CN110412137A - 一种钢轨超声波探伤车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢轨超声波探伤车，其包括探伤机构、水箱和工控主机；探伤机构包括探测架、轮式探头、轮式探头步进电机和耦合剂喷洒泵；探测架安装有陆行轮和前置编码器导轮；探测架在钢轨的轨头两侧、轨腰两侧以及轨顶对应的区域均布设有轮式探头，每个轮式探头上安装有耦合剂喷头；耦合剂喷头通过管道连接耦合剂喷洒泵，并在耦合剂喷洒泵加压下将喷射耦合剂喷射至钢轨的表面上；探测架上还设置喷头喷洒开关；水箱固定安装于探测架上部且一侧设有用于添加探伤耦合剂的注水口。本发明使用便利，利于发现钢轨轧制缺陷，能对钢轨生产制造过程中产生的缺陷进行全面有效检测，在降低劳动强度的同时，能有效提高检测准确率和检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及钢轨探伤技术领域，具体涉及一种钢轨超声波探伤车。
背景技术
目前，国内钢轨超声波探伤车，探头只布置于钢轨踏面，这种探伤仪检测钢轨横向疲劳缺陷及螺孔裂纹缺陷为主，另外这种钢轨超声波探伤车应用在铁路在役检测，钢轨踏面经火车碾压比较光滑，可以保证超声波探头良好的耦合，但作为道岔生产厂家使用的钢轨表面锈蚀较为严重，为了检测钢轨轧制缺陷，探测面只能选择在轨头及轨腰两侧面，造成无法保证超声波探头与钢轨轨头及轨腰两侧面有效耦合，影响检测的有效性、可靠性。
发明内容
针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种结构设计简单、合理，使用便利，利于发现钢轨轧制缺陷，能对钢轨生产制造过程中产生的缺陷进行全面有效检测，在降低劳动强度的同时，能有效提高检测准确率和检测效率的钢轨超声波探伤车。
本发明的技术方案如下：
上述的钢轨超声波探伤车，包括探伤机构和水箱；所述探伤机构包括探测架及匹配安装在所述探测架上的轮式探头、轮式探头步进电机和耦合剂喷洒泵；所述探测架的底侧匹配安装有陆行轮，前侧匹配设置有前置编码器导轮；所述耦合剂喷洒泵的输入端通过管道连接至所述水箱；所述探测架在钢轨的轨头两侧、轨腰两侧以及轨顶对应的区域均匹配布设有所述轮式探头；每个所述轮式探头上匹配安装有所述耦合剂喷头，所述耦合剂喷头通过管道匹配连接于所述耦合剂喷洒泵的输出端；所述耦合剂喷头在所述耦合剂喷洒泵加压下将喷射耦合剂喷射至钢轨的表面上；所述探测架上还设置有喷头喷洒开关；所述水箱固定安装于所述探测架上部，其内部装有探伤耦合剂且一侧设有用于添加探伤耦合剂的注水口。
所述钢轨超声波探伤车，其中：所述探测架的后部中央还匹配安装有后置导轮；所述后置导轮匹配卡在钢轨上，以使所述探伤车在钢轨上运行时不会偏移并保持所述轮式探头与钢轨面接触良好。
所述钢轨超声波探伤车，其中：所述探测架的底侧在位于每个所述陆行轮一侧还匹配设置有辅助支撑轮。
所述钢轨超声波探伤车，其中：所述探测架为长方体框架结构，其由前、后、左、右四侧边框固定连接而成；所述探测架的左侧边框内侧匹配安装有一对左直线导柱，一对所述左直线导柱上固定安装有左探头固定板；所述探测架的右侧边框内侧匹配安装有一对右直线导柱，一对所述右直线导柱上固定安装有右探头固定板；所述探测架的前、后侧边框上端中部之间固定连接有轨顶踏面固定板；所述探测架的后侧边框上还匹配安装有用于推动所述探伤车在陆地和钢轨上行进的车把手。
