CN211918669U - 一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置，包括两条相互平行且具有一定间距的检测钢轨以及若干对分别同线间隔设置在两检测钢轨外侧的涡流检测探头，涡流检测探头设置在顶端与车轮踏面相贴合且顶端高度高于涡流检测探头的车轮踏面贴合装置上，每一车轮踏面贴合装置分别设置在缓冲升降装置上，涡流检测探头上还设置有测距装置。本实用新型设置的检测钢轨能够使得车轮踏面在检测过程中处于悬空的状态，车轮踏面与车轮踏面贴合装置相贴合能够保证涡流检测探头与车轮踏面直接接触，缓冲升降装置能够调节涡流检测探头与车轮踏面之间间距，测距装置的设置使得涡流检测探头不会与车轮踏面直接接触。

Description

一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置

技术领域

本实用新型涉及轨道交通车辆车轮探伤技术领域，更具体涉及一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置。

背景技术

列车车轮包括车轮轮缘和车轮踏面，车轮踏面为列车在行进过程中与铁轨接触的面。列车运行中车轮踏面常因制动或空转打滑等原因产生局部擦伤，擦伤后车轮会使列车运行过程中引起整个车辆轨道系统的耦合振动，危及行车安全。因此，对车轮踏面擦伤进行实时检测与识别非常重要和必要。

现阶段国内外车轮踏面检测以超声波检测或磁粉检测为主，受磁场信号和传感器信号以及数据处理技术影响，并且具有如下缺点：车轮与探头直接硬性接触，稍有不慎，探头就会被压爆，探头经常被损坏，影响检测装置的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置，以解决现有的车轮踏面检测装置在检测过程中探头经常被损坏，影响检测装置的使用寿命的问题，以保证探头在检测过程中不会受损，以延长装置的使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置，包括两条相互平行且具有一定间距用于使得车轮轮缘在上部移动并使得车轮踏面露出的检测钢轨以及若干对分别同线间隔设置在两检测钢轨外侧用于向车轮踏面发射磁场并接收车轮踏面涡流磁场以判断车轮踏面上是否存在缺陷的涡流检测探头，涡流检测探头设置在顶端与车轮踏面相贴合且顶端高度高于涡流检测探头、用于保证车轮在检测过程中正常行进并能够防止涡流检测探头被压损的车轮踏面贴合装置上，每一车轮踏面贴合装置分别设置在用于在对车轮踏面进行检测时将涡流检测探头弹出并能够调节涡流检测探头与车轮踏面之间间距的缓冲升降装置上，涡流检测探头上还设置有用于检测涡流检测探头与车轮踏面之间的间距、进而控制缓冲升降装置提升高度以保证涡流检测探头检测精度的测距装置。

进一步优化技术方案，所述车轮踏面贴合装置包括主体框架、开设在主体框架上的U型槽以及分别通过一滚轮缓冲结构对称转动设置在U型槽两侧并与车轮踏面相贴合的两个滚轮。

进一步优化技术方案，所述滚轮缓冲结构包括与滚轮转动设置的滚轮支架以及固定设置在滚轮支架底端的活动板，活动板上滑动穿设有底端与主体框架相固定的导向柱，导向柱的外围设置有顶端与活动板相固定、底端与主体框架相固定的弹簧。

进一步优化技术方案，所述涡流检测探头与车轮踏面之间的提离间距为1mm。

进一步优化技术方案，所述测距装置包括若干电性连接在涡流检测探头上用于检测电磁传感器与车轮踏面之间的间距、进而控制缓冲升降装置提升高度以保证电磁传感器检测精度的红外线测距传感器。

进一步优化技术方案，所述缓冲升降装置包括通过连接螺杆与主体框架固定连接的升降盘、与升降盘相配装的第一丝杠、设置在第一丝杠上的蜗轮、与蜗轮相配装的蜗杆、与蜗杆相连接的第一驱动电机以及与第一丝杠底端轴承连接的定位底板。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型使用灵活方便，能保证检测精度，尤其适用于车轮踏面和大直径管材的无损检测，设置的检测钢轨能够使得车轮踏面在检测过程中处于悬空的状态，车轮踏面与车轮踏面贴合装置相贴合能够保证涡流检测探头与车轮踏面直接接触，缓冲升降装置能够调节涡流检测探头与车轮踏面之间间距，使得车轮踏面始终处于涡流检测探头的有效检测范围内，测距装置的设置使得涡流检测探头不会与车轮踏面直接接触，保证了涡流检测探头在检测过程中不会受损，延长了装置整体的使用寿命。

