CN219038931U - 钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，包括底座、转盘、探头模块、底座连杆、转盘手柄、磁铁和定位机构，所述转盘内设有空腔，所述转盘的空腔内设有探头模块和弹簧；所述转盘安装有转盘手柄；所述转盘上设有底座，所述底座上嵌有磁铁；所述底座通过底座连杆连接定位机构。本实用新型操作简单、方便高效，对作业人员技术水平要求低，扫查时伤损出波干净、不受焊筋干扰，不易误判和漏检，解决了加固焊缝(在不拆解夹板情况下)轨底上圆弧伤损无法检测的难题。

Description

钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置

技术领域

本实用新型涉及钢轨超声波探伤技术领域，尤其是涉及钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置。

背景技术

目前，铁路多为无缝线路，钢轨上存在着大量的焊缝。因焊接工艺等因素，在轨底上圆弧处易形成溢流飞边，造成此处应力集中，在列车长期动载作用下形成疲劳源，并逐步向钢轨内部发展形成横向疲劳裂纹。该伤损若不能及时发现，就会造成断轨事故、影响行车安全。

现有的轨底上圆弧伤损探伤只能采用人工手动扫查，方法为人工手持K2.5探头(横波、钢中折射角为68.2°)或爬波探头(纵波、钢中折射角约80°)从轨底坡面进行扫查测查。该方法使用中，对操作人员的手法和技术水平要求较高，并易受探测面、耦合、干扰波等多因素影响，易造成漏检和误判。诸如，因轨底坡面造成该伤损反射当量很小、不易发现；轨底圆弧极易因探头耦合不良而造成漏检；焊缝焊筋干扰波易与伤损波混淆而造成漏检和误判。

线路上有部分焊缝采用了加固处理(用夹板进行了打孔加固)，夹板遮挡住了轨底坡面、致使轨底上圆弧伤损使用现有扫查工艺无法作业，只能拆解夹板后进行探伤检查，探伤结束后再复位安装夹板，作业中存在较大的安全隐患、并且作业效率低下。加固焊缝如何在不拆解夹板的情况下，完成轨底上圆弧伤损的检测是本领域始终无法解决的技术难题。

因此，钢轨焊缝轨底上圆弧伤损危害性高、探伤难度大，亟需研发一种操作简单、伤波清晰(不受焊筋影响)、加固焊缝也能使用的扫查装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供了钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，有效提高圆弧伤损扫查的准确度和效率。

本实用新型采用如下的技术方案：采用钢中折射角为65-70°的超声波探头从轨底底面由下向上扫查，来探测该伤损。扫查时，探头置于轨底中心处、距焊缝本侧熔线(伤损核源)水平距离为60-90mm，探头旋转α角度进行扫查。旋转角度α为探头声束与钢轨轨底中心线的夹角，旋转角度范围为：-30°≤α≤30°。为进一步简化工艺、便于现场使用，扫查探头采用K2.5(即68.2°)，探头作α旋转时，以探头入射点为中心，且探头入射点与轨底中心线重合。

根据以上技术方案，为现场便捷操作、规范作业研制钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置。该扫查装置，包括底座、转盘、探头模块、底座连杆、转盘手柄、磁铁和定位机构，所述转盘内设有空腔，所述转盘的空腔内设有探头模块和弹簧，所述探头模块设置于弹簧上，弹簧为探头模块提拱伸缩弹力；所述转盘安装有转盘手柄；所述转盘上设有底座，所述底座上嵌有磁铁；所述底座通过底座连杆连接定位机构。

进一步的，所述转盘为中空圆柱结构,镶嵌安装于底座内；所述转盘和底座为共轴结构，保证转盘相对底座可自由转动。

进一步的，所述探头模块镶嵌安装于转盘内,且其探头的折射角为65-70°。

进一步的，所述转盘通过拨动转盘手柄实现旋转，且联动旋转角度为α，-30°≤α≤30°。

进一步的，所述转盘手柄为中空结构，探头连线从中穿过。

进一步的，所述定位机构包括定位板、把手和标尺，所述定位板上安装有把手，所述把手下方开设有长孔。

进一步的，所述标尺刻度以所述长孔的中心线为轴对称设置。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供的钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，操作简单、方便高效，对作业人员技术水平要求低。

(2)利用本实用新型提供的钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置进行扫查时，伤损出波干净、不受焊筋干扰，不易误判和漏检。

