CN205301239U - 一种铁轨缺陷的无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铁轨缺陷的无损检测装置，所述装置卡合在铁轨轨头，包括：永磁体，所述永磁体固定于轨头上方，与铁轨表面贴近但不与其接触，所述永磁体沿铁轨方向间隔均匀分布，其磁化方向垂直于铁轨表面；与所述永磁体相连的测力传感器，用于测定作用于所述永磁体上的静磁力；与所述测力传感器相连的电路控制器，用于采集不同位置下测力传感器测得的静磁力数据；以及用于与铁轨卡合的卡合机构。本实用新型是基于测静磁力来确定铁轨缺陷的无损检测装置，只需测量静磁力即可确定铁轨是否存在缺陷和损伤，并确定缺陷和损伤的位置，测量过程简单，检测结果可靠，精度高，可对铁轨中的微缺陷进行检测，检测效率高。电路控制器实现了对测力传感器数据的采集和存储，当装置在一段待测铁轨上测量完毕后，对得到的静磁力数据进行采集可清楚、直观获得铁轨缺陷的检测结果。

Description

一种铁轨缺陷的无损检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种无损检测设备，尤其涉及一种用于铁轨缺陷的无损检测装置。

背景技术

随着铁路交通的不断提速和自动化程度的提高，人们对轨道交通的安全、可靠运行提出了更高的要求。铁轨表面的裂纹等缺陷多从轨面萌生、扩展，并最终导致铁轨的断裂。因此，应对轨头表面缺陷实时检测达到分析预警的功用。如何方便、快速、有效地检测铁轨中的缺陷就显得尤为重要。

现有技术中常用于检测铁轨缺陷的无损探伤方法有磁粉法、渗透法、超声法和射线法等。这些技术各有其优缺点：磁粉法现场应用简单，能直接检测铁轨表面缺陷，但如被检工件表面有涂层或潮湿，其检测可靠性将大大降低；渗透法对表面开口裂纹检测灵敏度高，但同样对表面有涂层及潮湿的工件的检测效果不理想，且对缺陷的判定有赖检验人员的经验；超声法对工件表层下缺陷的检测很有效，但检测时需在工件表面涂抹耦合剂，效率低，对缺陷的判定也有赖技术人员的经验；射线法对工件表层下缺陷的检测效率高，但有些工况不易实施，且射线辐射危害人体，检测时必须对检测人员进行安全防护。

专利201120505936.1公开了一种铁轨损伤检测装置，该装置利用磁致伸缩和纵向超声导波能够对铁轨内外部损伤进行精确检测。但该装置中超声导波由输入信号产生的动态磁场与永磁体产生的磁场耦合产生，原理和结构复杂，操作过程繁琐。

专利201310681553.3公开了一种用于铁轨底部缺陷检测的磁致伸缩扭转导波传感器，该装置利用导波传播距离远和对微小缺陷敏感的特点实现对钢轨底部缺陷的无损检测，但该装置须安装在钢轨底部，安装、拆卸过程复杂，且只专门针对钢轨底部缺陷检测，而实际使用中的铁轨缺陷多集中在轨头部分，限制了其应用范围。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、拆卸方便、检测效率高且不受工件表面涂层或潮湿影响的铁轨缺陷的无损检测装置。

一种铁轨缺陷的无损检测装置，所述装置卡合在铁轨轨头，包括：永磁体，所述永磁体固定于轨头上方，与铁轨表面贴近但不与其接触，所述永磁体沿铁轨方向间隔均匀分布，其磁化方向垂直于铁轨表面；与所述永磁体相连的测力传感器，用于测定作用于所述永磁体上的静磁力；与所述测力传感器相连的电路控制器，用于采集不同位置下测力传感器测得的静磁力数据；以及用于与铁轨卡合的卡合机构。

所述卡合机构包括：支板、结构相同的左侧夹板和右侧夹板；所述支板位于轨头上，形状与轨头上表面相适配，其中设置开孔，永磁体嵌在开孔中；所述左侧夹板和右侧夹板的上缘分别铰接在所述支板的两侧，下缘贴合在轨头下表面，所述左侧夹板和右侧夹板上嵌有多个滚珠，当所述左侧夹板与右侧夹板卡合在轨头侧面及下表面时，滚珠的外圆周与轨头接触，使支板上所嵌永磁体与轨头表面贴近而不接触。