本实用新型印刷线路板上还电性连接的若干红外线测距传感器能够检测电磁传感器与车轮踏面之间的间距，进而控制缓冲升降装置提升高度，能够保证电磁传感器检测精度，同时保证电磁传感器不被车轮踏面擦伤。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中B部分放大图；

图3为本实用新型的涡流检测探头对车轮进行检测时的结构示意图；

图4为本实用新型实际应用时的结构示意图；

图5为图4中A部分放大图；

图6为图4的左视图；

图7为图4的俯视图；

图8为本实用新型的电路连接图。

其中：1、车轮，11、车轮轮缘，12、车轮踏面，13、裂纹，14、缺陷；2、检测钢轨，21、车轮轮缘移动轨道，22、底座，23、调距结构，231、轨距拉杆；3、涡流检测探头，31、激励线圈，32、电磁传感器，33、红外线测距传感器，34、印刷线路板；4、车轮踏面贴合装置，41、滚轮，42、滚轮支架，43、活动板，44、导向柱，45、弹簧，46、主体框架，461、U型槽；5、缓冲升降装置，51、定位底板，52、第一驱动电机，53、蜗杆箱，54、蜗轮箱，55、第一丝杠，56、升降盘，57、连接螺杆；6、移动行进装置，61、U型机架，62、第二丝杠，63、第二驱动电机，64、丝母；7、检测启动感应装置，71、位置传感器，72、位置传感器固定座；8、检测到位停止装置，81、行程开关。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置，结合图1至图8所示，包括检测钢轨2、涡流检测探头3、车轮踏面贴合装置4、缓冲升降装置5和测距装置。

检测钢轨2设置有两条，相互平行，且具有一定间距，用于使得车轮轮缘11在上部移动，并使得车轮踏面12露出，给涡流检测探头3留出足够的空间。检测钢轨2包括车轮轮缘移动轨道21和设置在车轮轮缘移动轨道21底端的底座22，车轮轮缘移动轨道21与车轮轮缘11相接触，车轮轮缘移动轨道21未与车轮踏面12相接触，使得车轮踏面12处于架空的状态。

检测钢轨2的前端和后端为正常轨道区，检测钢轨2的中部为检测区，检测区的设计长度为6米，占用车辆进场区域，不额外占用空间检测，大大地节省了占地面积，使得检测更为方便。

车轮踏面贴合装置4的顶端与车轮踏面12相贴合，且顶端高度高于涡流检测探头3，用于保证车轮在检测过程中正常行进，并能够防止涡流检测探头3被压损。

本实用新型中的车轮踏面贴合装置4仅使得车轮踏面12与之相贴合，并未起到支撑作用，车轮在机车的动力下能够在车轮踏面贴合装置4上正常转动。

车轮踏面贴合装置4包括主体框架46、U型槽461、滚轮缓冲结构和滚轮41。U型槽461开设在主体框架46上。滚轮41设置有两个，分别通过一滚轮缓冲结构对称转动设置在U型槽461两侧，并与车轮踏面12相贴合。

当机车的规格型号发生改变时，车轮的型号会相应地发生改变，滚轮缓冲结构的设置能够保证滚轮41与车轮踏面12相贴合时还能够进行上下移动，能够在车轮踏面12上滚动，以使得涡流检测探头3与车轮踏面12之间的间距保持一定，能够限制中间涡流检测探头3到车轮踏面12的提离高度(间距)。若未设置滚轮缓冲结构，当车轮的规格型号发生改变时，滚轮41与车轮踏面12的接触位置会发生改变，因车轮是圆弧形的，会导致涡流检测探头3与车轮踏面12之间的间距发生改变，这样会导致无法对不同规格型号的机车进行检测。

滚轮缓冲结构包括滚轮支架42、活动板43、导向柱44和弹簧45。滚轮支架42与滚轮41转动设置，滚轮41通过轴承设置在滚轮支架42上。活动板43固定设置在滚轮支架42底端，活动板43上滑动穿设有导向柱44，导向柱44的底端与主体框架46相固定。弹簧45设置在导向柱44的外围，弹簧45的顶端与活动板43相固定，底端与主体框架46相固定。

涡流检测探头3同线间隔设置有若干对，分别设置在两检测钢轨2外侧，涡流检测探头3设置在车轮踏面贴合装置4上，用于向车轮踏面12发射磁场，磁化车轮踏面12，并接收车轮踏面12电磁涡流信号，以判断车轮踏面12上是否存在缺陷。

