具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件及探伤车的制作方法

1.本发明涉及轨道探伤技术，特备涉及一种具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件及探伤车。


背景技术：

2.目前的中高速铁路钢轨探伤多用轮式探轮，相比于滑靴式探头，轮式探轮具备耦合适应性更好、以及高速检测下使用寿命更长的优点；滑靴式探头和钢轨踏面通过硬质保护壳直接接触，因此能保证探头和踏面角度的相对稳定，而轮式探轮的探头与钢轨之间为柔性的耦合液和皮轮，因此当钢轨踏面的角度稍有变动时，探头和钢轨踏面的角度就无法保持稳定。将0度直探头调整到和钢轨踏面垂直，同时将声波入射点调整到踏面横向中心位置的操作就叫轮式探轮的对中。
3.目前，探轮的对中方式多为作业开始前进行手动对中，作业过程中发现偏差较大时，再停止作业重新对中；也有用激光进行实时对中的，但是因为激光干扰比较大，对中效果不理想，并且激光对中只能调整声波入射点是否在踏面横向中心位置，而不能识别探轮中0度直探头是否垂直踏面。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件及探伤车，有效的克服了现有技术的缺陷。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件，包括轮式探轮、调节架、支撑架和行走轮，上述行走轮可转动的装配于上述支撑架的下端，其轴线沿左右方向延伸，上述调节架为门型架，并沿前后方向竖直设置于上述支撑架后方，上述调节架的前端通过转轴与上述支撑架的后端转动连接，上述支撑架上设有与上述转轴连接的角度调节机构，上述角度调节机构用于驱使上述转轴带动上述调节架左右摆转，上述调节架的上端安装有直线位移调节机构，上述轮式探轮的轴线沿左右方向延伸，并位于上述调节架中，上述轮式探轮的轮轴两端共同连接有轮架，上述直线位移调节机构与上述轮架连接，用于驱使上述轮架及上述轮式探轮左右平移，上述轮式探轮中设有探伤探头，上述轮式探轮中设有校对探头组，上述校对探头组包括多个呈弧形阵列分布的第一角度校对探头和多个呈线性分布的第二位置校对探头，多个上述第一角度校对探头和多个上述第二位置校对探头共同安装在同一个座体的前后端，多个上述第一角度校对探头和多个上述第二位置校对探头分别朝向上述轮式探轮的左右两侧间隔分布布设，上述探伤探头、位于中间的一个上述第一角度校对探头以及位于中间的一个上述第二位置校对探头均落于同一个前后方向延伸的竖直平面内，多个上述第一角度校对探头所在的圆弧的圆心与上述转轴的轴心线重合。
7.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
8.进一步，上述调节架另一端的下端安装有用于向轨道踏面喷射耦合液的喷嘴。
9.进一步，上述第一角度校对探头的数量为单数，并设有至少三个，上述第二位置校对探头的数量为单数，并设有至少三个。
10.进一步，上述角度调节机构包括第一电机、第一减速机、蜗杆轴和扇形的蜗轮，上述蜗轮固定在上述转轴上端，上述蜗杆轴沿左右方向延伸，其两端分别通过与其转动配合的安装板固定于上述支撑架的后端，上述蜗轮与上述蜗杆轴咬合，上述第一电机的轴与上述第一减速机的输入端连接，二者均安装在上述支撑架的侧端，上述蜗杆轴的一端与上述第一减速机的输出端连接。
11.进一步，上述直线位移调节机构包括固定座、第二电机、第二减速机和丝杆，上述固定座装于上述调节架的上端，上述丝杆沿左右方向延伸，其两端分别与上述固定座下部的左右两端转动连接，上述丝杆上装配有与其旋合的螺母座，上述螺母座与上述调节架的上端连接固定，上述第二电机的轴与上述第二减速机的输入端连接，二者均安装在上述调节架的侧端，上述丝杆的一端与上述第二减速机的输出端连接。
12.进一步，上述第一电机、第二电机、第一角度校对探头、第二位置校对探头和探伤探头分别连接上位机。
13.本发明的有益效果是：结构设计合理，确保了钢轨探伤过程中轮式探轮时刻处于对中的状态，提升了伤损检出的稳定性。避免了出现异常后停止作业，进行人工对中，提升了作业效率。
14.还提供一种探伤车，包括具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件。
附图说明
