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专利名称：轮轴端面探伤装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种轮轴端面探伤装置及方法。
背景技术：
目前，在检测位于轴承内侧端部车轴表面(卸荷槽)的疲劳裂纹时，通常要用到 探头测量，公知的探头，其声束位于通过车轴的平面内，可称为零偏角探头。当车轴压装了 轴承以后，用零偏角探头检测经常出现很强的结构噪声，干扰了对缺陷信号的识别，造成漏 检，影响行车安全。

发明内容
本发明的目的是提供一种轮轴端面探伤装置及方法，能够降低结构噪声，提高裂 纹信号的信噪比，减少漏检，同时使用B超方式显示裂纹图像和A超方式显示波形，使裂纹 的判别简单、直观和易行，所有A超信号被实时存储，用于事后分析和回溯。本发明的目的是通过以下技术方案来实现本发明的一种形式是轮轴端面探伤装 置，包括探把结构架，所述探把结构架的底部端面上设有沿探把结构架圆周分布的环形磁 铁，探把结构架内部设有轴向转子，轴向转子的内部设有轴向弹性顶尖，弹性顶尖的顶部通 过弹簧与探把结构架连接，弹性顶尖的周围均勻分布有四个圆柱形探头，圆柱形探头的外 壁上靠近顶端处设有涡轮蜗杆调节机构，所述涡轮蜗杆调节机构包括相互配合的涡轮和蜗 杆，其中涡轮设置在圆柱形探头外壁上，蜗杆通过螺栓与轴向转子固定连接，所述圆柱形探 头的顶端设有螺母，螺母与圆柱形探头之间通过螺纹连接。本发明的另一种形式是轮轴端面探伤方法，包括以下步骤1)通过轴向弹性顶尖 的定位和条形磁铁的吸附将轮轴端面探伤装置安装在轮轴端部，轮轴端面探伤装置的四个 圆柱形探头中，通过涡轮蜗杆调节机构将靠近顶端的圆柱形探头调整为零偏角探头，零偏 角探头的入射角为公知的小角度9-12度入射；2)靠近底端的圆柱形探头采用B超方式显 示缺陷图像；3)通过涡轮蜗杆调节机构将另外两个圆柱形探头的偏角分别调整为顺时针 偏角探头和逆时针偏角探头，为了适应裂纹的取向变化，将顺时针偏角探头和逆时针偏角 探头分别相对零偏角探头向顺时针和逆时针方向调节到25-30度之间，且顺时针偏角探头 和逆时针偏角探头的偏角相等，此时声束和轮轴平面的夹角约为7-9度，入射角度比零偏 角探头减小0. 5-1度，可使顺时针偏角探头、逆时针偏角探头以及零偏角探头的探测区间 相一致；4)将B超方式显示的缺陷图像同时与零偏角探头、顺时针偏角探头以及逆时针偏 角探头所获取的图像相对比，确定轮轴端面缺陷的形状。在上述的轮轴端面探伤方法中，所述涡轮蜗杆调节机构包括相互配合的涡轮和蜗 杆，其中涡轮设置在圆柱形探头的外壁上，蜗杆通过螺栓与轴向转子固定连接。本发明的有益效果为对于压装轴承后产生的大量结构噪声，探伤装置能抑制噪 声，提高信噪比，减少漏检，提高铁路行车安全；同时使用B超方式显示裂纹图像和A超方式 显示波形，使裂纹的判别简单、直观和易行，所有A超信号被实时存储，用于事后分析和回溯。


下面根据附图对本发明作进一步详细说明。图1是本发明所述的轮轴端面探伤装置的剖视图；图2是本发明所述的轮轴端面探伤装置的涡轮蜗杆调节机构的结构示意图；图3是本发明所述的轮轴端面探伤装置的探 头的分布示意图。图中1、探把结构架；2、环形磁铁；3、轴向转子；4、弹性顶尖；5、弹簧；6、圆柱形 探头；7、涡轮蜗杆调节机构；8、涡轮；9、蜗杆；10、螺母。
