背景技术
随着我国铁路事业的发展,运用总里程目前14万公里以上,其中高铁3.7万多公里居世界第一,但一些线路钢轨已严重疲劳,这样对铁路线路日常维护和保养提出了更高的要求,尽管正线已更换为60kg/m无缝钢轨,但种种因素导致线路上的钢轨在超期服役,给行车安全带来了极大地挑战,钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生折断、裂纹及其他影响和限制钢轨使用性能的各种状态,钢轨裂纹是指钢轨表面或内部的部分金属发生分离。钢轨其他伤损是指除裂纹、折断外,影响钢轨使用性能的磨耗、压溃、压陷、波浪磨耗、弯曲变形、表面缺陷、外伤腐蚀等伤损,如何解决钢轨超期服役与运输生产、乃至行车安全之间的矛盾,其中最有效的一个办法就是对钢轨进行定期的探伤检查,钢轨探伤技术的应用,能够及时了解铁路潜在的安全问题,避免行车事故的发生,尤其对钢轨焊缝处,对于我国铁路事业的发展具有重要的推动意义,超声无损探测技术由于其对缺陷的定位定量准确,检测灵敏度高等特点,在当前铁路探伤工作中得到了广泛的应用。
现有技术中常使用钢轨探伤车对钢轨进行检测,通过安装超声波传感器,定向辐射超声波束在缺陷界面上产生反射或使透过声能下降等原理,通过测量回波信息和透过声波强度变化来指示伤损,具有指向性好、灵敏度高、盲区少、消耗耦合剂少的优点。
中国专利申请CN111232015A公开了一种轨道交通钢轨探伤车支架,包括钢轨和第一横板,所述钢轨的上方安装有第一横板,所述第一横板的下方安装有移动装置,通过弧形块在钢轨上进行移动,通过第二转轮在清理过的钢轨上进行转动,使第二转轮通过皮带带动轮式探头进行转动,对钢轨进行检测,解决了现有技术检测数据不准的问题,通过螺纹杆使第二L形板的位置进行固定,通过第三L形板防止第二L形板发生转动,同时通过第二L形板带动毛刷进行移动,解决了现有技术中的探伤车不存在对钢轨上的杂物进行清理,容易造成探伤车因为杂物而脱离轨道的问题。
上述专利和现有技术中还存在以下缺陷:
通过钢轨的顶部即轨头对钢轨进行探测,探测方向单一,对特殊方向的裂纹类缺陷容易造成遗漏,导致探测准确度降低,通过对钢轨顶部进行杂物清理后进行探测,无法对具有弯曲凹陷结构的钢轨侧面进行杂物清理,需要对钢轨侧面进行探测时,需要人工清理杂质,较为麻烦,同时也无法在钢轨上涂抹耦合剂,需要人工涂抹,降低了检测效率。
因此,本申请提供了钢轨焊缝探伤扫查机构来满足需求。
发明内容
本申请的目的在于提供钢轨焊缝探伤扫查机构,使具有弯曲凹陷结构的钢轨侧面上的杂物能够被清除,方便后续进行检测,通过涂覆轮和涂覆海绵在钢轨侧面转动,涂覆海绵将耦合剂涂覆在钢轨侧面,使超声波探测头检测精度更高。
为实现上述目的,本申请提供如下技术方案:钢轨焊缝探伤扫查机构,包括支架和超声波探测头,所述支架的两侧均连接有三轴移动组件,所述三轴移动组件通过旋转舵机与所述超声波探测头连接;所述三轴移动组件和所述旋转舵机能够带动所述超声波探测头在钢轨顶部和侧面移动,并使所述超声波探测头在移动过程中贴紧钢轨;
所述支架上还设置有清洁组件和涂覆组件;所述清洁组件包括弹性带、两个相抵轮和若干束钢丝刷;两个所述相抵轮均与所述弹性带内壁相抵,两个所述相抵轮能够使所述弹性带发生形变与钢轨侧面贴紧,所述弹性带能够带动所述钢丝刷在钢轨侧面上移动;
所述涂覆组件包括涂覆轮和涂覆海绵,所述涂覆海绵包裹在所述涂覆轮上,所述支架在钢轨上移动时,所述涂覆轮和所述涂覆海绵能够在钢轨侧面转动,使所述涂覆海绵内的耦合剂涂覆在钢轨上。
