呈现可变的内和外半径剖面的管形车轴的自动无损控制方法和设备技术

一种车轴控制设备，包括：ｉ）控制台（ＢＣ），用于接纳管形车轴（ＡＥ），该管形车轴（ＡＥ）具有呈现已知且可变内和外半径剖面的壁（ＰＡ）；ｉｉ）至少一个超声探头（ＳＵ），用于在一个选定的角扇区内分析所述壁（ＰＡ）的至少一个选定段，从而采集分析数据；ｉｉｉ）一些控制装置（ＭＣ），用于操纵控制台（ＢＣ），以便将每个探头（ＳＵ）放置在所述壁（ＰＡ）的外表面（ＳＥ）或内表面（ＳＩ）的根据所述壁（ＰＡ）的剖面、必要时还根据所述轴（ＡＥ）的尺寸选定的第一位置上，以便所述探头（ＳＵ）分别在沿相反的第一和第二纵向或横向取向的至少一个第一和至少一个第二选定角扇区内分析所述壁（ＰＡ）的至少一个第一和至少一个第二选定段，从而采集所述轴（ＡＥ）相对于探头（ＳＵ）的不同相对角度位置的分析数据；ｉｖ）一些处理装置（ＭＴ），用于基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示所述壁（ＰＡ）内回波指示的位置及横向或纵向取向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及车轴，例如在铁路领域使用的车轴，更确切地说，涉及对这类轴的无损控制(检测)。
技术介绍
专业人士知道，某些车轴，尤其是重载车轴，需要在制造和维护的各阶段进行无损 控制，以保证符合国际标准。现有的无损控制方法很适合实心(体)车轴。这些方法主要 依赖声学分析，借助于超声探头；必要时也依赖一种补充分析，例如表面分析或射线照相分 析。实心车轴需要符合的标准包括欧洲NF EN 13261-2004 ;全球IS05948-1994和ISO 6933-1986 ;美国(美国铁路协会(AAR)) :M 101/90-A ;巴西NBR 7947-1989 ;日本JIS E 4502-1-2002。 根据采集到的分析数据，可以估计轴的实心材料中横向或纵向瑕疵和缺陷的位置，从而可以确定该轴是否符合国际标准(制造标准或定期维护标准)。 最近提出了用管形车轴替代实心(体)车轴，这种管形车轴的壁的剖面具有变化的内外径。这些新式管形轴的突出优点在于可以显著降低重量(一般降低30%左右)，因而可以增加载荷，同时减少能耗和污染。但是，这类管形轴的控制存在一定的问题。 事实上，由于半径变化的剖面，区分产生于转角区域的回波与产生于瑕疵或结构缺陷的回波就很困难了。 此外，大量瑕疵和/或缺陷的尺寸小于实心轴中出现的瑕疵和/或缺陷的尺寸，考 虑到超声波经过的距离短，检测管形轴中的这些小尺寸瑕疵和/或缺陷就更加困难了。 最后，构成车轴的某些管形轴的部分，例如车轮(紧配合)和制动盘，也可能促使 形成额外的瑕疵和/或结构缺陷，甚至扩大某些在以前热锻和加工作业中形成的结构缺陷 和/或瑕疵的尺寸。因此，更加有必要控制这些部分和邻近区域，无论是在初次组装还是在 维护(拆卸或不拆卸车轴配件)过程中。不过，当车轴上装满配件时，采用现有控制方法对 轴的某些部分进行这样的分析很困难，甚至是不可能实现的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出一种无损控制方法和无损控制设备，使得可以精确地、 至少半自动地控制管形车轴(更一般性地说，空心旋转(管形)产品)的大部分(如果可 能的话，控制全部)，并且，如果车轴带配件的话，可以带着配件控制。 为此，本专利技术提出的管形车轴控制方法包括如下步骤 a)在控制台上放置管形车轴，所述管形车轴的壁具有已知且可变的内和外半径的 剖面； b)在所述壁的外表面或内表面上根据所述车轴的剖面、必要时还根据所述车轴的 尺寸选定的第一位置上放置至少一个超声探头，然后用每个探头在沿第一纵向或横向取向的第一选定角扇区内分析所述壁的第一选定段，以便采集所述轴相对于探头的不同相对角 度位置的分析数据； c)将至少一个探头重新放置到根据所述壁的剖面、必要时还根据车轴的尺寸选定 的至少一个第二位置，然后用每个探头在沿与所述第一方向相反的第二方向取向的第二选 定角扇区内分析所述壁的第二选定段，以便采集所述轴相对于探头的不同相对角度位置的 另外的分析数据； d)基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示所述壁内回波指示的位置及横向 或纵向取向。。 在本文中，"回波指示"指由于界面(材料/空气)上、或者瑕疵或(结构)缺陷上 的反射而从壁获得的信息。另外，在本文中，"瑕疵"指壁的一部分，该部分引起幅度小于选 定阈值的回波，因而不会使轴报废。最后，在本文中，"缺陷"指壁的一部分，该部分引起幅度 大于选定阈值的回波，因而会使轴报废。 根据本专利技术的方法可以以多种变型变化，这些变型的至少某些特征可以相互组 合。