CN2039847U - 滚动轴承输轴超声波探伤装置 - Google Patents

Abstract

一种适合于对铁路轮轴进行超声波探伤的装置，将其安装在现有的铁路轮轴微机控制自动超声波探伤机上，利用该机配装的微型电子计算机系统，对探测工艺进行程序控制，就可以对那些安装着滚动轴承或滚动轴承内圈的轮轴轴颈部位直接进行端面探测，并可对轮轴整体进行穿透性探测，从而扩大了该机的应用范围，增加了该机的探测功能，提高了轮轴探伤工作的准确性和效率，减轻探伤工作的劳动量。

Description

本实用新型安装在现有的铁路轮轴微机控制自动超声波探伤机（（其专利申请号为87000104）上，对铁路准轨车辆装用滚动轴承时的轮轴进行超声波探伤的专用装置。

现有的铁路轮轴微机控制自动超声波探伤机（以下简称：自动超探机）虽然能够对各类铁路准轨车辆的轮轴进行探伤检查，这是指这些轮轴的轴颈部位处于空颈状态，如各类新轮轴或滑动轴承轮轴（检修时，其轴颈部位的轴瓦全部卸空）。目前，我国铁路车辆使用安装滚动轴承的轮轴越来越多，对这类轮轴在运行期间内也都要按技术规定进行检修，应该对这类轮轴的轴颈部位进行超声波探伤检查，根据现有的自动超探机的功能，在对这类装有滚动轴承轮轴进行探伤时，就必须事先将装在这类轮轴轴颈上的滚动轴承全部拆卸下来，自动超探机上的外侧探头才能与轴颈表面直接接触，进行正常的探测工作。但是，假如仅仅为了进行探测检查，就将所有的滚动轴承从轮轴上拆卸下来，探伤后再重新配装上滚动轴承，那么，这一拆一装的过程，不仅大大地增加了工作量，而且，这样做最大的缺点就在于在拆卸和装配的过程中，不可避免地会增加轮轴轴颈表面和滚动轴承内圈内圆表面的擦伤，这是很不值得的，因此，在对轮轴进行探伤检测的工艺中，除滚动轴承本身已经损坏而外，尽量不将滚动轴承从轮轴上卸下来，或者卸滚动轴承的其它部分，仍将其内圈留在轮轴上。

本实用新型的任务是：制造出一种可在轮轴端面对轴颈进行超声波探伤的装置，将这种装置安装在现有的自动超探机上后，使这种自动超探机能够对那些不拆卸滚动轴承状态和不拆卸滚动轴承内圈状态的铁路轮轴进行超声波探伤。

本实用新型的内容包括校对中心的装置和在轮轴端面进行探伤的装置，二者组合而成。

以下就借助于附图详细叙述本实用新型的结构特点和工作原理：

图1为滚动轴承轮轴超声波探伤装置的结构总图。

图2为蜗轮蜗杆装置的A－A视图。

图3为滑板架的B－B视图。

图4为端面探伤装置的C向视图。

图5为端面组合探头的结构图。

图6为滚动轴承轮轴超声波探伤装置的工作位置示意图。

图中：

1、限位螺母，2、限位触块，3、限位弹簧，4、导电座，5、蜗轮，6、蜗杆，7、轴承，8、蜗轮箱盖，9、蜗轮箱体，10、丝杆，11、电动机，12、电动机座，13、联轴器，14、定位杆，15、绝缘套，16，导电块，17、定位弹簧，18、定位触块，19、绝缘质压帽，20、绝缘定位板，21、导向杆，22、导向套，23、上油盘，24、下油盘，25、导电接头，26、升降油缸下盖，27、橡胶密封环，28、升降油缸，29、升降油缸上盖，30、升降油缸活塞杆，31、机架，32、螺母，33、连接杆，34、垫块，35、移动油缸前盖，36、移动油缸活塞杆，37、移动油缸，38、上燕尾滑板，39、移动油缸后盖，40、下燕尾滑板，41、滑条，42、限位开关，43、探头油缸后盖，44、导向花键套，45、定位花键杆，46、探头油缸活塞杆，47、探头油缸，48、导电弹簧，49、绝缘体，50、探头杆螺母，51、探头油缸前盖，52、探头导电座，53、探头导向套，54、探头花键轴，55、探头花键套，56、探头弹簧，57、穿透探头，58、端面组合探头，59、有机玻璃体，60、探测晶片，61、探头外壳盒，62、接头，63、探头盒体，64、探头绝缘套，65、探头连接块，66、被测轮轴，67、轮轴滚动轴承，68、底架，69、油泵机组，70、偶合剂泵机组，71、轮体，72、外侧探头，73、内侧探头。

