鋼軌探傷用二次波輪式探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種在役鋼軌超聲波無損檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種鋼軌探傷用二次波輪式探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]在役鋼軌處于鋪設(shè)狀態(tài)，超聲波探傷只能從鋼軌踏面進(jìn)行。由于缺陷類型、位置、取向等有很大區(qū)別，需要多個(gè)通道的超聲波換能器進(jìn)行多方向的掃查。常規(guī)的做法是用70度通道探測(cè)軌頭核傷、用45度(37度-45度間的其他角度)通道探測(cè)螺孔斜裂紋缺陷和其他部位的斜裂紋，用O度通道探測(cè)水平裂紋和某些材質(zhì)缺陷。由于疲勞裂紋相對(duì)于鋼軌有一定的方向性，為防止漏檢，鋼軌超聲波檢測(cè)系統(tǒng)需要配置O度通道、前向和后向45度通道、前向和后向70度通道，以分別檢測(cè)不同取向的缺陷。
[0003]目前大多采用大型鋼軌探傷車對(duì)在役鋼軌開展周期性的檢測(cè)，來滿足在役鋼軌快速檢測(cè)的需求。大型鋼軌探傷車主要采用兩種超聲傳感器方式:輪式探頭和滑靴式探頭。
[0004]滑靴式探頭適合應(yīng)用于無縫線路，其超聲換能器陣列可實(shí)現(xiàn)最短距離接近鋼軌的布置，換能器陣列與鋼軌踏面之間控制一定厚度耦合水層。檢測(cè)時(shí)，超聲波換能器發(fā)射的超聲波通過耦合水層進(jìn)入到鋼軌內(nèi)部，經(jīng)過鋼軌內(nèi)部傷損的反射，再次透過耦合水層，被超聲換能器接收，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌內(nèi)部傷損的檢測(cè)。因滑靴式探頭可最近距離的接觸鋼軌，最大程度縮短鋼軌外部的聲程，因而可實(shí)現(xiàn)較高速度的超聲檢測(cè)。
[0005]輪式探頭(又稱輪式換能器、探輪等)是目前主流的鋼軌探傷傳感方式，主要由超聲波換能器架、超聲波換能器組、線纜軸、光軸、轉(zhuǎn)動(dòng)及密封組件、法蘭盤、柔性外膜及安裝附件等組成。輪式探頭可在換能器架上安裝一個(gè)或者多個(gè)超聲換能器，探頭內(nèi)部充滿耦合介質(zhì)，外部安裝柔性外膜結(jié)構(gòu)。檢測(cè)時(shí)，柔性外膜結(jié)構(gòu)在鋼軌踏面上滾動(dòng)，超聲換能器組安裝在輪軸上保持靜止。超聲波換能器發(fā)射的超聲波經(jīng)過輪內(nèi)的耦合介質(zhì)、外膜，然后進(jìn)入到鋼軌內(nèi)部，當(dāng)超聲波檢測(cè)到鋼軌內(nèi)部傷損時(shí)，聲波在被鋼軌內(nèi)部傷損反射后，反射回波又經(jīng)探輪外膜、輪內(nèi)耦合液，再次被超聲換能器接收。輪式探頭在被檢測(cè)介質(zhì)表面持續(xù)滾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)被檢測(cè)介質(zhì)的不間斷檢測(cè)。
[0006]國內(nèi)大型鋼軌探傷車采用輪式探頭作為超聲波探傷系統(tǒng)的超聲傳感組件，每側(cè)鋼軌配置兩個(gè)輪式探頭，兩個(gè)輪式探頭相向布置。單側(cè)鋼軌配置有O度換能器、前向45度換能器、后向45度換能器、前向70度換能器和后向70度換能器。其中，前向70度換能器和后向70度換能器均為組合式換能器，分別由三個(gè)換能器組成，用來檢測(cè)鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)、軌頭中部和軌頭外側(cè)的傷損。三個(gè)換能器構(gòu)成的組合式換能器保證了盡可能大的覆蓋鋼軌軌頭區(qū)域，有利于鋼軌傷損的定位和辨別。前向45度換能器和后向45度換能器探測(cè)螺孔斜裂紋缺陷、軌底斜裂紋和其他部位的斜裂紋。O度換能器探測(cè)水平裂紋和某些材質(zhì)缺陷。大型鋼軌探傷車采用該配置的輪式探頭進(jìn)行鋼軌探傷，可對(duì)軌頭核傷、螺孔裂紋、鋼軌水平縱向裂紋等疲勞傷損進(jìn)行檢測(cè)。
[0007]但是在軌頭內(nèi)側(cè)磨耗嚴(yán)重、鋼軌表面存在魚鱗紋(鋼軌的表面疲勞傷損，通常稱為魚鱗紋，主要集中在軌頭內(nèi)側(cè)區(qū)域，常見于曲線高股。一般沿著軌長方向2?5mm間隔分布，可向下發(fā)展2?5mm，角度10°?30°，逐漸的擴(kuò)散到整個(gè)軌頭)等情況下?，F(xiàn)有的超聲波輪式探頭其內(nèi)側(cè)70度通道發(fā)射的超聲波無法有效進(jìn)入鋼軌內(nèi)部，對(duì)鋼軌內(nèi)部存在的傷損無法有效檢出。另外，由于鋼軌踏面存在一定的弧度，使得內(nèi)側(cè)70度通道即使在軌頭形狀良好、表面無傷損等情況下，也無法完全覆蓋鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)上方，存在一定的盲區(qū)。
[0008]如:發(fā)明人章罕提出一種超聲波輪式探頭(申請(qǐng)?zhí)枮?00710109440.0)，該輪式探頭是用于手推式超聲波探傷車。該輪式探頭配置有O度換能器、45度換能器和70度換能器組；其中70度換能器組為3個(gè)小換能器，分別檢查鋼軌軌頭的內(nèi)側(cè)，中部和外側(cè)。但是這種超聲波輪式探頭，是采用一次波實(shí)現(xiàn)鋼軌內(nèi)部傷損的檢測(cè)，無法解決70度換能器對(duì)鋼軌軌頭內(nèi)部檢測(cè)存在盲區(qū)和當(dāng)存在表面?zhèn)麚p時(shí)超聲波無法有效入射等問題。