所述左侧夹板和右侧夹板远离轨面的一侧由夹板外壳包裹，用于保护滚珠。

所述支板上设置凹槽，所述支板还包括至少一个使该装置在铁轨上自由移动的滚轮，所述滚轮嵌入在支板的凹槽中。

所述滚轮的中轴长度大于凹槽轴向长度，滚轮的直径大于永磁体的高度。

所述装置还包括：外壳，太阳能电池板和蓄电池，所述外壳底部开口，卡合于支板上；所述太阳能电池板设置于外壳的顶部；所述蓄电池分别与太阳能电池板和电路控制器相连。

所述电路控制器还包括：微处理器、电机驱动模块、滚轮电机、电源模块、数据存储器和计时模块。

所述微处理器与所述电机驱动模块、电源模块、测力传感器、数据存储器和计时模块相连，当接收到所述计时模块发出计时开始的信号，向所述电机驱动模块发出信号，所述电机驱动模块驱动所述滚轮电机运动，所述计时模块在装置运动的整个过程中间隔相等时间地发出信号给所述微处理器，所述微处理器发出采集数据的信号，所述测力传感器将数据发送给所述数据存储器，记录间隔相等时间的测力传感器的数据。

所述电机驱动模块由所述微处理器控制，并驱动所述滚轮电机的工作。

所述滚轮电机与所述电源模块、电机驱动模块相连，保证滚轮以一定速度匀速运动；所述电源模块与所述蓄电池、滚轮电机以及微处理器相连，用于给滚轮电机和微处理器供电。

所述测力传感器与所述微处理器和数据存储器相连，当微处理器发出采集数据的信号，测力传感器将数据发送给数据存储器。

所述计时模块与所述微处理器相连，用于发出开始计时和结束计时的信号和间隔相等时间的数据采集信号。

有益效果：

本实用新型是基于测静磁力来确定铁轨缺陷的无损检测装置，只需测量静磁力即可确定铁轨是否存在缺陷和损伤，并确定缺陷和损伤的位置，测量过程简单；该装置采用永磁体获得的静磁场稳定、强度大，获得检测信号强，检测结果可靠，而使用的测力传感器测量精度高，可对铁轨中的微缺陷进行检测，检测效率高。电路控制器实现了对测力传感器数据的采集和存储，当装置在一段待测铁轨上测量完毕后，对得到的静磁力数据进行采集，其峰值对应的横坐标即缺陷位置，峰的宽度代表缺陷横向大小，纵坐标的高度与缺陷纵向大小成正比，清楚、直观地显示了铁轨缺陷的检测结果。

优选方案中，装置中左、右侧夹板安装滚珠，上部支板上安装有滚轮，测试过程中实现了该装置的自由移动。

优选方案中，所述装置顶部设有太阳能电池板，不仅节能环保，还能避免长期工作中电量不足的问题，可长时间进行检测。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例中铁轨无损检测装置的安装示意图。

图2是所述第一实施例中铁轨无损检测装置的结构分解图。

图3是所述第一实施例中铁轨无损检测装置中电路控制器的示意图。

图4是所述第一实施例中利用该无损检测装置进行检测的结果图。

具体实施方式

图1是本实用新型第一实施例中铁轨无损检测装置的安装示意图，如图1所示，该实施例中铁轨缺陷的无损检测装置固定于铁轨轨头上方，所述装置包括：外壳2，太阳能电池板3，蓄电池4，电路控制器5，永磁体6，滚轮7，左侧夹板8，滚珠9，夹板外壳10，右侧夹板11，支板12。

所述外壳2的顶部设有太阳能电池板3，外壳2内设有蓄电池4、电路控制器5，所述蓄电池4分别与太阳能电池板3和电路控制器5相连。所述装置由太阳能电池板将吸收的太阳能转化为电能并储存于蓄电池中，由蓄电池给电路控制器供电。需要说明的是，采用太阳能供电是我们的优选方案，不仅节能环保，还能避免长期工作中电量不足的问题，可长时间进行检测，当然也可以采用其他的供电方式。