优选的,所述三轴移动组件包括X轴电动滑杆、Y轴电动滑杆、Z轴电动滑杆和支撑件,所述X轴电动滑杆固定安装在所述支架上,所述Y轴电动滑杆安装在所述X轴电动滑杆上,所述Z轴电动滑杆安装在所述Y轴电动滑杆上,所述超声波探测头通过旋转舵机安装在所述Z轴电动滑杆上。
优选的,所述支架上固定安装有支撑板,所述支撑板上连接有张开组件,所述张开组件能够使所述清洁组件和所述涂覆组件向远离钢轨方向移动,使所述清洁组件和所述涂覆组件与钢轨侧面脱离接触。
优选的,所述张开组件包括两块移动块,两块所述移动块能够向远离钢轨方向移动,两组所述清洁组件均通过驱动组件连接在对应的移动块上,所述驱动组件包括两根主动辊和两根辅助辊,所述弹性带的内壁与所述主动辊和所述辅助辊相抵,两根所述主动辊能够转动并带动所述弹性带移动。
优选的,所述张开组件还包括支撑块和螺纹杆,所述支架对应张开组件的一端固定安装有支撑板,所述支撑块固定安装在所述支撑板的底部,所述螺纹杆均转动连接在支撑块上,所述移动块对应所述螺纹杆位置开设有螺丝孔,所述螺纹杆穿过螺纹孔并与螺纹孔螺纹配合。
优选的,所述涂覆组件还包括转动管、储液箱和供液管,所述储液箱固定安装在所述支撑板上,所述转动管固定安装在所述涂覆轮上,所述转动管和所述涂覆轮的侧面上均开设有若干个出液孔,所述转动管的另一端通过阀门组件与所述供液管连接,所述供液管与所述储液箱连通。
优选的,所述移动块的底部固定安装有连接板,所述主动辊和所述辅助辊均转动连接在所述连接板上,所述阀门组件包括连接箱、密封块和推杆,所述连接箱固定安装在所述连接板上,所述转动管转动连接在所述连接板和所述连接箱上,且所述转动管与所述连接箱底部相连通,所述供液管与所述连接箱顶部相连通,所述密封块设置在所述连接箱内并与所述连接箱之间密封设置,所述推杆的一端固定安装在所述密封块上,所述推杆的另一端与支撑块固定连接,当所述移动块带动所述连接板向远离钢轨方向移动时,所述连接箱移动,使所述密封块将所述供液管和所述转动管堵塞。
优选的,所述螺纹杆远离所述支撑块的一端固定安装有挡板,所述挡板上固定安装有滑杆,所述滑杆的另一端固定安装在支撑块上,所述移动块对应所述滑杆位置开设有滑孔,所述滑杆穿过滑孔并与滑孔滑动配合。
优选的,所述涂覆轮上还固定套设有辅助海绵,所述辅助海绵与钢轨顶部相抵,所述支撑块上还通过支撑架转动连接有钢丝滚筒,所述钢丝滚筒与钢轨的顶部相抵。
优选的,所述支撑块的底部固定安装有辅助支架,所述主动辊、辅助辊和两个相抵轮均转动连接在所述辅助支架上;所述支架上转动安装有行走轮,所述行走轮的两侧均固定安装有限位板;两块所述连接板上均固定安装有刮板,所述刮板上开设有通孔,所述通孔与钢轨相配合,所述钢轨穿过通孔设置。
综上,本发明的技术效果和优点:
1、本发明中,通过相抵轮将弹性带贴合在钢轨侧面,通过弹性带带动钢丝刷在钢轨侧面移动,能够通过钢丝刷将钢轨侧面的杂物和大块锈斑刷除,使具有弯曲凹陷结构的钢轨侧面上的杂物能够被清除,方便后续进行检测,通过涂覆轮和涂覆海绵在钢轨侧面转动,涂覆海绵将耦合剂涂覆在钢轨侧面,使超声波探测头检测精度更高。
2、本发明中,通过三轴移动组件带动超声波探测头贴合在钢轨顶部和侧面往复移动,超声波探测头对通过钢轨的顶部和侧面对钢轨内部进行全方位检测,对钢轨的穿透力更强,检测全面,精度高。
