CN107328864B - 一种可调节耦合力的组合式超声波探头的检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种可调节耦合力的组合式超声波探头包括外壳(1)、调节螺栓(2)、弹簧导套(3)、顶盖(4)、探头(5)和弹簧(6)。通过本发明的可调节耦合力的组合式超声波探头，将弹簧设置在探头组件内部，弹簧后面设置弹簧导套和调节螺栓，根据检测时探头在踏面的具体位置，调整弹簧的预紧力，这样可以通过调节使压缩行程不同的探头也能在检测时具有相同的压紧力，保证各部位的探头具有相同的耦合条件。

Description

一种可调节耦合力的组合式超声波探头的检测方法

技术领域

本发明涉及铁路安全领域，尤其是一种可调节耦合力的组合式超声波探头。

背景技术

安全是铁路运输的生命线和命脉，铁路要实现持续、科学地发展，安全是必要的前提。机车车轮是铁路机车重要的走行部件，对运输安全有着直接影响，对其进行探伤是机车检修中极为重要的关键环节。

目前现有设备的探头架主要通过在探头架与探头之间设置弹簧，探头架运动到车轮踏面后，将探头架沿径向下压，通过压缩弹簧，将探头压紧在车轮踏面，由于车轮踏面为曲面，导致弹簧压缩量不同，探头在踏面的压紧力产生差异，探头的耦合力不同。由于探头和踏面在检测过程中为滑动摩擦，因此探头的耦合力过大会导致探头磨耗加快；耦合力小，会影响探头的耦合效果，探伤灵敏度降低，不利于判伤，容易出现漏探。并且由于各位置的探头压紧力不同，导致探头的磨耗不一致，造成探头寿命差异，对维护和更换探头带来困难。

发明内容

为克服现有的缺陷，本发明提出一种可调节耦合力的组合式超声波探头。

一种可调节耦合力的组合式超声波探头，包括外壳、调节螺栓、弹簧导套、顶盖、探头和弹簧，所述外壳为中空圆柱形，其中，外壳上表面封闭，下表面开口；调节螺栓、弹簧导套、探头和弹簧设置在外壳内部。

所述外壳上表面设置通孔，调节螺栓穿过通孔设置在外壳上表面上。

所述弹簧导套为上下两个，弹簧设置在两个弹簧导套中部。

所述探头设置在下方弹簧导套下部，顶盖为环形，顶盖设置在外壳下部，探头通过环形的顶盖开孔探出。

所述外壳上部外侧设置螺孔，防松螺钉通过螺孔固定调节螺栓。

通过本发明的可调节耦合力的组合式超声波探头，将弹簧设置在探头组件内部，弹簧后面设置弹簧导套和调节螺栓，根据检测时探头在踏面的具体位置，调整弹簧的预紧力，这样可以通过调节使压缩行程不同的探头也能在检测时具有相同的压紧力，即相同的耦合力，保证各部位的探头具有相同的耦合条件。在探头组合的外壳壁侧边设置紧定螺钉，在调节后，避免由于振动等原因导致调节螺栓松动发生预紧力变化。

附图说明

图1为超声波探头示意图。

图2为超声波探头使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种可调节耦合力的组合式超声波探头进行详细描述。

图1示出一种可调节耦合力的组合式超声波探头，包括外壳1、调节螺栓2、弹簧导套3、顶盖4、探头5和弹簧6，其特征在于，所述外壳1为中空圆柱形，其中，外壳1上表面封闭，下表面开口；调节螺栓2、弹簧导套3、探头5和弹簧6设置在外壳1内部。

外壳1上表面设置通孔，调节螺栓2穿过通孔设置在外壳1上表面上。

弹簧导套3为上下两个，弹簧6设置在两个弹簧导套3中部。

探头5设置在下方弹簧导套3下部，顶盖4为环形，顶盖4设置在外壳1下部，探头5通过环形的顶盖4开孔探出。

外壳1上部外侧设置螺孔，防松螺钉21通过螺孔固定调节螺栓2。

在现有的车轮自动化超声波探伤过程中，在探伤之前，要针对每个探头在相同的耦合状态下人工调校每个探头的灵敏度，在设备实际检测当中，探头架通过机械机构压紧在踏面上，由于车轮踏面为曲面，当探头架压在车轮踏面后，踏面距离每个探头的相对距离是不同的，导致了不同位置的探头压紧后，弹簧的压缩两不同，因此每个探头压在踏面的压紧力不同，使得探头耦合效果不一致，难以统一对灵敏度进行调校，需要根据每个探头的耦合情况确定其探伤灵敏度，随着使用，踏面各个位置探头的压紧力不同，导致探头的磨耗也不相同，因此每次使用前都应当再次逐个确认磨耗后的新灵敏度，否则极容易出现漏探。各探头的使用的使用寿命也无规律可循，对探头的维护和更换造成麻烦。