所述永磁体6固定于装置中与铁轨表面贴近但不与其接触，所述永磁体沿铁轨方向间隔均匀分布，其磁化方向垂直于铁轨表面。所述支板12位于轨头上方，形状与轨头上表面轮廓相适配，其中设置开孔，所述永磁体6嵌在开孔中。所述支板12上还具有两个凹槽，凹槽内设置滚轮7，滚轮7的中轴长度大于凹槽轴向长度，滚轮的直径大于永磁体的高度以保证滚轮7的外圆周贴合铁轨表面的同时永磁体不与铁轨表面接触。所述滚轮的作用是实现装置在铁轨上的自由移动，也可以采用其他方式实现装置在铁轨上自由移动的功能，使用滚轮的效果更好，使用起来更方便。

所述装置还包括结构相同的左侧夹板8和右侧夹板11，所述左侧夹板8和右侧夹板的上缘分别铰接在所述支板的两侧，下缘贴合在轨头下表面，所述左侧夹板8和右侧夹板11与支板12铰链处可以一定角度打开和闭合，方便安装在铁轨1上，如图1中左侧夹板8处于安装前打开状态，右侧夹板11处于卡合状态。所述左侧夹板8和右侧夹板11上嵌有多个滚珠9且在其远离轨面的一侧由夹板外壳10包裹，用于保护滚珠9。当所述左侧夹板8与右侧夹板11卡合在轨头侧面及下表面时，滚珠9的外圆周与轨头接触，通过所述左侧夹板8与右侧夹板11对轨头侧面及下表面的夹持力支撑所述装置使支板上所嵌永磁体与轨头表面贴近而不接触。需要说明的是，在附图2中的结构分解图中只画出了右侧夹板11的夹板外壳10，左侧也具有同样结构的夹板外壳，并且为了清楚看到夹板中内嵌的滚珠，附图2将夹板外壳10与右侧夹板11分开呈现，应当注意的是夹板外壳与两侧夹板高度相等，且能完全包覆夹板和滚珠，防止滚珠暴露在外，受到潮湿环境的侵蚀。

所述装置中的电路控制器5包括：微处理器51，电机驱动模块52、滚轮电机53、电源模块54、测力传感器55、数据存储器56和计时模块57，附图3给出了各个模块的连接控制关系。

所述微处理器51与电机驱动模块52、电源模块54、测力传感器55、数据存储器56和计时模块57相连；微处理器51接收到计时模块57发出计时开始的信号，则向电机驱动模块52发出信号，电机驱动模块52驱动滚轮电机53运动，计时模块57在装置运动的整个过程中间隔相等时间地发出信号给微处理器51，微处理器51发出数据采集的信号，测力传感器将数据发送给数据存储器56，这样记录间隔相等时间的测力传感器的数据。

所述电机驱动模块52由微处理器51控制，并可以驱动滚轮电机53的工作。

所述滚轮电机53与电源模块54、电机驱动模块52相连，保证滚轮以一定速度匀速运动。

所述电源模块54与蓄电池4、滚轮的电机53以及微处理器51相连，用于给滚轮电机53和微处理器51供电；

所述测力传感器55与永磁体6相连，用于测定作用于永磁体6上静磁力，所述测力传感器55还与微处理器51和数据存储器56相连，当微处理器51发出数据采集的信号，测力传感器将数据发送给数据存储器56。

所述计时模块57与微处理器51相连，用于发出开始计时和结束计时的信号和间隔相等时间的数据采集信号。

上述电路控制器的主要功能是实现采集不同位置处测力传感器测得的静磁力数据，附加的功能包括采集和存储在所述装置运动的行程里相隔相等时间的静磁力数据，也可以再添加更多的模块，包括定位模块，用于在测量较长段的铁轨时所述装置出现故障时可以快速找到装置等等。

安装时，首先将左侧夹板8和右侧夹板11与支板12铰链处以一定角度打开，如附图2左侧夹板8；再将支板12放置并贴合铁轨轨头1，将外壳2套装在铁轨头部；最后将左侧夹板8和右侧夹板11卡合在轨头上，如附图2右侧夹板11，所述装置通过滚轮7及滚珠9和轨面紧密接触，使所述装置可以在铁轨上自由移动。