具体实施例方式如图1-3所示，本发明的一种形式是轮轴端面探伤装置，包括探把结构架1，所述 探把结构架1的底部端面上设有沿探把结构架圆周分布的环形磁铁2，探把结构架1内部 设有轴向转子3，轴向转子3的内部设有轴向弹性顶尖4，轴向弹性顶尖4的顶部通过弹簧 5与探把结构架1连接，轴向弹性顶尖4的周围均勻分布有四个圆柱形探头6，圆柱形探头 6的外壁上靠近顶端处设有涡轮蜗杆调节机构7，所述涡轮蜗杆调节机构7包括相互配合的 涡轮8和蜗杆9，其中涡轮8设置在圆柱形探头6的外壁上，蜗杆9通过螺栓与轴向转子3 固定连接，蜗杆9上有外六方调节孔，使用外六方改锥可以旋转蜗杆，从而调节圆柱形探头 6的偏角，所述圆柱形探头6的顶端设有螺母10，螺母10与圆柱形探头6之间通过螺纹连 接。本发明的另一种形式是轮轴端面探伤方法，包括以下步骤1)通过轴向弹性顶尖 4的定位和环形磁铁2的吸附将轮轴端面探伤装置安装在轮轴端部，轮轴端面探伤装置的 四个圆柱形探头6中，通过涡轮蜗杆调节机构7将靠近顶端的圆柱形探头6调整为零偏角 探头，零偏角探头的入射角为公知的小角度9-12度入射；2)靠近底端的圆柱形探头6采用 B超方式显示缺陷图像；3)通过涡轮蜗杆调节机构7将另外两个圆柱形探头6的偏角分别 调整为顺时针偏角探头和逆时针偏角探头，为了适应裂纹的取向变化，将顺时针偏角探头 和逆时针偏角探头分别相对零偏角探头向顺时针和逆时针方向调节到25-30度之间，且顺 时针偏角探头和逆时针偏角探头的偏角相等，此时声束和轮轴平面的夹角约为7-9度，入 射角度比零偏角探头减小0. 5-1度，可使顺时针偏角探头、逆时针偏角探头以及零偏角探 头的探测区间相一致；4)将B超方式显示的缺陷图像同时与零偏角探头、顺时针偏角探头 以及逆时针偏角探头所获取的图像相对比，确定轮轴端面缺陷的形状。在上述的轮轴端面探伤方法中，所述涡轮蜗杆调节机构(7)包括相互配合的涡轮 (8)和蜗杆(9)，其中涡轮(8)设置在圆柱形探头(6)的外壁上，蜗杆(9)通过螺栓与轴向 转子(3)固定连接。在具体工作时，在车轴端部安装一个探把结构架1，探把结构架1端面镶嵌有环形 磁铁2，使探把结构架1端面和车轴端面吸和贴紧；探把结构架1端面中心设置一个轴向转 子3，轴向转子3可绕车轴轴线旋转，并通过弹簧5使轴向转子3端面与轴承端面贴紧，轴 向转子3中心装有轴向弹性顶尖4，使探把结构架1和车轴同轴定位；轴向转子3端面设置 四个等角度圆周分布的探头安装孔；每个孔内安装一个圆柱形探头6，圆柱形探头6可绕自身轴线旋转，圆柱形探头6引出线端装有涡轮蜗杆调节机构7，用来精密调节圆柱形探头6 绕自身轴线的旋转角度(偏角)，通过调节可使声束偏离轴平面，当声束位于轴平面内时称 为零偏角，顶部的圆柱形探头6采用零偏角探头，探头入射角采用公知的小角度(9-12度) 入射，顶部圆柱形探头6下方的两个圆柱形探头6采用偏角姿态，分别为顺时针偏角探头和 逆时针偏角探头，采用相反的偏角姿态是为了适应裂纹的取向变化，偏角调节在25-30度 之间，此时声束和轴平面的夹角约为7-9度，入射角度比零偏角探头减小0. 5-1度，入射角 减小0. 5-1度是为了使偏角探头和零偏角探头的探测区间一致；经试验发现此时裂纹信号 和结构噪声之间的信噪比较好，与零偏角探头相比可提高12DB以上；底部的圆柱形探头6 安装孔为机动安装位，检测时使用B超方式显示缺陷图像，可同时观察零偏角探头、顺时针 偏角探头以及逆时针偏角探头所产生的图像，通过比对可以更容易确定轮轴端面缺陷的形 状。