这些变型尤其包括-例如可以第一次实施步骤b)至d)，将每个超声探头放置在所述壁的外表面，以 便制成表示所述壁内回波指示的位置和取向的图；然后，第二次实施至少步骤b)和d)，将 至少一个超声探头放置在所述壁的内表面根据所述壁的剖面选定的至少一个第三位置上， 再用每个探头在沿至少一个选定的纵向或横向取向的第三选定角扇区内分析所述壁的第 三选定段，以便采集所述轴相对于探头不同相对角度位置的分析数据，并制成表示所述壁 内回波指示的位置和取向的图。；-例如可以实施步骤b)至d)至少一次，将每个超声探头放置在所述壁的外表面或 内表面，以便在沿纵向取向的角扇区内进行超声分析，从而制成表示壁内回波指示的横向 取向和位置的图；然后，可以重新实施步骤b)至d)至少一次，将至少一个超声探头放置在 所述壁的外表面或内表面，以便在沿横向取向的角扇区内进行超声分析，从而制成表示壁 内回波指示的纵向取向和位置的图；-例如在实施完步骤d)之后，可以考虑步骤e):在步骤e)中，利用不同于基于超 声的另外的分析技术，分析所述壁的至少外表面，以便采集到至少一个探头相对于轴不同 相对角度位置的分析数据；在必要时，还可以考虑步骤f):在步骤f)中，根据这些采集到的 分析数据制图，所述图表示壁的表面信息的位置和取向； >例如，所述另外的分析技术可以从漏磁技术和傅科(Foucault)电流技术中选 择； 例如可以通过使至少一个探头相对于轴纵向移动和/或通过用至少一个探头电 子扫描来分析所述壁的第一、第二、以及必要时第三段中的每一段。-例如在步骤bhche)至少之一中，可以采用如下两种方式之一来获得轴相对于 每个探头的不同相对角度位置驱动轴相对于每个探头旋转，或者驱动每个探头相对于所 述轴旋转；-根据本专利技术的方法可以包括一个步骤g):在步骤g)中，将步骤d)中获得的图中 的数据与预先用第一标准轴(与被控制轴同型，但无缺陷)获得的第一标准图的数据比较， 以便只保留表示第一标准图中不存在的回波指示的数据，从而制成"校正"7-根据本专利技术的方法可以包括一个步骤h):在步骤h)中，将步骤d)或g)中获得的图的数据与用第二标准轴(与被控制轴同型，但带有已知缺陷)获得的第二标准图的数据比较，以便只保留表示第二标准图中存在的已知缺陷的回波指示数据，从而制成缺陷图；-根据本专利技术的方法可以包括一个步骤i):在步骤i)中，将步骤d)或g)中获得的图的数据的幅度与选定的幅度阈值比较，以便只保留表示如下回波指示的数据幅度大于所述幅度阈值因而表明有缺陷。并且，制成缺陷图； >如果检测到大于幅度阈值的幅度，可以在必要时发出警报；-根据本专利技术的方法可以包括一个步骤j):在屏幕上显示至少一个图；-例如可以使用能沿可变角度单向发射超声波的探头； >例如所述角度可以在相对于纵向或横向大约0°至大约70°之间变化；-例如，作为变型，可以使用相控阵(phased array)类型的探头，该类型的探头能沿一个选定角扇区内的各方向发射超声波； 例如所述角扇区可以介于相对于纵向或横向大约O。至大约70°之间。 可以注意到，步骤a)至d)应该按此顺序实施，但所列其它步骤e)至j)则不必按此顺序实施。特别指出的是，步骤j)完全可以在步骤d)后实施。 本专利技术还提出一种用于实施上述方法的车轴控制设备。确切地说，所述设备包 括-控制台，用于接纳管形车轴，该管形车轴具有呈现已知且可变内和外半径剖面的 壁；-至少一个超声探头，用于在一个选定的角扇区内分析所述壁的至少一个选定段， 从而采集分析数据； _ —些控制装置，用于操纵控制台，以便将每个探头放置在所述壁的外表面或内表 面的根据所述壁的剖面、必要时还根据所述轴的尺寸选定的第一位置上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用超声探头控制车轴的方法，其特征在于包括如下步骤：ａ）在控制台（ＢＣ）上放置管形车轴（ＡＥ），所述管形车轴（ＡＥ）的壁（ＰＡ）具有已知且可变的内和外半径的剖面；ｂ）在所述壁（ＰＡ）的外表面（ＳＥ）或内表面（ＳＩ）上根据所述车轴（ＡＥ）的剖面、必要时还根据所述车轴（ＡＥ）的尺寸选定的第一位置上放置至少一个超声探头（ＳＵ），然后用每个探头（ＳＵ）在沿第一纵向或横向取向的第一选定角扇区内分析所述壁（ＰＡ）的第一选定段，以便采集所述轴（ＡＥ）相对于探头（ＳＵ）的不同相对角度位置的分析数据；ｃ）将至少一个探头（ＳＵ）重新放置到根据所述壁（ＰＡ）的剖面、必要时还根据车轴（ＡＥ）的尺寸选定的至少一个第二位置，然后用每个探头（ＳＵ）在沿与所述第一方向相反的第二方向取向的第二选定角扇区内分析所述壁（ＰＡ）的第二选定段，以便采集所述轴（ＡＥ）相对于探头（ＳＵ）的不同相对角度位置的另外的分析数据；ｄ）基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示所述壁（ＰＡ）内回波指示的位置及横向或纵向取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F勒萨热，A诺埃尔，R诺盖依拉德波拉，
申请(专利权)人：VM法国公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]