工作时，微处理器51接收到计时模块57发出计时开始的信号时，则向电机驱动模块52发出信号，电机驱动模块52驱动滚轮电机53运动，计时模块57在装置运动的整个过程中每间隔0.01s向微处理器51发出信号，微处理器51向数据存储器56发出采集数据的信号，测力传感器将数据发送给数据存储器56。图4记录了1s内的测力传感器的数据并根据装置运动的行程绘图得到的结果，图中峰值的高度与铁轨表面振痕的深度成正比，结果清晰地对应显示出了测试铁轨相对应的振痕。

虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种修改或变化，都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种铁轨缺陷的无损检测装置，其特征在于，所述装置卡合在铁轨轨头，包括:

永磁体,所述永磁体固定于轨头上方，与铁轨表面贴近但不与其接触，所述永磁体沿铁轨方向间隔均匀分布，其磁化方向垂直于铁轨表面；

与所述永磁体相连的测力传感器，用于测定作用于所述永磁体上的静磁力；

与所述测力传感器相连的电路控制器，用于采集不同位置下测力传感器测得的静磁力数据；

以及用于与铁轨卡合的卡合机构。

2.按照权利要求1所述的一种铁轨缺陷的无损检测装置，其特征在于，所述卡合机构包括：

支板、结构相同的左侧夹板和右侧夹板；

所述支板位于轨头上，形状与轨头上表面相适配，其中设置开孔，永磁体嵌在开孔中；

所述左侧夹板和右侧夹板的上缘分别铰接在所述支板的两侧，下缘贴合在轨头下表面，所述左侧夹板和右侧夹板上嵌有多个滚珠，当所述左侧夹板与右侧夹板卡合在轨头侧面及下表面时，滚珠的外圆周与轨头接触，使支板上所嵌永磁体与轨头表面贴近而不接触。

3.按照权利要求2所述的一种铁轨缺陷的无损检测装置，其特征在于，所述左侧夹板和右侧夹板远离轨面的一侧由夹板外壳包裹，用于保护滚珠。

4.按照权利要求3所述的一种铁轨缺陷的无损检测装置，其特征在于，所述支板上设置凹槽，所述支板还包括至少一个使该装置在铁轨上自由移动的滚轮，所述滚轮嵌入在支板的凹槽中。

5.按照权利要求4所述的一种铁轨缺陷的无损检测装置，其特征在于，所述滚轮的中轴长度大于凹槽轴向长度，滚轮的直径大于永磁体的高度。

6.按照权利要求1至5任一所述的一种铁轨缺陷的无损检测装置，其特征在于，所述装置还包括：外壳，太阳能电池板和蓄电池，

所述外壳底部开口，卡合于支板上；

所述太阳能电池板设置于外壳的顶部；

所述蓄电池分别与太阳能电池板和电路控制器相连。

7.按照权利要求6所述的一种铁轨缺陷的无损检测装置，其特征在于，所述电路控制器还包括：微处理器、电机驱动模块、滚轮电机、电源模块、数据存储器和计时模块；

所述微处理器与所述电机驱动模块、电源模块、测力传感器、数据存储器和计时模块相连，当接收到所述计时模块发出计时开始的信号，向所述电机驱动模块发出信号，所述电机驱动模块驱动所述滚轮电机运动，所述计时模块在装置运动的整个过程中间隔相等时间地发出信号给所述微处理器，所述微处理器发出采集数据的信号，所述测力传感器将数据发送给所述数据存储器，记录间隔相等时间的测力传感器的数据；

所述电机驱动模块由所述微处理器控制，并驱动所述滚轮电机的工作；

所述滚轮电机与所述电源模块、电机驱动模块相连，保证滚轮以一定速度匀速运动；

所述电源模块与所述蓄电池、滚轮电机以及微处理器相连，用于给滚轮电机和微处理器供电；

所述测力传感器与所述微处理器和数据存储器相连，当微处理器发出采集数据的信号，测力传感器将数据发送给数据存储器；

所述计时模块与所述微处理器相连，用于发出开始计时和结束计时的信号和间隔相等时间的数据采集信号。