本实用新型的结构特点如下：

在自动超探机底架（68）的相应位置上安装一个升降油缸（28），升降油缸下盖（26）固定在底架（68）上，升降油缸上盖（29）将升降油缸（28）上部盖封，升降油缸活塞杆（30）的活塞部在升降油缸（28）内，另一端与机架（31）固定连接，在底架（68）上还固定安装两个导向套（22），两个导向杆（21）的一端分别穿过导向套（22）、另一端分别与机架（31）连接，在靠近定位杆（14）的导向杆（21）上安装一个绝缘质定位板（20），在定位板（20）安装导电接头（25）；定位杆（14）内装有绝缘套（15）、导电块（16）、弹簧（17）、触块（18）和绝缘质压帽（19），定位杆（14）的圆孔套在丝杆（10）下端轴上，孔轴之间采用松动配合，再用螺母（32）定位；丝杆（10）与蜗轮（5）内螺孔套接，蜗轮（5）与蜗杆（6）啮合，蜗杆（6）的一端通过联轴器（13）与装在电动机座（12）上的电动机（11）相联，蜗轮（5）和蜗杆（6）由轴承（7）支撑在蜗轮箱体（9）内，并用蜗轮箱盖（8）闭封；在丝杆（10）上端内腔里顺序安装导电座（4）、限位弹簧（3）、限位触块（2）和限位螺母（1）；在底架（68）和机架（31）上分别安装一个下油盘（24）和一个带有导管的上油盘（23）；在机架（31）上面安装一个下燕尾滑板（40）和一个上燕尾滑板（38），两滑板的燕尾槽内侧装一根滑条（41），并在下燕尾滑板（40）侧面安装一个限位开关（42），在两滑板中间安装一个移动油缸（37），缸体两端用移动油缸前盖（35）和移动油缸后盖（39）盖封，移动油缸活塞杆（36）的活塞部位装在移动油缸（37）中，另一端伸出移动油缸前盖（35）与连接杆（33）套接，并用螺母（32）紧固，连接杆（33）加垫块（34）与上燕尾滑板（38）连接；在上燕尾滑板（38）的上面，并列安装两组探头油缸（47），这两组油缸的中心线与滑板中心线垂直，每组探头油缸（47）中都装有探头油缸活塞杆（46），该活塞杆（46）后腔部套装定位花键杆（45），定位花键杆（45）后部套装一个导向花键套（44）并穿出探头油缸后盖（43）用螺母（32）紧固，在探头油缸活塞杆（46）的前腔部装有导电弹簧（48）、绝缘体（49）、探头杆螺母（50）和探头导电座（52），并与探头导向套（53）用螺纹连接，探头油缸前盖（51）将探头油缸（47）前端闭封，探头导向套（53）内制成花键槽与探头花键轴（54）套接，在探头花键轴（54）前端外面套接一个探头花键套（55），在探头花键套（55）前端用螺纹连接一个探头连接块（65），探头连接块（65）内安装一个探头弹簧（56），其前端再用螺纹连接一个探头绝缘套（64），这样，在每组探头油缸（47）前端的探头绝缘套（64）上，就可以分别安装穿透探头（57）和端面组合探头（58）。

在此必须说明，穿透探头（57）和端面组合探头（58）在构造上分析，都是由探头盒体（63），探头外壳盒（61）、接头（62）、探测晶片（60）和有机玻璃体（59）组成，但是由于这两种探头的功能不同，探头中探测晶片（60）的数量和安装角度也就不同，本实用新型采用的穿透探头（57）的技术是公知技术，在此不再说明了。对于端面组合探头（58）的构造特点，将穿插在本实用新型的工作原理中加以说明。