本实用新型专为机车整备场六轴机车在线轮对探伤检测设计，设置有三组涡流检测探头，每组涡流检测探头设置有一对，能够分别对机车一边的三个车轮进行探伤检测。机车以设定的速度通过检测区，行程为车轮周长。一般车轮直径860mm，周长2700.4mm。因此设计贴合滚动长度2800mm到3000mm。三组涡流检测探头完成对该机车六轮的全周探伤检测。

涡流检测探头3包括磁场发射结构、磁场接收结构、编码器和接插头。磁场发射结构固定设置在U型槽461内，用于发射磁场。磁场接收结构固定设置在磁场发射结构上，用于接收车轮踏面12电磁涡流信号。

磁场发射结构包括固定设置在U型槽461内的U型励磁铁芯以及绕设在U型励磁铁芯上的激励线圈31。U型励磁铁芯包括电工钢，电工钢设置为U型，也可采用硅钢片。同时，起到支撑电磁传感器PCB板的作用。激励线圈31用于通电后激励出磁场，磁化车轮踏面。激励线圈与激励电路相连接，激励电路与控制器相连接。

本实用新型中控制器采用FPGA器件。FPGA器件包括数据采集及其处理模块、CPU、Avalon总线、SRAM控制器、FLASH控制器、差分计算控制器。数据采集及其处理模块与Avalon总线之间、Avalon总线与CPU之间、Avalon总线与SRAM控制器之间、Avalon总线与FLASH控制器之间、Avalon总线与差分计算控制器之间分别能够进行数据交互。差分计算控制器能够进行图像处理。

磁场接收结构包括印刷线路板34以及电磁传感器32。印刷线路板34通过铝托横向固定设置在U型励磁铁芯中部，印刷线路板34即PCB。电磁传感器32电性连接在印刷线路板34顶端面上，安装在印刷线路板34的中心线部位。电磁传感器32的信号输出端连接有接收电路，通过接收电路将信息传递至AD转换器，由AD转换器进行AD转换后反馈至FPGA器件的数据采集及其处理模块。

本实用新型中电磁传感器32为空间分辨率2.5×2.5mm的传感器阵列，其中电磁传感器在印刷线路板34上一字排开，间距为2.5mm。印刷线路板34尺寸长×宽为115×25mm，电磁传感器沿长度方向排布40个(总长100mm)。

本实用新型中电磁传感器32与车轮踏面12最底端之间的间距为1mm。

本实用新型中电磁传感器32设置有一排，能够更好地对车轮踏面12进行检测。本实用新型中电磁传感器32的型号可采用HNC-300F型电磁传感器。

测距装置包括电性连接在印刷线路板34上的若干红外线测距传感器33，本实用新型中共设置有两个红外线测距传感器33，红外线测距传感器33用于检测电磁传感器32与车轮踏面12之间的间距，进而控制缓冲升降装置5提升高度，以保证电磁传感器32检测精度。红外线测距传感器33的信号输出端连接于接收电路的输入端。本实用新型中红外线测距传感器33检测到与车轮踏面12之间的间距为1mm时就会向FPGA器件反馈检测信号，通过红外线测距传感器33实现与车轮踏面1mm间距的精准控制，能够保证电磁传感器距离车轮踏面提离高度1mm，保证电磁传感器不被车轮踏面擦伤，同时产生电磁传感器距离车轮踏面不会过远而失去测试意义的问题。本实用新型中红外线测距传感器33的型号可采用GP2Y0A710KOF型红外线测距传感器。

每一车轮踏面贴合装置4分别通过一缓冲升降装置5设置在移动行进装置6上。

缓冲升降装置5用于在对车轮踏面12进行检测时将涡流检测探头3弹出，并能够调节涡流检测探头3与车轮踏面12之间间距，保证涡流检测探头3与车轮踏面12之间间距不变。缓冲升降装置5能够支撑车轮踏面贴合装置4，在车轮到达车轮踏面贴合装置4之前，缓慢提升，保证车轮踏面行驶到电磁传感器垂直下方时，升高涡流检测探头，开始在线跟随检测。缓冲升降装置5的受控端连接于FPGA器件的输出端。本实用新型中的缓冲升降装置5为蜗轮丝杠升降机，也可设置为其他型号的升降装置。