[0009]又如:發(fā)明人李鋼提出一種鋼軌超聲探傷裝置(申請(qǐng)?zhí)枮?8123430.5)，是一種新型集靴式和輪式探頭雙重優(yōu)點(diǎn)的高速輪式探頭，該輪式探頭利用內(nèi)部自動(dòng)控制裝置使其能完成較高速度下的鋼軌探傷工作；該輪式探頭將超聲探頭陣列降至軌面，并與軌面之間隔有輪式探頭的外膜；該高速輪式探頭采用自動(dòng)裝置能使探頭表面到鋼軌表面距離保持恒定距離。但是，這種超聲波輪式探頭，也是采用一次波實(shí)現(xiàn)鋼軌內(nèi)部傷損的檢測(cè)，同樣無法解決70度換能器對(duì)鋼軌軌頭內(nèi)部檢測(cè)存在盲區(qū)和當(dāng)存在表面?zhèn)麚p時(shí)超聲波無法有效入射等問題。
[0010]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種鋼軌探傷用二次波輪式探頭，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種鋼軌探傷用二次波輪式探頭，以解決軌面異常情況下超聲波無法有效入射鋼軌內(nèi)部帶來的檢測(cè)難題。
[0012]本發(fā)明的另一目的在于提供一種鋼軌探傷用二次波輪式探頭，可實(shí)現(xiàn)在軌頭磨耗及表面?zhèn)麚p等情況下的軌頭內(nèi)側(cè)核傷的檢出，發(fā)現(xiàn)表面?zhèn)麚p下方的核傷，避免軌面異常情況下大型鋼軌探傷車的漏檢，更好的保障線路安全。
[0013]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種鋼軌探傷用二次波輪式探頭，所述二次波輪式探頭包括有換能器架，換能器架上設(shè)有換能器組；所述換能器架兩側(cè)分別固定連接有同軸設(shè)置的線纜軸；兩線纜軸上通過軸承分別連接有法蘭盤；一柔性透聲外膜包覆在兩個(gè)法蘭盤的外部并分別由兩側(cè)的壓盤密封壓設(shè)固定在相應(yīng)的法蘭盤上，柔性透聲外膜內(nèi)形成輪內(nèi)密封空間，所述輪內(nèi)密封空間充滿液體耦合介質(zhì)；所述換能器組包括O度換能器、前向偏轉(zhuǎn)70度換能器和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器；所述O度換能器水平設(shè)置在換能器架的頂部；換能器架的前、后兩端向下設(shè)有傾斜部；所述各傾斜部的下側(cè)分別設(shè)有安裝平面，所述安裝平面的法向指向鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)，所述前向偏轉(zhuǎn)70度換能器和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器分別設(shè)置在相應(yīng)的安裝平面上。
[0014]在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述安裝平面的法線與鋼軌的縱向?qū)ΨQ面相夾一定角度。
[0015]在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述線纜軸是由耳環(huán)固定連接在換能器架的兩側(cè)。
[0016]在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述換能器架的兩側(cè)分別設(shè)有螺紋孔，所述線纜軸上設(shè)有相應(yīng)螺紋，所述線纜軸螺旋連接在換能器架的螺紋孔中。
[0017]在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述螺紋孔側(cè)壁設(shè)有緊定螺釘孔和緊定螺釘。
[0018]由上所述，本發(fā)明的鋼軌探傷用二次波輪式探頭，解決了軌面異常情況下超聲波無法有效入射鋼軌內(nèi)部帶來的檢測(cè)難題；實(shí)現(xiàn)了在軌頭磨耗及表面?zhèn)麚p等情況下的軌頭內(nèi)側(cè)核傷的檢出，能夠發(fā)現(xiàn)表面?zhèn)麚p下方的核傷，避免軌面異常情況下大型鋼軌探傷車的漏檢，能夠更好的保障線路安全。
【附圖說明】
[0019]以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中:
[0020]圖1:為本發(fā)明鋼軌探傷用二次波輪式探頭在鋼軌上滾動(dòng)檢測(cè)的示意圖。
[0021]圖2:為本發(fā)明鋼軌探傷用二次波輪式探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3:為圖2的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4:為圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5A:為二次波輪式探頭位于鋼軌上的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5B:為圖5A的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖6A:為本發(fā)明中前向偏轉(zhuǎn)70度換能器檢測(cè)鋼軌的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6B:為圖6A的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0029]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明提出一種鋼軌探傷用二次波輪式探頭100，所述二次波輪式探頭100在被檢測(cè)鋼軌9表面持續(xù)滾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢測(cè)鋼軌的不間斷檢測(cè)。如圖2?圖4所示，所述二次波輪式探頭10