所述钢轨超声波探伤车，其中：所述轮式探头步进电机具有一对且分别匹配安装于所述探测架的左右两侧边框中部；所述左探头固定板和右探头固定板的中段均匹配安装有滚珠螺母；一对所述轮式探头步进电机的动力输出端均安装有滚珠丝杠；一对所述轮式探头步进电机的动力输出端均通过所述滚珠丝杠分别与所述左探头固定板和右探头固定板上的所述滚珠螺母匹配连接。
所述钢轨超声波探伤车，其中：所述轮式探头包括轨头左侧轮式探头、轨头右侧轮式探头、轨腰左侧轮式探头、轨腰右侧轮式探头和轨顶踏面轮式探头；所述轨顶踏面轮式探头匹配固定安装于所述轨顶踏面固定板的中段底部，所述轨顶踏面轮式探头内装有3个0°探头；所述轨头左侧轮式探头和轨腰左侧轮式探头分别匹配固定安装在所述左探头固定板面向所述轨顶踏面轮式探头的一侧面两端；所述轨头左侧轮式探头内装有2个0°探头，所述轨腰左侧轮式探头内装有3个0°探头；所述轨头右侧轮式探头和轨腰右侧轮式探头分别匹配固定安装在所述右探头固定板面向所述轨顶踏面轮式探头的一侧面两端；所述轨头右侧轮式探头内装有2个0°探头，所述轨腰右侧轮式探头内装有3个0°探头。
所述钢轨超声波探伤车，其中：所述耦合剂喷洒泵匹配固定安装于所述轨顶踏面固定板一端底侧；每个所述耦合剂喷头喷射出成扇形水雾状的耦合剂至钢轨的表面上，使每个所述轮式探头与钢轨保持良好的耦合。
所述钢轨超声波探伤车，其中：所述喷头喷洒开关匹配设置于所述车把手的上部一侧。
所述钢轨超声波探伤车，其中：所述探伤车还包括工控主机；所述工控主机安装于所述水箱的上部，包括主机箱、安装于所述主机箱上的显示器和操作键盘；所述主机箱的底部设有转盘并通过所述转盘安装于所述水箱的上部，所述工控主机通过所述转盘转动调整左右方向的角度和调整所述显示器的翻转角度；所述主机箱分别电连接所述显示器和操作键盘，所述主机箱还与所述轮式探头步进电机电连接。
有益效果：
本发明钢轨超声波探伤车结构设计简单、合理，使用便利，采用轮式探头代替传统接触式探头解决了钢轨锈蚀造成的表面耦合问题，使得超声波探伤有效可靠，在钢轨轨头两侧、轨腰及轨顶均匹配布设有轮式探头，对钢轨探测面进行半自动化全面检测，更有利于发现钢轨轧制缺陷，同时使用探伤车代替传统手工探伤，既降低了探伤人员的劳动强度，也提高了检测准确率和检测效率。
附图说明
图1为本发明钢轨超声波探伤车的整体结构示意图。
图2为本发明钢轨超声波探伤车的另一整体结构示意图。
图3为本发明钢轨超声波探伤车的架体组件的结构示意图。
图4为利用本发明钢轨超声波探伤车的轨腰左侧轮式探头和轨腰右侧轮式探头探测钢轨轨腰的示意图。
图5为利用本发明钢轨超声波探伤车的轨头左侧轮式探头和轨头右侧轮式探头探测钢轨轨头的示意图。
图6为利用本发明钢轨超声波探伤车的轨顶踏面轮式探头探测钢轨轨顶的示意图。
图7为本发明钢轨超声波探伤车的耦合剂喷洒泵的连接原理图。
图8为本发明钢轨超声波探伤车的探伤机构的局部结构示意图。
具体实施方式
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至7所示，本发明钢轨超声波探伤车，包括探伤机构1、水箱2和工控主机3。
该探伤机构1包括探测架11、陆行轮12、后置导轮13、前置编码器导轮14、辅助支撑轮15、轮式探头16、轮式探头步进电机17和耦合剂喷洒泵18。
