CN2874492Y - 用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种材料内应力的测量技术。一种用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，包括侧板、滑动板、固定轴、滑块连接轴、小轴、连接板，两块侧板与前后滑动板组成内框架，在滑动板中部下方装有固定轴，滑动板中部上段开有滑动槽，滑动槽内置有滑块，前后滑动槽内的两块滑块间固装有滑块连接轴；固定轴上装有固定探头，小轴上装有调节探头，在调节探头两端各夹装有两套连接板，连接板套装在小轴上，第一套连接板的另一端套装在固定轴上，第二套连接板的另一端套装在滑块连接轴上，使得固定探头与在其两侧的调节探头组成一组超声波探头。本实用新型可对轧辊轴向和周向的不同点的内应力进行检测，检测的可靠性和检测精度较高。

Description

用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置

(一)技术领域

本实用新型涉及一种材料内应力的测量技术，尤其涉及用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置。

(二)背景技术

轧辊的内应力主要来自于轧辊的生产加工过程以及轧辊的使用过程，轧辊的内应力是其内部的一种无形缺陷，直接影响着它的工作状态、使用寿命和安全性能，因此，准确可靠而又简便易行地检测出轧辊的内应力就显得尤为重要了。现有的轧辊内应力检测有采用X射线法、磁性法和盲孔法对轧辊内应力进行测试分析的，但均无法获得满意的结果。其原因在于：X射线的穿透深度极浅，只能测量辊面深度10～35μm的表层应力，且测量前需对辊面进行一定深度的电解抛光以去除表层的附加加工应力，测量时也要谨慎小心，否则将带来较大的测量误差；采用磁性法进行内应力测定时，受轧辊表面状况和轧辊材料磁学性能的影响，也难以得到可靠的结果；采用盲孔法则会对轧辊表面造成破坏，影响轧辊的正常使用。

近年来，随着超声波测试技术、高速数据采集系统和计算机技术的快速发展，人们开始考虑采用超声法来检测轧辊内部的内应力，它利用材料的声弹效应，根据应力与超声波传播速度之间的关系确定出内应力的大小。由于超声波所固有的特性，使其具有穿透能力强、仪器设备简单、测量速度快、低成本等优点，并能无损测量轧辊表面和内部的内应力，其应用前景是显而易见的。

在利用超声波法进行轧辊内应力检测时，由于被测轧辊直径、测试位置以及测试方向(轴向或周向)的变化都会使超声探头与被测轧辊之间的声耦合层厚度发生变化，该变化与应力变化引起的声时变化处于同一数量级，因此，提高超声探头与被测轧辊之间的耦合稳定性是超声波法测量轧辊内应力不可忽视的一个关键环节。美国专利US2002/0078759A1公开了一种“利用临界折射纵波超声技术测量应力的装置和方法”，该专利采用临界折射纵波超声技术来测量不同表面形状材料中的内应力，在进行内应力检测时，需先根据被测物体的表面形状选择特定的框架，并用该特定框架与被测表面固定为一体，接着将发射和接收探头安放到被测材料的表面，并通过框架与探头间加装的液压缸把超声探头与被测表面压紧，如图1所示。该装置进行内应力检测时，需根据不同的被测物体表面形状选择不同的探头框架，操作繁琐而费时，在使用时有诸多不便；在进行轧辊内应力检测时，该探头装置难以适应辊身直径的变化，特别是在测量轧辊轴向的内应力分布时，将很难保证测量的稳定性和检测精度。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，该超声波探头固定装置可对轧辊轴向和周向的不同点的内应力进行检测，检测的可靠性和检测精度较高，装置结构简单、紧凑，操作方便。

本实用新型是这样实现的：一种用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，其特征是包括侧板、滑动板、固定轴、滑块连接轴、小轴、连接板，两块侧板与前后滑动板组成内框架，在滑动板中部下方装有固定轴，滑动板中部上段开有滑动槽，滑动槽内置有滑块，前后滑动槽内的两块滑块间固装有滑块连接轴；固定轴上装有固定探头，小轴上装有调节探头，在调节探头两端各夹装有两套连接板，连接板套装在小轴上，第一套连接板的另一端套装在固定轴上，第二套连接板的另一端套装在滑块连接轴上，使得固定探头与在其两侧的调节探头组成一组超声波探头。

上述的用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，所述小轴一端固装有蜗轮，与蜗轮相配合，在第二套连接板靠近小轴端有突出块装有蜗杆，蜗杆装在蜗杆滑动轴承座内，蜗杆滑动轴承座固装在第二套连接板突出块内，蜗杆外端装有蜗杆手轮。

上述的用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，所述在内框架外还装有外框架，外框架由两根定宽杆和导向杆组成，在导向杆两端部下面装有球面支撑垫，球面支撑垫经由导向杆上的孔道和与孔道垂直的锁紧螺钉固定。所述内框架为正方形，侧板与滑动板的外侧边长度相等。

