CN2554063Y - 铁路车辆轮轴超声波智能探伤机 - Google Patents

Abstract

一种铁路车辆轮轴超声波智能探伤机，具有与微机相连的超声波探伤仪，以及由微机和可编程控制器控制的执行机械。该执行机械包括门框式机架、轮轴缓冲定位机构、轮轴旋转驱动机构、中心自动找正机构、端面探头移动机构、轴身探头移动机构以及轮轴推出驱动机构共七个部分。所设计轮轴缓冲定位机构中的轮轴弹簧定位卡和斜楔缓冲器可使被检测轮轴准确定位并平稳下降在轮缘滚轴上，大幅提高探伤检测的效率和降低探伤设备的故障率。所设计中心自动找正机构中的中心找正油缸可同步控制动、定二组滑轮的升降，利用动滑轮行程永远是定滑轮行程一半的原理，方便测量出任何轮对直径二分之一的轴心，确保探头定位准确，大幅提高检测的准确性和可靠性。

Description

铁路车辆轮轴超声波智能探伤机

                     技术领域

本实用新型涉及车辆轮轴无损探伤设备，具体地指一种铁路车辆轮轴超声波智能探伤机。

                     背景技术

铁路车辆轮轴系由优质钢材经锻造热处理加工而成，在其多道加工工序中，由于材质选取和处理不当以及长期运行使金属疲劳等的原因，会造成轮轴金属内部夹渣、缩孔和疲劳裂纹等缺陷，如果不及时检查发现，使用到列车上就存在造成严重事故的危险。为此铁道部运输规章规定：车辆轮轴在装车使用前必须检测确认良好后才能使用，并且车辆轮轴运行一段时期后也必须拆卸下来重新进行检测。目前，对车辆轮轴各部位进行探测的方法主要是超声波无损探伤的方法。特别是自九十年代以来，我国铁路车辆系统普遍采用了微机智能控制的超声波探伤机械，比人工操作的落后探伤工艺有了很大的进步。但一方面限于当时的微机及其编程软件的水平较低，超声波探伤仪也较落后，另一方面限于所用的机械装置没有一套行之有效的轮轴缓冲定位机构和轮轴中心找正机构，很难使轴端超声波探头精确地对准轮轴轴心，也难以保证轴身超声波探头恰好与轮轴轴身相吻合，故所设计出的轮轴探伤设备的自动化水平较低，操作劳动强度较大，设备的冲击损害率和故障率均较高，既影响实际轮轴探伤检测的准确性，又影响实际轮轴探伤检测的效率。而国外的一些车辆轮轴超声波探伤设备不仅结构庞大复杂，而且价格极为昂贵，并不适合于我国的国情。

                       发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种机械结构简单可靠、实际操作省时效高、检测数据准确稳定、设备损害和故障率极低的铁路车辆轮轴超声波智能探伤机。

为实现此目的，本实用新型所设计的铁路车辆轮轴超声波智能探伤机，具有由微机对探头所检测到的信号进行数据处理的超声波探伤仪，以及由微机和可编程控制器控制的执行机械。该执行机械包括门框式机架、轮轴缓冲定位机构、轮轴旋转驱动机构、中心自动找正机构、端面探头移动机构、轴身探头移动机构以及轮轴推出驱动机构共七个部分。其中：

门框式机架包括底座、左、右立柱和横梁。左立柱内装有液压油泵机组和主液压板，右立柱内装有分液压板和耦合液水泵机组，底座内设置有液压油箱和偶合液箱。

轮轴缓冲定位机构包括安装在底座上的左、右斜楔缓冲器，左、右斜楔缓冲器由左、右缓冲器油缸驱动，左、右斜楔缓冲器的上滑块上升时与被检测轮轴的推进轨道齐平，便于被检测轮轴推入，左、右斜楔缓冲器的前后端设置有轮轴弹簧定位卡。

轮轴旋转驱动机构包括安装在左、右斜楔缓冲器内侧的左、右滚轴支架，左、右滚轴支架上各安装有一对轮缘滚轴，其中左边的一对轮缘滚轴通过链条相连并由滚轴油马达驱动，滚轴支架上还设置有一轮轴到位传感器，左、右斜楔缓冲器的上滑块下降时轮轴可放置在轮缘滚轴上转动。

中心自动找正机构包括垂直安装在左、右立柱内侧的左、右中心找正油缸，左、右中心找正油缸的活塞杆一方面通过安装在横梁上的定滑轮与对准被检测轮轴踏面的轮径测量重锤相连，另一方面通过安装在左、右立柱上的动滑轮与对准被检测轮轴轴心的中心定位重锤相连，上述轮径测量重锤和中心定位重锤内均设置有重锤到位传感器。

