一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台制造技术

本发明专利技术公开了一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，包括床身、车轴装夹装置、主轴驱动传动机构、探测机构、耦合剂喷洒装置、控制机构和相控阵探伤仪，所述探测机构可根据控制器的控制，使相控阵探头在轴向探测组件和径向探测组件的带动下沿待测车轴的轴向及径向移动，实现对不同长度和直径的轴段进行超声探伤。本发明专利技术所述探伤平台可以对现有轨道车辆各种规格的实心轴、空心轴进行全面地自动探伤，探伤速度快、自动化程度高、覆盖范围全面、具有较高的探测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测平台，具体的说是一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，属于无损检测领域。
技术介绍
车轴是轨道车辆走行部件中的关键受力部件，它既承受来自车体的载荷(走行中施加的牵引力、制动力，)又承受轨道不平引起的行驶中的附加载荷，是一个受力复杂的零件，因此，车轴很容易产生疲劳破坏等损伤，。国家标准中亦规定当轨道车辆行驶一定里程数后应对车轴进行超声探伤。车轴超声探伤的传统方法是在轴的端面及侧面的不同位置布置多个普通直探头或不同角度的斜探头，这种方法需要探头的数量多，过程繁琐，且超声波束难以覆盖整个车轴，容易发生漏检；近年来也出现一些其他超声探伤平台，如为满足不同直径轴段的要求，将多个不同弧度的探头安装在一个探头支架上，在检测时，探头随探头支架沿着车轴母线移动，在检测不同直径的轴段时，伸出相应探头即可，这种探伤平台相比传统方法自动化程度更高，大大提高了检测效率，但是，其仍然需要多组探头，对不同规格的车轴无法通用。中国专利CN103760237A公开了一种空心轴超声探伤装置，采用推拉杆式结构，将探头伸入空心轴孔中进行探伤检测，这一类方法只适用于空心轴，而目前轨道车辆在用车轴既有空心轴也有实心轴，因此不能全部适用。中国专利CN202870036U公开了一种实心车轴的相控阵超声检测装置，分别在车轴端面和轴颈部位布置相控阵超声波探头，难以做到声波的全面覆盖，而且对于不同规格的车轴需要重新设计布置探头的位置，通用性较差。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术解决的关键技术问题在于提供一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，该探伤平台可以对现有轨道车辆的各种规格实心轴或空心轴进行全面地自动探伤，结合说明书附图，本专利技术的技术方案如下：一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，包括床身1、车轴装夹装置、主轴驱动传动机构、探测机构、耦合剂喷洒装置、控制机构和相控阵探伤仪2，其特征在于：所述探测机构包括轴向探测组件、径向探测组件以及探头组件；所述轴向探测组件安装于床身之上，通过其中的轴向驱动伺服电机及减速器21驱动轴向拖板3带动探头组件沿待测车轴15的轴向滑移；所述径向探测组件安装于所述轴向拖板3之上，通过其中的径向驱动伺服电机及减速器29驱动径向拖板4带动探头组件沿待测车轴15的径向滑移；所述探头组件固定安装在所述径向拖板上。所述轴向探测组件还包括轴向丝杠24和轴向导轨23；所述轴向驱动伺服电机及减速器21固定在床身1端部，并与固定在床身1侧面的轴向丝杠24驱动连接；所述轴向导轨23水平安装于床身1之上，且所述轴向导轨23与所述轴向丝杠24均沿待测车轴15轴向平行设置；所述轴向拖板3通过丝套与所述轴向丝杠24配套连接，所述轴向拖板3通过其底部安装的轴向滑块28与所述轴向导轨23滑动连接。所述径向探测组件还包括径向丝杠26和径向导轨27；所述径向驱动伺服电机及减速器29安装于轴向拖板3端部，并与固定在轴向拖板3上的径向丝杠26驱动连接；所述径向导轨27水平安装于轴向拖板3之上，且所述径向导轨27与所述径向丝杠26均沿待测车轴15径向平行设置；所述径向拖板4通过丝套与所述径向丝杠26配套连接，所述径向拖板4通过其底部安装的径向滑块25与所述径向导轨27滑动连接。所述控制机构与探测机构控制连接，控制探测机构沿待测车轴15轴向或径向运动；所述控制机构包括位于主轴电机8上的主轴转角编码器、位于轴向驱动伺服电机上的轴向拖板转角编码器、位于径向驱动伺服电机上的径向拖板转角编码器、位于轴向拖板3上的轴向位置距离传感器、位于径向拖板4上的径向位置距离传感器以及控制器6；所述轴向位置距离传感器和径向位置距离传感器采集轴向和径向位置信息并输送至所述控制器6；所述控制器根据接收到的位置信息做出判断和决策，驱动主轴电机8、轴向驱动伺服电机及径向驱动伺服电机运转，进而带动主轴转动、轴向拖板3和径向拖板4移动；各编码器记录旋转相位信息并反馈给控制器6。所述探头组件中的相控阵探头10为柔性相控阵超声换能器，通过控制所述柔性相控阵超声换能器各阵元发射超声信号的相位延迟来控制声束在水平面及竖直面上的偏转角度。所述耦合剂喷洒装置包括集液箱14、导管12、水泵13和喷头11，所述集液箱14固定在所述轴向拖板3一侧，所述导管12的一端伸入集液箱14底部，另一端通过水泵13与喷头11连接，所述喷头11斜向下指向待测车轴15，所述轴向拖板上设置有通向集液箱14的U型槽，实现耦合剂的回收再利用。所述相控阵探伤仪2采用C扫描图像的显示方式，将待测车轴15的内部图像呈现在显示屏上，能存储、回放波形及数据，自动显示缺陷回波位置。所述车轴装夹装置包括三爪卡盘9和尾座18，三爪卡盘9连接在主轴驱动传动机构的输出端；尾座18设有手轮19、顶尖16和锁止机构17，安装于床身1尾座导轨20上，通过旋转手轮调整尾座18的轴向位置。