CN112098525A - 用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，包括探头、探头框架、用于顶起探头框架的驱动机构和清洗机构，探头的一端安装在探头框架上，探头的另一端与车轮表面检测面接触，探头框架与驱动机构连接，清洗机构设置在探头框架上，清洗机构与探头的侧围连通，探头框架上设有探头安装孔，探头安装孔的内壁上设有出水口，出水口与清洗机构连通，探头安装在探头安装孔中。清洗机构的水顺探头流至车轮表面，对检测面在探伤前进行冲洗，并且探伤时形成稳定的耦合效果，保证探伤质量。本发明还公开了一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置的使用方法。
Description
技术领域
本发明属于铁路车轮自动超声波检测技术领域，具体涉及一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置及其使用方法。
背景技术
目前，根据火车车轮探伤标准要求，一般从轴向和径向对轮辋进行探伤。关于自动检测线检测车轮，为达到最大的检测效率，车轮旋转一周，检测面需扫查完毕。对常规超探需要较多的探头通过探头装置(探头框架)进行固定，紧贴检测面，当探伤时，需稳定的耦合剂(水)进行供应，保持探伤过程稳定。
一般车轮检测过程中车从內辋和踏面进行检测。对检测的过程中，需考虑如下因素对探头框架设计进行优化:
1)在同一探头框架下，同组每个探头和检测面保证耦合良好的情况下，每班检测线检测调整时间较长，影响生产；
2)固定探头框架边缘区域太大，特别是当检测面振刀、表面黑面，在和车轮耦合过程中，存在间隙过大，耦合不好，有缺陷漏检的可能；
3)在检测过中，发现由于车轮表面异物引起的误报警现象；
4)发现探头性能下降较快，因为探头架刚性较大，且探头接触检测面时存在一个冲击，达到一定次数时，探头性能开始下降，影响探头寿命，甚至损坏，所以导致探头更换频繁。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便的用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，本发明还提供了一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置的使用方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，其特征在于：包括探头、探头框架、用于顶起探头框架的驱动机构和清洗机构，探头的一端安装在探头框架上，探头的另一端与车轮表面检测面接触，探头框架与驱动机构连接，清洗机构设置在探头框架上，清洗机构与探头的侧围连通，清洗机构的水顺探头流至车轮表面。
进一步的，所述探头框架上设有探头安装孔，探头安装孔的内壁上设有出水口，出水口与清洗机构连通，探头安装在探头安装孔中。
进一步的，所述探头安装孔的一端的端部设有探头上压盖，探头安装孔内设有弹簧Ⅰ，弹簧Ⅰ的一端与探头上压盖连接，弹簧Ⅰ的另一端与探头的尾部连接，探头的头部从探头安装孔的另一端伸出。
进一步的，所述探头安装孔为T型孔，探头上的定位板与T型孔的台肩贴合，弹簧Ⅰ位于T型孔的大径孔中，探头上压盖安装在T型孔的大径孔的端部。
进一步的，所述探头框架上设有便于运行的滚轮，滚轮的底部高出探头框架的底面，在自然状态下探头的头部所在平面高出滚轮，工作时探头首先与车轮表面检测面接触。
进一步的，所述清洗机构包括水管和水道，水道设置在探头框架中，水道的一端与水管连通，水道的另一端与探头安装孔内壁上的出水口连通。
进一步的，水流通过水管流至水道再通过探头安装孔内壁上的出水口流出，并顺探头流至车轮表面，对车轮表面的检测面在探伤前进行冲洗，且在探伤时形成稳定的耦合效果。
进一步的，所述驱动机构包括气缸、气缸推杆连接块和顶板，气缸推杆连接块的一端与气缸推杆连接，气缸推杆连接块的另一端与顶板连接，顶板与探头框架连接。
进一步的，所述顶板与探头框架之间设有螺栓和弹簧Ⅱ，螺栓穿过顶板安装在探头框架上，弹簧Ⅱ套接在螺栓上，顶板与螺栓之间为间隙配合。