3、本发明中,通过张开组件使清洁组件和涂覆组件向远离钢轨方向移动,此时能够将支架、清洁组件和涂覆组件脱离钢轨移动走,同时密封块自动将供液管和转动管堵塞,防止钢丝刷不必要的磨损和耦合剂的浪费。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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做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。
实施例:参考图1-图4、图8和图9所示的钢轨焊缝探伤扫查机构,包括支架1和超声波探测头2,支架1的两侧均连接有三轴移动组件3,三轴移动组件3通过旋转舵机4与超声波探测头2连接;三轴移动组件3和旋转舵机4能够带动超声波探测头2在钢轨顶部和侧面移动,并使超声波探测头2在移动过程中贴紧钢轨;
支架1上还设置有清洁组件5和涂覆组件6;清洁组件5包括弹性带51、两个相抵轮52和若干束钢丝刷53;两个相抵轮52均与弹性带51内壁相抵,两个相抵轮52能够使弹性带51发生形变与钢轨侧面贴紧,弹性带51能够带动钢丝刷53在钢轨侧面上移动;
涂覆组件6包括涂覆轮61和涂覆海绵62,涂覆海绵62包裹在涂覆轮61上,支架1在钢轨上移动时,涂覆轮61和涂覆海绵62能够在钢轨侧面转动,使涂覆海绵62内的耦合剂涂覆在钢轨上。
驱动支架1在钢轨上移动,具体的通过现有技术中的牵引装置牵引支架1移动,支架1在移动过程中带动清洁组件5和涂覆组件6移动,弹性带51通过相抵轮52发生形变与钢轨侧面贴合并在钢轨侧面上移动,弹性带51带动钢丝刷53在钢轨侧面移动,钢丝刷53将钢轨侧面的杂物和大块锈斑刷除,同时涂覆轮61和涂覆海绵62转动,涂覆海绵62压紧在钢轨侧面,涂覆海绵62上的耦合剂涂覆在钢轨侧面,三轴移动组件3带动超声波探测头2移动,超声波探测头2在跟随支架1移动的过程中在钢轨的顶部和侧面之间往复移动,超声波探测头2在移动过程中发出超声波并接收反馈的超声波传输至处理装置通过超声波强度的变化计算推测钢轨内部及表面的缺陷,此为现有技术,在此不做过多叙述。
通过相抵轮52将弹性带51贴合在钢轨侧面,通过弹性带51带动钢丝刷53在钢轨侧面移动,能够通过钢丝刷53将钢轨侧面的杂物和大块锈斑刷除,使具有弯曲凹陷结构的钢轨侧面上的杂物能够被清除,方便后续进行检测,通过涂覆轮61和涂覆海绵62在钢轨侧面转动,涂覆海绵62将耦合剂涂覆在钢轨侧面,使超声波探测头2检测精度更高,通过三轴移动组件3带动超声波探测头2贴合在钢轨顶部和侧面往复移动,超声波探测头2对通过钢轨的顶部和侧面对钢轨内部进行全部检测,对钢轨的穿透力更强,检测全面,精度高。
钢轨包括轨头、轨腰和轨底脚,且轨头、轨腰和轨底脚从上至下依次固定连接,轨头与轨腰的连接处和轨腰与轨底脚的连接处均具有弧形过渡处理,两个相抵轮52分别与轨头与轨腰的连接处和轨腰与轨底脚的连接处相抵,使弹性带51完全贴合钢轨侧面。
超声波探测头2与钢轨贴合的一面还设置有耐磨材质,耐磨材质为尼龙材质。
进一步地,参照图1、图3和图4,三轴移动组件3包括X轴电动滑杆31、Y轴电动滑杆32、Z轴电动滑杆33和支撑件34,X轴电动滑杆31固定安装在支架1上,Y轴电动滑杆32安装在X轴电动滑杆31上,Z轴电动滑杆33安装在Y轴电动滑杆32上,超声波探测头2通过旋转舵机4安装在Z轴电动滑杆33上。
通过三轴移动组件3,使超声波探测头2从轨头到轨底脚之间,沿Z型路线往返移动,且移动过程中旋转舵机4使超声波探测头2转动角度,保证超声波探测头2贴合钢轨侧面,旋转舵机4为现有技术。
进一步地,参照图1、图6和图8,支架1上固定安装有支撑板10,支撑板10上连接有张开组件8,张开组件8能够使清洁组件5和涂覆组件6向远离钢轨方向移动,使清洁组件5和涂覆组件6与钢轨侧面脱离接触。