端面探头移动机构包括安装在左、右中心找正油缸内侧的左、右垂直升降油缸，左、右垂直升降油缸的活塞杆上通过水平安装板及垂直导向杆连接有左、右端面探头油缸，左、右端面探头油缸上连接有左、右端面探头。

轴身探头移动机构包括左、右轴身探头油缸和/或左、右轴颈探头油缸，轴身探头油缸和/或轴颈探头油缸的下端连接有轴身轴颈探头，轴身探头油缸和/或轴颈探头油缸的上端通过油缸小车悬挂在横梁上的滑槽导轨中，由安装在横梁上的曲柄连杆驱动装置通过移动拉杆带动安装在轴身探头油缸和/或轴颈探头油缸上的油缸拨杆移动，从而带动轴身探头油缸和/或轴颈探头油缸往复移动。

轮轴推出驱动机构包括安装在左、右斜楔缓冲器和左、右滚轴支架之间的推轮杆，推轮杆的一端与推杆销铰接，推轮杆的另一端与推轮油缸相连。

本实用新型的优点在于：所设计轮轴缓冲定位机构中的轮轴弹簧定位卡可准确地将推上机器的被检测轮轴定位在中心位置，免去了人工辅助定位而造成的工效浪费，从而大幅提高了探伤检测的效率。所设计轮轴缓冲定位机构中的斜楔缓冲器能平稳地使被检测轮轴的轮缘下降至轮轴旋转驱动机构中的轮缘滚轴上，避免了被检测轮轴对设备的冲击，从而大幅降低了探伤设备的损坏和故障率。所设计中心自动找正机构中的中心找正油缸可同步控制一组动滑轮和一组定滑轮的升降，利用动滑轮行程永远是定滑轮行程一半这个极为普通的原理，在与定滑轮相连的轮径测量重锤落在被检测轮轴的轮径顶点时，与动滑轮相连的中心定位重锤必然会准确地落在被检测轮轴的轴心上，从而可以方便地测量出任何轮对直径二分之一的轴心，确保端面探头移动机构的端面探头能准确地定位在被检测轮轴的轴心进行穿透探伤，大幅提高探伤检测的准确性和可靠性。这样，当上述结构简单、探头定位可靠的机械部分与现在先进的微机和超声波探伤仪相结合时，就能充分利用微机对所检数据进行处理，大幅提高检测的自动化程度，满足车辆轮轴探伤既准又快的要求。

                         附图说明

图1为一种铁路车辆轮轴超声波智能探伤机的执行机械结构示意图；

图2为图1的左剖视结构示意图；

图3为图1中轮径测量重锤和中心定位重锤的结构示意图；

图4为图1中轮轴缓冲定位、轮轴旋转驱动以及轮轴推出驱动机构的俯视结构示意图；

图5为图1中端面探头油缸的结构示意图；

图6为图5的俯视结构示意图；

图7为图1中轴身探头油缸或轴颈探头油缸的结构示意图；

图8为图7的左视结构示意图。

                        具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步的详细描述：

图中所示的铁路车辆轮轴超声波智能探伤机的执行机械，包括门框式机架、轮轴缓冲定位机构、轮轴旋转驱动机构、中心自动找正机构、端面探头移动机构、轴身探头移动机构以及轮轴推出驱动机构共七个部分。其中：

门框式机架包括底座5、左立柱2、右立柱37和横梁1，左立柱2内装有液压油泵机组4和主液压板3，右立柱37内装有分液压板24和耦合液水泵机组25，底座5内设置有液压油箱和偶合液箱。执行机械中所有油缸的动作均由液压油泵机组4通过主液压板3、分液压板24、液压油管28以及相应的电磁阀提供动力源，而油缸上连接的超声波探头在探伤时所需的偶合液则由耦合液水泵机组25以及相应的偶合液管32提供。在底座5上的被检测轮轴19下方设置有一回水盘36，淋在被检测轮轴19上的偶合液滴落在回水盘36内，通过导管流回底座5内的偶合液箱中循环使用。为了防尘和美观，在横梁1上安装有前防护罩27和后防护罩26。

轮轴缓冲定位机构包括安装在底座5上的左、右斜楔缓冲器15，左、右斜楔缓冲器15安装在轮轴推进轨道39的断开处，由左、右缓冲器油缸14驱动。左、右斜楔缓冲器15的上滑块上升时与被检测轮轴19的推进轨道39齐平，便于被检测轮轴19无阻碍地推入，左、右斜楔缓冲器15的上滑块下降时比推进轨道39低三十毫米，可将被检测轮轴19无冲击地向下搁置。左、右斜楔缓冲器15的前后端设置有轮轴弹簧定位卡33，当被检测轮轴19推上机台后轮轴弹簧定位卡33即可将其锁定在中心位置。

