本发明专利技术公开了一种基于并联被动式微调结构的自耦合探头机构，属超声波自动探伤技术领域。包括安装板、并联弹簧、连接架、探头壳、S副、耦合弹簧、多焦距探头；安装板与探伤主机连接；并联弹簧和S副置于安装板和连接架之间；连接架与探头壳用螺钉连接，与安装板用S副连接，并配有一组并联弹簧；方截面的多焦距探头镶装在方形探头壳内，二者为滑动配合，探头尾部装有耦合弹簧。探伤时，探头与车轮踏面接触受压，在并联弹簧、S副和耦合弹簧的共同作用下可作移动和摆动，则当车轮踏面形状变化时，探头位姿能随之实时被动调节，以最大限度保证耦合良好；此外，探头内设置的变角度晶片实现了多焦距，能同时实施车轮踏面近表面和更深区域的探伤。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于并联被动式微调结构的自耦合探头机构，属于无损检测(超声波自动探伤)
技术介绍
动车组车轮超声波探伤是动车组运用及检修体系的重要组成部分。探伤所用超声波探头是车轮探伤设备的核心部件，其质量与性能直接关系到车轮探伤结果的准确性。探头的结构不仅要考虑到被检测对象可能产生的缺陷性质及类型、缺陷走向、大小等，同时也要考虑被检测对象的检测表面形状特征。本专利技术所涉及的并联被动式微调自耦合探头机构主要用于在役使用的动车组车轮的自动化探伤，即车轮运行一定里程后，其踏面的表面形状会因为与钢轨之间的摩擦而发生变化，而所涉及的探头机构应能适应车轮踏面表面的形状变化，才能与被检测车轮踏面表面之间形成良好的接触耦合。随着我国高速铁路动车组大量上线运营，相应的动车组车轮探伤设备也随之被要求配套运行。但由于我国自主研发的超声波自动探伤设备普遍存在自动化程度低、检测效率低、精度差等缺点，而造成这些问题的大部分原因是由超声波探头引起的。虽然可以通过进口超声波探头提高探伤质量，但存在进口探头与国产探伤设备之间的匹配等问题，另外进口探头价格昂贵，供货周期长，无法大量配置，而且其主要技术掌握在国外供应商手中，一旦遭遇缺货、停产、技术限制或其他因素等情况，很可能导致将无探头可用，极有可能导致探伤作业停产的局面，届时将无法保证动车组安全、正常、持续地运行。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是针对在役动车车轮自动探伤的要求，提供一种结构简单、技术性能好、通用性强、工作效率高的超声波探伤探头机构，可用于在役动车车轮的自动探伤，并具有较高的检测灵敏度和精度。本专利技术实现其目的所采取的技术方案是一种基于并联被动式微调结构的自耦合探头机构，包括固定机构的安装板、并联弹簧、连接架、探头壳、S副、耦合弹簧、多焦距探头；安装板用于探头机构与相关探伤设备主机的连接；并联弹簧和S副置于安装板和连接架之间；连接架与探头壳用螺钉连接成一体，通过4弹簧-S并联式结构与安装板相连接；多焦距探头镶装于探头壳内，其尾部安装耦合弹簧，检测时能让探头保持与车轮踏面表面之间的紧密贴合接触；在探头壳一侧为探头接线柱，用于连接探头检测信号线；探头壳的另一侧为耦合剂注入接头，检测时耦合剂通过接头注入，并沿分布在探头侧面的注入槽流向探头检测面，以形成耦合油膜，从而达到最好的耦合效果；另外，针对传统超声波检测往往存在近表面检测盲区的缺点，在本探头内设置了两组不同角度的压电晶片，用于检测车轮踏面下不同深度的缺陷，从而能兼顾车轮踏面近表面范围(踏面表面下0～5毫米区域)和大于5毫米的整个轮辋区域的探伤检测，消除了近表面检测盲区。本专利技术由于在安装板和连接架之间采用了4弹簧-S的并联式结构，因而在超声波检测时，检测探头的位姿能按车轮踏面形状的具体情况进行被动式微调，以实现探头检测面与车轮踏面之间的自耦合；另外，镶装在探头壳内的多焦距探头，受其尾部上方耦合弹簧及与车轮踏面接触力的共同作用，能保持与车轮踏面表面之间的紧密贴合接触，以达到最好的耦合效果。本专利技术的有益效果是：(1)多焦距探头的晶片结构能兼顾车轮踏面近表面区域和整个轮辋区域的探伤检测，即检测范围广，有效地消除了检测盲区；(2)并联被动式弹簧和S副，以及自耦合弹簧的使用能保证探头按车轮踏面的具体形状调节位姿，以达到最好的耦合效果；(3)所提出的基于并联被动式微调的自耦合探头机构，具有结构简单合理、成本低、工作效率高和用于动车车轮超声波自动探伤等特点。