本实用新型是轧辊内应力超声波检测装置的重要部分，轧辊内应力超声波检测装置一般包括一个超声波发射探头和两个超声波接收探头，通过超声波在固定距离内的传播时间与材料内应力之间的相互关系，计算出材料内应力的大小。超声波探头固定装置是对超声波探头进行安装、调整、固定的装置。本实用新型是将一个探头固定，二个探头可调节，其中：一个接收探头固定，一个发射探头和一个接收探头可调节，调节探头可分别沿固定接收探头轴心对称同步转动，并可沿各自的探头轴心旋转，通过调整两个调节探头与固定探头之间的角度以及调节探头与轧辊接触面之间的角度，可适应被测轧辊直径、测试位置以及测试方向，即轴向或周向的变化。在对轧辊轴向和周向不同点的内应力进行检测时，可使探头与被测轧辊之间的声耦合层厚度变化减至最小，从而提高检测的可靠性和检测精度。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的装置结构简单、紧凑，操作方便，便于调整探头并锁紧探头，解决了在应力测量过程中探头发生滑动和没有可靠压紧而引起的测量误差。

(2)由于发射探头和一个接收探头能够围绕中间的固定接收探头同步对称旋转，两个活动探头还可以通过蜗杆手轮的调整沿各自的中心轴线旋转，可方便地调节探头与轧辊之间的接触位置和接触角度，以满足被测轧辊直径、测试位置以及测试方向，即轴向或周向的变化。

(3)一旦三个探头沿轧辊周向或轴向位置固定后，均可平稳地沿外框架平稳滑动，使得探头与轧辊接触处油膜层厚度保持不变，从而减小了对轧辊轴向不同点进行检测时油膜层和探头接触位置变化对检测结果的影响。

(四)附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1为美国专利US2002/0078759A1的超声波探头固定装置结构示意图；

图2为本实用新型的超声波探头固定装置的内框架结构示意图；

图3为图1中B-B向剖视示意图；

图4为图1中A-A向剖视示意图；

图5为图1中C-C向剖视示意图；

图6为本实用新型超声波探头固定装置结构示意图；

图7为图6中D-D向剖视示意图。

图2至图7中：1侧板，2滑块连接轴，3右连接轴连接板(第二套连接板)，4左连接轴连接板(左第二套连接板)，5蜗杆手轮，6蜗杆滑动轴承座，7蜗杆，8蜗轮轴(小轴)，9后滑动板，10、11、12、19锁紧螺母，13、17固定轴连接板(第一套连接板)，14第二接收探头(调节探头)，15发射探头(调节探头)，16第一接收探头(固定探头)，18固定轴套，20固定轴，21前滑动板，22T形滑块，23键，24锁紧螺钉，25球面支撑垫，26被测轧辊，27定宽杆，28连接螺钉，29导向杆；31前右连接轴连接板(右蜗轮蜗杆连接板)，41前左连接轴连接板(左蜗轮蜗杆连接板)。

(五)具体实施方式

参见图2、图3、图4、图5，一种用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，包括侧板1、滑动板9、21、固定轴20、滑块连接轴2、小轴8、连接板。两块侧板1与前后滑动板21、9经螺钉组成内框架。在滑动板21、9中部下方固装有固定轴20，滑动板21、9中部上段开有滑动槽，滑动槽内置有滑块22，滑块22为T形块，前后滑动槽内的两块滑块22间固装有滑块连接轴2。固定轴20上通过键23套装有固定探头16，小轴8上通过键23套装有调节探头14、15，在固定探头16两侧有两个调节探头14、15，固定探头16为超声波接收探头，一个调节探头为超声波接收探头14，另一个调节探头为超声波发射探头15，一个超声波发射探头15和二个超声波接收探头14、16组成一组超声波探头。

参见图3，在调节探头14、15两端各夹装有两套连接板13、17、3、4，连接板套装在小轴8上，第一套连接板13、17的另一端套装在固定轴20上，第一套连接板13、17可称为固定轴连接板；第二套连接板3、4的另一端套装在滑块连接轴2上，第二套连接板3、4可称为连接轴连接板；连接轴连接板3、4在外侧。小轴8一端固装有蜗轮，因此小轴8又可称蜗轮轴8；与蜗轮相配合，在连接轴连接板31、41靠近蜗轮轴8端有突出块装有蜗杆7，蜗杆7装在蜗杆滑动轴承座6内，蜗杆滑动轴承座6固装在连接轴连接板31、41突出块内，蜗杆7外端装有蜗杆手轮5。小轴(蜗轮轴)8的另一端分别套装有固定轴连接板13和连接轴连接板3、4，在连接轴连接板3、4外侧装有锁紧螺母11、10。连接左右两侧调节探头14、15的连接板结构相同。在固定轴20上套装的固定探头16的外侧都装有锁紧螺母12、19，其中的一个19内侧装有固定轴套18，便于装卸固定探头20并对其定位。