本发明对于压装轴承后产生的大量结构噪声，探伤装置能够抑制噪声，提高信噪 比，减少漏检，提高铁路行车安全；同时使用B超方式显示裂纹图像和A超方式显示波形，使 裂纹的判别简单、直观和易行，所有A超信号被实时存储，用于事后分析和回溯。
权利要求
一种轮轴端面探伤装置，包括探把结构架(1)，其特征在于所述探把结构架(1)的底部端面上设有沿探把结构架圆周分布的环形磁铁(2)，探把结构架(1)内部设有轴向转子(3)，轴向转子(3)的内部设有轴向弹性顶尖(4)，弹性顶尖(4)的顶部通过弹簧(5)与探把结构架(1)连接，弹性顶尖(4)的周围均匀分布有四个圆柱形探头(6)，圆柱形探头(6)的外壁上靠近顶端处设有涡轮蜗杆调节机构(7)，所述圆柱形探头(6)的顶端设有螺母(10)，螺母(10)与圆柱形探头(6)之间通过螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的轮轴端面探伤装置，其特征在于所述涡轮蜗杆调节机构(7) 包括相互配合的涡轮⑶和蜗杆(9)，其中涡轮⑶设置在圆柱形探头(6)的外壁上，蜗杆 (9)通过螺栓与轴向转子(3)固定连接。
3.一种轮轴端面探伤方法，其特征在于，包括以下步骤1)通过轴向弹性顶尖的定位和条形磁铁的吸附将轮轴端面探伤装置安装在轮轴端部， 轮轴端面探伤装置的四个圆柱形探头中，通过涡轮蜗杆调节机构将靠近顶端的圆柱形探头 调整为零偏角探头，零偏角探头的入射角采用公知的小角度9-12度入射；2)靠近底端的圆柱形探头采用B超方式显示缺陷图像；3)通过涡轮蜗杆调节机构将另外两个圆柱形探头的偏角分别调整为顺时针偏角探头 和逆时针偏角探头，为了适应裂纹的取向变化，将顺时针偏角探头和逆时针偏角探头分别 相对零偏角探头向顺时针和逆时针方向调节到25-30度之间，且顺时针偏角探头和逆时针 偏角探头的偏角相等，此时声束和轮轴平面的夹角约为7-9度，入射角度比零偏角探头减 小0. 5-1度，可使顺时针偏角探头、逆时针偏角探头以及零偏角探头的探测区间相一致；4)将B超方式显示的缺陷图像同时与零偏角探头、顺时针偏角探头以及逆时针偏角探 头所获取的图像相对比，确定轮轴端面缺陷的形状。
4.根据权利要求3所述的轮轴端面探伤方法，其特征在于所述涡轮蜗杆调节机构包 括相互配合的涡轮和蜗杆，其中涡轮设置在圆柱形探头的外壁上，蜗杆通过螺栓与轴向转 子固定连接。
全文摘要
本发明涉及一种轮轴端面探伤装置及方法，所述方法包括以下步骤1)通过轴向弹性顶尖的定位和条形磁铁的吸附将轮轴端面探伤装置安装在轮轴端部，轮轴端面探伤装置的四个圆柱形探头中，通过涡轮蜗杆调节机构将靠近顶端的圆柱形探头调整为零偏角探头；2)靠近底端的圆柱形探头采用B超方式显示缺陷图像；3)通过涡轮蜗杆调节机构将另外两个圆柱形探头的偏角分别调整为顺时针偏角探头和逆时针偏角探头；4)将B超方式显示的缺陷图像同时与零偏角探头、顺时针偏角探头以及逆时针偏角探头所获取的图像相对比，确定轮轴端面缺陷的形状。本发明的有益效果为对于压装轴承后产生的大量结构噪声，探伤装置能抑制噪声，减少漏检，提高铁路行车安全。
文档编号G01N29/06GK101813668SQ20101014887
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月17日 优先权日2010年4月17日
发明者鞠復智, 魏兴, 黄永巍 申请人:张玉河;魏兴