该探测架11为铝合金材料制成的长方体框架结构，其由前、后、左、右四侧边框固定连接而成；其中，该探测架11左侧边框的前后两端内侧水平安装有一对左直线导柱111，该一对左直线导柱111上固定安装有左探头固定板112，该一对左直线导柱111控制左探头固定板112前后按直线调节，避免上下、左右移动；该探测架11右侧边框的前后两端内侧水平安装有一对右直线导柱113，该一对右直线导柱113上固定安装有右探头固定板114，该一对右直线导柱113控制右探头固定板114前后按直线调节，避免上下、左右移动。该左探头固定板112和右探头固定板114的中段均匹配安装有滚珠螺母19。该探测架11的前后侧边框上端中部之间固定连接有轨顶踏面固定板115。该探测架11的后侧边框上部还匹配安装有车把手116，是为了方便探伤车在陆地和钢轨4上推行。
该陆行轮12具有四个且分别匹配安装于该探测架11的四角底侧，用于在陆地推行时使用。
该后置导轮13匹配安装于探测架11的后边框外侧中部；该后置导轮13匹配卡在在钢轨4上，主要用于使探伤车卡在钢轨4上运行时不会偏移并保持轮式探头16与钢轨4的面接触良好。
该前置编码器导轮14匹配安装于探测架11的前边框外侧中部，主要用于使探伤车卡在钢轨4上使其不会偏移，另一重要的作用是测量里程和记录B显数据采集。
该辅助支撑轮15具有四个，其中一对匹配安装于该探测架11的前边框内侧且分别匹配位于该探测架11后部的一对陆行轮12一侧，另一对匹配安装于该探测架11的后边框内侧且分别匹配位于该探测架11前部的一对陆行轮12一侧。当探伤车卡在钢轨4上时，辅助支撑轮15置于钢轨4的轨趾上，探伤工作时辅助后置导轮13和前置编码器导轮14保持钢轨超声波探伤车行进过程中平稳。
该轮式探头16包括轨头左侧轮式探头161、轨头右侧轮式探头162、轨腰左侧轮式探头163、轨腰右侧轮式探头164和轨顶踏面轮式探头165。该轨顶踏面轮式探头165匹配固定安装于该轨顶踏面固定板115的中段底部，该轨顶踏面轮式探头165内装有3个0°探头。该轨头左侧轮式探头161和轨腰左侧轮式探头163分别匹配固定安装在该左探头固定板112面向轨顶踏面轮式探头165的一侧面两端；其中，该轨头左侧轮式探头161内装有2个0°探头且分别是B2和B4，该轨腰左侧轮式探头163内装有3个0°探头。该轨头右侧轮式探头162和轨腰右侧轮式探头164分别匹配固定安装在该右探头固定板114面向轨顶踏面轮式探头165的一侧面两端，其中，该轨头右侧轮式探头162内装有2个0°探头，该轨腰右侧轮式探头164内装有3个0°探头。本发明在钢轨4的轨头两侧和轨腰两侧设置4个轮式探头16，在钢轨4的轨顶设置一个轮式探头16，共5组轮式探头，13个探测通道，从钢轨4的5个探测面进行全面检测，有利于发现钢轨4轧制缺陷。
该轮式探头步进电机17具有一对且分别匹配安装于该探测架11左右两侧边框中部外壁，用于调节轮式探头松紧状态；其中，该一对轮式探头步进电机17的动力输出端均安装有滚珠丝杠171；该一对轮式探头步进电机17的动力输出端均通过滚珠丝杠171分别与该左探头固定板112和右探头固定板114上的滚珠螺母19匹配连接，以驱动左探头固定板112和右探头固定板114沿着左直线导柱111和右直线导柱111直线位移，进而带动安装在左探头固定板112和右探头固定板114上的轮式探头16探测钢轨4。