所有工作油缸（28）、（37）和（47）中都分别在适当的位置上安装若干橡胶密封环（27）。

本实用新型的工作原理如下：

当自动超探机要对装有滚动轴承（67）的被测轮轴（66）进行探伤时，轮轴（66）与轮体（71）结合部位的探测工作，是由自动超探机内侧两组探头（73）来完成，这项探测工作不是本实用新型的任务，在此不累叙述，本实用新型的任务是对装有滚动轴承（67）或装有滚动轴承内圈的轴颈部分进行超声波探伤，用以取代原自动超探机的外侧探头（72）。

本实用新型所需要解决的最终技术问题，虽然是在轮轴端面对轴颈进行超声波探伤的问题，但是，要实现在轮轴端面进行准确的超声波探伤，关键还在于首先解决其端面组合探头（58）的中心线应该与轮轴（66）的中心线重合的问题，对于机械设备来讲，要使它在工作中自动选校中心，就要为它选取一个基准。以往，人们通常选用轮体（71）的踏面作为基准，但由于车轮在运行和检修过程中产生摩损，被测各轮轴的踏面形状和尺寸都不一样，因此，用这个基准是难以校准中心的。

本实用新型选取校对中心的基准部位是车辆滚动轴承（66）外圈的外圆，由于车辆滚动轴承都是符合国家等级精度的标准件，其外圆直径都是一致的，而且，这个部位在运用过程中又不会有磨损，那么，滚动轴承（67）外圆到轮轴中心线的距离h，应该是一个常数，即滚动轴承（67）的外圆半径。同样的道理，当轮轴（66）的轴颈上如果安装着滚动轴承（67）内圈，其内圈的外圆半径也是一个常数，这时，就以其内圈的外圆作为基准部位。

现在以对带着整个滚动轴承（67）的被测轮轴（66）进行检测为例，说明本实用新型的工作程序。

E位，是本实用新型进行检测工作前导向杆（21）下端的原始位置。

工作开始时，按动规定电钮，电动机（11）运转，通过联轴器（13）带动蜗杆（6）和蜗轮（5）转动，丝杆（10）随着蜗轮（5）转动并且上升，安装在丝杆（10）后端的定位杆（14）也就随着丝杆（10）上升，由于定位杆（14）孔与丝杆（10）后端轴之间是松配合，所以定位杆（14）并不随丝杆（10）转动，仅在螺母（32）的作用下随丝杆（10）作上下平动，定位杆（14）前端的定位触块（18）在定位弹簧（17）的弹力作用下，贴靠在绝缘定位板（20）表面滑动，当定位触块（18）上升到a位时，与导电接头（25a）接触，该接头带电，就将电讯号通过导电块（16）传给电动机（11），电动机（11）即停转，这样，丝杆（10）等部件都停止运动。由于a位是预先经过计算而确定的，此时，装在丝杆（10）前端限位螺母（1）上表面的位置与端面组合探头（58）中心线的距离，就正好等于滚动轴承（67）的外圆半径。

然后，升降油缸（28）开始工作，升降油缸活塞杆（30）上升，整个校对中心装置的机架（31）也上升，并带动安装在机架（31）上的所有部件一起随之上升，在上升过程中，当安装在丝杆（10）最前端的限位触块（2）的顶部与滚动轴承（67）外圆接触时，限位触块（2）停止上升，其环台部开始压缩限位弹簧（3），形成弹性接触，一旦限位触块（2）的底部与仍然在上升的导电座（4）接触，立即发出电讯号传给油泵机组（69），油泵机组（69）就停机，升降油缸活塞杆（30）也就停止工作，机架（31）也就停止上升了，导向杆（21）下端处于F位置。此时，限位螺母（1）和限位触块的上表面都正好与滚动轴承（67）外圆接触，至此，端面组合探头（58）的中心线就与轮轴（66）的中心线相重合了。

