机左右移动，探伤组件借助X轴向滑台21、Y轴向滑台22和Z轴向滑台23实现万向移动对接。

探伤组件1通过对接平台2与空心车轴4对接，不再使用线式平衡器，使得探伤组件左右移动和上下移动时所需的劳力大大减轻。

为了防止对接时探伤组件1与车轴发生碰撞，对接平台2还设有微调组件，微调组件包括安装在X轴向滑台21上的旋转座24，X轴向滑台21的中心位置处设有转轴，旋转座24借助转轴旋转安装在X轴向滑台21上，旋转座24上安装探伤组件，探伤组件借助旋转座24实现水平旋转调节，微调组件还包括设置在旋转座24上的两组相互平行的“L”形支架，“L”形支架包括竖撑25和横撑26，横撑26固定在旋转座24上，竖撑25上铰接有旋转臂27，旋转臂27上可转动地安装探伤组件，探伤组件借助旋转臂27实现竖向旋转调节。

探伤组件安装在两组旋转臂27之间，旋转臂27的一端铰接在竖撑25上，旋转臂27的另外一端借助销轴铰接探伤组件，旋转臂27和对应的横撑26之间安装有弹簧减震器28，弹簧减震器28的一端铰接在横撑26上，弹簧减震器28的另外一端铰接在旋转臂27上。

在对接时先通过对接平台2实现初步定位，然后通过微调组件可以快速准确地将探伤组件1的探杆11对接到空心车轴4内，而且探伤组件的重量和弹簧减震器28的弹力相互抵消，装置被上下移动时，弹簧减震器28可以吸收震动。通过以上方式，将探伤组件的探杆11插入车轴时可以实现万向自由对接，与现有对接装置相比，大大减少了劳力，探伤组件与车轴的对接变地更容易和准确。

进给装置：

本实施例中的进给装置3包括与探杆11刚性连接的电缆拖链31，电缆拖链31盘绕在旋转鼓32的外圆周面上，旋转鼓32由电机33驱动，为了保证探杆11进给时速度稳定，电机33通过链轮离合器34驱动电缆拖链31前进，避免旋转鼓32上的电缆拖链31盘绕的圈数变少导致链条的前进速度变慢的问题。而后退时，电机33通过旋转鼓32驱动电缆拖链31后退，直接由旋转鼓32驱动传递的扭矩大，抽取速度快。

具体地，电机33的主轴通过单向离合器35与旋转鼓32的动力输入轴联接，电缆拖链31的两侧设有与链轮离合器34的链齿配合的驱动件，驱动件为销、辊或轴承，销、辊或轴承与链轮离合器34的链齿配合驱动电缆拖链31。而电机33通过同步带带动链轮离合器34转动，具体地，电机33的主轴上设有主动轮，链轮离合器34的传动轴的一端设有从动轮，电机33依次通过主动轮、同步带和从动轮驱动链轮离合器34转动，链轮离合器34包括链轮和单向轴承，链轮借助单向轴承安装在传动轴上，前进时链轮离合器34连动，链轮离合器34通过驱动件驱动电缆拖链31前进，此时单向离合器35分离，旋转鼓32空转。

探杆11后退时，链轮离合器34空转，单向离合器35连动，旋转鼓32驱动电缆拖链31后退，随着电缆拖链31盘绕在旋转鼓32内的圈数变多，其后退速度会变大，为了防止后退速度过快，旋转鼓32的动力输入轴上还设有扭矩限制器36，后退时电机33的驱动力大于扭矩限制器36的额定压力时，扭矩限制器36打滑其传递的动力减小，这样探杆11后退的速度便可控制在一定范围内，优选的，探杆11后退的速度控制在2mm/s-100mm/s范围内。

本实施例中的链轮离合器34和旋转鼓32优选由步进电机驱动，步进电机具有正转和反转两种工作模式，这种正反转的步进电机可以从众多的电子产品制造商处获得。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种空心车轴超声波探伤机，其特征在于：包括探伤组件(1)、对接平台(2)和进给装置(3)，所述探伤组件(1)通过对接平台(2)与空心车轴(4)对接，并由进给装置(3)驱动进入空心车轴(4)进行检测。

2.根据权利要求1所述的空心车轴超声波探伤机，其特征在于：所述探伤组件(1)包括探杆(11)、可转动地安装在探杆(11)上的探杆旋转体(12)和安装在所述探杆旋转体(12)上的超声波探头(13)，所述超声波探头(13)通过自适应调节装置安装在所述探杆旋转体(12)上，所述超声波探头(13)通过所述自适应调节装置调节超声波探头(13)的外表面与空心车轴(4)内表面之间的间隙。