15.图1为本发明的具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件的一个视角的结构示意图；
16.图2为本发明的具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件的另一个视角的结构示意图；
17.图3为本发明的具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件中轮式探轮角度偏转后的探头分布示意图；
18.图4为本发明的具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件中轮式探轮水平方位偏转后的探头分布示意图；
19.图5为本发明的具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件中角度调节机构的结构示意图。
20.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
21.1、轮式探轮；2、调节架；3、支撑架；4、行走轮；5、角度调节机构；6、直线位移调节机构；21、转轴；51、第一电机；52、第一减速机；53、蜗杆轴；54、蜗轮；61、固定座；62、第二电机；63、第二减速机；64、丝杆；65、螺母座；71、第一角度校对探头；72、第二位置校对探头；73、座体。
具体实施方式
22.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
23.实施例
24.如图1和2所示，本实施例的具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件包括轮式探轮1、调节架2、支撑架3和行走轮4，上述行走轮4可转动的装配于上述支撑架3的下端，其轴线沿左右方向延伸，上述调节架2为门型架，并沿前后方向竖直设置于上述支撑架3后方，上述调节架2的前端通过转轴21与上述支撑架3的后端转动连接，上述支撑架3上设有与上述转轴21连接的角度调节机构5，上述角度调节机构5用于驱使上述转轴21带动上述调节架2左右摆转，上述调节架2的上端安装有直线位移调节机构6，上述轮式探轮1的轴线沿左右方向延伸，并位于上述调节架2中，上述轮式探轮1的轮轴两端共同连接有轮架，上述直线位移调节机构6与上述轮架连接，用于驱使上述轮架及上述轮式探轮1左右平移，上述轮式探轮1中设有探伤探头，上述轮式探轮1中设有校对探头组，上述校对探头组包括多个呈弧形阵列分布的第一角度校对探头71和多个呈线性分布的第二位置校对探头72，多个上述第一角度校对探头71和多个上述第二位置校对探头72共同安装在同一个座体73的前后端，多个上述第一角度校对探头71和多个上述第二位置校对探头72分别朝向上述轮式探轮1的左右两侧间隔分布布设，上述探伤探头、位于中间的一个上述第一角度校对探头71以及位于中间的一个上述第二位置校对探头72均落于同一个前后方向延伸的竖直平面内；多个上述第一角度校对探头71所在的圆弧的圆心与上述转轴21的轴心线重合。
25.探伤过程如下：
26.探伤时，整个装置是安装于一个载体的两侧，行走轮4是支撑于待探测的轨道踏面上，同时，轮式探轮1与轨道踏面接触，并且，需要二者保持垂直接触(对中状态)，并且确保探伤探轮1落于轨道踏面的中部区域才可以保证探伤的准确度，即：需要确保探伤探头(0度直探头)发出的波沿着轨道踏面中间竖向向下。一般地，当轮式探轮1处于与轨道踏面垂直接触，并且落于轨道踏面的中间区域时，探伤探头(0度直探头)在工作时会发出竖向向下的探伤波并沿着轨道踏面的中部向下(如图中的s波)，并且，该状态下，位于中间的一个上述第一角度校对探头71以及位于中间的一个上述第二位置校对探头72均是发出竖向向下的波，并沿着轨道踏面的中部向下(二者发出的波由于经轨底反射，是最长波)，三者的波是出于前后延伸的竖直平面内，当探伤探轮1发生偏移情况：1)轮式探轮1在左右位置上水平偏移(如图4所示)，则多个第二位置校对探头72的最长波(图4中zl指代)发出探头发生变化，就不再是位于中间的第二位置校对探头72发出，此时，第二位置校对探头72中检测到的最长波的发出探头为c，经计算得到探头c与探头b(也可以是探头c与探伤探头m)之间的水平间距(图4中l指代)，然后控制直线位移调节机构6驱动调节架2及轮式探轮1向探头b方向平移移动l长度，即可使得探伤探轮对中(发射的探伤波对着轨道踏面的中间)。2)轮式探轮1在左右方向上摆转偏移，则多个第一角度校对探头71的最长波(图3中zm指代)发出探头发生变化，就不再是位于中间的第一角度校对探头71发出，此时，第一位置校对探头71中检测到的最长波的发出探头为d，经计算得到探头d与探头a(也可以是探头d与探伤探头m)的发射角度差值(图3中β指代)，然后控制角度调节机构5驱动调节架2朝向探头d所在方位摆转β角，即可使得探伤探轮对中(发射的探伤波对着轨道踏面的中间)。3)轮式探轮1在左右位置以及摆转偏度上都发生偏移，则参考1)和2)的步骤组合调节即可。