校准好中心后，探头油缸（47）开始工作，探头油缸活塞杆（46）将端面组合探头（58）推向被测轮轴（66）的端面，当两者接触后，探头弹簧（56）起缓冲作用，探头连接块（65）反向推动探头花键轴（54），使导电座（52）与导电弹簧（48）接触，接通电讯号传给油泵机组（69），使其停机，探头油缸活塞杆（46）就停止在必要的位置上。由于探头弹簧（56）和导电弹簧（48）的弹力作用，端面组合探头（58）上的有机玻璃体（59）与被测轮轴（66）端面之间可保持必要的压力接触。

在端面组合探头（58）里，根据检测需要，按若干等分位置、以若干种不同的角度安装若干个探测晶片（60），检测时可发射出不同角度的多束超声波，当被测轮轴（66）以中心线旋转360°的过程中，这些波束就可覆盖到被测轮轴（66）轴颈所需检测的所有部位，本实用新型的端面组合探头（58）里，通常按6个等分位、以6种不同的角度安装6个探测晶片（60），亦可以按相同原理安装4个、或5个、或7个、或8个探测晶片（60）。端面探测工序完成后，探头油缸活塞杆（46）就会带着端面组合探头（58）退回原位。

如需要对整根轮轴（46）进行轴向穿透性超声波探测的话，移动油缸（37）开始工作，移动油缸活塞杆（36）通过连接杆（33）带动上燕尾滑板（38）平动，其移动的距离是固定的，即当穿透探头（57）的中心线移动端面组合探头（58）的原中心线时，上燕尾滑板（38）就会触及安装在下燕尾滑板（40）外侧面的限位开关（42），电讯号传给油泵机组（69），使其停机，穿透探头（57）即处于工作位置了。

由于两种探头所配油缸的结构是一样的，进行穿透探测时的工作程序与进行端面探测时的程序一样，此处不再重复叙述。

无论是进行端面探测还是进行穿透探测，只要探头上的有机玻璃体（59）与被测轮轴（66）接触以后，偶合剂泵机组（71）就开始工作，向探头和轮轴端面喷射偶合剂，偶合剂流入上油盘（23），再经下油盘（24），流回到总偶合剂箱体内，过滤后循环使用。

当探测完一个轮轴（66）后，再探测其它轮轴时，工作程序再重复。

以下再进一步说明一个问题，当对只安装着滚动轴承（67）内圈的轮轴（66）进行检测时，该装置又是如何校对中心的呢？这个问题是这样解决的：由于滚动轴承（67）内圈外圆的半径尺寸也是一个标准常数，就根据这个常数进行计算，在该装置导向杆（21）的绝缘定位板（20）上，再选取一个b位，同样也安装一个导电接头（25b），这个导电接头（25b）与另外一个规定电钮连接，需要对安装内圈的轮轴进行探测的话，就按这个电钮，此时，b位的导电接头（25b）通电，而a位的导电接头（25a）就不带电，当定位触块（18）上升到达a位时，导电接头（25a）就不会给它停止运动的电讯号，它继续上升，当它与导电接头（25b）接触时，就会收到停止运动的电讯号，使丝杆（10）等停止，此时，限位螺母（1）上表面与端面组合探头（58）中心线的距离就正好等于滚动轴承（67）内圈外圆半径。由此可见，在本装置中，预先经过计算选取a、b两个位置，分别安装导电接头（25a、b），就是校对中心的关键。

同样的道理，如果还要再选若干个基准的话，只需通过计算，在导向杆（21）的定位板（20）上选取若干相应位置，安装若干个导电接头（25），并分别与不同的电钮相连就行了，以后根据检测需要，要取哪个基准来校对中心线，就按相应的电钮即可实现。本实用新型的定位板（20）上通常安装2个或3个导电接头（25），亦可根据需要安装4个或5个或6个导电接头。

本实用新型所有工作程序，都利用原自动超探机配装的微型电子计算机进行控制。

本实用新型经过实际安装和长期使用，使原自动超探机能对装有滚动轴承或装有滚动轴承内圈的轮轴轴颈进行端面超声波探伤，也能对轮轴体进行穿透性超声波探伤，这就扩大了该机的使用范围，增加了该机的探测功能，从而提高轮轴探伤工作的准确性和效率，减轻探伤工作的劳动量。