基于上述一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，本发明还涉及一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：
步骤1.气缸驱动气缸推杆连接块运动传送力至顶板，顶板通过压缩弹簧Ⅱ顶起探头框架；
步骤2.自然状态时在弹簧Ⅰ的作用下探头的前沿高于滚轮，工作时探头首先与车轮表面检测面接触，探头与检测面接触后探头向孔内收缩，直至与滚轮在同一平面内，在此过程中探头与检测面接触为柔性接触；
步骤3.同时水流通过水管流至水道再通过探头安装孔内壁上的出水口流出，并顺探头流至车轮表面，对车轮表面的检测面在探伤前进行冲洗，且在探伤时形成稳定的耦合效果。
采用本发明技术方案的优点为：
本发明通过设置清洁机构优化了水流系统，使探伤过程耦合更加稳定，降低了误报率，增加了车轮检测效率，保证了探伤质量；驱动机构的设置减小了灵敏度校验时探头框架的调整时间，提高了车轮检测效率；探头伸缩结构的设计使探头与检测面接触为柔性接触，减小了检测面对探头的冲击，增加了探头使用寿命。此外，在检测过程中，探头框架为动态结构，探头自由伸缩，有着良好的随动性，保证了探伤质量。
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为本发明探头装置结构示意图；
图2为本发明探头装置侧视示意图；
图3为本发明探头安装在探头框架上的示意图；
图4为本发明探头安装剖视图。
上述图中的标记分别为：1-滚轮；2-探头框架；21-底面；3-水道；4-探头；41-定位板；5-探头安装孔；6-出水口；7-水管；8-气缸推杆连接块；9-螺栓；10-顶板；11-弹簧Ⅱ；12-探头上压盖；13-弹簧Ⅰ。
具体实施方式
在本发明中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“平面方向”、“周向”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，而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。
如图1至图4所示，一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，包括探头4、探头框架2、用于顶起探头框架2的驱动机构和清洗机构，探头4的一端安装在探头框架2上，探头4的另一端与车轮表面检测面接触，探头框架2与驱动机构连接，清洗机构设置在探头框架2上，清洗机构与探头4的侧围连通，清洗机构的水顺探头流至车轮表面，对检测面在探伤前进行冲洗，并且探伤时形成稳定的耦合效果，保证探伤质量。
探头框架2上设有探头安装孔5，探头安装孔5的内壁上设有出水口6，出水口6与清洗机构连通，探头4安装在探头安装孔5中。
探头安装孔5的一端的端部设有探头上压盖12，探头安装孔5内设有弹簧Ⅰ13，弹簧Ⅰ13的一端与探头上压盖12连接，弹簧Ⅰ13的另一端与探头4的尾部连接，探头4的头部从探头安装孔5的另一端伸出。探头安装孔5为T型孔，探头4上的定位板41与T型孔的台肩贴合，起到对探头4限位的作用，弹簧Ⅰ13位于T型孔的大径孔中，探头上压盖12安装在T型孔的大径孔的端部。即探头4安装在探头安装孔2内，安装弹簧Ⅰ13，用螺栓连接把探头上压盖12和探头框架2连接在一起。因此，探头在安装孔内可以伸缩。
探头框架2上设有便于运行的滚轮1，滚轮1的底部高出探头框架2的底面21，在自然状态下探头4的头部所在平面高出滚轮1，工作时探头4首先与车轮表面检测面接触。滚轮1安装在探头框架2的四个角处，使探头框架在检测面上滚动，减小摩擦，降低故障率。优选的，滚轮1的底部高出探头框架2的底面21不少于2mm。下探头4的头部所在平面高出滚轮1不少于2mm。
具体的，探头框架合理分布多个探头孔5，每个探头安装孔孔安装弹簧Ⅰ13后压入探头4，在弹簧Ⅰ13的作用下探头4的前沿高于滚轮1，工作时探头4首先与车轮表面检测面接触，探头4与检测面接触后探头向孔内收缩，直至与滚轮1在同一平面内，在此过程中探头4与检测面接触为柔性接触，增加探头的使用寿命。