(3)本实用新型提供的钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，解决了加固焊缝轨底上圆弧伤损无法在不拆解的情况下进行检测的技术难题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还包括根据这些附图获得其他的附图。

图1：为钢轨焊缝轨底上圆弧伤损示意图；

图2：为本实用新型的整体图；

图3：为本实用新型的轴线剖视图；

图4：为本实用新型的使用放置侧视图；

图5：为本实用新型的使用放置主视图；

图6：为本实用新型的A-A处放大图；

图7：为本实用新型的扫查截面图；

图8：为本实用新型的水平向扫查原理图；

图9：为本实用新型的竖直向扫查原理图；

图中：1-钢轨；2-焊缝焊筋；3-圆弧伤；4-底座；5-转盘；6-探头模块；7-定位板；8-把手；9-标尺；10-底座连杆；11-转盘手柄；12-磁铁；13-转盘上板；14-上板固定丝；15-转盘下板；16-下板固定丝；17-弹簧；18-长孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

需要说明的是，在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

如图2-3所示，钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，包括底座4、转盘5、探头模块6、底座连杆10、转盘手柄11、磁铁12和定位机构，所述转盘5内设有空腔，且优选为中空圆柱结构,所述转盘5的顶面通过上板固定丝14连接转盘上板13，所述转盘上板13的外缘凸出转盘主体18外沿；所述转盘5的底面通过下板固定丝16连接转盘下板15。所述转盘5的空腔内设有探头模块6和弹簧17，所述探头模块6设置于弹簧17上，所述弹簧17的底部与转盘下板15固定连接。所述探头模块6镶嵌安装于转盘5内，且探头的折射角为65-70°。所述探头优选为K2.5探头(即折射角度为68.2°)，优选超声束入射点与探头模块6中心重合，也与转盘5中心重合。所述探头模块6的顶面凸出转盘5的顶面，由弹簧17为探头模块6提供伸缩弹力，起到支撑探头模块6的作用，防止探头模块6因陷进转盘5内而接触不到钢轨，保证使用时探头模块6的探测面耦合上钢轨底面。

所述转盘5安装有转盘手柄11，所述转盘手柄11为中空结构，用于探头模块6的探头连线从中穿过连接超声波探伤仪。拨动所述转盘手柄11可旋转所述转盘5，所述转盘5联动探头模块6旋转，所述转盘5和探头模块6探头的联动旋转角度为α，-30°≤α≤30°。

所述转盘5镶嵌安装于底座4内，转盘5和底座4为共轴结构，即有共同的中心轴，保证转盘5相对底座4自由转动。所述底座4为圆环结构，所述底座4的内环开设有安装槽，所述安装槽与转盘上板13的外缘卡合，利用凹凸配合关系进行卡位，完成同轴心镶嵌安装，从而实现转盘5相对底座4自由转动。所述底座4上嵌有磁铁12，可吸附安装于轨底底面。所述磁铁12的数量可根据实际需要设置。

所述底座4通过底座连杆10连接定位机构，且底座连杆10平行于转盘手柄11设置，转盘手柄11的长度大于底座连杆10的长度；所述底座连杆10长度保证底座4中心距定位机构的距离，即底座连杆10的长度与底座4的半径之和为轨底宽度的一半，保证探头模块6的探头声束入射点放置于轨底中心处。

所述定位机构包括定位板7、把手8和标尺9，所述把手8安装于所述定位板7上，优选为所述把手8垂直于定位板7设置。所述把手8的结构可根据实际使用需要设计，本申请中仅以把手8平行于轨底面为例，以保证鼓包夹板加固焊缝也能正常检测。所述定位板7为左右不对称结构，所述定位板7的左端的水平高度低于右端。如图6所示，所述定位板7上开设有长孔18，且位于把手8下方；所述长孔18处设有标尺9，所述标尺9刻度以长孔18中心线为轴对称设置。所述转盘手柄11贯穿长孔18设置，且转盘手柄11在长孔18内拨动，当所述转盘手柄11位于长孔18中心处时，转盘5旋转角度α为0°。所述长孔18用于转盘手柄11的转动和限位，并利用标尺9实现测量功能。