缓冲升降装置5包括定位底板51、第一驱动电机52、蜗杆、蜗轮、第一丝杠55和升降盘56、第一驱动电机52。定位底板51设置在最底端，并与移动行进装置6固定连接。第一丝杠55转动设置在定位底板51上。蜗轮设置在第一丝杠55上，与第一丝杠55同心设置，并设置在蜗轮箱54内。蜗杆与蜗轮相配装，并设置在蜗杆箱53内。第一驱动电机52与蜗杆相连接，用于驱动蜗杆转动，进而带动蜗轮和第一丝杠55转动，第一驱动电机52的受控端连接于FPGA器件的输出端。升降盘56配装设置在第一丝杠55的顶端部位，能够在第一丝杠55转动时实现升降功能。升降盘56通过若干根连接螺杆57与主体框架46固定连接。

移动行进装置6用于带动涡流检测探头3和缓冲升降装置5移动，并与车轮1行进速度相同，以实现对车轮踏面12周向全面检测，进而能够实现列车的跟随、快速、在线检测。移动行进装置6的受控端连接于FPGA器件的输出端。

移动行进装置6包括U型机架61、第二丝杠62、第二驱动电机63和丝母64。第二丝杠62转动设置在U型机架61上，并与检测钢轨2相平行。第二驱动电机63与第二丝杠62相连接，用于驱动第二丝杠62转动，第二驱动电机63的受控端连接于FPGA器件的输出端。丝母64设置有若干个，丝母64设置的数量与涡流检测探头3的数量相同，并固定设置在缓冲升降装置5的定位底板51正下方。丝母64与第二丝杠62相配装，能够在第二丝杠62转动时实现移动，进而能够带动缓冲升降装置5和涡流检测探头3进行移动。

为了满足不同规格机车的检测，需要使得本实用新型能够实现调整两检测钢轨2之间间距的功能，本实用新型在两检测钢轨2之间可拆卸设置有调距结构23。

调距结构23包括螺纹连接设置在两检测钢轨2之间的轨距拉杆231，轨距拉杆231设置有多个，轨距拉杆231为可伸缩杆。本实用新型枕木上还线性间隔开设有多个螺纹孔。当本实用新型需要进行两检测钢轨之间间距调节时，将两检测钢轨分别从枕木上松开，通过拉动可实现轨距拉杆231的伸长、缩短，再通过定位螺钉实现可伸缩杆的定位，调距完成后，再次将两检测钢轨定位到枕木上即可。

为了实现本实用新型能够在机车车轮移动到涡流检测探头3正上方时，即能够感应到车轮的位置，使得本装置启动检测，本实用新型在位于车轮踏面12下方设置有检测启动感应装置7，检测启动感应装置7与涡流检测探头3同线设置，用于感应车轮1位置，以启动检测，检测启动感应装置7的信号输出端连接于FPGA器件的输入端。检测启动感应装置7的设置数量与涡流检测探头3的数量相同。

检测启动感应装置7包括位置传感器71和位置传感器固定座72。位置传感器71设置在位置传感器固定座72上，位置传感器71位于车轮踏面下方前侧，位置传感器71的信号输出端连接于FPGA器件的输入端。当车轮移动至涡流检测探头3的下方前侧，未达到缓冲升降装置时，位置传感器71刚好处于车轮的下方，进而将检测信息反馈至FPGA器件，激发缓冲升降装置中的第一驱动电机，从而告知缓冲升降装置车轮已到达检测准备位置，目的是给缓冲升降装置动作开始信号。

本实用新型中的位置传感器为红外传感器，可采用P228型热释电红外传感器。

为了实现本实用新型能够在涡流检测探头3在完成检测，即检测结束时，能够使得本装置停止检测，本实用新型在检测钢轨2侧壁上设置有检测到位停止装置8，检测到位停止装置8设置在与移动行进装置6同侧的检测钢轨2侧壁上，检测到位停止装置8的信号输出端连接于FPGA器件的输入端。检测到位停止装置8在检测结束时与移动行进装置6相碰触，向FPGA器件反馈信息，以停止检测。

检测到位停止装置8包括行程开关81，行程开关81的信号输出端连接于FPGA器件的输入端。行程开关81的设置数量与涡流检测探头3的数量相同，并且设置间隔与车轮之间的间隔相同。此外，行程开关81与丝母64同平面设置，这样能够保证当丝母64移动至该位置时触碰到行程开关81，当所有的行程开关81均被同时触碰到时，FPGA器件控制装置停止检测。

涡流检测探头3和缓冲升降装置5的电源线和信号线设置在拖链内，拖链用于在移动行进装置6带动下能够行进，进而保证电源线和信号线不会发生混乱的情况，且能够保证涡流检测探头3和缓冲升降装置5的电源线和信号线在移动过程中不会出现断裂的情况。