清洗机构包括水管7和水道3，水道3设置在探头框架2中，水道3的一端与水管7连通，水道3的另一端与探头安装孔5内壁上的出水口6连通，水管7与外部水源连通。水流通过水管7流至水道3再通过探头安装孔5内壁上的出水口6流出，并顺探头4流至车轮表面，对车轮表面的检测面在探伤前进行冲洗，且在探伤时形成稳定的耦合效果，保证探伤质量。
驱动机构包括气缸、气缸推杆连接块8和顶板10，气缸推杆连接块8的一端与气缸推杆连接，气缸推杆连接块8的另一端与顶板10连接，顶板10与探头框架2连接。顶板10与探头框架2之间设有螺栓9和弹簧Ⅱ11，螺栓9穿过顶板10安装在探头框架2上，弹簧Ⅱ11套接在螺栓9上，顶板10与螺栓9之间为间隙配合，顶板10沿螺栓9滑动。具体的，气缸推杆连接块8和顶板10通过焊接成，顶板在四个角处开12mm的孔，每个角用螺栓套上弹簧11后与探头框架2连接，气缸传传送力至顶板10，顶板通过四个压缩弹簧11顶起探头框架。
基于上述用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，本发明还涉及一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：
步骤1.气缸驱动气缸推杆连接块8运动传送力至顶板10，顶板10通过压缩弹簧Ⅱ11顶起探头框架2；
步骤2.自然状态时在弹簧Ⅰ13的作用下探头4的前沿高于滚轮1，工作时探头4首先与车轮表面检测面接触，探头4与检测面接触后探头向孔内收缩，直至与滚轮1在同一平面内，在此过程中探头4与检测面接触为柔性接触；
步骤3.同时水流通过水管7流至水道3再通过探头安装孔5内壁上的出水口6流出，并顺探头4流至车轮表面，对车轮表面的检测面在探伤前进行冲洗，且在探伤时形成稳定的耦合效果。
本发明通过设置清洁机构优化了水流系统，使探伤过程耦合更加稳定，降低了误报率，增加了车轮检测效率，保证了探伤质量；驱动机构的设置减小了灵敏度校验时探头框架的调整时间，提高了车轮检测效率；探头伸缩结构的设计使探头与检测面接触为柔性接触，减小了检测面对探头的冲击，增加了探头使用寿命。此外，在检测过程中，探头框架为动态结构，探头自由伸缩，有着良好的随动性，保证了探伤质量。
经过现场实际使用情况表明，上述创新是成功的。
在轮箍检测线超探设备进行轴向检测进行试验,按规定每月进行跟换探头时间为节点。
| 探头位置编号 | 增益1 | 增益2 | 是否破损1 | 增益1’ | 增益2’ | 是否破损1’ |
| 1# | 26 | 21 | 有 | 26 | 24 | 无 |
| 2# | 23 | 22 | 无 | 24 | 24 | 无 |
| 3# | 25 | 19 | 有 | 25 | 23 | 无 |
| 4# | 22 | 20 | 无 | 26 | 25 | 无 |
| 5# | 24 | 20 | 有 | 27 | 25 | 无 |
| 6# | 27 | 24 | 无 | 26 | 24 | 无 |
说明：①增益1为新制探头和旧装置在底波试验主增益保持不变的情况下，底波80％辅助增益变化情况；增益2为旧装置在每月进行更换探头前在底波试验主增益保持不变的情况下，底波80％辅助增益变化情况；增益1’为新制探头和新装置在底波试验主增益保持不变的情况下，底波80％辅助增益变化情况；、增益2’为新装置在每月进行更换探头前在底波试验主增益保持不变的情况下，底波80％辅助增益变化情况；②是否破损1、是否破损1’中的是否破损分别为从旧装置、新装置取下探头，检查保护膜是否破损。
传统的旧探头框架灵敏度增益下降最大为5dB，而本发明的新制探头框架灵敏度增益下降最大为2dB；提高了探测的灵敏度。
旧探头框架的探头每月的破损率达到50％，而使用本发明提供的方案后几乎无破损；根据统计使用本发明的探头装置后误报从率8％降低到2％。
超探框架故障率及轮箍检测误报率大大降低，几乎很少发生，探伤过程耦合稳定，保证探伤质量。达到了降本增效，提高检测质量的目的。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，其特征在于：包括探头(4)、探头框架(2)、用于顶起探头框架(2)的驱动机构和清洗机构，探头(4)的一端安装在探头框架(2)上，探头(4)的另一端与车轮表面检测面接触，探头框架(2)与驱动机构连接，清洗机构设置在探头框架(2)上，清洗机构与探头(4)的侧围连通，清洗机构的水顺探头流至车轮表面。
