专利名称：一种列车车轮在线探伤的自适应超声探头阵列的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种列车车轮在线探伤的自适应超声探头阵列。
背景技术：
目前，列车车轮的探伤一般采用人工手动检测方法，该方法使用单一的探头手动 在车轮踏面上来回移动来完成大部分区域的检测。其检测的缺陷类型有限、效率较低、因人 工操作，导致检测误差大而使稳定性较差、检测重复性不佳。也有列车车轮在线自动探伤装 置，其探头缺少小角度探头，无法检测深层次缺陷，并且其触发装置和探头联动，导致测量 精度不高，容易误触发，且探头的接触面始终保持水平，与运动的车轮踏面接触时的跟随性 差，导致车轮与探头的耦合效果差。

实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种列车车轮在线探伤的 自适应超声探头阵列，该种探头阵列能够实现列车车轮轮辋、轮辐全区域的自动化在线检 测，测量结果精确可靠。本实用新型实现其发明目的所采用的技术方案是一种列车车轮在线探伤的自适 应超声探头阵列，包括探头座、探头座上的喷水孔阵列、探头座上夹持多个超声探头形成的 探头阵列、与探头阵列和喷水孔阵列相连的控制装置，其组成是所述的探头阵列由横向的两排以上和或者纵向的内、外两列探头构成，其具体排 列方式为靠近轨道中心线的内列由双晶体探头与小角度单晶体探头交替排列，靠近走行 钢轨的外列由双晶体探头与大角度单晶体探头交替排列，且内列的双晶体探头和外列的双 晶体探头不同排；探头座在内列的任一探头的内侧均设有感应传感器及感应传感器的顶针，顶针的 垂直高度高于探头的高度，顶针的中心与同排的内列探头、外列探头的中心均在同一直线 上，且连线与轨道方向垂直，感应传感器与控制装置相连。本实用新型的工作过程和原理是将本实用新型的超声探头阵列置于检测线路上，左右轨道上对称布置相同的探头 阵列，并使探头阵列的总长度等于最大车轮的周长(既可是多个阵列，纵向排列使其总长 度符合要求，也可是一个足够长的阵列单独设置)。当列车经过检测线路时，喷水孔阵列向 上喷水作为探头超声检测时的耦合剂；车轮靠近探头时，车轮踏面压下探头座内侧(靠近 轨道中心线)的顶针，感应传感器触发，控制装置收到触发信号后控制同排的内外列(即 靠近轨道中心的的列和靠近走行钢轨的列)的两个探头工作，依次发出的超声波通过车轮 踏面进入车轮的轮辋和轮辐，对车轮进行探伤。然后，当车轮滚动到下一排探头时，下一排 的顶针及探头重复以上的触发及探伤工作，直至整个车轮一周的探伤检测完成。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是一、内列由双晶体探头与小角度单晶体探头交替排列，外列由双晶体探头与大角
3度单晶体探头交替排列，且内列和外列的双晶体探头不同排；这样的排列中的内列(靠近 轨道中心的列)的小角度单晶体探头可以检测轮辐中较深的部位，双晶体探头检测浅层缺 陷的精度高；双晶体探头的交替排列能够关注到周向宽度较大的缺陷，外列(靠近走行钢 轨的列)的大角度单晶体能够覆盖整个轮辋区域，使得本实用新型的装置检测的缺陷类型 全面、覆盖区域完全。二、顶针独立布置，触发的稳定性好，机械强度高，较之与传感器联动的感应件，它 不会干扰传感器而使传感器抖动，保证了传感器的测量精度和可靠性，同时也延长了传感 器的使用寿命。上述的探头座上夹持超声探头的具体结构为探头座的底座上固定有探头夹具， 探头夹具的夹持腔内嵌入探头外框的底部，且探头外框的底部的两侧设有定位销，定位销 插入探头夹具的夹持腔的竖向限位槽，探头外框的底部与夹持腔底部之间设有复位弹簧。这种夹持安装方式，使得探头能够以定位销为轴发生前后扭转运动，从而当车轮 踏面刚与顶针接触时，探头接触面即可迎向车轮踏面扭转；当车轮踏面在探头正上方时，探 头接触面自动回到水平位置；当车轮踏面即将离开探头，探头接触面则扭转回向车轮踏面； 从而在探头接触面与车轮踏面接触的各个时刻，二者均能保持良好的耦合状态；同时，由于 定位销是插在两侧竖向的定位槽中，夹持腔内有复位弹簧；因此，定位销可以发生垂向位 移，且两侧的垂向位移可以不同，因此，它能与各种不同的车轮踏面形状相适应。总之，本实用新型的夹持方式使得探头与车轮的跟随性好，能够自适应的在周向 上与轴向上均与踏面保持良好的耦合状态，进一步使得本实用新型的检测结果精确可靠。