通过张开组件8使清洁组件5和涂覆组件6向远离钢轨方向移动,此时能够将支架1、清洁组件5和涂覆组件6脱离钢轨移动走,同时,当在不需要检测钢轨时,能够通过张开组件8使清洁组件5和涂覆组件6与钢轨侧面脱离接触,防止钢丝刷53不必要的磨损和耦合剂的浪费。
进一步地,参照图1、图2、图5和图8,张开组件8包括两块移动块81,两块移动块81能够向远离钢轨方向移动,两组清洁组件5均通过驱动组件9连接在对应的移动块81上,驱动组件9包括两根主动辊91和两根辅助辊92,弹性带51的内壁与主动辊91和辅助辊92相抵,两根主动辊91能够转动并带动弹性带51移动。
移动块81能够带动清洁组件5和涂覆组件6向远离钢轨方向移动,主动辊91能够转动,弹性带51为环形带状,主动辊91和辅助辊92均与弹性带51的内壁相抵,主动辊91转动时带动弹性带51移动,且主动辊91的转动方向能够保证弹性带51的移动方向与支架1的前进方向相反。
弹性带51的弹性形变量设置为通过相抵轮52使弹性带51形变后达到最大形变量,使主动辊91与弹性带51之间具有足够的摩擦力,使主动辊91能够驱动弹性带51移动。
进一步地,参照图1、图2、图5和图8,张开组件8还包括支撑块82和螺纹杆83,支架1对应张开组件8的一端固定安装有支撑板10,支撑块82固定安装在支撑板10的底部,螺纹杆83均转动连接在支撑块82上,移动块81对应螺纹杆83位置开设有螺丝孔,螺纹杆83穿过螺纹孔并与螺纹孔螺纹配合。
通过驱动螺纹杆83转动,使移动块81在螺纹杆83上移动,移动块81向远离钢轨方向移动时,能够带动清洁组件5和涂覆组件6与钢轨侧面脱离接触,移动块81向靠近钢轨方向移动时,能够带动清洁组件5和涂覆组件6与钢轨侧面接触。
螺纹杆83和移动块81具有多组设置,支撑块82上固定安装有第一驱动电机,第一驱动电机的输出端通过皮带传动与其中一根螺纹杆83连接,此螺纹杆83通过皮带传动与相邻的一根螺纹杆83连接,从而通过第一驱动电机带动多根螺纹杆83同步转动。
进一步地,参照图1和图6-图8,涂覆组件6还包括转动管63、储液箱64和供液管65,储液箱64固定安装在支撑板10上,转动管63固定安装在涂覆轮61上,转动管63和涂覆轮61的侧面上均开设有若干个出液孔,转动管63的另一端通过阀门组件7与供液管65连接,供液管65与储液箱64连通。
储液箱64内设置有耦合剂,当支架1在钢轨上移动时,涂覆轮61和涂覆海绵62与钢轨侧面相抵并通过与钢轨之间的摩擦力而转动,储液箱64内的耦合剂通过供液管65进入转动管63,转动管63内的耦合剂通过开设在转动管63和涂覆轮61内的出液孔进入涂覆海绵62,涂覆海绵62在转动时挤压钢轨侧面自身发生形变,将涂覆海绵62内的耦合剂涂覆在钢轨侧面,供液管65为软管。
进一步地,参照图1-图12,移动块81的底部固定安装有连接板11,主动辊91和辅助辊92均转动连接在连接板11上,阀门组件7包括连接箱71、密封块72和推杆73,连接箱71固定安装在连接板11上,转动管63转动连接在连接板11和连接箱71上,且转动管63与连接箱71底部相连通,供液管65与连接箱71顶部相连通,密封块72设置在连接箱71内并与连接箱71之间密封设置,推杆73的一端固定安装在密封块72上,推杆73的另一端与支撑块82固定连接,当移动块81带动连接板11向远离钢轨方向移动时,连接箱71移动,使密封块72将供液管65和转动管63堵塞。
