高铁轮对踏面残余应力高能声束消除装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107686882A(43)申请公布日2018.02.13(21)申请号201710535374.7(22)申请日2017.07.04(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人徐春广吴凯田海兵宋剑峰(51)Int.Cl.C21D10/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称高铁轮对踏面残余应力高能声束消除装置(57)摘要本发明涉及高铁轮对踏面残余应力高能声束消除装置，本装置无需借助支撑架等复杂辅助装置，仅通联接板、支撑环、套筒、拧紧螺栓和永磁铁，就可以在轮对侧面固定残余应力调控装置，完成对轮对踏面残余应力调控工作。装置贴合程度可由拧紧螺杆控制，便于现场操作。利用特定的超声换能器完成超声波残余应力调控，从而最大程度地保证残余应力调控结果的可靠性。CN107686882ACN107686882A权利要求书1/1页1.高铁轮对踏面残余应力高能声束消除装置，其特征在于：它包括联接板、支撑环、套筒、磁吸固定装置、螺栓、螺母、换能器、换能器保护套。2.根据权利要求1所述磁吸固定装置，可以使用永磁铁或电磁铁。3.根据权利要求1所述高能声束消除装置，安装换能器需要偏置一定角度，要求换能器轴线与侧面法线夹角范围30～45度。4.根据权利要求1所述磁吸固定装置，其长度范围为200～350mm，宽度范围为60～100mm，高度范围为100～130mm，具体值可根据超声检测传感器的检测距离来定，只要不影响传感器标定应力值即可。5.根据权利要求1所述联接板，其长度范围为100～110mm，宽度范围为50～60mm，厚度的范围为10～15mm，具体值可根据永磁铁的尺寸来定，只要不影响传感器标定应力值即可。6.根据权利要求1所述支撑环，其长度的范围为160～200mm，宽度的范围为80～100mm，厚度的范围为10mm，具体值可根据永磁铁的尺寸来定，只要不影响传感器标定应力值、楔块与压板装配即可。7.根据权利要求1所述套筒，其长度范围为100～150mm，宽度的范围为60～100mm，厚度的范围为5～10mm，具体值可根据换能器的尺寸来定，只要不影响换能器安装即可。8.根据权利要求1所述换能器，其直径范围为50～70mm，高度的范围为150～220mm，具体值可根据被调控工件来定。9.根据权利要求1所述提环，其通孔尺寸可根据永磁铁以及压板固定板的尺寸来定，宽度尺寸可根据永磁铁的尺寸来定。10.根据权利要求1所述换能器保护套，其尺寸具体值可根据换能器的尺寸来定。11.根据权利要求1所述螺栓、螺母，螺栓和螺母在满足与联接板、支撑环配合良好且强度合适的情况下，其尺寸大小和材料可以根据标准件来定。2CN107686882A说明书1/3页高铁轮对踏面残余应力高能声束消除装置一、技术领域[0001]本发明提出一种高铁轮对踏面残余应力高能声束消除装置，该装置适用于残余应力超声波无损调控系统的现场调控。二、背景技术[0002]高铁轮对在制造和使用过程中产生残余应力，轮对承受载荷所引起的工作应力与工件内部的残余应力叠加，将导致构件的二次变形和残余应力的重新分布，从而降低构件的刚性和尺寸稳定性。在工作温度、工作介质和残余应力的共同作用下，构件的抗疲劳强度、抗脆断能力、抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂的能力都将大大下降。[0003]近年来，高铁运行速度逐年提高，这种趋势将轮对这一重要的车辆部件置于比以往更苛刻的条件，容易出现因铁轨与轮对踏面之间的摩擦而造成的重要问题，轮对踏面上出现热裂纹并不断扩展最终引起轮对的疲劳断裂。1998年6月3日10时58分，一辆运载287人的德国城际特快列车(ICE)从德国慕尼黑开往汉堡，在途经小镇艾雪德附近的时候突然脱轨，事故造成101人死亡，88人重伤，106人轻伤。事后专家们从现场找到一块破损的车轮钢圈，研究后发现，该趟高铁使用的064型双层车轮的金属车轮因相互间的挤压和自动伸缩产生疲劳，导致逐步老化直至最终爆裂，引发连锁反应，造成部分车厢脱轨及与建筑物相撞。[0004]残余应力的无损检测一直受到广泛的关注，超声波法是主要检测方法之一，超声波法的理论已经较为成熟，在残余应力检测后需要对工件进行调控，削减残余应力。但是要想实现对轮对踏面残余应力的消除，需要研制超声波轮对踏面残余应力消除的磁吸装置。[0005]1.文献检索发现，专利：(徐春广等.基于高能声磁耦合原理的残余应力消除装置[P].中国专利:CN103866112A,2014-06-18.)，(顾晓波等.一种用于消除焊接残余应力的便携式振动处理装置[P].中国专利:CN2592332,2003-12-17)公开了一种利用超声波消除残余应力的方法。