以下结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型实施例的结构示意图。图2是图1的俯视图。图3是图1的右视图。图4是图3本实用新型实施例的探头与探头夹具及探头座的放大结构示意图(探 头座上夹持超声探头的放大结构示意图)。
具体实施方式
实施例图1、2、3示出，本实用新型的一种具体实施方式
是一种列车车轮在线探伤的自 适应超声探头阵列，包括探头座1、探头座1上的喷水孔阵列3、探头座1上夹持多个超声探 头形成的探头阵列、与探头阵列和喷水孔阵列3相连的控制装置，其特征在于所述的探头阵列由横向的两排以上或纵向的内、外两列探头2构成，其具体排列 方式为靠近轨道中心线的内列由双晶体探头加与小角度单晶体探头2b交替排列，靠近走 行钢轨的外列由双晶体探头2c与大角度单晶体探头2d交替排列，且内列的双晶体探头加 和外列的双晶体探头2c不同排；探头座1在内列的任一探头加或2b的内侧均设有感应传感器6及感应传感器6 的顶针6a，顶针6a的垂直高度高于探头2的高度，顶针6a的中心与同排的内列探头2、外列探头2的中心均在同一条横线上，感应传感器6与控制装置相连。图4示出，本例的探头座1上夹持超声探头的具体结构为探头座1的底座Ia上 固定有探头夹具4，探头夹具4的夹持腔如内嵌入探头外框21的底部，且探头外框21的底 部的两侧设有定位销10，定位销10插入探头夹具4的夹持腔如的竖向限位槽4b，探头外 框21的底部与夹持腔如底部之间设有复位弹簧9。图4实际给出的是双晶体探头加或2c的探头夹具4和双晶体探头加或2c的放 大装配结构示意图，或者小角度单晶体探头2b的探头夹具4和小角度探头2b的放大装配 结构示意图。大角度单晶体探头2d及其探头夹具4与图4的结构是完全一样的，只是尺寸 更宽而已。本实用新型小角度单晶体探头2b和大角度单晶体探头2d其角度范围分别是0-7 度、60-70 度。
权利要求1.一种列车车轮在线探伤的自适应超声探头阵列，包括探头座(1)、探头座(1)上的喷 水孔阵列(3)、探头座(1)上夹持多个超声探头形成的探头阵列、与探头阵列和喷水孔阵列 (3)相连的控制装置，其特征在于所述的探头阵列由横向的两排以上或纵向的内、外两列探头(2)构成，其具体排列方 式为靠近轨道中心线的内列由双晶体探头Oa)与小角度单晶体探头Ob)交替排列，靠近 走行钢轨的外列由双晶体探头Oc)与大角度单晶体探头Od)交替排列，且内列的双晶体 探头Qa)和外列的双晶体探头Oc)不同排；探头座(1)在内列的任一探头0a、2b)的内侧(靠近轨道中心线)均设有感应传感器 (6)及感应传感器(6)的顶针(6a)，顶针(6a)的垂直高度高于探头的高度，顶针(6a) 的中心与同排的内列探头0)、外列探头(2)的中心均在同一条直线上，且连线与轨道方向 垂直，感应传感器(6)与控制装置相连。
2.如权利要求1所述的一种列车车轮在线探伤的自适应超声探头阵列，其特征在于 所述的探头座(1)上夹持超声探头的具体结构为探头座(1)的底座(Ia)上固定有探头 夹具G)，探头夹具的夹持腔Ga)内嵌入探头外框的底部，且探头外框的 底部的两侧设有定位销(10)，定位销(10)插入探头夹具的夹持腔Ga)的竖向限位槽 (4b)，探头外框的底部与夹持腔Ga)底部之间设有复位弹簧(9)。
专利摘要一种列车车轮在线探伤的自适应超声探头阵列，其探头阵列由横向的两排以上或纵向的内、外两列探头构成，其具体排列方式为内列由双晶体探头与小角度单晶体探头交替排列，外列由双晶体探头与大角度单晶体探头交替排列，且内列的双晶体探头和外列的双晶体探头不同排；探头座在内列的任一探头的内侧均设有感应传感器及感应传感器的顶针，顶针的垂直高度高于内列的探头的高度，顶针的中心与同排的内列探头、外列探头的中心均在同一条横线上，感应传感器与控制装置相连。该种探头阵列能够实现列车车轮轮辋、轮辐全区域的自动化在线检测，测量结果精确可靠。
文档编号G01N29/04GK201819902SQ201020147840
公开日2011年5月4日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者张渝, 彭建平, 彭朝勇, 杨凯, 王泽勇, 王黎, 赵全轲, 赵波, 高晓蓉 申请人:成都主导科技有限责任公司, 西南交通大学