Claims (3)

1、一种安装在铁路轮轴微机控制自动超声波探伤机底架上、对轮轴轴颈进行端面超声波探伤的装置，其特征是：升降油缸(28)的升降油缸下盖(26)固定在底架(68)上，升降油缸上盖(29)将升降油缸(28)上部盖封，升降油缸活塞杆(30)的活塞部在升降油缸(28)内，另一端与机架(31)固定连接，在底架(68)上还固定安装两个导向套(22)，两个导向杆(21)的一端分别穿过导向套(22)，另一端分别与机架(31)固定连接，在靠近导向杆(21)上安装一个绝缘质定位板(20)，在绝缘定位板(20)上安装导电接头(25)；定位杆(14)内装有绝缘套(15)，导电块(16)、定位弹簧(17)、定位触块(18)和绝缘质压帽(19)，定位杆(14)的圆孔以松动配合的方式套在丝杆(10)下端轴部，用螺母(32)定位；丝杆(10)与蜗轮(5)内螺孔套接，蜗轮(5)与蜗杆(6)啮合，蜗杆(6)通过联轴器(13)与装在电动机座(12)上的电动机(11)相联，蜗轮(5)和蜗杆(6)由轴承(7)支撑在蜗轮箱体(9)内，并用蜗轮箱盖(8)闭封，在丝杆(10)上端内腔里顺序安装导电座(4)、限位弹簧(3)、限位触块(2)和限位螺母(1)；在底架(68)和机架(31)上分别安装一个下油盘(24)和一个带有漏管的上油盘(23)；在机架(31)上板面安装一个下燕尾滑板(40)的一个上燕尾滑板(38)，两滑板的燕尾槽内侧装一根滑条(41)，并在下燕尾滑板(40)的外侧面安装一个限位开关(42)，在两滑板中间安装一个移动油缸(37)，缸体两端用移动油缸前盖(35)和移动油缸后盖(39)盖封，移动油缸活塞杆(36)的活塞部位装在移动油缸(37)中，另一端伸出移动油缸前盖(35)与连接杆(33)套接，并以螺母(32)紧固，连接杆(33)加垫块(34)与上燕尾滑板联接；在上燕尾滑板(38)上面，并列安装结构相同的两组探头油缸(47)，这两组油缸的中心线与上下滑板中心线相垂直，在每组探头油缸(47)中都装有探头油缸活塞杆(40)，该活塞杆(46)后腔部套装活塞杆定位花键杆(45)，定位花键杆(45)后部套装一个导向花键套(44)并穿出探头油缸后盖(43)用螺母(32)紧固；在探头油缸活塞杆(46)前腔部顺序装有导电弹簧(48)、绝缘体(49)、探头杆螺母(50)和探头导电座(52)，并与探头导向套(53)的螺纹连接，探头油缸前盖(51)将探头油缸(47)前端盖封，探头导向套(53)内制成花键槽与探头花键轴(54)后端套接，在探头花键轴(54)前端外面套接探头花键套(55)，在探头花键套(55)前端有螺纹连接探头连接块(65)，探头连接块(65)内腔安装一个探头弹簧(56)，其前端再以螺纹安装探头绝缘套(64)；在两组探头油缸(47)前端的探头绝缘套(64)上，分别安装穿透探头(57)和端面组合探头(58)，这两种探头都是由有机玻璃体(59)、探测晶片(60)、探头外壳盒(61)、接头(62)和探头盒体(63)构成；此外在所有工作油缸(28)、(37)和(47)中都分别在适当的位置上安装若干橡胶密封环(27)。

2、根据权利要求1所述的端面超声波探伤装置，其特征是，在绝缘质定位板（20）上安装两个、或三个、或四个导电接头（25）。

3、根据权利要求2所述的端面超声波探伤装置，其特征是，在端面组合探头（58）里以等分位置、不同角度的方式，可安装4个、或5个、或6个、或7个、或8个探测晶片（60）。

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