该耦合剂喷洒泵18匹配固定安装于该轨顶踏面固定板115一端底侧，其输入端通过管道连接至水箱2，输出端通过管道连接有5个耦合剂喷头（如图7所示的喷头A1、喷头B1、喷头B2、喷头C1和喷头C2）；该耦合剂喷洒泵18还具有控制耦合剂喷头开闭的喷头喷洒开关181，该喷头喷洒开关181匹配设置于该探伤机构1的探测架11的车把手116上端一侧；每个轮式探头16上均装有耦合剂喷头，通过耦合剂喷洒泵18能够增加耦合剂喷头喷洒时的压力，耦合剂喷头喷射出成扇形水雾状的耦合剂在钢轨4的表面上，使每个轮式探头16与钢轨4表面保持良好的耦合。当按下喷头喷洒开关181，耦合剂喷洒泵18通电开始工作，将水箱2中的耦合剂吸出输送到5个耦合剂喷头，5个耦合剂喷头分别对应5个轮式探头16工作面；当再次按下喷头喷洒开关181，耦合剂喷洒泵18断电，停止喷洒工作。
该水箱2固定安装于该探伤机构1的探测架11顶部，其内部装有探伤耦合剂且一侧设有用于添加探伤耦合剂的注水口21。
该工控主机3采用PLC控制器且安装于该水箱2的上部，其用于负责数据处理、显示、调节、储存记录等工作，包括主机箱31、安装于该主机箱31上的显示器32和操作键盘33；该主机箱31的底部设有转盘34并通过转盘34安装于该水箱2的顶部，该主机箱31通过转盘34可以转动调整左右方向的角度，调整到合适的观察角方便观察，也可以调整显示器32的翻转角度，方便探伤工观察仪器；该主机箱31分别电连接显示器32和操作键盘33，该主机箱31还与轮式探头步进电机17电连接；该操作键盘33上设有前进按钮和退出按钮；如图8所示，当按下操作键盘33上的前进按钮，工控主机3会控制轮式探头步进电机17正向旋转，带动滚珠丝杠171旋转，此时丝杠螺母19带动左探头固定板112和右探头固定板114向前推进，左直线导柱111和右直线导柱113约束左探头固定板112和右探头固定板114沿直线推进；当按下操作键盘33上的退出按钮，轮式探头步进电机17反向旋转，带动滚珠丝杠171反向旋转，并带动左探头固定板112和右探头固定板114退出。
本发明的工作过程：
将探伤车安放至钢轨4轨道上，开机并调节轮式探头步进电机17使轨顶踏面轮式探头165、轨头左侧轮式探头161、轨腰左侧轮式探头163、轨腰右侧轮式探头164、轨头右侧轮式探头162与钢轨的探测面良好接触。
打开喷头喷洒开关181，耦合剂喷洒泵18开始工作，将耦合剂均匀的喷洒在钢轨4接触面上使轮式探头16能够更好与钢轨4耦合。
操作者手扶车把手116匀速行进探伤车，后置导轮13、前置编码器导轮14、辅助支撑轮15共4个，共同保持探伤车行进过程中平稳可靠；前置编码器导轮14开始测量探伤车行进里程并记录于工控主机3中，方便查询检测长度及对检测出的缺陷定位。
轨顶踏面轮式探头165、轨头左侧轮式探头161、轨腰左侧轮式探头163、轨腰右侧轮式探头164、轨头右侧轮式探头162共5组轮式探头13个探测通道同时工作，工控主机3将数据处理、分析、储存、记录。
显示器32将接受到的信号以A型和B型显示两种方式显示于屏幕上，并设置声音报警，当有异常信号信号波出现时将报警提示操作人员。
本发明结构设计简单、合理，使用便利，利于发现钢轨轧制缺陷，能对钢轨生产制造过程中产生的缺陷进行全面有效检测， 解决了道岔厂家对钢轨采用车式探伤仪代替手工探伤问题，利用13个探测通道同时对钢轨多个探测面的半自动化检测，降低劳动强度的同时，提高了检测准确率和检测效率。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种钢轨超声波探伤车，其特征在于：所述探伤车包括探伤机构和水箱；