超声波探头固定装置是将一个接收探头16固定，一个发射探头15和一个接收探头14可调节，调节探头14、15可分别沿固定接收探头16轴心对称同步转动，并可沿各自的探头轴心旋转，通过调整两个调节探头14、15与固定探头16之间的角度以及调节探头与轧辊接触面之间的角度，可适应被测轧辊直径、测试位置以及测试方向，即轴向或周向的变化。

参见图6、图7，用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置在内框架外还装有外框架，外框架用于在轧辊26内应力检测中作固定框架用。外框架由两根定宽杆27和导向杆29通过内六角螺钉28连接组成，在导向杆29两端部下面装有球面支撑垫25，球面支撑垫25经由导向杆29上的矩形孔道和与孔道垂直的锁紧螺钉24固定。当调整好球面支撑垫25的高度后，用锁紧螺钉24将球面支撑垫25固定。当外框架在四个球面支撑垫25的支撑下沿辊身26长度方向调平后，超声波探头固定装置的内框架即可在导向杆29的导向下沿辊身26长度方向均匀、平稳地移动，并可对轧辊26轴向不同位置的内应力进行检测。超声波探头固定装置的内框架选择为正方形，即侧板1与滑动板9、21的外侧边长度相等，且与定宽杆27的长度相同，因此，无论在内框架内的三个探头14、15、16沿轧辊26周向布置还是沿轧辊26轴向布置，均可在外框架的导向下沿轧辊26轴向滑动，并分别测得轧辊26轴向不同点的周向应力和轴向应力。

对轧辊26轴向、周向等不同位置进行内应力检测时，首先用锁紧螺母19将第一接收探头16锁紧；再旋转右连接轴连接板3或左连接轴连接板4，同步带动超声波探头的固定轴连接板13、17，使发射探头15和第二接收探头14围绕第一接收探头16的中心线转动相同的角度，以适应被测轧辊26位置的变化；接下来，分别调节前右连接轴连接板31和前左连接轴连接板41上的蜗杆手轮5，使发射探头15和第二接收探头14沿各自的中心线旋转，以分别调整两探头14、15与接触面之间的角度，旋转的同时通过计算机显示器观察两接收探头14、16信号的强弱，使接收信号强度达到最大；调整好发射探头15和第二接收探头14的位置后，分别用锁紧螺母10、11、12将两调节探头14、15以及探头连接板固定。

本实用新型的装置结构简单、紧凑，操作方便，便于调整探头并锁紧探头，解决了在应力测量过程中探头发生滑动和没有可靠压紧而引起的测量误差。一旦三个探头沿轧辊周向或轴向位置固定后，均可平稳地沿外框架平稳滑动，使得探头与轧辊接触处油膜层厚度保持不变，从而减小了对轧辊轴向不同点进行检测时油膜层和探头接触位置变化对检测结果的影响，提高了检测的可靠性和检测精度。

Claims (5)

1.一种用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，其特征是包括侧板、滑动板、固定轴、滑块连接轴、小轴、连接板，两块侧板与前后滑动板组成内框架，在滑动板中部下方装有固定轴，滑动板中部上段开有滑动槽，滑动槽内置有滑块，前后滑动槽内的两块滑块间固装有滑块连接轴；固定轴上装有固定探头，小轴上装有调节探头，在调节探头两端各夹装有两套连接板，连接板套装在小轴上，第一套连接板的另一端套装在固定轴上，第二套连接板的另一端套装在滑块连接轴上，使得固定探头与在其两侧的调节探头组成一组超声波探头。

2.根据权利要求1所述的用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，其特征是小轴一端固装有蜗轮，与蜗轮相配合，在第二套连接板靠近小轴端有突出块装有蜗杆，蜗杆装在蜗杆滑动轴承座内，蜗杆滑动轴承座固装在第二套连接板突出块内，蜗杆外端装有蜗杆手轮。

3.根据权利要求1或2所述的用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，其特征是在内框架外还装有外框架，外框架由两根定宽杆和导向杆组成，在导向杆两端部下面装有球面支撑垫，球面支撑垫经由导向杆上的孔道和与孔道垂直的锁紧螺钉固定。

4.根据权利要求3所述的用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，其特征是内框架为正方形，侧板与滑动板的外侧边长度相等。

5.根据权利要求1所述的用于轧辊内应力检测的超声波探头固定装置，其特征是固定探头为超声波接收探头，一个调节探头为超声波接收探头，另一个调节探头为超声波发射探头。

Images