2.如权利要求1所述的一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，其特征在于：所述探头框架(2)上设有探头安装孔(5)，探头安装孔(5)的内壁上设有出水口(6)，出水口(6)与清洗机构连通，探头(4)安装在探头安装孔(5)中。
3.如权利要求2所述的一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，其特征在于：所述探头安装孔(5)的一端的端部设有探头上压盖(12)，探头安装孔(5)内设有弹簧Ⅰ(13)，弹簧Ⅰ(13)的一端与探头上压盖(12)连接，弹簧Ⅰ(13)的另一端与探头(4)的尾部连接，探头(4)的头部从探头安装孔(5)的另一端伸出。
4.如权利要求3所述的一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，其特征在于：所述探头安装孔(5)为T型孔，探头(4)上的定位板(41)与T型孔的台肩贴合，弹簧Ⅰ(13)位于T型孔的大径孔中，探头上压盖(12)安装在T型孔的大径孔的端部。
5.如权利要求2至4任意一项所述的一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，其特征在于：所述探头框架(2)上设有便于运行的滚轮(1)，滚轮(1)的底部高出探头框架(2)的底面(21)，在自然状态下探头(4)的头部所在平面高出滚轮(1)，工作时探头(4)首先与车轮表面检测面接触。
6.如权利要求5所述的一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，其特征在于：所述清洗机构包括水管(7)和水道(3)，水道(3)设置在探头框架(2)中，水道(3)的一端与水管(7)连通，水道(3)的另一端与探头安装孔(5)内壁上的出水口(6)连通。
7.如权利要求6所述的一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，其特征在于：水流通过水管(7)流至水道(3)再通过探头安装孔(5)内壁上的出水口(6)流出，并顺探头(4)流至车轮表面，对车轮表面的检测面在探伤前进行冲洗，且在探伤时形成稳定的耦合效果。
8.如权利要求6所述的一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，其特征在于：所述驱动机构包括气缸、气缸推杆连接块(8)和顶板(10)，气缸推杆连接块(8)的一端与气缸推杆连接，气缸推杆连接块(8)的另一端与顶板(10)连接，顶板(10)与探头框架(2)连接。
9.如权利要求8所述的一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，其特征在于：所述顶板(10)与探头框架(2)之间设有螺栓(9)和弹簧Ⅱ(11)，螺栓(9)穿过顶板(10)安装在探头框架(2)上，弹簧Ⅱ(11)套接在螺栓(9)上，顶板(10)与螺栓(9)之间为间隙配合。
10.一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置的使用方法，其特征在于：基于权利要求1至9任意一项所述的一种用于铁路车轮自动超声波检测的探头装置，所述使用方法包括如下步骤：
步骤1.气缸驱动气缸推杆连接块(8)运动传送力至顶板(10)，顶板(10)通过压缩弹簧Ⅱ(11)顶起探头框架(2)；
步骤2.自然状态时在弹簧Ⅰ(13)的作用下探头(4)的前沿高于滚轮(1)，工作时探头(4)首先与车轮表面检测面接触，探头(4)与检测面接触后探头向孔内收缩，直至与滚轮(1)在同一平面内，在此过程中探头(4)与检测面接触为柔性接触；
步骤3.同时水流通过水管(7)流至水道(3)再通过探头安装孔(5)内壁上的出水口(6)流出，并顺探头(4)流至车轮表面，对车轮表面的检测面在探伤前进行冲洗，且在探伤时形成稳定的耦合效果。
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