本实用新型在进行列车车轮检测时涡流检测探头提离高度自动调节的过程如下。

S1、机车车轮的车轮轮缘11与车轮轮缘移动轨道21相接触，并使得车轮踏面12处于悬空状态并露出车轮轮缘移动轨道21，使得机车的多对车轮支撑设置在车轮轮缘移动轨道21上，并使得机车整体由车轮轮缘11进行支撑。

S2、机车以设定的速度驶入到检测钢轨2的检测区内。当车轮1移动至位置传感器71的正上方时，位置传感器71向FPGA器件反馈检测信息。

S3、FPGA器件控制缓冲升降装置5运作。FPGA器件控制第一驱动电机52启动，第一驱动电机52带动蜗杆转动，进而带动蜗轮和第一丝杠55转动，第一丝杠55转动的同时会带动升降盘56及固定设置在升降盘56上方的车轮踏面贴合装置4和涡流检测探头3向上移动。

S4、在车轮踏面贴合装置4向上移动的过程中，滚轮41与车轮踏面12相贴合，滚轮41在车轮踏面12作用下向下移动，滚轮支架42和活动板43沿着导向柱44向下移动，将弹簧45压缩。当涡流检测探头3中的电磁传感器32移动至与车轮踏面12相距1mm时，此时红外线测距传感器33距离车轮踏面12也为1mm，红外线测距传感器33向FPGA器件反馈检测信号，FPGA器件控制缓冲升降装置5停止向上移动，进而实现涡流检测探头提离高度的自动控制，使得涡流检测探头与车轮踏面之间的提离间距保持在1mm，保证电磁传感器检测精度，同时保证电磁传感器不被车轮踏面擦伤。

本实用新型保护不仅仅是涡流检测的提离高度调节，还包括但不限于漏磁检测、超声波检测等其他无损检测运动机构的调节装置。

Claims (6)

1.一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置，其特征在于：包括两条相互平行且具有一定间距用于使得车轮轮缘(11)在上部移动并使得车轮踏面(12)露出的检测钢轨(2)以及若干对分别同线间隔设置在两检测钢轨(2)外侧用于向车轮踏面(12)发射磁场并接收车轮踏面(12)涡流磁场以判断车轮踏面(12)上是否存在缺陷的涡流检测探头(3)，涡流检测探头(3)设置在顶端与车轮踏面(12)相贴合且顶端高度高于涡流检测探头(3)、用于保证车轮在检测过程中正常行进并能够防止涡流检测探头(3)被压损的车轮踏面贴合装置(4)上，每一车轮踏面贴合装置(4)分别设置在用于在对车轮踏面(12)进行检测时将涡流检测探头(3)弹出并能够调节涡流检测探头(3)与车轮踏面(12)之间间距的缓冲升降装置(5)上，涡流检测探头(3)上还设置有用于检测涡流检测探头(3)与车轮踏面(12)之间的间距、进而控制缓冲升降装置(5)提升高度以保证涡流检测探头(3)检测精度的测距装置。

2.根据权利要求1所述的一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置，其特征在于：所述车轮踏面贴合装置(4)包括主体框架(46)、开设在主体框架(46)上的U型槽(461)以及分别通过一滚轮缓冲结构对称转动设置在U型槽(461)两侧并与车轮踏面(12)相贴合的两个滚轮(41)。

3.根据权利要求2所述的一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置，其特征在于：所述滚轮缓冲结构包括与滚轮(41)转动设置的滚轮支架(42)以及固定设置在滚轮支架(42)底端的活动板(43)，活动板(43)上滑动穿设有底端与主体框架(46)相固定的导向柱(44)，导向柱(44)的外围设置有顶端与活动板(43)相固定、底端与主体框架(46)相固定的弹簧(45)。

4.根据权利要求1所述的一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置，其特征在于：所述涡流检测探头(3)与车轮踏面(12)之间的提离间距为1mm。

5.根据权利要求1所述的一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置，其特征在于：所述测距装置包括若干电性连接在涡流检测探头(3)上用于检测电磁传感器(32)与车轮踏面(12)之间的间距、进而控制缓冲升降装置(5)提升高度以保证电磁传感器(32)检测精度的红外线测距传感器(33)。

6.根据权利要求1所述的一种车轮踏面涡流检测探头提离高度自动调节装置，其特征在于：所述缓冲升降装置(5)包括通过连接螺杆(57)与主体框架(46)固定连接的升降盘(56)、与升降盘(56)相配装的第一丝杠(55)、设置在第一丝杠(55)上的蜗轮、与蜗轮相配装的蜗杆、与蜗杆相连接的第一驱动电机(52)以及与第一丝杠(55)底端轴承连接的定位底板(51)。

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