具体进行圆弧伤扫查时，钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置的探伤方法，包含以下步骤：

步骤1：如图4、5、7所示，在扫查装置探头模块6表面滴加超声耦合液，并通过磁铁12将扫查装置磁力吸附安装于钢轨轨底面。安装时，以定位板7的右沿为扫查基准端抵接焊缝焊筋2边沿，所述定位板7的右沿距焊缝焊筋2边沿0-30mm，探头模块6安装在轨底中心处，其探头入射点(转盘中心)距焊缝本侧熔线(伤损核源)水平距离为60-90mm。并通过探头连线把所述探头模块6的探头与超声波探伤仪连接。

步骤2：所述探头模块6的探头从轨底由下向上探测，发现焊缝焊筋2另一侧的轨底上圆弧伤损，通过拨动转盘手柄11联动转盘5，调整所述探头模块6的扫查角度，观察超声波探伤仪波形显示。

步骤3:在伤损位置出现波形，根据出波的位置和幅度大小，确认伤损，通过标尺9读出探头旋转角度α(或声束指向位置)，判断伤波位置，分析伤损定位。

步骤4:根据伤损距探头入射点的纵向距离、探头旋转角度α、伤波位置来确定伤损位置。计算钢轨圆弧探伤在轨底面投影面、伤损距探头入射点的纵向距离A：如图8-9所示，

伤损纵向距离：A＝C·cos(α)           (1)式

伤损高度：H＝C/tg(β)                (2)式

整理(1)、(2)可得

伤损高度：H＝A/(cos(α)·tg(β))(3)式

变化(3)式，可得

伤损纵向距离：A＝H·tg(β)·cos(α)(4)式

A-在轨底面投影面、伤损距探头入射点纵向距离；

B-在轨底面投影面、伤损距探头入射点横向距离；

C-在轨底面投影面、伤损距探头入射点距离；

β-探头折射角(即探头的超声波主声束在钢中的折射角)；

α-探头旋转角度(即探头声束与钢轨中心轴线夹角)；

在实际应用中，探头折射角β取68.2度，即tg(β)＝2.5；根据钢轨外形轮廓可知上圆弧部伤损高度H取值为20～35mm，旋转角度α取0～30°。

根据公式(4)可知，当α＝0°，H＝35mm时，伤损距探头入射点纵向距离A最大值：Amax＝87.5mm；

当α＝30°，H＝20mm时，A为最小值：Amin＝43mm。

即纵向距离A取值范围为：43mm～87.5mm，取中间值60mm作为测量推荐值，90mm作为最大值。

本实用新型公开的钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置的方法操作简单、对作业人员的技术水平要求低，而且伤损出波干净、不受焊筋干扰，不易误判和漏检，即使在进行加固焊缝轨底上圆弧伤损检测时，也可按照上述操作方法完成检测，解决了加固焊缝轨底上圆弧伤损无法检测的技术难题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用以限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型权利要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，其特征在于，包括底座(4)、转盘(5)、探头模块(6)、底座连杆(10)、转盘手柄(11)、磁铁(12)和定位机构，所述转盘(5)内设有空腔，所述转盘(5)的空腔内设有探头模块(6)和弹簧(17)，所述探头模块(6)设置于弹簧(17)上；所述转盘(5)安装有转盘手柄(11)；所述转盘(5)上设有底座(4)，所述底座(4)上嵌有磁铁(12)；所述底座(4)通过底座连杆(10)连接定位机构。

2.根据权利要求1所述的钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，其特征在于，所述转盘(5)为中空圆柱结构,镶嵌安装于底座(4)内；所述转盘(5)和底座(4)为共轴结构。

3.根据权利要求1所述的钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，其特征在于，所述探头模块(6)镶嵌安装于转盘(5)内,且其探头的折射角为65-70°。

4.根据权利要求1所述的钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，其特征在于，所述转盘(5)通过拨动所述转盘手柄(11)实现旋转，且联动旋转角度为α，-30°≤α≤30°。

5.根据权利要求4所述的钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，其特征在于，所述转盘手柄(11)为中空结构。

6.根据权利要求1所述的钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，其特征在于，所述定位机构包括定位板(7)、把手(8)和标尺(9)，所述定位板(7)上安装有把手(8)，所述把手(8)下方开设有长孔(18)。

7.根据权利要求6所述的钢轨焊缝轨底上圆弧伤损扫查装置，其特征在于，所述标尺(9)刻度以所述长孔(18)的中心线为轴对称设置。

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