27.整个组件结构设计合理，确保了钢轨探伤过程中轮式探轮时刻处于对中的状态，提升了伤损检出的稳定性。避免了出现异常后停止作业，进行人工对中，提升了作业效率。
28.本实施例中，上述调节架2另一端的下端安装有用于向轨道踏面喷射耦合液的喷嘴7，该喷嘴7通过管路外接连接耦合液箱的泵体，通过泵体将耦合液输送至喷嘴7，并喷向轨道踏面，以便探头的探测。
29.本实施例中，上述第一角度校对探头71的数量为单数，并设有至少三个，上述第二位置校对探头72的数量为单数，并设有至少三个。
30.当然，上述第一角度校对探头71在分布时优选为密集分布，数量越多对中精确度越高，本实施例中最佳设计为七个。
31.作为一种优选的实施方式，如图5所示，上述角度调节机构5包括第一电机51、第一减速机52、蜗杆轴53和扇形的蜗轮54(四分之一蜗轮)，上述蜗轮54固定在上述转轴21上端，上述蜗杆轴53沿左右方向延伸，其两端分别通过与其转动配合的安装板固定于上述支撑架3的后端，上述蜗轮54与上述蜗杆轴53咬合，上述第一电机51的轴与上述第一减速机52的输入端连接，二者均安装在上述支撑架3的侧端，上述蜗杆轴53的一端与上述第一减速机52的输出端连接。
32.上述实施方案中，第一电机51正反转时，将动力自第一减速机52传递至蜗杆轴53，然后带动与之咬合的蜗轮54实现左右方向的摆转，从而带动调节架2以及轮式探轮1左右摆转，参考第一角度校对探头71发出最长波的探头的发射角与探伤探头的发射角之间的差值进行精准的调节，操作比较灵活、快捷。
33.作为一种优选的实施方式，上述直线位移调节机构6包括固定座61、第二电机62、第二减速机63和丝杆64，上述固定座61装于上述调节架2的上端，上述丝杆64沿左右方向延伸，其两端分别与上述固定座61下部的左右两端转动连接，上述丝杆上装配有与其旋合的螺母座65，上述螺母座65与上述调节架2的上端连接固定，上述第二电机62的轴与上述第二减速机63的输入端连接，二者均安装在上述调节架2的侧端，上述丝杆64的一端与上述第二减速机63的输出端连接。
34.上述实施方案中，第二电机62正反转时，将动力经第二减速机63传递至丝杆64，然后带动螺母座65(螺母座65由于与固定座61靠近或接触，无法随着丝杆64一起旋转)沿着丝杆64左右移动，从而带动调节架2以及轮式探轮1左右直线移动，参考第二角度校对探头72发出最长波的探头的位置与探伤探头的位置之间的水平间距差值进行精准的调节，操作比较灵活、快捷。
35.本实施例中，上述第一电机51、第二电机62、第一角度校对探头71、第二位置校对探头72和探伤探头分别连接上位机，包括喷嘴7连接的泵体均接入上位机，实现智能化、自动化的调节及控制。
36.实施例2
37.一种探伤车，包括实施例1中的具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件，其中，钢轨超声波轮式探轮组件的支撑架3装于探伤车车体的左右两侧侧端
38.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件，其特征在于：包括轮式探轮(1)、调节架(2)、支撑架(3)和行走轮(4)，所述行走轮(4)可转动的装配于所述支撑架(3)的下端，其轴线沿左右方向延伸，所述调节架(2)为门型架，并沿前后方向竖直设置于所述支撑架(3)后方，所述调节架(2)的前端通过转轴(21)与所述支撑架(3)的后端转动连接，所述支撑架(3)上设有与所述转轴(21)连接的角度调节机构(5)，所述角度调节机构(5)用于驱使所述转轴(21)带动所述调节架(2)左右摆转，所述调节架(2)的上端安装有直线位移调节机构(6)，所述轮式探轮(1)的轴线沿左右方向延伸，并位于所述调节架(2)中，所