轮轴旋转驱动机构包括安装在左、右斜楔缓冲器15内侧的左、右滚轴支架17，左、右滚轴支架17上各安装有一对轮缘滚轴16，其中左边的一对轮缘滚轴16通过链条相连并由滚轴油马达18直接驱动，右边的一对轮缘滚轴16为被动滚轴，这些轮缘滚轴16与被检测轮轴19的轮缘直径比针对铁路货车为1∶18，针对铁路客车为1∶20，这样的滚轮装置无须通过减速器减速而可直接传动，省略了中间传动部件使得其结构十分简单，易于维修管理，且故障点极少。在滚轴支架17上还设置有一轮轴到位传感器38，当轮轴到位传感器38感应到被检测轮轴19已锁定在中心位置后，左、右斜楔缓冲器15的上滑块后退下降，将被检测轮轴19平稳地放置在轮缘滚轴16上。

中心自动找正机构包括垂直安装在左、右立柱2、37内侧的左、右中心找正油缸12，左、右中心找正油缸12的活塞杆43一方面通过安装在横梁1上的定滑轮44与对准被检测轮轴19踏面的轮径测量重锤21相连，另一方面通过安装在左、右立柱2、37上的动滑轮45与对准被检测轮轴19轴心的中心定位重锤8相连，轮径测量重锤21和中心定位重锤8的下端设有尼龙绝磁撞头41，其内设置有重锤到位传感器40。

端面探头移动机构包括安装在左、右中心找正油缸12内侧的左、右垂直升降油缸13，左、右垂直升降油缸13的活塞杆上通过水平安装板60及垂直导向杆48连接有左、右端面探头油缸10。端面探头油缸10由其油缸后盖50、油缸体51、油缸前盖54以及空腔活塞杆52等部件构成，空腔活塞杆52的空腔中设置有端面探头花键杆56及压缩弹簧53，端面探头花键杆56可通过固定在空腔活塞杆52端部的花键导向套55滑移，端面探头花键杆56的里端连接有一挡圈29，端面探头花键杆56的外端通过探头连接块压帽57、探头连接块58和探头弹簧59与端面探头11相连。端面探头油缸10的空腔活塞杆52端部还通过导向杆压紧挡圈49与水平导向杆47相连，端面探头油缸10的油缸体51后侧设有与水平导向杆47相配合的油缸到位传感器46，只有当端面探头11检测完毕全程退回，油缸到位传感器46接收到后退到位信号时，才能进行被检测轮轴的推出操作，这样可以避免端面探头花键杆56未退回时进行推轮而损坏端面探头11。

轴身探头移动机构包括左、右轴身探头油缸23和/或左、右轴颈探头油缸7。对于列车货车轮轴来说布置轴身探头油缸即可，对于列车客车来说轴身、轴颈探头油缸均需布置。轴身探头油缸23和轴颈探头油缸7的结构相同，均由其油缸后盖64、油缸体65、油缸前盖68以及空腔活塞杆66等部件构成，空腔活塞杆66的端部连接有一花键导向套69，轴身探头花键杆70通过其里端的挡帽67悬挂在空腔活塞杆66中，轴身探头花键杆70的外端通过探头卡体72、探头卡片73和探头弹簧71与轴身轴颈探头9相连。上述油缸后盖64通过一对嵌装的圆柱键20和一对锁紧圆柱键20的顶紧螺栓74与油缸小车30相连，而油缸小车30通过其上的滚轮22安装在横梁1上的滑槽导轨62中，从而使轴身探头油缸23和轴颈探头油缸7悬挂在横梁1上。在横梁1上还安装有一曲柄连杆驱动装置6，曲柄连杆驱动装置6通过移动拉杆61带动安装在上述油缸体65上的油缸拨杆31移动，从而带动轴身探头油缸23和轴颈探头油缸7往复移动。这样的结构能确保轴身、轴颈探头油缸在滑槽中运动灵活自如：需要调整轴身轴颈探头9的中心线时，只要松开顶紧螺栓74，前后推动油缸对准中心后，拧紧顶紧螺栓74即可，使调试对位十分方便；需要拆卸油缸时，只要松开顶紧螺栓74，取出圆柱键20，油缸小车30即可与油缸分离，使维修工作快捷轻松。