所述探伤机构包括探测架及匹配安装在所述探测架上的轮式探头、轮式探头步进电机和耦合剂喷洒泵；所述探测架的底侧匹配安装有陆行轮，前侧匹配设置有前置编码器导轮；所述耦合剂喷洒泵的输入端通过管道连接至所述水箱；所述探测架在钢轨的轨头两侧、轨腰两侧以及轨顶对应的区域均匹配布设有所述轮式探头；每个所述轮式探头上匹配安装有所述耦合剂喷头，所述耦合剂喷头通过管道匹配连接于所述耦合剂喷洒泵的输出端；所述耦合剂喷头在所述耦合剂喷洒泵加压下将喷射耦合剂喷射至钢轨的表面上；所述探测架上还设置有喷头喷洒开关；
所述水箱固定安装于所述探测架上部，其内部装有探伤耦合剂且一侧设有用于添加探伤耦合剂的注水口。
2.如权利要求1所述的钢轨超声波探伤车，其特征在于：所述探测架的后部中央还匹配安装有后置导轮；所述后置导轮匹配卡在钢轨上，以使所述探伤车在钢轨上运行时不会偏移并保持所述轮式探头与钢轨面接触良好。
3.如权利要求1所述的钢轨超声波探伤车，其特征在于：所述探测架的底侧在位于每个所述陆行轮一侧还匹配设置有辅助支撑轮。
4.如权利要求1所述的钢轨超声波探伤车，其特征在于：所述探测架为长方体框架结构，其由前、后、左、右四侧边框固定连接而成；
所述探测架的左侧边框内侧匹配安装有一对左直线导柱，一对所述左直线导柱上固定安装有左探头固定板；
所述探测架的右侧边框内侧匹配安装有一对右直线导柱，一对所述右直线导柱上固定安装有右探头固定板；
所述探测架的前、后侧边框上端中部之间固定连接有轨顶踏面固定板；所述探测架的后侧边框上还匹配安装有用于推动所述探伤车在陆地和钢轨上行进的车把手。
5.如权利要求4所述的钢轨超声波探伤车，其特征在于：所述轮式探头步进电机具有一对且分别匹配安装于所述探测架的左右两侧边框中部；
所述左探头固定板和右探头固定板的中段均匹配安装有滚珠螺母；一对所述轮式探头步进电机的动力输出端均安装有滚珠丝杠；一对所述轮式探头步进电机的动力输出端均通过所述滚珠丝杠分别与所述左探头固定板和右探头固定板上的所述滚珠螺母匹配连接。
6.如权利要求4所述的钢轨超声波探伤车，其特征在于：所述轮式探头包括轨头左侧轮式探头、轨头右侧轮式探头、轨腰左侧轮式探头、轨腰右侧轮式探头和轨顶踏面轮式探头；
所述轨顶踏面轮式探头匹配固定安装于所述轨顶踏面固定板的中段底部，所述轨顶踏面轮式探头内装有3个0°探头；
所述轨头左侧轮式探头和轨腰左侧轮式探头分别匹配固定安装在所述左探头固定板面向所述轨顶踏面轮式探头的一侧面两端；所述轨头左侧轮式探头内装有2个0°探头，所述轨腰左侧轮式探头内装有3个0°探头；
所述轨头右侧轮式探头和轨腰右侧轮式探头分别匹配固定安装在所述右探头固定板面向所述轨顶踏面轮式探头的一侧面两端；所述轨头右侧轮式探头内装有2个0°探头，所述轨腰右侧轮式探头内装有3个0°探头。
7.如权利要求4所述的钢轨超声波探伤车，其特征在于：所述耦合剂喷洒泵匹配固定安装于所述轨顶踏面固定板一端底侧；每个所述耦合剂喷头喷射出成扇形水雾状的耦合剂至钢轨的表面上，使每个所述轮式探头与钢轨保持良好的耦合。
8.如权利要求4所述的钢轨超声波探伤车，其特征在于：所述喷头喷洒开关匹配设置于所述车把手的上部一侧。
9.如权利要求1所述的钢轨超声波探伤车，其特征在于：所述探伤车还包括工控主机；所述工控主机安装于所述水箱的上部，包括主机箱、安装于所述主机箱上的显示器和操作键盘；
所述主机箱的底部设有转盘并通过所述转盘安装于所述水箱的上部，所述工控主机通过所述转盘转动调整左右方向的角度和调整所述显示器的翻转角度；所述主机箱分别电连接所述显示器和操作键盘，所述主机箱还与所述轮式探头步进电机电连接。
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