当移动块81带动连接板11向远离钢轨方向移动时,连接板11带动连接箱71移动,连接箱71移动与密封块72发生相对移动,密封块72移动至密封箱内对应供液管65和转动管63位置,将供液管65和转动管63堵塞,能够当移动块81带动连接板11和涂覆海绵62移动,使涂覆海绵62脱离与钢轨侧面接触时,密封块72将供液管65和转动管63堵塞,防止耦合剂的大量浪费。
供液管65内安装有限流阀,使耦合剂的粘稠度较低时,涂覆海绵62仍然涂覆较为合适量的耦合剂,节省耦合剂。
连接板11上固定安装有第二驱动电机,第二驱动电机的输出端通过链条传动连接在主动辊91上,第二驱动电机能够带动主动辊91转动。
进一步地,参照图2和图5,螺纹杆83远离支撑块82的一端固定安装有挡板12,挡板12上固定安装有滑杆13,滑杆13的另一端固定安装在支撑块82上,移动块81对应滑杆13位置开设有滑孔,滑杆13穿过滑孔并与滑孔滑动配合。
能够将移动块81限位,保证移动块81的稳固。
进一步地,参照图2、图4和图5,涂覆轮61上还固定套设有辅助海绵14,辅助海绵14与钢轨顶部相抵,支撑块82上还通过支撑架转动连接有钢丝滚筒15,钢丝滚筒15与钢轨的顶部相抵,辅助海绵14能够将耦合剂涂覆在钢轨的顶部。
进一步地,参照图1-图12,支撑块82的底部固定安装有辅助支架16,主动辊91、辅助辊92和两个相抵轮52均转动连接在辅助支架16上;支架1上转动安装有行走轮17,行走轮17的两侧均固定安装有限位板;两块连接板11上均固定安装有刮板18,刮板18上开设有通孔,通孔与钢轨相配合,钢轨穿过通孔设置,通过支架1上的行走轮17使本装置能够在钢轨上移动,通过行走轮17两侧安装在限位板,防止行走轮17脱离钢轨,也防止支架1向两侧倾斜,刮板18安装在清洁组件5和涂覆组件6之间,能够将清洁组件5清除的杂物从钢轨上刮除,进一步提高了清洁的效果,刮板18同样能够跟随连接板11向远离钢轨方向移动,从而使刮板18与钢轨脱离接触。
本发明工作原理:将驱动支架1在钢轨上移动,具体的通过现有技术中的牵引装置牵引支架1移动,支架1在移动过程中带动清洁组件5和涂覆组件6移动,弹性带51通过相抵轮52发生形变与钢轨侧面贴合并在钢轨侧面上移动,弹性带51带动钢丝刷53在钢轨侧面移动,钢丝刷53将钢轨侧面的杂物和大块锈斑刷除,同时涂覆轮61和涂覆海绵62转动,涂覆海绵62压紧在钢轨侧面,涂覆海绵62上的耦合剂涂覆在钢轨侧面,三轴移动组件3带动超声波探测头2移动,超声波探测头2在跟随支架1移动的过程中在钢轨的顶部和侧面之间往复移动,超声波探测头2在移动过程中发出超声波并接收反馈的超声波传输至处理装置通过超声波强度的变化计算推测钢轨内部及表面的缺陷,通过相抵轮52将弹性带51贴合在钢轨侧面,通过弹性带51带动钢丝刷53在钢轨侧面移动,能够通过钢丝刷53将钢轨侧面的杂物和大块锈斑刷除,使具有弯曲凹陷结构的钢轨侧面上的杂物能够被清除,方便后续进行检测,通过涂覆轮61和涂覆海绵62在钢轨侧面转动,涂覆海绵62将耦合剂涂覆在钢轨侧面,使超声波探测头2检测精度更高,通过三轴移动组件3带动超声波探测头2贴合在钢轨顶部和侧面往复移动,超声波探测头2对通过钢轨的顶部和侧面对钢轨内部进行全部检测,对钢轨的穿透力更强,检测全面,精度高。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然能够对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。