轮轴推出驱动机构包括安装在左、右斜楔缓冲器15和左、右滚轴支架17之间的推轮杆34，推轮杆34的一端与推杆销42铰接，推轮杆34的另一端与推轮油缸35相连。在探伤作业完成后，启动推轮油缸35使推轮杆34升起，即可轻松省力地将被检测轮轴19推离机台。

上述铁路车辆轮轴超声波智能探伤机还包括与上述端面探头11和轴身轴颈探头9相连接的超声波探伤仪，以及控制执行机械工作的微机、可编程控制器等部件。端面探头11和轴身轴颈探头9所检测到的动态超声波信号通过超声波探伤仪送入微机进行智能化判断处理，并通过可编程控制器对执行机械进行智能化操作，从而能自动、快捷、准确地判断出被检测轮轴19的实际状况。设定被检测轮轴19损伤条件并进行相应处理的软件可通过现有技术编制，于此不多赘述。

本实用新型的工作原理是这样的：

被检测轮轴19沿着推进轨道39进入底座5后，在前后轮轴弹簧定位卡33之间的斜楔缓冲器15上被定位。此时滚轴支架17上的轮轴到位传感器38接收到了被检测轮轴19到位的信号，缓冲器油缸14启动带动斜楔缓冲器15的上滑块后退下降，使被检测轮轴19的轮缘缓缓降落在轮缘滚轴16上，不会造成对轮缘滚轴16以及滚轴支架17的冲击。然后中心找正油缸12上升，使置于横梁1上的轮径测量重锤21和置于左、右立柱2、37上的中心定位重锤8同时下降。当轮径测量重锤21与被检测轮轴19的轮径顶点接触时，装在轮径测量重锤21中的重锤到位传感器40接收到相应信号而使轮径测量重锤21停止下降，于此同时中心定位重锤8也停止在轮径测量重锤21下降距离的二分之一处。而后垂直升降油缸13带着端面探头油缸10上升至与中心定位重锤8相接触的位置，中心定位重锤8内的重锤到位传感器40接收到相应信号而使垂直升降油缸13停止上升，此时端面探头11的中心正好与被检测轮轴19的中心对准。

在端面探头11找正中心后，端面探头油缸10的空腔活塞杆52伸出使连接在端面探头花键杆56上的端面探头11紧贴在被检测轮轴19的端面。由于空腔活塞杆52中装有压缩弹簧53，端面探头11与被检测轮轴19的端面为弹性接触，既保证了端面探头11不会被压坏，又确保了端面探头11始终紧贴在旋转的被检测轮轴19端面，使探伤不会失误。于此同时，轴身探头油缸23和轴颈探头油缸7也带着轴身轴颈探头9降落在被检测轮轴19的轴身和轴颈所需要探测的部位上。由于轴身轴颈探头9是通过轴身探头花键杆70上的探头卡体72等部件悬浮在空腔活塞杆66中，轴身轴颈探头9只受轴身探头花键杆70以及探头卡体72等部件的自重压力，故轴身轴颈探头9不会被压坏。

上述各部位的探头到位后，横梁1上的曲柄连杆驱动装置6开始启动，通过移动拉杆61、油缸拨杆31施力于轴身探头油缸23和轴颈探头油缸7，使轴身探头油缸23和轴颈探头油缸7的油缸小车30在横梁1上的滑槽导轨62中往复移动，从而使轴身轴颈探头9在被检测轮轴19的轴身和轴颈往复移动，其往复移动的行程和速度可根据需要设定。于此同时，底座5上的滚轴油马达18开始启动，驱动被检测轮轴19在轮缘滚轴16上旋转，其旋转的速度可根据需要设定。

当探头探测达到设定的时间之后，滚轴油马达18和曲柄连杆驱动装置6停止工作，端面探头油缸10带着端面探头11后退，垂直升降油缸13下降复位，轴身探头油缸23和轴颈探头油缸7也带着轴身轴颈探头9缩回原位，同时缓冲器油缸14驱动斜楔缓冲器15的上滑块上升，使之与被检测轮轴19的推进轨道39齐平。当端面探头11完全退到位后，端面探头油缸10上的水平导向杆47触碰到油缸到位传感器46，油缸到位传感器46发出后退到位信号，此时推轮油缸35才上升托起推轮杆34，使被检测轮轴19离开机台，从而完成一个作业程序。

Claims (5)

1.一种铁路车辆轮轴超声波智能探伤机，具有由微机对探头所检测到的信号进行数据处理的超声波探伤仪，以及由微机和可编程控制器控制的执行机械，其特征在于：该执行机械包括门框式机架、轮轴缓冲定位机构、轮轴旋转驱动机构、中心自动找正机构、端面探头移动机构、轴身探头移动机构以及轮轴推出驱动机构共七个部分，其中：