所述主轴驱动传动机构包括固定在床身1上的主轴电机8和主轴蜗轮减速箱7，驱动待测车轴15旋转。所述床身1采用角钢骨架，表面材质为钢板，并通过地脚螺栓22固定在地面上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述探伤平台可以对现有轨道车辆各种规格的实心轴、空心轴进行全面地自动探伤，探伤速度快、自动化程度高、覆盖范围全面、具有较高的探测精度。附图说明图1为本专利技术的轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台正面立体视图；图2为本专利技术的轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台背面立体视图；图3为本专利技术的轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台的主视图；图4为本专利技术的轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台的俯视图；图5为本专利技术的轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台中的探测机构部分放大图；图6为本专利技术的轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台中的主轴驱动传动机构放大图；图7为本专利技术的轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台的结构组成框图；图8为本专利技术的轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台中的探测机构运动示意图。图中：1—床身；2—相控阵探伤仪；3—轴向拖板；4—径向拖板；5—探头支架；6—控制器；7—主轴涡轮减速箱；8—主轴电机；9—三爪卡盘；10—相控阵探头；11—喷头；12—导管；13—水泵；14—集液箱；15—待测车轴；16—顶尖；17—锁止机构；18—尾座；19—手轮；20—尾座导轨；21—轴向驱动伺服电机及减速器；22—地脚螺栓；23—轴向导轨；24—轴向丝杠；25—径向滑块；26—径向丝杠；27—径向导轨；28—轴向滑块；29—径向驱动伺服电机及减速器。具体实施方式下面通过说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，包括床身(1)、车轴装夹装置、主轴驱动传动机构、探测机构、耦合剂喷洒装置、控制机构和相控阵探伤仪(2)，其特征在于：所述探测机构包括轴向探测组件、径向探测组件以及探头组件；所述轴向探测组件安装于床身之上，通过其中的轴向驱动伺服电机及减速器(21)驱动轴向拖板(3)带动探头组件沿待测车轴(15)的轴向滑移；所述径向探测组件安装于所述轴向拖板(3)之上，通过其中的径向驱动伺服电机及减速器(29)驱动径向拖板(4)带动探头组件沿待测车轴(15)的径向滑移；所述探头组件固定安装在所述径向拖板上。

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，包括床身(1)、车轴装夹装置、主轴驱动
传动机构、探测机构、耦合剂喷洒装置、控制机构和相控阵探伤仪(2)，其特征在于：
所述探测机构包括轴向探测组件、径向探测组件以及探头组件；
所述轴向探测组件安装于床身之上，通过其中的轴向驱动伺服电机及减速器(21)驱动
轴向拖板(3)带动探头组件沿待测车轴(15)的轴向滑移；
所述径向探测组件安装于所述轴向拖板(3)之上，通过其中的径向驱动伺服电机及减
速器(29)驱动径向拖板(4)带动探头组件沿待测车轴(15)的径向滑移；
所述探头组件固定安装在所述径向拖板上。
2.如权利要求1所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于：
所述轴向探测组件还包括轴向丝杠(24)和轴向导轨(23)；所述轴向驱动伺服电机及
减速器(21)固定在床身(1)端部，并与固定在床身(1)侧面的轴向丝杠(24)驱动连接；
所述轴向导轨(23)水平安装于床身(1)之上，且所述轴向导轨(23)与所述轴向丝杠(24)
均沿待测车轴(15)轴向平行设置；所述轴向拖板(3)通过丝套与所述轴向丝杠(24)配
套连接，所述轴向拖板(3)通过其底部安装的轴向滑块(28)与所述轴向导轨(23)滑动
连接。
3.如权利要求1或2所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于：
所述径向探测组件还包括径向丝杠(26)和径向导轨(27)；所述径向驱动伺服电机及
减速器(29)安装于轴向拖板(3)端部，并与固定在轴向拖板(3)上的径向丝杠(26)驱
动连接；所述径向导轨(27)水平安装于轴向拖板(3)之上，且所述径向导轨(27)与所
述径向丝杠(26)均沿待测车轴(15)径向平行设置；所述径向拖板(4)通过丝套与所述
径向丝杠(26)配套连接，所述径向拖板(4)通过其底部安装的径向滑块(25)与所述径
向导轨(27)滑动连接。
4.如权利要求1所述一种轨道车辆车轴相控阵超声探伤平台，其特征在于：
所述控制机构与探测机构控制连接，控制探测机构沿待测车轴(15)轴向或径向运动；
所述控制机构包括位于主轴电机(8)上的主轴转角编码器、位于轴向驱动伺服电机上
的轴向拖板转角编码器、位于径向驱动伺服电机上的径向拖板转角编码器、位于轴向拖板(3)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉梅，苏建，葛琦，张宏涛，郭艳秀，熊明烨，乔宁国，刘绪洪，李战伦，陈云，徐观，张立斌，潘洪达，陈熔，戴建国，林惠英，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22