附图说明图1为本专利技术探头机构的结构示意图；图2为本专利技术探头内部结构的示意图；图3为本专利技术探头内部晶片的布置示意图(为图2中A-A方向的剖面示意图)；图4为本专利技术探头机构的立体结构示意图；图5为本专利技术探头机构的检测工作示意图；具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种基于并联被动式微调结构的自耦合探头机构，包括固定机构的安装板(1)、并联弹簧(2)、连接架(3)、探头壳(4)、S副(5)、耦合弹簧(6)、多焦距探头(7)；通过安装板(1)可将整个探头机构安装在车轮自动探伤主机上；并联弹簧(2)和S副(5)位于安装板(1)和连接架(3)之间，可按动车车轮踏面的具体形状变化调节探头的摆动位姿；位于探头一侧的接线柱用于连接探头信号线，以便于超声波信号的入射和接收；耦合弹簧(6)和多焦距探头(7)位于探头壳(4)中，其中，方形的多焦距探头(7)和具有内方形截面的探头壳(5)之间为间隙滑动配合，在置于探头尾部的耦合弹簧(6)和检测时动车车轮踏面的共同作用下，探头可沿其轴线在探头壳内作定向移动；探头壳(5)的另一侧为耦合剂注入接头，检测时耦合剂可沿分布在探头侧面的注入槽流至探头检测工作面，以形成耦合油膜，从而保证超声波的顺利入射和接收。如图2、图3所示，在探头内设置了两组不同角度的晶片(即构成多焦距探头)，从而能兼顾车轮踏面近表面范围(踏面表面下0～5毫米区域)和大于5毫米轮辋区域的探伤检测，消除了车轮传统超声波探伤存在的近表面检测盲区。图3所示为探头内两组晶片的布置示意图，在探头的四周侧面分布有耦合剂注入槽，便于检测过程中耦合剂沿注入槽流至探头检测面，以形成耦合油膜，从而保证超声波的顺利入射和接收。图4所示为本专利技术探头机构的立体结构示意图。图5所示为该探头机构对车轮实施检测时的工作示意图。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于并联被动式微调结构的自耦合探头机构，包括固定机构的安装板(1)、并联弹簧(2)、连接架(3)、探头壳(4)、S副(5)、耦合弹簧(6)、多焦距探头(7)；通过安装板(1)可将整个探头机构安装在车轮自动探伤主机上；并联弹簧(2)和S副(5)位于安装板(1)和连接架(3)之间，可按动车车轮踏面的具体形状变化调节探头的位姿(位置和姿态)；耦合弹簧(6)和多焦距探头(7)位于探头壳(4)中，其中，截面呈方形的多焦距探头(7)和具有内方形截面的探头壳(4)之间为间隙滑动配合，在置于探头尾部的耦合弹簧(6)和检测时动车车轮踏面的共同作用下，探头可沿其轴线在探头壳内作定向移动；在探头壳(4)的一侧为探头接线柱，用于连接探头检测信号线；在探头壳(4)的另一侧为耦合剂注入接头，检测所需的耦合剂可沿着探头侧面分布的注入槽流至探头检测面，以形成耦合油膜，从而保证超声波的顺利入射和接收；此外，针对目前车轮探伤一般都存在近表面检测盲区的缺点，在本探头内设置了两组不同角度的晶片(即构成了多焦距探头)，从而能兼顾车轮踏面近表面范围(踏面表面下0～5毫米区域)和大于5毫米的轮辋区域的探伤检测。
【技术特征摘要】
1.一种基于并联被动式微调结构的自耦合探头机构，包括固定机构的安装板(1)、并联弹簧(2)、连接架(3)、探头壳(4)、S副(5)、耦合弹簧(6)、多焦距探头(7)；通过安装板(1)可将整个探头机构安装在车轮自动探伤主机上；并联弹簧(2)和S副(5)位于安装板(1)和连接架(3)之间，可按动车车轮踏面的具体形状变化调节探头的位姿(位置和姿态)；耦合弹簧(6)和多焦距探头(7)位于探头壳(4)中，其中，截面呈方形的多焦距探头(7)和具有内方形截面的探头壳(4)之间为间隙滑动配合，在置于探头尾部的耦合弹簧(6)和检测时动车车轮踏面的共同作用下，探头可沿其轴线在探头壳内作定向移动；在探头壳(4)的一侧为探头接线柱，用于连接探头检测信号线；在探头壳(4)的另一侧为耦合剂注入接头，检测所需的耦合剂可沿着探头侧面分布的注入槽流至探头检测面，以形成耦合油膜，从而保证超声波的顺利入射和接收；此外，针对目前车轮探伤一般都存在近表面检测盲区的缺点，在本探头内设置了两组不同角度的晶片(即构成了多焦距探头)，从而能兼顾车轮踏面近表面范围...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓嘉鸣，马龙，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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