门框式机架包括底座(5)、左立柱(2)、右立柱(37)和横梁(1)，左立柱(2)内装有液压油泵机组(4)和主液压板(3)，右立柱(37)内装有分液压板(24)和耦合液水泵机组(25)，底座(5)内设置有液压油箱和偶合液箱；

轮轴缓冲定位机构包括安装在底座(5)上的左、右斜楔缓冲器(15)，左、右斜楔缓冲器(15)由左、右缓冲器油缸(14)驱动，左、右斜楔缓冲器(15)的上滑块上升时与被检测轮轴(19)的推进轨道(39)齐平，便于被检测轮轴(19)推入，左、右斜楔缓冲器(15)的前后端设置有轮轴弹簧定位卡(33)；

轮轴旋转驱动机构包括安装在左、右斜楔缓冲器(15)内侧的左、右滚轴支架(17)，左、右滚轴支架(17)上各安装有一对轮缘滚轴(16)，其中左边的一对轮缘滚轴(16)通过链条相连并由滚轴油马达(18)驱动，滚轴支架(17)上还设置有一轮轴到位传感器(38)，左、右斜楔缓冲器(15)的上滑块下降时轮轴(19)可放置在轮缘滚轴(16)上转动；

中心自动找正机构包括垂直安装在左、右立柱(2、37)内侧的左、右中心找正油缸(12)，左、右中心找正油缸(12)的活塞杆(43)一方面通过安装在横梁(1)上的定滑轮(44)与对准轮轴(19)踏面的轮径测量重锤(21)相连，另一方面通过安装在左、右立柱(2、37)上的动滑轮(45)与对准轮轴(19)轴心的中心定位重锤(8)相连，轮径测量重锤(21)和中心定位重锤(8)内均设置有重锤到位传感器(40)；

端面探头移动机构包括安装在左、右中心找正油缸(12)内侧的左、右垂直升降油缸(13)，左、右垂直升降油缸(13)的活塞杆上通过水平安装板(60)及垂直导向杆(48)连接有左、右端面探头油缸(10)，左、右端面探头油缸(10)上连接有左、右端面探头(11)；

轴身探头移动机构包括左、右轴身探头油缸(23)和/或左、右轴颈探头油缸(7)，轴身探头油缸(23)和/或轴颈探头油缸(7)的下端连接有轴身轴颈探头(9)，轴身探头油缸(23)和/或轴颈探头油缸(7)的上端通过油缸小车(30)悬挂在横梁(1)上的滑槽导轨(62)中，由安装在横梁(1)上的曲柄连杆驱动装置(6)通过移动拉杆(61)带动安装在轴身探头油缸(23)和/或轴颈探头油缸(7)上的油缸拨杆(31)移动，从而带动轴身探头油缸(23)和/或轴颈探头油缸(7)往复移动；

轮轴推出驱动机构包括安装在左、右斜楔缓冲器(15)和左、右滚轴支架(17)之间的推轮杆(34)，推轮杆(34)的一端与推杆销(42)铰接，推轮杆(34)的另一端与推轮油缸(35)相连。

2.根据权利要求1所述的铁路车辆轮轴超声波智能探伤机，其特征在于：所说的轴身探头移动机构中的轴身探头油缸(23)和/或轴颈探头油缸(7)的油缸后盖(64)与油缸小车(30)之间，通过一对嵌装的圆柱键(20)和一对锁紧圆柱键(20)的顶紧螺栓(74)相连。

3.根据权利要求1或2所述的铁路车辆轮轴超声波智能探伤机，其特征在于：所说的端面探头移动机构中的端面探头油缸(10)的空腔活塞杆(52)端部与水平导向杆(47)相连，端面探头油缸(10)的后侧设有与水平导向杆(47)相配合的油缸到位传感器(46)。

4.根据权利要求1或2所述的铁路车辆轮轴超声波智能探伤机，其特征在于：所说的轮轴旋转驱动机构中轮缘滚轴(16)与被检测轮轴(19)的轮缘直径比为1∶18或1∶20，其中左边的一对轮缘滚轴(16)通过链条相连并由滚轴油马达(18)直接驱动。

5.根据权利要求3所述的铁路车辆轮轴超声波智能探伤机，其特征在于：所说的轮轴旋转驱动机构中轮缘滚轴(16)与被检测轮轴(19)的轮缘直径比为1∶18或1∶20，其中左边的一对轮缘滚轴(16)通过链条相连并由滚轴油马达(18)直接驱动。

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