在超声波探伤过程中，为了保证灵敏度，探头接触踏面表面后需要施加一定的垂向力（2―2.5kg），即为耦合力。超声波探伤采用的是当量法评定内部缺陷的大小，当量法即将所发现的缺陷与对比试块中一定规则形状的人工反射体在同样的探测条件下相比较，对于伤损的判伤取决于相同探测条件下的回波幅度大小，当探头的耦合力减小，探头的灵敏度也会随之发生变化，对同样大小的个探头的耦合情况产生差异，因此不同耦合力的探头，对于同样大小的缺陷回波幅度也不相同，难以对缺陷进行准确的判伤，容易出现漏探。对于自动化探伤设备的探头的灵敏度调校也造成困难，在设备使用前，必须逐个对探头在标准试块上人手工进行灵敏度调校，调校时各探头在相同的耦合力和耦合条件调校后，确定其灵敏度，但是在使用过程中，由于各位置压紧力的差异，造成各探头的耦合力与调校时发生变化，耦合力小的会降低探头的灵敏度，即在检测与对比试块上相同大小和类型的缺陷时，缺陷的回波幅度达不到调校时的高度，容易造成缺陷的漏探，对缺陷的检出效果造成极大影响。

在车轮超声波探伤检测过程中，车轮转动，探头紧贴踏面做滑动摩擦，探头的磨损主要受探头和踏面之间的摩擦力和使用时间长短的影响，摩擦力F又取决于压紧力FN和摩擦系数μ的影响，即F=μFN ，探头架上的探头都是同时检测，各探头的使用时间相等，因此探头与踏面的压紧力FN越大的，摩擦力F越大，磨损越快，寿命越短，相反压紧力FN越小的探头寿命越长，探头寿命的不同对日常维护和探头的更换造成极大的不便。当探头磨损到一定程度时，探头的发射角度和灵敏度发生改变，无法再继续使用，必须更换新探头，由于各位置的探头寿命不一致，需要分别更换磨损报废的探头，不仅增加了维护的工作量和更换频率，也对设备的连续使用带来不便。

如图2所示，在检测前，根据被检测工件的外形尺寸，旋转探头架7上的探头的调节螺栓，使弹簧受压，Y移动距离为X1，产生预紧力F1=K×X1，在检测过程中，探头接触被检测工件后，探头组合继续下压，探头受压进而再次压缩弹簧，压缩距离为X2，两次压缩弹簧后，产生的形变为X1+X2，使探头与踏面之间的压紧力为F=K(X1+X2)。根据踏面形状尺寸，和探头的位置尺寸，可以测得各探头的X2值，调节各探头的X1值，使各弹簧的压缩量相同，达到使探头的压紧力相同的目的。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (2)

1.一种可调节耦合力的组合式超声波探头的检测方法，其中，所述超声波探头包括外壳（1）、调节螺栓（2）、弹簧导套（3）、顶盖（4）、探头（5）和弹簧（6），其特征在于，所述外壳（1）为中空圆柱形，其中，外壳（1）上表面封闭，下表面开口；调节螺栓（2）、弹簧导套（3）、探头（5）和弹簧（6）设置在外壳（1）内部，多个组合式超声波探头的调节螺栓（2）设置于旋转探头架（7）上，形成探头组，

所述外壳（1）上表面设置通孔，调节螺栓（2）穿过通孔设置在外壳（1）上表面上，

所述弹簧导套（3）为上下两个，弹簧（6）设置在两个弹簧导套（3）中部，

所述探头（5）设置在下方弹簧导套（3）下部，顶盖（4）为环形，顶盖（4）设置在外壳（1）下部，探头（5）通过环形的顶盖（4）开孔探出，

所述检测方法为，旋转探头架（7）上的探头的调节螺栓，使弹簧受压，移动距离为X1，产生预紧力F1=K×X1，在检测过程中，探头接触被检测工件后，探头组合继续下压，探头受压进而再次压缩弹簧，压缩距离为X2，两次压缩弹簧后，产生的形变为X1+X2，使探头与踏面之间的压紧力为F=K(X1+X2)；根据踏面形状尺寸，和探头的位置尺寸，可以测得各探头的X2值，调节各探头的X1值，使各弹簧的压缩量相同，达到使探头的压紧力相同的目的，其中，X1为外壳（1）内弹簧导套（3）上部分与外壳顶端距离；X2为外壳（1）内弹簧导套（3）下部分与顶盖（4）下端距离。

2.根据权利要求1所述的超声波探头的检测方法，其特征在于，所述外壳（1）上部外侧设置螺孔，防松螺钉（21）通过螺孔固定调节螺栓（2）。