述轮式探轮(1)的轮轴两端共同连接有轮架，所述直线位移调节机构(6)与所述轮架连接，用于驱使所述轮架及所述轮式探轮(1)左右平移，所述轮式探轮(1)中设有探伤探头，所述轮式探轮(1)中设有校对探头组，所述校对探头组包括多个呈弧形阵列分布的第一角度校对探头(71)和多个呈线性分布的第二位置校对探头(72)，多个所述第一角度校对探头(71)和多个所述第二位置校对探头(72)共同安装在同一个座体(73)的前后端，多个所述第一角度校对探头(71)和多个所述第二位置校对探头(72)分别朝向所述轮式探轮(1)的左右两侧间隔分布布设，所述探伤探头、位于中间的一个所述第一角度校对探头(71)以及位于中间的一个所述第二位置校对探头(72)均落于同一个前后方向延伸的竖直平面内，多个所述第一角度校对探头(71)所在的圆弧的圆心与所述转轴(21)的轴心线重合。2.根据权利要求1所述的一种具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件，其特征在于：所述调节架(2)另一端的下端安装有用于向轨道踏面喷射耦合液的喷嘴(7)。3.根据权利要求1所述的一种具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件，其特征在于：所述第一角度校对探头(71)的数量为单数，并设有至少三个，所述第二位置校对探头(72)的数量为单数，并设有至少三个。4.根据权利要求1所述的一种具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件，其特征在于：所述角度调节机构(5)包括第一电机(51)、第一减速机(52)、蜗杆轴(53)和扇形的蜗轮(54)，所述蜗轮(54)固定在所述转轴(21)上端，所述蜗杆轴(53)沿左右方向延伸，其两端分别通过与其转动配合的安装板固定于所述支撑架(3)的后端，所述蜗轮(54)与所述蜗杆轴(53)咬合，所述第一电机(51)的轴与所述第一减速机(52)的输入端连接，二者均安装在所述支撑架(3)的侧端，所述蜗杆轴(53)的一端与所述第一减速机(52)的输出端连接。5.根据权利要求4所述的一种具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件，其特征在于：所述直线位移调节机构(6)包括固定座(61)、第二电机(62)、第二减速机(63)和丝杆(64)，所述固定座(61)装于所述调节架(2)的上端，所述丝杆(64)沿左右方向延伸，其两端分别与所述固定座(61)下部的左右两端转动连接，所述丝杆上装配有与其旋合的螺母座(65)，所述螺母座(65)与所述调节架(2)的上端连接固定，所述第二电机(62)的轴与所述第二减速机(63)的输入端连接，二者均安装在所述调节架(2)的侧端，所述丝杆(64)的一端与所述第二减速机(63)的输出端连接。6.根据权利要求5所述的一种具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件，其特征在于：所述第一电机(51)、第二电机(62)、第一角度校对探头(71)、第二位置校对探头(72)和探伤探头分别连接上位机。7.一种探伤车，其特征在于：包括如权利要求1至6任一项所述的具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件。

技术总结
本发明涉及一种具备自动对中功能的钢轨超声波轮式探轮组件及探伤车。探轮组件包括轮式探轮、调节架、支撑架和行走轮，行走轮装配于支撑架的下端，调节架的前端通过转轴与支撑架的后端转动连接，支撑架上设有与转轴连接的角度调节机构，调节架的上端安装有直线位移调节机构，轮式探轮的轮轴两端共同连接有轮架，直线位移调节机构与轮架连接，轮式探轮中设有探伤探头，轮式探轮中设有校对探头组，校对探头组包括多个呈弧形阵列分布的第一角度校对探头和多个呈线性分布的第二位置校对探头。优点：确保了钢轨探伤过程中轮式探轮时刻处于对中的状态，提升了伤损检出的稳定性。避免了出现异常后停止作业，进行人工对中，提升了作业效率。效率。效率。


技术研发人员：彭召斌 李帅源 杨培俊 刘振 刘润林 桑华
受保护的技术使用者：北京新科启源科技有限公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/5/4