3.根据权利要求2所述的空心车轴超声波探伤机，其特征在于：所述自适应调节装置包括容纳所述超声波探头(13)的探头座(51)、位于探头座(51)下方的底板(52)和固定在所述探杆旋转体(12)内的基座(53)，所述超声波探头(13)铰接在所述探头座(51)内，所述超声波探头(13)在X轴向上自由偏转，所述探头座(51)铰接在所述底板(52)上方，所述探头座(51)在Y轴向上自由偏转，所述底板(52)借助转动臂(54)和伸缩弹簧(55)安装在基座(53)上，所述底板(52)在Z轴向上自由上下运动，所述底板(52)的两侧面分别设有两组转动臂(54)，所述转动臂(54)的一端与所述底板(52)铰接，所述转动臂(54)的另外一端与所述基座(53)铰接，所述底板(52)和对应的基座(53)之间均匀固定有三组伸缩弹簧(55)。

4.根据权利要求1所述的空心车轴超声波探伤机，其特征在于：所述对接平台(2)包括安装所述探伤组件的X轴向滑台(21)、与X轴向滑台(21)滑动配合的Y轴向滑台(22)和与Y轴向滑台(22)滑动配合的Z轴向滑台(23)，所述Z轴向滑台(23)相对于探伤机上下滑动，所述Y轴向滑台(22)相对于探伤机前后移动，所述X轴向滑台(21)相对于所述探伤机左右移动，所述探伤组件借助所述X轴向滑台(21)、Y轴向滑台(22)和Z轴向滑台(23)实现万向移动对接。

5.根据权利要求4所述的空心车轴超声波探伤机，其特征在于：所述对接平台(2)还包括微调组件，所述微调组件包括安装在所述X轴向滑台(21)上的旋转座(24)，所述X轴向滑台(21)的中心位置处设有转轴，所述旋转座(24)借助转轴旋转安装在所述X轴向滑台(21)上，所述旋转座(24)上安装所述探伤组件，所述探伤组件借助所述旋转座(24)实现水平旋转调节。

6.根据权利要求5所述的空心车轴超声波探伤机，其特征在于：所述微调组件还包括设置在所述旋转座(24)上的两组相互平行的“L”形支架，所述“L”形支架包括竖撑(25)和横撑(26)，所述横撑(26)固定在所述旋转座(24)上，所述竖撑(25)上铰接有旋转臂(27)，所述旋转臂(27)上可转动地安装所述探伤组件，所述探伤组件借助所述旋转臂(27)实现竖向旋转调节。

7.根据权利要求6所述的空心车轴超声波探伤机，其特征在于：所述探伤组件安装在两组旋转臂(27)之间，所述旋转臂(27)的一端铰接在竖撑(25)上，所述旋转臂(27)的另外一端借助销轴铰接所述探伤组件，所述旋转臂(27)和对应的横撑(26)之间安装有弹簧减震器(28)，所述弹簧减震器(28)的一端铰接在所述横撑(26)上，所述弹簧减震器(28)的另外一端铰接在所述旋转臂(27)上。

8.根据权利要求2所述的空心车轴超声波探伤机，其特征在于：所述进给装置(3)包括与所述探杆(11)刚性连接的电缆拖链(31)，所述电缆拖链(31)盘绕在旋转鼓(32)的外圆周面上，所述旋转鼓(32)由电机(33)驱动，所述电机(33)通过链轮离合器(34)驱动所述电缆拖链(31)前进，所述电机(33)通过旋转鼓(32)驱动所述电缆拖链(31)后退。

9.根据权利要求8所述的空心车轴超声波探伤机，其特征在于：所述电机(33)的主轴通过单向离合器(35)与所述旋转鼓(32)的动力输入轴联接，所述电缆拖链(31)的两侧设有与所述链轮离合器(34)的链齿配合的驱动件，所述电机(33)通过同步带带动所述链轮离合器(34)转动，前进时所述链轮离合器(34)连动，所述链轮离合器(34)通过驱动件驱动电缆拖链(31)前进，此时所述单向离合器(35)分离，所述旋转鼓(32)空转。

10.根据权利要求9所述的空心车轴超声波探伤机，其特征在于：所述旋转鼓(32)的动力输入轴上还设有扭矩限制器(36)，后退时所述电机(33)的驱动力大于所述扭矩限制器(36)的额定压力时，所述扭矩限制器(36)打滑其传递的动力减小。